Тепловой расчет котла

Тепловой  расчет котла

Целью теплового расчета является определение  конструктивных размеров расчетной  площади теплопередающих поверхностей нагрева, обеспечивающих требуемую  паропроизводительность при заданных параметрах пара, питательной воды и топлива. Одновременно с этим в задачу расчета входит определение расхода топлива, воздуха и продуктов сгорания. [1]

Исходные  данные:

Тип котла: ВАГНЕР ХОХДРУК

Производительность: D_к = 1.2 (кг/с)

Давление  пара: Р_к = 0,7 (МПа)

Топливо: МОТОРНОЕ

Температура питательной воды: t_п.в. = 70˚С

 
 
 

1 Определение состава  рабочей массы  топлива 

Состав горючей  массы

- углерод;    - водород;     - азот;    - кислород;   - сера. 

состав рабочей  массы 

- зола;      - влага. 

   (1)

- проверка 

низшая теплота  сгорания

  кДж/кг

кДж/кг     (2)   

 

кДж/кг 

2 Выбор топочного  устройства 

Форсунку выбираем паровую, исходя из процентного содержания серы в топливе.                                           

3  Определение  коэффициента  избытка воздуха 

Коэффициент избытка  воздуха на выходе из котельного агрегата – α_yx определяется по формуле:  

α_yx=α_m+∑∆α    (3) 

где: ∆α – суммарная  величина присосов холодного воздуха в газоходах котла.

Для морских  котлов обшитых листовым железом  можно принять 

        выбираем  , у прототипа котла   

4  Определение объёмов  воздуха и продуктов  сгорания топлива 

Для твердого топлива  или жидкого топлива расчет теоретических  объемов воздуха и продуктов  сгорания при  производят исходя из состава рабочей массы по следующим формулам:

Теоретический объем воздуха

 нм³/кг    (4)

 нм³/кг

теоретический объем сухих продуктов сгорания 

нм³/кг   (5)

  нм³/кг

 нм³/кг   (6)

  нм³/кг 

теоретический объем дымовых газов при   

   (7)

 нм³      (8)

W_Ф=0,4 – при постановке паровой форсунки.

 нм³

 нм³/кг 

действительные  объемы продуктов сгорания при избытке  воздуха в газоходах α =1.2

                      

 нм³/кг   (9)

 нм³/кг

  нм³/кг   (10)

 нм³/кг 

Для учета лучистой составляющей газа определяют объемные доли трехатомных газов

объемная доля трехатомных газов

    (11)

объемная доля водяных паров

      (12)

объемная доля трехатомных газов и водяных паров

(13)

        

5 Расчет энтальпии  воздуха и продуктов  сгорания 

Для всех видов  топлив энтальпии теоретических  объемов воздуха и продуктов  сгорания,  при средней расчетной  температуре газа ⁰С и α=1, определяют по формулам:

     

  (14)

Энтальпия продуктов  сгорания при избытке воздуха

     

   [кДж/кг]  (15)

где: - энтальпия теоретического количества воздуха.    (16) 

В приведенных  формулах: , , и - теплоемкости соответственно, воздуха, диоксида углерода, водяных паров и азота при постоянном давлении, кДж/м³К.

Расчет энтальпии  дымовых газов проводят при нескольких значениях температуры газов  и воздуха от 100 до 2200 и коэффициента избытка воздуха α=1,2. Расчет сводится в Таблицу 1.

По результатам  таблицы строят зависимости энтальпии  газов от температуры и при коэффициентах избытка воздуха равных α=1,2. Зависимость представлена на Рисунке 2.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

Таблица 1

 

Рисунок 2

 

6 Тепловой баланс  парогенератора 

      Целью расчета теплового баланса является определение расхода топлива. Величина расхода топлива вычисляется по формуле, полученной из уравнения «прямого» баланса парогенератора:    [7] 

     

   кг/с  (17)

Здесь: η_К – коэффициент полезного действия (к.п.д.) парогенератора, %.

%   (18) 

Расчет теплового баланса начинают с вычисления располагаемой теплоты рабочей массы топлива по формуле:

  (19) 

Q_m -физическое тепло топлива

    кДж/кг     (20)

Удельную теплоемкость жидкого топлива можно вычислять по формуле:

, кДж/кг град      (21)

где t_m – температура подогретого топлива, ⁰С определяем из графика зависимости вязкости топлива от его температуры.    tm = 75 ⁰С    [1]

 

 кДж/кг град

    кДж/кг

  (22)

 кДж/кг 
 

Величина потерь теплоты с уходящими газами вычисляется  по формуле: 

, %    (23)

Для вычисления q₂ задаёмся температурой уходящих газов_. tух.г:         

tух.г = 180 ⁰С

Затем по диаграмме  J-t дымовых газов по этой температуре определяем энтальпию уходящих газов J_{ух. г.}   Зависимость представлена на Рисунке 2.

Jух.г = 3616,2  кДж/кг

Температуру воздуха  в машинном отделении примем: tв = 30 ⁰С

Теплоёмкость  воздуха: Св = 1,3   кДж/кг град 

   %

Тепловые потери от химического q₃ и механического q₄ недожога для стационарных парогенераторов определяются в зависимости от конструкции топки и рода топлива