Тепловой расчёт водогрейного котла Vitomax 200. Расчёт низшей теплоты сгорания природного газа. Низшая теплота сгорания элементов природного газа

       Раздел III

        Тепловой расчёт водогрейного котла Vitomax 200.

3.1. Расчёт низшей теплоты сгорания природного газа.

Низшую теплоту сгорания природного газа определим по формуле смешения:

Q= 0,01*( QH2S*H2S+QCO*CO+Q H2*H2+Σ(QCmHn*CmHn), ккал/м, где QH2S, QCO, Q H2, QCmHn - низшая теплота сгорания сероводорода, окиси углерода, водорода и различных углеводородов метанового ряда.

Низшую теплоту сгорания элементов природного газа берём из таблицы 3.1.

Таблица 3.1.

Низшая теплота сгорания элементов природного газа.

Наименование газа	Низшая теплота сгорания, Q,ккал/м
Метан,  CH4	8555
Этан,C2H6	15226
Пропан,C3H8	21795
Бутан,C4H10	28338
Пентан,C5H12	34890

H2S, CO, H2, CmHn-объёмные доли сероводорода, окиси углерода, водорода и различных углеводородов метанового ряда.

Для данного природного газа формула смешения принимает вид:

Q=0,01*(QCH4*CH4+QC2H6*C2H6+QC3H8*C3H8+QC4H10*C4H10+QC5H12*C5H12),ккал/м

Q=0,01*(8555*84,5+15226*3,8+21795*1,9+28338*0,9+34890*0,3)=8581,38 ккал/м.

3.2. Расчёт теоретических объёма воздуха и продуктов сгорания.

Теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для полного сгорания топлива при коэффициенте избытка воздуха α=1:

V=0,0476*(0,5*CO+0,5*H2+1,5*H2S+Σ(m+n/4)*CmHn-O2),м/м

V=0,0476*(0,5*0+0,5*0+1,5*0+(1+4/4)*84,5+(2+6/4)*3,8+(3+8/4)*1,9+(4+10/4)*0,9+(5+12/4)* *0,3-0)=0,0476*(169+13,3+9,5+5,85+2,4)=9,522 м/м 

Теоретические объёмы продуктов сгорания, получающиеся при полном сгорании топлива с теоретически необходимым количеством воздуха при α=1.

Теоретический объём азота

VN2=0,79* V+0,01*N2, м/м

VN2=0,79*9,522+0,01*7,8=7,60, м/м

Теоретический объём трёхатомных газов

VR02=0,01*(CO2+CO+H2S+ΣmCmHn), м/м

VR02=0,01*(0,8+0+0+1*84,5+2*3,8+3*1,9+4*0,9+5*0,3)= 1,037,м/м

Теоретический объём водяных паров

VH2O= 0,01*(H2S+H2+Σ(n/2)*Cm Hn+0,124*dг.тл.)+0,0161*V,м/м

dг.тл.-влагосодержание газообразного топлива, отнесённое к 1мсухого газа, г/м

Влагосодержание газообразного топлива принимаем равным dг.тл.=0г/м,так как в котельную подаётся осушенный газ.

VH2O=0,01*(0+0+(4/2)*84,5+(6/2)*3,8+(8/2)*1,9+(10/2)*0,9+(12/2)*0,3)+0,0161*9,522=

=2,096,м/м

Теоретический объём продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха α=1.

Vг = VR02+VN2+VH2O,м/м

Vг =1,037+7,60+2,096=10,733, м/м

3.3. Расчёт действительных объёмов продуктов сгорания.

Так как котёл работает под надувом, то коэффициент избытка воздуха на расчётных участках от топки до экономайзера  принимаем постоянным.

α к.с.= α эк.

Средний коэффициент избытка воздуха в рассматриваемом элементе котельного агрегата определяем по формуле:

αср.=(α'+α")/2, где α'- коэффициент избытка воздуха перед рассматриваемым элементом котельного агрегата,

α"- коэффициент избытка воздуха после рассматриваемого элемента котельного агрегата.

αср.=(1,1+1,1)/2=1,1.

Объём водяных паров при среднем коэффициенте избытка воздуха равном αср.=1,1.

VH2O=VH2O+0,0161*(αср.-1)* V, м/м

VH2O= 2,096+0,0161*(1,1-1)* 9,522=2,111, м/м

Полный объём дымовых газов при среднем коэффициенте избытка воздуха равном αср.=1,1.

Vг =VR02+VN2+VH2O+(αср.-1)*V, м/м

Vг =1,037+7,60+2,111+(1,1-1)*9,522 =11,70, м/м

Объёмная доля трёхатомных газов

rR02= VR02/Vг                                           rR02=1,037/11,70=0,08863

Объёмная доля водяных паров

rH2O=VH2O/Vг                                          rH2O=2,111/11,70=0,18043

Суммарная объёмная доля

rП=rR02+rH2O                                         rП=0,08863+0,18043=0,26906

Полученные расчёты сводим в таблицу.

Таблица 3.2.

Состав продуктов сгорания.

Расчитываемамая величина   ли	Размерность	Расчётная формула	Элемент котельного агрегата
			Камера сгорания	Первый газоход	Второй газоход	Экономай зер
1	2	3	4	5	6	8
Коэффициент избытка воздуха пос ле поверхности нагрева	-	α"i	1,1	1,1	1,1	1,1
Средний коэффициент  избытка воздуха в рассматриваемом элементе котел ного агрегата	-	αср.=(α'i+α"i)/2	1,1	1,1	1,1	1,1
Действитель ный объём водяных паров	м/м	VH2O=VH2O+ 0,0161*(αср-1) *V	2,111	2,111	2,111	2,111
Полный объём продуктов сгорания	м/м	Vг =VR02+VN +VH2O+(αср.-1) *V	11,70	11,70	11,70	11,70
Объёмная доля трёхатомных газов	-	rR02=VR02/Vг	0,08863	0,08863	0,08863	0,08863
Объёмная доля водяных паров	-	rH2O=VH2O/Vг	0,18043	0,18043	0,18043	0,18043
Суммарная объёмная доля	-	rП=rR02+rH2O	0,26906	0,26906	0,26906	0,26906