3. Тепловой баланс теплогенератора

3.1. Тепловой баланс теплогенератора и расход топлива

Тепловой баланс теплогенератора выражает равен­ство теплоты, поступившей в агрегат, сумме по­лезно использованной теплоты и всех тепловых по­терь, имею­щихся при его работе.

Цель составления теплового баланса – вычислить коэффициент полезного действия теплогенератора и оп­ределить необходимый расход топлива.

Тепловой баланс составляют применительно к ус­тановившемуся тепловому состоянию теплогенератора. Все статьи теплового баланса принято относить к 1 м³ газообразного топлива.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид, кДж/кг (кДж/м³)

,

где – располагаемая теплота;Q₁ – полезно использованная теплота; Q₂ – потери теплоты с уходящими газами; Q₃ – потери теплоты от химической неполноты сгора­ния; Q₄ – потери теплоты от механической непол­ноты сгорания; Q₅ – потери теплоты всеми элементами теплоге­нера­тора в окружающую среду (потери от наруж­ного охлаждения); – потери теплоты в виде физической теп­лоты шлака.

Распола­гаемая теплота на 1 м³ газообразного топлива, кДж/м³

.

Для упрощения расчетов в курсовой работе можно при­нимать для газообразного топлива

.

Если статьи теплового баланса выразить в отно­сительных величинах (процентах от располагаемой теп­лоты , то уравнение теплового баланса примет вид

100 = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q_6шл.

Величину полезно использованной теплоты Q₁(q₁) прямым путем определить нельзя, так как заранее неиз­вестно количество сжигаемого топлива. Поэтому Q₁(q₁) можно найти из уравнений теплового баланса лишь после определения всех потерь теплоты.

Далее расчет осуществляем в следующей последо­вательности:

1. Потери теплоты с уходящими газами находят по разности энтальпий продуктов сгорания, уходящих из теплогенератора, и холодного воздуха, %

,

где – энтальпия уходящих дымовых газов,кДж/м³, при соответствующем избытке воздуха и температуре уходящих газовt_ух; – коэффициент избытка воздуха в уходящих газах, берется в сечении газохода после последней поверхности нагрева; I– энтальпия теоретического объема холод­ного воздуха, кДж/кг (кДж/м³)

,

где (ct)_хв – энтальпия 1 м³ холодного воздуха, кДж/м³, оп­ределяется в зависимости от темпера­туры холодного воздуха t_хв, которую при отсутствии специальных указаний принимают t_хв = 30^оС.

Энтальпию уходящих дымовых газов I_ух находят по It-диаграмме при соответствующем избытке воздуха и температуре уходящих газов t_ух. При этом температурой t_ух следует задавать­ся.

2. Расчетные потери от химической q₃, %, и меха­нической q₄, %, неполноты сгорания топлива принимают из расчетных характеристик топок.

q₃ = 0,8 %, q₄ = 0 %,

3. Потери теплоты в окружающую среду (от на­ружного охлаждения) q₅, %, для стационарных тепло­генерато­ров принимают в зави­симости от паропроизводительности котельного агре­гата и наличия хвостовой поверхности.

q₅ = 1,4 %,

4. Коэффициент полезного действия теплогенера­тора (брутто) находят по уравнению обратного ба­ланса, %

= q₁ =100 – (q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q_6шл);

= q₁ =100 – (5,2 +0,8 + 0+ 1,4 + 0)=92,6 %

5. Номинальный расход топлива определяют по формуле, м³/ч

,

где Д_пп, Д_нп – количество выработанного пара, перегретого и насыщенного соот­ветст­венно, кг/ч; Д_пр – расход воды на продувку теплогенера­тора, кг/ч, причем

,

где Р – непрерывная продувка, %; учитывается только при Р2, в курсовой работе следует прини­мать Р = 2–7%;i_пп – энтальпия перегретого пара при давлении и тем­пературе в барабане теплогенератора, кДж/кг; i_нп – энтальпия сухого насыщенного пара при давлении в барабане котла, кДж/кг; i' – энтальпия кипящей воды при давлении в барабане котла, кДж/кг; i_пв – энтальпия питательной воды, кДж/кг, оп­ределяют по ее температуре и давлению на входе в теплогенератор.

6. Расчетный расход топлива определяют по фор­муле м³/ч

,