Обробка результатів досліджень

Основні розрахунки за результатами досліджень виконуються за методикою [2] з доповненнями, розробленими в роботі [3]. За результатами теплотехнічних досліджень водогрійного котла студенти розраховують тепловий баланс, визначають ККД котла та виконують аналіз теплової роботи агрегату. Визначають корисно використане тепло і витрати тепла з відхідними газами і в навколишнє середовище.

Баланс тепла при спалюванні 1 нм³ природного газу в водогрійному котлі, що працює в стаціонарному режимі, можна описати рівнянням:

Q^р_н= r_вQ₁+ Q₂+ Q₃+ Q₄+ Q₅+ Q₆, кДж/м³, (2.1)

де Q^р_н – нижня робоча теплота спалювання газу, кДж/м³;

Q₁ – корисно використане тепло, яке витрачене на нагрів води, кДж/кг;

Q₂ – витрати тепла з відхідними газами за н.у., кДж/м³;

Q₃ – витрати тепла з хімічною неповнотою згоряння за н.у., кДж/м³;

Q₄ – витрати тепла від механічної неповноти згоряння за н.у., кДж/м³;

Q₅ – витрати тепла від зовнішньої поверхні обмурівки котла в навколишнє середовище, кДж/м³;

Q₆ – згідно з роботою [1] враховує витрати тепла з рідким шлаком, але оскільки водогрійний котел опалюється природним газом, від якого немає шлаку, то в даному випадку Q₆ означає всі інші невраховані витрати тепла за н.у., кДж/м³.

r_в – густина води, кг/м³.

Якщо складові теплового балансу рівняння (2.1) виразити їх відсотковим відношенням до Q^р_н, то будемо мати:

100 = q₁+ q₂+ q₃+ q₄+ q₅+ q₆. (2.2)

Враховуючи, що при спалюванні природного газу витрати тепла від механічної неповноти згоряння q₄ = 0 [1,2], коефіцієнт корисної дії водогрійного котла може бути визначеним:

h^б_ккд = Q₁/Q^р_н × 100% = q₁ = 100×(q₂ + q₃ + q₅ + q₆). (2.3)

Ліва частина рівняння (2.3) дозволяє визначити ККД водогрійного котла за прямим балансом, а права – за зворотнім. ККД водогрійного котла за прямим балансом буде:

(2.4)

де В_н – витрати природного газу, м³/год (табл. 2.2). Їх необхідно привести до нормальних умов за формулою:

, м³/год; (2.5)

де В_п – об’єм газу за робочих умов (табл. 2.2), м³/год;

Р_г – абсолютний середньодобовий тиск газу перед лічильником, МПа;

Т_г – абсолютна середньодобова температура, К;

Т_н – нормальна абсолютна температура газу, яка дорівнює 273,15 К;

Р_н – нормальний абсолютний тиск газу, який дорівнює 101325 Па;

Z – коефіцієнт стиснення газу в залежності від Р_г і Т_г, [2,3];

– температура води на вході в котел і на виході з нього, °С;

G – кількість нагрітої води, що проходить через котел, кг/год.

Оскільки водогрійний котел не оснащений водомірним приладом і визначення кількості нагрітої води складає певні труднощі, подальше визначення коефіцієнта корисної дії водогрійного котла доцільно виконувати за зворотним балансом, тобто за рівнянням:

h^б_ккд = q₁ = 100 – (q₂+ q₃+ q₅+ q₆). (2.6)