Высокотемпературные процессы и установки: Практическое пособие к лабораторным занятиям, страница 14

Рис.7. Блок-схема расчета сопоставления вариантов с подогревом воздуха и его обогащением кислородом по экономии топлива

Лабораторная  работа  № 5

НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЕГО СЖИГАНИЯ

Цель работы: освоение методики сопоставления различных топлив на основе анализа эффективности их использования в огнетехнической установке.

                           Порядок выполнения работы

1. Изучить основные теоретические положения.

2. Получить задание от преподавателя.

3. Выполнить численное решение задачи (дать математическое описание, составить алгоритм решения и программу расчета,  выполнить расчет на ЭВМ).

4. Произвести анализ полученных результатов с графическим их представлением.

5. Оформить отчет по лабораторной работе.

Вопросы эффективного сжигания топлива имеют исключительно важное значение при нормировании расхода тепловой энергии на нагрев металла при переводе огнетехнической установки на другое топливо. Расчет нормы расхода топлива в этом случае рекомендуется производить на основе уравнения нормирования, предложенного С.Г. Тройбом [9, 10].

                               Основные теоретические положения

Определим изменение расхода теплоты на 1 кг материала при переводе огнетехнической установки, работающей на топливе с теплотой сгорания , на топливо с теплотой сгорания .

Уравнения теплового баланса, отнесенные к 1 кг обрабатываемого материала, соответственно запишутся

;                                  (5.1)

 .                                  (5.2)

Введем следующие обозначения

;      ;       . (5.3, 5.4, 5.5)

Тогда (5.1) и (5.2) можно переписать

;                                             (5.6)

и

.                                             (5.7)

Или

,  .                     (5.8, 5.9)

Разделив выражение (5.8) на (5.9), получим

                                      (5.10)

Приняв

,                        (5.11, 5.12)

где    -коэффициент расхода теплоты топлива;

 – отношение коэффициентов использования топлива.

Умножив и разделив правую часть уравнения на , получим

.                                     (5.13)

Учитывая (5.3-5.5), перепишем (5.13)

,                             (5.14)

где   - коэффициент, учитывающий влияние производительности на расход теплоты;

.                                          (5.15)

Окончательно запишем

.                                         (5.16)

Используя уравнение нормирования, можно проанализировать влияние различных факторов на энергоэкономическую эффективность работы огнетехнической установки.

Так, например, увеличение производительности установки (режим ^//) по сравнению с первоначальным ее значением (режим ^/) приводит к уменьшению коэффициента , а следовательно, к снижению расхода теплоты топлива. На рис. 8. приведена зависимость  при =const.

С ростом производительности установки обычно увеличивается температура уходящих газов . Влияние  на  показано на рис. 9. Графики получены для , ⁰С. Из них видно, что возрастание  для топлив, имеющих разные пирометрические характеристики (), коэффициент  увеличивается, следовательно, расход теплоты топлива увеличивается.

Зависимость типа  показана на рис. 10. С ростом коэффициента избытка воздуха a наблюдается возрастание , что также отрицательно сказывается на коэффициенте нормирования .

Влияние подогрева компонентов горения на экономию теплоты топлива показано на рис. 11. Как видно из графика, чем выше и , тем экономичнее вариант.

С помощью уравнения нормирования удобно проводить сравнения энергоэкономической эффективности использования различных топлив. Алгоритм сопоставления эффективности использования двух топлив с подогревом и без подогрева воздуха представлен на рис. 12. Суть расчета сводится к сравнению отношений коэффициентов использования топлива рассматриваемых топлив для режима с подогревом топлива (^/) и режима без подогрева (^//).

Последовательность расчета изменения удельного расхода теплоты и топлива при переводе установки с одного вида топлива на другой приведена на рис. 11. В результате расчета определяется экономия теплоты топлива.