2.3 Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания

При тепловом расчёте котельного агрегата определяется теоретический объём воздуха V^о, необходимый для горения, а также действительные объёмы воздуха и продуктов сгорания. Эти расчёты производятся в следующей последовательности.

Определяется теоретический объём воздуха:

=

= 0,0889× (34,3+0,375×0,5)+0,265 × 2,4 – 0,0333 × 11,7 = 3,3468 м³/кг.

Находится теоретический объём азота , трёхатомных газов и водяных паров по формулам:

Вычисляют средний коэффициент избытка воздуха для каждой поверхности нагрева.

Определяется избыточное количество воздуха для каждой поверхности нагрева, м³

Находится действительный объём водяных паров, м³

Вычисляется действительный суммарный объём продуктов сгорания, м³

2.2.7. Рассчитываются объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров, а также их суммарные доли:

При сжигании твёрдого топлива следует определить дополнительно концентрацию золовых частиц в продуктах сгорания, г/м³,

где α_ун – доля золы топлива в уносе; А^р – процент золы в топливе, %.

Все результаты сведены в таблице №2.1.

Таблица № 2.1

Объёмы воздуха и продуктов сгорания при горении, объёмные доли

трёхатомных газов, концентрации золы в дымовых

Величина	Расчёт-ная фор мула	Теоретические объёмы на единицу топлива в м3/кг
		Газоход
		Топ ка	Кон век тив ный пучок 1	Кон век тив ный пучок 2
Коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева αi	2.3	1,5	1,55	1,65
Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе поверхности нагрева αср	2.4	1,5	1,525	1,6
Избыточное количество воздуха на ед. топлива , м3/м3	2.7	1,6734	1,7570	2,0080
Объём водяных паров на ед. топлива VН2О, м3/м3	2.8	0,8925	2,9257	3,2189
Полный объём продуктов сгорания на ед. топлива Vг, м3/м3	2.9	5,8565	7,9733	8,5175
Объёмная доля трёхатомных газов, rRO2	2.10	0,1098	0,0807	0,0755
Объёмная доля водяных паров, rН2О	2.10	0,1462	0,1085	0,1016
Суммарная объёмная доля, rп	2.10	0,2566	0,1892	0,1771
Концентрация золы в продуктах сгорания μзл, г/м3	2.11	1,3728	1,0083	0,9439

2.4 Расчёт энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Вычислить энтальпию теоретического объёма воздуха на единицу топлива для своего выбранного диапазона температур можно по формуле, кДж/кг

где I_В – энтальпия 1м³ воздуха в кДж/м³, принимаемая соответствующей температуры по таблице № 2.1

Расчёт энтальпии теоретического объёма продуктов сгорания на единицу топлива для всего выбранного диапазона температур можно провести по формуле, кДж/м³ или кДж/кг.

где – энтальпии 1м³ трёхатомных газов, азота и водяных паров, принимаемые для соответствующей температуры по таблице №2.2, кДж/м³.

Энтальпии избыточного количества воздуха на единицу топлива для всего выбранного диапазона температур может быть рассчитана по формуле

Вычислить энтальпию продуктов сгорания на единицу топлива при коэффициенте избытка воздуха α›1 можно по формуле

где - энтальпия золы, учитываемая только при α_унА^п>0,14 кг/кДж;

здесь I_зл – энтальпия 1 кг золы.

Результаты расчёта энтальпий продуктов сгорания в рассматриваемых интервалах температур поверхностям нагрева котельного агрегата сводим в таблицу № 2.3. Эта таблица позволяет в последующих расчётах по известной температуре продуктов сгорания υ_Б и υ_М, определять их энтальпию, используя формулу линейной интерполяции:

или, наоборот, по известной энтальпии продуктов сгорания найти их температуру

Таблица №2.7

Энтальпия 1м³ газов, воздуха (кДж/м³) и 1кг золы (кДж/кг)

ט, ОС	IRO2	IN2	IО2	IH2O	Iв	Iзл
100 200 300 400 500	170 359 561 774 999	130 261 393 528 666	132 268 408 553 701	151 305 464 628 797	133 267 404 543 686	81 170 264 361 460
600 700 800 900 1000	1226 1466 1709 1957 2209	806 949 1096 1247 1398	852 1008 1163 1323 1482	970 1151 1340 1529 1730	832 982 1134 1285 1440	562 664 769 678 987
1100 1200 1300 1400 1500	2465 2726 2986 3251 351	1550 1701 1856 2016 2171	1642 1806 1970 2133 2301	1932 2138 2352 2566 2789	1600 1760 1919 2083 2247	1100 1209 1365 1587 1764
1600 1700 1800 1900 2000	3780 4049 4317 4586 4859	2331 2490 2650 2814 2973	2469 2637 2805 2978 3150	3011 3238 3469 3700 3933	2411 2574 2738 2906 3074	1881 2070 2192 2334 2520
2100 2200	5132 5405	3137 3301	3318 3494	4175 4414	3242 3410	- -

Таблица №2.8

Энтальпия продуктов сгорания I = f(ט), кДж/м3

Поверхность нагрева	Температура за поверхностью нагрева	, формула (2.19)	, формула (2.20)	, формула (2.21)	, формула (2.22)
Верх топочной камеры, фестон	2200 2100 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700	11412,588 10850,3256 10288,0632 9725,8008 9163,5384 8614,6632 869,1348 7520,2596 6971,3844 6422,5092 5890,3688 5354,88 4819,392 4300,638 3975,2712 3286,5576	16037,8358 15221,1097 14611,3098 13603,4904 12796,2647 12000,2709 11209,7439 10123,4728 9650,2142 8870,8708 8107,9786 7361,9581 6619,9713 5871,2014 5161,1351 4452,0047	5706,294 5425,1628 5144,0316 4862,9004 4581,7692 4307,3316 4034,5674 3760,1298 3485,6922 3211,2546 2945,184 2677,44 2409,696 2150,319 1987,6356 1643,2788	21744,9338 20647,0765 21781,4214 20342,9268 19140,4019 17971,8825 16756,6355 15301,8586 15233,4938 13179,5848 12025,1986 10923,7981 9823,2153 8727,4324 7677,0467 6629,1395
1-й конвективный пучок	1100 1000 900 800 700 600 500 400 300	5354,88 4819,392 4300,638 3975,2712 3286,5576 2784,5376 2295,9048 1817,3124 1352,1072	7361,9581 6619,9713 5884,0714 5161,1351 4452,0047 3762,3196 3095,8768 2439,4602 1803,045	2677,44 2530,1808 2257,8349 1987,6356 1643,2788 1392,2688 1147,9524 908,6662 709,8562	11057,6701 9943,7001 8847,8183 7767,0467 6629,1395 5606,4364 4613,6692 3683,7932 2725,1572
2-й конвективный пучок	600 500 400 300 200 100	2784,5376 2295,9048 1817,3124 1352,1072 893,5596 445,1244	3762,3196 3095,8768 2430,4602 1803,045 1185,9786 584,2538	1670,7225 1377,5428 1090,3874 811,2643 446,8798 222,5622	5884,8901 48433,2596 3957,4196 2826,5653 1802,7584 887,816