Тепловой расчет котельного агрегата. Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания. Низшая теплота сгорания рабочей массы топлива

Страницы работы

Фрагмент текста работы

2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

2.1 Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания

Тепловой расчет котельного агрегата произвожу для устанавливаемого котла КВ-ГМ-6,5-150.

Вид топлива – природный газ.

Характеристику природного газа (Торжок-Минск-Ивацевичи) принимаем по данным объединения «Белтрансгаз».

Состав природного газа в % по объему приводим в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Состав природного газа в % по объему

Метан

СН4

Этан

С2Н6

Пропан

С3Н8

Бутан

С4Н10

Пентан

С5Н12

Азот

N2

Кисло-род

О2

Угле-кислый газ

СО2

97,756

0,826

0,254

0,103

0,019

0,942

0,07

0,03


Низшая теплота сгорания рабочей массы топлива Qнр = 33549 кДж/м3

(8007 ккал/м3); плотность при нормальных условиях   

При тепловом расчете парового котла определяю теоретические и действительные объемы воздуха и продуктов сгорания.

2.1.1 Теоретический объем воздуха, необходимого для сгорания топлива при сжигании газа при  определяем по формуле, м33:


                     (2.1) где          m – число атомов углерода;

n – число атомов водорода;

2.1.2 Теоретический объем продуктов сгорания:

-  объем водяных паров, м33:

,                     (2.2)

где dг.тл. – влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1м3 сухого газа, г/м3; принимаем в соответствии с рекомен –

дацией [2] равным  dг.тл. = 10 г/м3

                                        ;

-  теоретический объем азота, м33:

,                               (2.3)

-  теоретический объем трехатомных газов:

,                                             (2.4)

;

-  теоретический объем продуктов сгорания (м33):

                     (2.5)

Действительные объемы продуктов сгорания рассчитываются с учетом коэффициента избытка воздуха в топке  и объемов присосов воздуха по газоходам котельного агрегата.

Коэффициенты избытка воздуха на выходе из топки котла принимаем для камерной топки при сжигании газа равным  [2], величину присосов воздуха в газоходах котлоагрегата принимаем в соответствии рекомендациями таблицы [2] при номинальной нагрузке:

-  конвективный пучок котла

2.1.3 Действительный суммарный объем продуктов сгорания природного газа определяю (при среднем коэффициенте избытка воздуха в газоходе для каждой поверхности нагрева) по формуле, м33:

.                           (2.6)

Результаты расчета действительных объемов продуктов сгорания и их составов по газоходам сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Расчет действительных объемов продуктов сгорания

Величина

Расчетная формула

Газоход

Топка

Конвектив-ный пучок

1

2

3

4

Коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева

1,1

1,15

Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе

1,1

1,125

Избыточное количество воздуха, м33

0,954

1,193

Объем водяных паров, м33

2,177

2,181

Полный объем продуктов сгорания, м33

11,684

11,927

Объемная доля трехатомных газов

0,086

0,084

Объемная доля водяных паров

0,185

0,181

Суммарная объемная доля

0,271

0,265

Далее рассчитывается энтальпия воздуха и продуктов сгорания. Расчет энтальпий продуктов сгорания производится при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева для всего возможного диапазона температур.

2.1.4 Энтальпия теоретического объема воздуха для всего выбранного диапазона температур вычисляется по формуле, кДж/кг:

,                                                                                       (2.7)

где (ct)в – энтальпия 1 м3 воздуха, принимаем по таблице ;

2.1.5 Энтальпию теоретического объема продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур определяем по формуле, кДж/м3:

,                                            (2.8)

где -энтальпия 1м3 трехатомных газов, теоретического объема  азота и водяных паров, принимается для каждой выбранной температуры t по таблице кДж/м3.

2.1.6 Энтальпию избыточного количества воздуха для всего выбранного диапазона температур t определяем по формуле, кДж/м3:

.                                                                                (2.9)

Энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха определяем по формуле, кДж/м3:

,                                                                          (2.10)

где  Нзл – энтальпия золы, для газа Нзл = 0.

Результаты расчетов энтальпий воздуха и продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводим в таблицу 2.3.

Для составления таблицы интервал температур принимаю равным 100 оС. Интервалы температур для расчета по газоходам принимаю:

- топка котла  2000 – 700 оС;

- конвективный пучок 800 – 100 оС;

     Для упрощения дальнейших расчетов строим по данным таблицы 2.3 Н–T диаграмму для дымовых газов (рис. 2.1).

Расчет энтальпии для температуры 2100ºС:

2.1.7 Энтальпия теоретического объема воздуха вычисляется по формуле [3], кДж/кг:

=9.54·3242=30874кДж/м3                                             (2.11)

2.1.8 Энтальпию теоретического объема продуктов сгорания определяем по формуле, кДж/м3:

=1,007·5132+7,546·3137+2,162× 

×4175=37793,7, кДж/м3                                                                  (2.12)

2.1.9 Энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха определяем по формуле, кДж/м3:

37793,7+(1,1-1)·30874=40881,1,кДж/м3                (2.13)

Таблица 2.3

Энтальпия продуктов сгорания

О, оС

Значения энтальпии

 , кДж/м3

, кДж/м3

, кДж/м3

Топка

Конвективный пучок   

2100

30874

37793,7

40881,1

2000

29274,7

35787,9

38715,4

2165,7

1900

27675,4

33782,2

36549,8

2165,7

1800

26093,1

31803,2

34412,5

2137,2

1700

24510,8

29824,2

32275,3

2137,2

1600

22943,1

27867,1

30161,4

2113,9

1500

21375,3

25909,9

28047,4

2113,9

1400

19825,6

23990,1

25972,7

2074,8

1300

18275,9

22070,3

23897,9

2074,8

1200

16795,3

20188,9

21868,4

2029,4

1100

15314,7

18307,5

19839,0

2029,4

1000

13778,6

16479,3

17857,1

1981,9

900

12242,4

14651,0

15875,2

1981,9

800

10791,2

12884,7

13963,9

1911,4

14503,4

700

9340,0

11118,5

12052,5

1911,4

12519,5

1983,9

600

7935,8

9428,1

10618,5

1901,0

500

6531,5

7737,7

8717,5

1901

400

5193,4

6164,4

6943,4

1774,0

300

3878,2

4591,1

5172,8

1770,6

200

2563,0

3017,8

3402,3

1770,6

100

1265,1

1476,3

1666,1

1736,2

2.2  Тепловой баланс котельного агрегата и определение

расхода топлива

Тепловой баланс котлоагрегата характеризует равенство между приходом и расходом тепла. Тепловая эффективность котлоагрегата, совершенство его работы характеризуется коэффициентом полезного действия.

2.2.1 Приходная часть теплового баланса в большинстве случаев определяется по формуле:

,                                                 (2.11)

где - Qрр – располагаемая теплота;

Qнр – низшая теплота сгорания топлива, для газа принимаем Qнс – низшая теплота сгорания сухой массы газа, кДж/м3; принимаем по исходным данным для газа Qнс = 33549 кДж/м3 (8007 ккал/м3);

Qф.т. – физическое тепло топлива, принимаем Qф.т.= 0, так как топливо-газ;

Qт.в. – физическое тепло воздуха, подаваемого в топку котла при подогреве его вне котлоагрегата; принимаем Qт.в.= 0, так как воздух перед подачей в котлоагрегат дополнительно не подогревается;

Qпар. – теплота, вносимая в котлоагрегат при поровом распиливании жидкого топлива, кДж/кг; принимаем Qпар.= 0, так как топливо газ.

Располагаемая теплота для котлоагрегата КВ-ГМ-6,5 составят:

Похожие материалы

Информация о работе