Тепловой расчет котельного агрегата. Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания. Состав природного газа

котлоагрегата паропроизводительностью 1 т/ч (0,278 кг/с) без хвостовых поверхностей нагрева q₅ = 4 % .  

Коэффициент полезного действия котлоагрегата по формуле (2.15):

Суммарную потерю тепла в котлоагрегате:

 %.                                   (2.18)  [1]

Для последующих расчетов определяется коэффициент сохранения  тепла:

.                                                         (2.19)  [1]

Полное количество теплоты, полезно отданной в котельном агрегате, кВт:

                           

 кВт,  (2.20) [1]

  где   D – паропроизводительность котлоагрегата, D=1т/ч (0.278 кг/с);

h_нп – энтальпия насыщенного пара при Р = 0,9МПа; 

h_нп=2274кДж/кг [2, прил.5];

h_пв – энтальпия питательной воды при t_пв = 50 ^оС;

h_пв = 209,3кДж/кг [2, прил.7];

h_кв – энтальпия котловой воды при Р = 1,4МПа;

h_кв = 741 кДж/кг [2, прил.5];

G_пр – количество продувочной воды, кг/с (т/ч), G_пр=0,024 кг/с (0,087т/ч)       (из расчёта тепловой схемы котельной).

Расход топлива, подаваемого в топку котлоагрегата, определяется по формуле, м³/ч:

м³/с = 75,6 м³/ч          (2.21)  [1]

          2.3   Тепловой расчет топочной камеры

Поверочный расчет топочной камеры заключается в определении действительной температуры дымовых газов на выходе из топочной камеры котлоагрегата  .

Для определения действительной температуры  предварительно задаю ее значением в соответствии с рекомендациями [1, с.130] . 

          Поверочный расчет топки проводится в следующей последовательности.

Для принятой предварительно температуры  определяется энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки по таблице 2.3,   .

Полезное тепловыделение в топке, кДж/м³:

                                            

 ,         (2.22)   [1]

где    - коэффициент избытка воздуха в топке, =1,1;

 - энтальпия теоретически необходимого для горения количества воздуха  при температуре его на входе в топку,

=287,345 кДж/м³ ( п. 2.2).

Теоретическая (адиабатная) О_а температура горения  определяется по величине полезного тепловыделения в топке Q_т = Н_а.

По Н– – диаграмме при Н_а = 33529,59 кДж/м³ определяю

О_а = 1760 ^оС.

 К.

Эффективная толщина излучающего слоя в топке, м:

 м,                                              (2.23)  [1]

        где V_т, F_ст – объем и поверхность стен топочной камеры, м³ и м².        Определяются по конструкторской документации на котел Е – 1,0 – 9 Г.

V_т = 2,24 м³,  F_ст = 8,64 м².

Суммарная поглощательная способность трехатомных газов:

                                                         (2.24)   [1]

где    r_п – суммарная объемная доля трехатомных газов (из таблицы 2.2),

.

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами определяется по номограмме  [1, рис.12-2, с.125]:

k _г= 0,95.

Суммарная сила поглощения газового потока:

                         (2.25)    [1]

По номограмме [1, рис.12-4, с.127] определяется степень черноты несветящейся части пламени:

а _несв=0,21.

Коэффициент ослабления лучей светящейся части факела:

.                (2.26)  [1]          

Суммарная сила поглощения светящейся части пламени:

 .                                                         (2.27)  [1]

Степень черноты  светящейся части пламени:

а_св = 0,9ּ(1- е ^{–КсвּSт}) = 0,9ּ(1-е ^–1,434) = 0,685.                          (2.28)   [1]

Степень черноты факела  для газообразного топлива определяется по формуле:

,                (2.29)  [1]  где     m – коэффициент, зависящий от  вида топлива и способа его сжигания; для несветящегося газового пламени m=0 [1, с.124].

Коэффициент тепловой эффективности экранов:

,                                                       (2.30)  [1] где   - коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятие экранов в следствии загрязненности или закрытия изоляцией поверхностей;     [5, табл.18];

 – степень экранирования топки;

,                                                                                                            (2.31)  [1]

          где     H_л – лучевоспринимающая поверхность нагрева, принимается по технической характеристике котла H_л=3,88 м²;

Тепловыделение в топке на 1 м² стен топки, кВт/м²:

 кВт/м².                      (2.32)  [1]

Количество тепла, передаваемое излучением в топке, зависит от характера расположения факела пламени в ней и, главным образом, от местоположения в топке области максимальной температуры факела. Это обстоятельство учитывает расчетный коэффициент М. При факельном сжигании он определяется по формуле:

,                                         (2.33)  [1]

где     ,                                                                (2.34)  [1] где   h _г – расстояние по вертикали от пода топки до оси горелки, м;                                                                      h _в.о. – расстояние по вертикали от пода топки до середины выходного окна топки, м;

Для котла Е – 1,0 – 9 Г расстояние h _г = 0,48 м,  h _в.о. = 0,8 м

           А и В – постоянные величины;  при сжигании газа А=0.52, В=0.3

[1,  с.124].

Тепло, переданное излучением в топке , кДж/м³:

 кДж/м³,   

(2.35)  [1]

где    φ – коэффициент сохранения теплоты (ф-ла (2.19)).

По полученным величинам по номограмме [1, рис.12-5, с.128] определяется действительная температура дымовых газов на выходе из топки:

.

Так как полученная температура на выходе из топки значительно отличается от ранее принятой, то производится перерасчет при новом значении   .

Уточняется значение  при .

Уточняется коэффициент ослабления лучей трехатомными газами  [1, рис.12-2, с.125]:

k _г= 0,82.

Суммарная сила поглощения газового потока:

               

По номограмме [1, рис.12-4, с.127] определяется степень черноты несветящейся части пламени:

а _несв=0,185.

Определяется коэффициент ослабления лучей светящейся части факела:

 .

Суммарная сила поглощения светящейся части пламени:

 .   

Степень черноты  светящейся части пламени:

а_св = 0,9ּ(1- е ^–1,703) = 0,736 .                         

Определяется степень черноты факела:

.

Тепло, переданное излучением в топке, кДж/м³:

 кДж/м³.

По номограмме [1, рис.12-5, с.128] определяется действительная температура дымовых газов на выходе из топки:

.

Так как она отличается от ранее принятой всего на 20 ˚С, то полученная