Энтальпия продуктов сгорания в зависимости от значений температур и коэффициентов избытка воздуха.

Температура газов, ºС	Трехатомные газы	Двухатомные газы	Водяные пары	Избыточный воздух		Энтальпия продуктов сгорания
При αт=1,15
	0,995	0,582	0,579	7,44	0,3545	2,632	2,11	0,4689	1,004	1,4	0,3661	0,5125	4,733
	0,995	0,5204	0,5178	7,44	0,3297	2,453	2,11	0,405	0,867	1,4	0,3403	0,4764	4,314
При αк=1,25
	0,995	0,5204	0,5178	7,44	0,3297	2,453	2,11	0,405	0,8733	2,34	0,3403	0,7961	4,641
	0,995	0,4769	0,475	7,44	0,3173	2,361	2,11	0,3796	0,8185	2,34	0,3268	0,7644	4,417
При αэ/=1,35
	0,995	0,4769	0,475	7,44	0,3173	2,361	2,11	0,3796	0,825	3,28	0,3268	1,071	4,730
	0,995	0,4469	0,4447	7,44	0,3122	2,323	2,11	0,3684	0,8001	3,28	0,3206	1,049	4,638
При αэ//=1,45
	0,995	0,447	0,44469	7,44	0,3122	2,323	2,11	0,3684	0,8060	4,22	0,3206	1,350	4,923
	0,995	0,4072	0,4092	7,44	0,3096	2,303	2,11	0,3596	0,7866	4,22	0,3163	1,330	4,830

По полученным значениям теплосодержаний строим I- - диаграмму.

Рис.3. I- - диаграмма для дымовых газов.

Основные характеристики воды и пара

Давление пара в барабане P=1,4 МПа; температура питательной воды t_п.в.=100ºС; продувка Р_пр=3%.

Для этих условий определяем полное тепловосприятие воды и пара в котлоагрегате, отнесенное к 1 кг насыщенного пара:

ккал/кг

=2382,85, кДж/кг

где – энтальпия насыщенного пара, – котловой воды, – питательной воды.

Значения этих величин взяты из таблицы III. 4[1, стр. 95].

Составление баланса тепла котельного агрегата

Температуру уходящих газов принимаем равной

,

тогда по рекомендациям [1, с. 125], используя рис. 3, получаем:

ккал/кг=2905,4 кДж/кг,

при .

Энтальпия поступающего воздуха:

ккал/кг=5,46кДж/кг,

следовательно

.

Величины потери тепла от химического и механического недожога по [2, стр. 219]

.

Потери тепла в окружающую среду принимается по рис. 2,7[3, стр.55]:

Коэффициент сохранения тепла:

КПД котельной установки:

.

Определение расхода топлива

Расчетный часовой расход топлива:

м³/ч.

1.2. Тепловой расчет топки

1.Площадь ограждающих поверхностей топкиH_ст=47,698м²

2.Общая лучевоспринимающая поверхность нагрева топки H_л=39,02м²[2,стр.248].

3.Расчет теплообмена в топке:

Полезное тепловыделение в топке:

ккал/нм³

=34654 кДж/кг.

На I диаграмме по прямой, построенной при значении коэффициента избытка воздуха α_т=1,15 при найденном теплосодержании I_тг=8286,55 ккал/м³ находим температуру горения: _тг=1780 ^оС.

Для определения температуры на выходе из топки составляем таблицу №3.

Таблица 3.

Расчет температуры газов на выходе из топки

Наименование величин	Расчетные данные	Результаты
Объем топочного пространства Vт, м2	По [2, стр.248]	17,14
Общая площадь ограждающих поверхностей Нст, м2	П.п. 1.2.1	47,698
Эффективная толщина излучающего слоя S, м	S=3,6	1,29
Лучевоспринимающая поверхность нагрева Нл, м2	принято	39,02
Степень экранирования топки ψ	Ψ=Нл/Нст=39,02/47,698	0,83
Положение максимума температур X	Рис. 1 X=h1/h2=600/1375	0,44
Значение коэффициента m	Табл.
Суммарная поглощательная способность трехатомных газов , м*ата	rnS=	0,337
Температура газов на выходе из топки	Принимаем с последующим уточнением
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами кг	Рис. IV.1.[1,c.138]	0,7
Коэффициент ослабления лучей топочной средой к	К= Кгrп=0,7·0,337	0,235
Сила поглощения запыленным потоком газов,	Кр=Кгrп·s=0,235·1,29	0,304
Степень черноты несветящейся части пламени, анс	анс=1-e-kps=1-e-0,304	0,26
Степень черноты факела, аф	аф=анс(1-m)=0,26(1-0)	0,26
Условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающей поверхности нагрева	=0,8	0,8
Произведение	ψ	0,664
Тепловыделение в топке 1м2 ограждающих её поверхностей, ккал/м2		(540121кДж/м2ч)
Постоянные величины расчетного коэффициента М	А=0,52 Б=0,3
Расчетный коэффициент М	М=А-БX=0,52-0,3	0,388
Температура дымовых газов на выходе из топки , оС	Номограмма рис.IV.4.[1,c.141]	(1114 по [2, стр.250]
Энтальпия дымовых газов на выходе из топки , ккал/нм3	Рис. 1.	4800,4 (20075,3кДж/кг)
Тепло переданное излучением в топке Qл, ккал/нм3		3425,1 (14324 кДж/кг)
Тепловое напряжение топочного объема Q/VТ, ккал/м3		(1526176 кДж/кг)

Температура газов на выходе из топки оказалась почти равной предварительно принятой; не превышает допустимых норм и тепловое напряжение объема топочного пространства, следовательно, расчет теплообмена в топке произведен верно.

Расчет газоходов

Определим основные конструктивные характеристики газохода и поместим их в таблицу 4.

Таблица 4

Основные конструктивные характеристики газоходов

Наименование величин	Усл. обозн.	Ед. изм.	Формула или источник	I ый газоход	II ой газоход
1ая часть	2ая часть	1ая часть	2ая часть
Высота газохода минимальная максимальная эффективная	аmin amax aэ	мм мм мм	По чертежу
Ширина газохода	B	мм	По чертежу
Число труб поперек газохода	Z1	-	По чертежу
Диаметр труб	D	мм	По чертежу
Площадь сечения газохода	FI	м2	По чертежу	1,1	0,986	0,703	0,544
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м2	По чертежу	0,165	0,165	0,165	0,165
Шаги труб продольный поперечный	S1 S2	мм мм	По чертежу
Поверхность нагрева газохода	Hг	м2	По чертежу	35,75	28,38	17,03	11,92

1.3.1. Расчет первого газохода

Задаемся двумя значениями температуры дымовых газов на выходе из первой части первого газохода = 750 С⁰ и = 600 С⁰ и проводим для этих значений температур два параллельных расчета. Все необходимые расчетные данные располагаем в таблице 5. Расчёт первой части производим при .

Приращением значения коэффициента избытка воздуха пренебрегаем, т.е. .

Таблица 5.

Тепловой расчет первого газохода

					Результаты при tT
750 Cо	600 Со
1. Температура дымовых газов перед первым газоходом		C	Из расчета	tT
2. Теплосодержание дымовых газов перед первым газоходом			Табл.5	НТ	4800,4 (20099,3 кДж/м3)	4800,4 (20099,3 кДж/м3)
3. Температура дымовых газов за первым газоходом			Задаем	-
4. Теплосодержание дымовых газов за первым газоходом			Табл. 5	-	(14078 кДж/м3)	(10977 кДж/м3)
5. Тепловосприятие первого газохода по уравнению теплового баланса	QБ		jBр(I’1-I1’’+DIВ )	0,9825·742·(4800,4-3360+0)   0,9825·742·(4800,4-2494,6+0)	1,05·106 (4,39·106 кДж/ч)	1,59·106 (6,66·106 кДж/ч)
6. Средний температурный напор	Dtср				723,4	620,2
7. Средняя температура дымовых газов.	tср
8. Средняя скорость дымовых газов.	wch	м/c			9,83	9,21
9. Значение коэффициента теплоотдачи конвекцией.	aк		[1, pис.IV.5 ]	0,98·1,03·53,8 0,98·1,03·52,5	54,3	52,9
10. Суммарная поглощательная способность трехатомных газов.	pnS	м.ат.	rnS	0,26·0,165	0,043	0,043
11. Значение коэф. ослабления лучей трехатомными газами.	kг	-	[1, pис.IV.1 ]	-	2,94	3,04
12. Значение коэф. ослабления лучей трехатомными газами.	kpnS	м.ат.	kг rnS	2,94·0,043 3,04·0,043	0,126	0,130
13. Степень черноты газового потока.	a	-	[1, pис.IV.2 ]	-	0,04	0,05
14. Значение коэф. загрязнения по поверхности нагрева.	e		Таблица.	-	0,005	0,005
15. Температура наружной поверхности загрязненной стенки.	tст			(194,1+0,005· QБ)/24	340,9	416,4
16. Значение коэффициента теплоотдачи излучением незапыленного потока.	aл		. [1, pис.IV.2 ]	125·0,04·0,96 87·0,05·0,94	4,032	4,089
17.Значение коэф. омывания газохода дымовыми газами.	w	-	[ 1, cтр.143]	[2, Стр. 143]	0,9	0,9
18. Значение коэф. теплоотдачи в первом газоходе	кт				41,8	40,07
19.Тепловосприятие первого газохода по ур-ю Т-пр	Qт			41,8·35,75·723,4 41,07·35,75·620,2	1,11·106 (4,65·106 кДж/ч)	0,7 ·106 (2,73 ·106 кДж/ч)

По значениям Q_Б и Q_Т строим вспомогательный график (рис. 5) и определяем температуру газов на выходе из первого газохода.

Рис.5.

Температура газов на выходе из первого газохода, равная = 738 ⁰С, является и температурой дымовых газов при входе во второй газоход.

Расчет второго газохода

Задаемся двумя значениями температуры дымовых газов на выходе из второго газохода = 600 С⁰ и = 500 С⁰ и проводим для этих значений температур два параллельных расчета. Все необходимые расчетные данные располагаем в таблице 6. Расчёт второго газохода производим при .

Таблица 6.

Тепловой расчет второго газохода

					Результаты при tT
600 Cо	500 Со
1. Температура дымовых газов перед вторым газоходом		C	Из расчета	tT
2. Теплосодержание дымовых газов перед вторым газоходом			Табл.5	НТ	13743 кДж/м3	13743 кДж/м3
3. Температура дымовых газов за вторым газоходом			Задаем	-
4. Теплосодержание дымовых газов за вторым газоходом			Табл. 5	-	11242 кДж/м3	9149 кДж/м3
5. Тепловосприятие второго газохода по уравнению теплового баланса	QБ		jBр(I’2-I2’’+DIВ )	0,9825·742·(3280- +0.1·9,4·0,32·30)	0,443·106   1,85*106 кДж/ч	0,786 ·106   3,29*106 кДж/ч
6. Средний температурный напор	Dtср				471,6	413,6
7. Средняя температура дымовых газов	νср
8. Средняя скорость дымовых газов	wch	м/c			9,36	8,86
9. Значение коэффициента теплоотдачи конвекцией	aк		[1, pис.IV.5 ]	0,98·1,05·52 0,98·1,05·50	53,5	51,45
10. Суммарная поглощательная способность трехатомных газов	pnS	м.ат.	rnS	0,24·0,165	0,04	0,04
11. Значение коэф. ослабления лучей трехатомными газами	kг	-	[1, pис.IV.1 ]	-­­­­	3,5	3,7
12. Суммарная сила поглощения газовым потоком	kpnS	м.ат.	kг rnS	3,5·0,04 3,7·0,04	0,14	0,148
13. Степень черноты газового потока	a	-	[1, pис.IV.2 ]	-	0,051	0,06
14. Значение коэф-та загрязнения по поверхности нагрева	e		Таблица.	-	0,005	0,005
15. Температура наружной поверхности загрязненной стенки	tст			(194,1+0,005· QБ)/20
16. Значение коэф. теплоотдачи излучением незапыленного потока	aл		. [1, pис.IV.2 ]	70·0,051·0,98 60·0,06·0,97	3,5	3,49
17.Значение коэф. омывания газохода дымовыми газами	w	-	[ 1, cтр.143]	[2, Стр. 143]	0,9	0,9
18. Значение коэф. теплоотдачи во втором газоходе	кт
19.Тепловосприятие второго газохода по уравнению Т-пр	Qт			41·28,38·471,6 40·28,38·413,6	0,54·106 (2,26·106 кДж/ч)	0,469 ·106 (1,96 ·106 кДж/ч)

По значениям Q_Б и Q_Т строим вспомогательный график (рис. 6) и определяем температуру газов на выходе из второго газохода.

Рис.6.

Температура газов на выходе из второго газохода, равная = 572 ⁰С, является и температурой дымовых газов при входе в третий газоход.

Расчет третьего газохода производим при значении коэффициента избытка воздуха .

Расчет третьего газохода

Задаемся двумя значениями температуры дымовых газов на выходе из третьего газохода = 300 С⁰ и = 400 С⁰ и проводим для этих значений температур два параллельных расчета. Все необходимые расчетные данные располагаем в таблице 7.

Таблица 7.

Тепловой расчет третьего газохода

					Результаты при tT
500 Cо	300 Со
1. Температура дымовых газов перед третьем газоходом			Из расчета первого газохода	-
2. Теплосодержание дымовых газов перед третьем газоходом			Табл. 5	-	10558 кДж/м3	10558 кДж/м3
3. Температура дымовых газов за третьем газоходом			Задаем	-
4.Теплосодержание дымовых газов за третьем газоходом			Табл. 5	-	9322кДж/м3	5447 кДж/м3
5. Тепловосприятие третьего газохода по уравнению теплового баланс.	QБ		jBр(Н2-Н2+DН )	0,9825·742·(2520-2225+0.1·9,98·0,32·30)   0,9825·742·(2520-1300 +0.1·9,98·0,32·30)	0,215,*106   0,9*106 кДж/ч	0,889*106 3,72*106 кДж/ч
6. Средний температурный напор	Dtср				340,6	213,8
7. Средняя температура дымовых газов	tср
8. Средняя скорость дымовых газов	wch	м/c			12,1	10,6
9. Значение коэффициента теплоотдачи конвекцией	aк		[1, pис.IV.5 ]	0,92·1,04·64 0,92·1,07·56	61,2	55,1
10. Суммарная поглощательная способность трехатомных газов	pnS	м.ат.	rnS	0,227·0,165	0,037	0,037
11. Значение коэффициента ослабления лучей трехатомными газами	kг	-	[1, pис.IV.1 ]	-	3,7	4,15
12. Суммарная сила поглощения газовым потоком	kpnS	м.ат.	kг rnS	3,7*0,037 4,15*0,037	0,137	0,15
13. Степень черноты газового потока	a	-	[1, pис.IV.2 ]	-	0,06	0,08
14. Значение коэффициента загрязнения по поверхности нагрева	e		[1, табл.IV.3 ]	-	0,005	0,005
15. Температура наружной поверхности загрязненной стенки	tст			(194,1+0,005· QБ)/12
16. Значение коэф. теплоотдачи излучением незапыленного потока	aл		[1, pис.IV.8 ]	62·0,06·0,97 55·0,08·0,90	3,6	3,96
17. Значение коэф. омывания газохода дымовыми газами	w	-	[ 1, cтр.143]	-	0,9	0,9
18. Значение коэф. теплоотдачи в третьем газоходе	кт				45,79	42,24
19.Тепловосприя-тие третьего газохода по уравнению Т-пр	Qт			45,79·17,03·340,6 42,24·17,03·213,8	0,26*106   1,08*106 кДж/ч	0,32*106   1,34*106 кДж/ч

По значениям Q_Б и Q_Т строим вспомогательный график (рис. 7) и определяем температуру газов на выходе из третьего газохода.

Рис.7.

Температура газов на выходе из третьего газохода, равная , является и температурой дымовых газов при входе в четвертый газоход.

Расчет четвертого газохода

Задаемся двумя значениями температуры дымовых газов на выходе из четвертого газохода = 420 С⁰ и =250 С⁰ и проводим для этих значений температур два параллельных расчета. Все необходимые расчетные данные располагаем в таблице 8.

Таблица 8

Тепловой расчет четвертого газохода

					Результаты при tT
420 Cо	250 Со
1. Температура дымовых газов перед четвертым газоходом			Из расчета	-
2. Теплосодержание дымовых газов перед четвертым газоходом			Табл. 5	-	9092,3 кДж/м3	9092,3 кДж/м3
3. Температура дымовых газов за четвертым газоходом			Задаем	-
4.Теплосодержание дымовых газов за четвертым газоходом			Табл. 5		8170,5 кДж/м3	кДж/м3
5.Тепловосприя-тие четвертого газохода по уравнению теплового баланса	QБ		jBр(Н2-Н2+DН )	0,9825·742·(2170-1950+0.1·9,4·0,32·30)     0,9825·742·(2170-1200 +0.1·9,4·0,32·30)	0,21*106 0,87*106 кДж/ч	0,55*106   2,3*106 кДж/ч
6. Средний температурный напор	Dtср				257,5	142,9
7. Средняя температура дымовых газов	tср
8. Средняя скорость дымовых газов	wch	м/c				13,2
9. Значение коэффициента теплоотдачи конвекцией	aк		[1, pис.IV.5 ]	0,92·1,07·70,1   0,92·1,08·64,7	67,7	64,2
10. Суммарная поглощательная способность трехатомных газов	pnS	м.ат.	rnS	0,213·0,165	0,035	0,035
11. Значение коэффициента ослабления лучей трехатомными газами	kг	-	[1, pис.IV.1 ]	-	4,0	4,3
12. Суммарная сила поглощения газовым потоком	kpnS	м.ат.	kг rnS	4,0·0,035 4,3·0,035	0,14	0,15
13. Степень черноты газового потока	a	-	[1, pис.IV.2 ]	-	0,07	0,08
14. Значение коэффициента загрязнения по поверхности нагрева	e		[1, табл.IV.3 ]	-	0,005	0,005
15. Температура наружной поверхности загрязненной стенки	tст			(194,1+0,005· QБ)/11,92
16. Значение коэффициента теплоотдачи излучением незапыленного потока.	aл		[1, pис.IV.8 ]	53·0,07·0,93 50·0,08·0,91	3,45	3,6
17. Значение коэффициента омывания четвертого газохода дымовыми газами	w	-	[1, cтр.143]	-	0,9	0,9
18. Значение коэффициента теплоотдачи в четвертом газоходе	кт				48,7	46,9
19.Тепловосприя-тие четвертого газохода по уравнению Т-пр	Qт			48,7·11,92·257,5 46,9·11,92·142,9	0,149*106 0,62*106 кДж/ч	0,8*106   3,53*106 кДж/ч

По значениям Q_Б и Q_Т строим вспомогательный график (рис. 8) и определяем температуру газов на выходе из четвертого газохода.

Рис.8.

Температура газов на выходе из четвертого газохода, равная , является и температурой дымовых газов при входе в экономайзер.