Исходные данные и порядок расчета.

Для определения энтальпий продуктов сгорания необходимо знать их состав и объем, а также температуру, которая различна для вариантов С и Б и задана в задании. Значение энтальпий 1 м³ различных газов и влажного воздуха в зависимости от их температуры приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Энтальпии 1 м³ газов и влажного воздуха

, °С	Энтальпии газов, кДж/м3

Энтальпии газов при промежуточных температурах определяют методом линейной интерполяции.

Расчет энтальпий произведем отдельно для вариантов С и Б.

Энтальпия теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания, отнесенная к 1 кг топлива, определяется по формулам:

кДж/кг, (44)

кДж/кг.

Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания определяется с учетом реального коэффициента избытка воздуха:

кДж/кг. (45)

Пример расчета энтальпий.

Расчет энтальпий проведем отдельно для вариантов С и Б.

А) С установкой экономайзера

Температура уходящих газов ºС (приложение А, таблица 2).

кДж/м³; кДж/м³;

кДж/м³; кДж/м³.

Энтальпия теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания:

,

кДж/кг,

,

кДж/кг,

Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания при температуре ºС:

,

кДж/кг.

Б) Без установки экономайзера.

Температура уходящих газов ºС.

кДж/м³; кДж/м³;

кДж/м³; кДж/м³.

Энтальпия теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания:

,

кДж/кг,

,

кДж/кг,

Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания при температуре ºС:

,

кДж/кг.

Тепловой баланс котельного агрегата

Общие положения

Тепловой баланс составляется для определения КПД котлоагрегата и расхода топлива при установившемся тепловом состоянии котлоагрегата.

Уравнение теплового баланса:

, (46)

где - располагаемое тепло, кДж/кг;

- теплота, полезно воспринимаемая в котлоагрегате поверхностями нагрева, кДж/кг;

- потери тепла соответственно с уходящими газами, от химической неполноты сгорания, от механического недожога, в окружающую среду, с физическим теплом шлаков, кДж/кг.

В курсовом проекте не учитывается тепло горячего воздуха, подаваемого в топку и подогреваемого вне котлоагрегата, а также тепло парового дутья, затраты тепла на размораживание смерзшегося топлива и т.д. Поэтому можно принять: , кДж/кг.

Приняв располагаемое тепло за 100%, выражение (46) можно записать в таком виде:

. (47)

Если известны потери тепла в котлоагрегате, его коэффициент полезного действия брутто определяется из выражения:

. (48)

Потери тепла с уходящими газами определяются по формуле:

, (49)

где - энтальпия уходящих газов, кДж/кг или кДж/м³;

- коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом;

- энтальпия теоретического объема (холодного) воздуха, подаваемого в топку. В курсовом проекте условно температуру холодного воздуха принять равной (не следует искать смысловую связь между этими температурами).

Удельная теплоемкость 1 м³ воздуха в интервале температур 0 – 100°С составляет кДж/м³∙°С.

В связи с тем, что объемы продуктов сгорания рассчитываются в предположении полного сгорания топлива, в уравнении (49) введена поправка на величину - механической неполноты сгорания. Потери тепла от механической неполноты сгорания вызываются провалом топлива, уносом недогоревшего топлива с уходящими из топки газами и недожогом его в шлаках. При тепловых расчетах значение потерь тепла можно принять по таблице 4.

Потери тепла от химической неполноты сгорания принимаются в зависимости от вида топлива и метода сжигания, согласно характеристикам топочных устройств (см.таблицу 4).

Потери тепла котлоагрегатом в окружающую среду, могут быть найдены для стационарных котлоагрегатов по графику, приведенному на рисунке 19.

Потери тепла с физическим теплом шлаков в курсовой работе можно не учитывать.

Таблица 4 - Расчетные характеристики слоевых и камерных топок

Тип топки	Наименование топлива	Потери тепла
От химической неполноты сгорания,	От механической неполноты сгорания,
Слоевая	Антрацит	0,5	10,0
Каменный уголь	1,0	6,0
Бурый уголь	0,1-1,0	7,0
Камерная	Мазут, природный газ	1,0

В курсовом проекте рекомендуется определять потери по таблице 4.

После нахождения всех потерь можно определить коэффициент полезного действия котлоагрегата (брутто):

. (50)

И расход топлива из уравнения:

, (51)

где - паропроизводительность котлоагрегата, кг/с;

- энтальпия пара, выходящего из котлоагрегата, кДж/кг;

- энтальпия питательной воды, кДж/кг (условно энтальпию питательной воды принимаем равной энтальпии кипящей воды в деаэраторе);

- расход котловой воды на непрерывную продувку, %;

- энтальпия кипящей воды в котлоагрегате, кДж/кг;

- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

С учетом потери тепла расчетный расход полностью сгоревшего топлива в топке составит:

кг/с, (52)

где и определяются для двух вариантов - с установкой и без установки экономайзера.

Рисунок 19 - Зависимость потери тепла в окружающую среду от производительности котлоагрегата; 1 - с экономайзером; 2 - без экономайзера.

Пример расчета

Используемое топливо имеет низшую расчетную теплоту сгорания МДж/кг. Принимаем

Из таблицы 4 для бурого угля, сжигаемого в слоевой топке имеем:

- потери от химической неполноты сгорания ;

- потери от механической неполноты сгорания ;

- температура холодного воздуха ºС.

Энтальпия теоретического объема холодного воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг топлива:

,

кДж/кг.

Составление теплового баланса производим отдельно для двух вариантов конструкции.

А) С экономайзером.

Потери теплоты с уходящими газами:

,

кДж/кг,

,

.

По рисунку 19 для выбранного в результате расчета тепловой схемы котельной котлоагрегата ДКВР-20-13 имеем: .

Потерями тепла с физическим теплом шлаков пренебрегаем.

,

Из расчета тепловой схемы имеем:

кг/с; кДж/кг;

кДж/кг; кДж/кг;

.

Расход топлива, подаваемого в топку:

,

кг/с.

Расход полностью сгоревшего в топке топлива:

,

кг/с.

Б) Без экономайзера.

Потери теплоты с уходящими газами:

,

кДж/кг,

,

.

По рисунку 19 .

,

.

Расход топлива, подаваемого в топку в данном варианте, изменится только за счет изменения :

,

кг/с.

Расчетный расход топлива:

,

кг/с.