Методика складання попереднього теплового балансу

Початкові дані для виконання заняття приведені в табл. 3.3. Для розрахунків буде потрібно:

- робочий тиск пари в котлі Р_к, МПа;

- паропродуктивність котла D_к, кг/с, в тому числі:

- по перегрітій парі D_пп;

- по охолодженій парі D_ох;

- температура насичення t_s, °С (таблиці води і пари по Р_к).

- температура перегрітої пари t_пп, °С;

- температура охолодженої пари t_ох (задана або приймається рівною t_s +(15 ÷ 40)°С;

- температура живильної води t_пв, °С;

- температура підігрівання палива t_т, °С;

- ентальпія води в стані насичення і ', кДж/кг (приймається по таблицях води і пара по Р_к);

- ентальпія сухої насиченої пари і " кДж/кг (там же);

- ентальпія живильної води і _пв, кДж/кг (там же або і _пв = 4,19 t _пв);

- ентальпія перегрітої пари і _пп, кДж/кг (там же по Р_к та t _пп);

- ентальпія, розпиленої пари і _р кДж/кг (там же по Р_р і t _р);

- вологість пари, у, %;

- норма продувки Р, % (приймається не більше 0,5 –2).

Рис. 3.1. Графічне представлення теплового балансу (стрічкова діаграма)

 

При виборі інших параметрів необхідно керуватися наступними рекомендаціями. Паропродуктивність котла по насиченій парі, кг/с.

 

Якщо котел має одношаровий кожух і не обладнаний повітропідігрівачем температура повітря, що поступає в топку, приймається трохи вище за температуру навколишнього середовища, тобто t_в.= t_о + (5 ÷10)°С. У тому випадку, якщо котел має двошаровий кожух, то величина температури повітря на вході в топку t_в залежить від наявності або відсутності у нього повітропідігрівача:

- при його наявності t_в досягає 130 – 250 °С;

- за відсутності повітропідігрівача повітря підігрівається в міжкожушаному просторі і його температура, °С:

 

t_в.= t_о + (30 ÷ 50)

 

Середня питома об’ємна ізобарна теплоємність повітря з вологістю d рівною 10 г/кг та водяної пари приведені в табл. 3.1.

 

Таблиця 3.1

t, °С
	1,3188	1,4943
	1,3243	1,5052
	1,3318	1,5223
	1,5224	1,5423

При іншому вологовмісті повітря його теплоємність знаходиться по формулі:

Проміжні значення С_в знаходять лінійною інтерполяцією.

Заздалегідь, перед виконанням розрахунків, складається теплова схема котла з вказівкою напрямі руху і параметрів (температур, ентальпій, витрат) усіх робочих середовищ.

За результатами визначення складових теплового балансу в масштабі будується діаграма розподілу теплових втрат і аналізуються можливі способи їх зниження. Результати розрахунку оформляються у вигляді табл. 3.2.

Після складання попереднього теплового балансу проводиться дослідження впливу зміни одного з перерахованих нижче параметрів на техніко-економічні показники роботи котла:

- коефіцієнта надлишку повітря α;

- робочого тиску пари в котлі Р_к;

- температури живильної води t_пв;

- вологості пари, у;

- температури перегрівання пари t_пп.

 

За результатами дослідження виконують графіки.

 

Таблиця 3.2

 

Параметр, позначення	Розм.	Формула, розрахунок	Рез.
Втрата тепла в навколишнє середовище q5	%	Формула (3.8)
Втрата тепла від неповноти згорання q3	%	Приймається 0,5%
ККД котла ηк	%	Задано
Втрата тепла з вихідними газами q2	%	Формула (3.10)
Тепло, внесене в топку з повітрям Qв	кДж/кг
Фізичне тепло палива Qт	кДж/кг	Формула (3.2)
Тепло розпиленої пари, що подається у форсунку Qп	кДж/кг	Формула (3.3)
Загальне тепло Qр	кДж/кг	Формула (3.1)
Корисне тепловиділення в топці Qвт	кДж/кг
Ентальпія вихідних газів Iух	кДж/кг	Формула (3.11)

Продовження табл. 3.2

 

Параметр, позначення	Розм.	Формула, розрахунок	Рез.
Температура вихідних із котла газів tух	°C	Діаграма I – t
Коефіцієнт збереження тепла φ	–	Формула (3.9)
Кількість продуваємої із котла води Dпр	кг/с
Ентальпія вологої насиченої пари i х	кДж/кг
Корисна теплова потужність Q1	кВт	Формула (3.6)
Витрата палива В	кг/с
Випарна здатність палива u	кг/кг
Температура точки роси вихідних газів tр	°C
Мінімально допустима температура вихідних газів tmin	°C
Мінімальна ентальпія вихідних газів Іmin	кДж/кг	Діаграма I – t
Мінімальна втрата тепла з вихідними газами q2min	%
Максимально досяжний ККД котла ηкmax	%

 

Визначення η_кmax доцільно проводити для котлів, обладнаних додатковими поверхнями нагріву. Це дозволить визначити межу ефективності котла при відсутності сірчанокислотної ерозії його поверхні нагрівання.

 

ВАРІАНТИ ЗАВДАНЬ

Варіанти задають представлені в табл. 3.3 Типи котлів для розрахунку приведені на рис. 9. У останній колонці табл. 3.3 вказаний порядковий номер схеми (1, 2 і т.д.)

 

Таблиця 3.3

Вар.	Pк, МПа	Dк кг/с	Dпп кг/с	Dох кг/с	tпп °С	tох °С	у %	tв °С	tпв °С	ηк %	Схема
	1,0	3,0			—	—	0,5	—
	1,5	1,2	1,0			—	2,50	—
	2,0	1,7	1,5	0,2			1,50
	0,5	1,3	1,3			—	3,50	—
	1,5	3,7	3,0	0,7			1,50
	1,0	2,0	1,8	0,2			0,75	—
	0,5	0,9			—	—	2,50	—
	0,8	1,0	0,9	0,1			3,50	—
	1,2	1,7	1,5	0,2			5,0	—
	2,5	4,5	4,5			—	5,0
	2,0	3,8	3,3	0,5		—	2,5
	0,7	0,8	0,7	0,1		—	2,2	—
	1,2	1,1			—	—	2,5	—
	2,0	4,5	4,0	0,5			2,5
	0,5	1,1	0,9	0,2			3,5	—
	1,0	3,2	3,0	0,2		—	4,0
	1,5	1,4	1,2	0,2		—	3,0	—
	2,5	1,7			—	—	3,5	—
	1,0	1,3	1,3			—	1,5	—
	1,5	4,7	4,1	0,6			1,0
	1,0	2,3	2,3			—	0,5	—
	0,5	0,9			—	—	0,75	—
	1,5	1,4	1,1	0,3			2,5	—
	1,0	1,7	1,4	0,3			2,25	—
	2,5	4,5	3,8	0,7			0,9
	2,5	3,8	3,8			—	2,0
	0,5	0,8			—	—	0,8	—		84,5
	1,2	1,7	1,3	0,4			0,65			88,2
	2,0	2,5	5,0	0,5		–	2,0	–		91,5
	0,5	1,1	0,8	0,3			3,5	–
	0,5	1,1	0,9	0,2			3,5	–
	1,5	3,2	3,0	0,2		–	4,0

Продовження табл. 3.3

 

Вар.	Pк, МПа	Dк кг/с	Dпп кг/с	Dох кг/с	tпп °С	tох °С	у %	tв °С	tпв °С	ηк %	Схема
	1,5	1,4	1,2	0,2		–	3,0	–
	2,5	1,7			–	–	3,5	–
	1,0	1,3	1,3			–	1,5	–

 

Рис. 3.2. Конструктивні схеми котлів до складення попереднього теплового балансу

 

Рис. 3.3. Теплова схема котла

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Поясніть, з яких складових складається тепловий баланс допоміжного котла?

2. Назвіть теплові втрати, що спостерігаються при роботі допоміжного котла. Вкажіть конструктивні та експлуатаційні способи їх зменшення.

3. Напишіть рівняння прямого та зворотного теплових балансів для допоміжного котла, поясніть величини, що входять в них.

4. Поясніть, як змінюються величини теплових втрат при зміні навантаження котла, коефіцієнта надлишку повітря?

5. Як зміниться паропродуктивність котла у разі зниження температури живильної вози, підвищенні робочого тиску пари?

6. Чому слід обмежувати температуру вихідних з котла газів?

7. Поясніть у чому полягають відмінності між вологою насиченою, сухою насиченою, перегрітою і охолодженою парою?

8. Дайте визначення ККД котла, поясніть, як впливають на його величину якість ведення паливного процесу, підготовки палива стан теплової ізоляції.

9. Поясніть фізичний сенс поняття «випарна здатність палива». Як її значення пов'язане з величиною паливного ККД?

10. Назвіть сферу застосування рівнянь прямого і зворотного теплового балансів допоміжного котла.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4