3.3 Тепловий баланс котла

Складання теплового балансу полягає у встановленні рівності між кількістю тепла, яке поступає в агрегат, сумою корисно використаного тепла та теплових втрат. На основі теплового балансу розраховується ККД агрегату та витрат палива.

Загальне рівняння теплового балансу котла:

; (3.18)

де Q₁ – корисно використане тепло;

Q₂ - теплові втрати з уходящими газами;

Q₃ – теплові втрати через хімічну неповноту згорання;

Q₄ – теплові втрати через механічну неповноту згорання;

Q₅ – теплові втрати через зовнішнє охолодження;

Q₆ – теплові втрати з фізичним теплом шлаку.

Розташовувана теплота для газоподібного палива:

кДж/м³ ,

де – нижча теплота згоряння газоподібного палива кДж/м³.

Рівняння теплового балансу у відносних величинах:

100 = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆ ; (3.19)

Сумарну втрату тепла в парогенераторі розраховують по формулі:

∑ ; (3.20)

ККД котла брутто:

; (3.21)

Втрати тепла з уходящими газами:

; (3.22)

де - ентальпія уходящих газів при коефіцієнті надлишку повітря та температурі уходящих газів t_ух , кДж/м³;

кДж/м³

- ентальпія холодного повітря при t_хп = 30⁰С, кДж/м³;

– коефіцієнт надлишку повітря;

q₃ - теплові втрати через хімічну неповноту згорання, q₃=1,5%; [1]

q₄ - теплові втрати через механічну неповноту згорання, =0;

q₅ – теплові втрати через зовнішнє охолодження, q₅ =1,2% ; [1]

∑ =

Коефіцієнт збереження тепла:

; (3.23)

3.4 Витрати палива

Витрата палива, яке подається в паливну камеру, м³/с

; (3.25)

де Q_ка – повна кількість тепла, яке корисно використовується в парогенераторі, кВт:

; (3.26)

де D_пе – кількість виробленої перегрітої пари, кг/с;

По І-S діаграмі водяної пари визначимо ентальпію перегрітої пари:

i_пп = 3108 (кДж/м³),

Ентальпія живильної води та насичення визначимо по розрахункам:

i_жв = C_Pжв ∙ t_жв = 4,196 ∙ 105 = 440 (кДж/м³)

Ентальпія води на лінії насичення:

⁼ С_рв ∙t_Н = 4,19 ∙ 200 = 838 (кДж/м³)

де С_рв — теплоємність води при постійному тиску, кДж/( кг • К)

t_н - температура насиченої пари, яка одержана за допомогою І-S діаграми водяної пари при заданому тиску Р=1,5 МПа.

D_пр – витрата води на продувку парогенератора, кг/с:

; (3.27)

де P – продув котла, який приймаеємо 3%;

(кг/с)

(м³/с)

4 Розрахунок теплообміну в топочній камері котла

Метою розрахунку теплообміну в топці являється визначення температури продуктів згорання на виході із топки.

В топці проходять два основних процеси – горіння палива, а також важкий теплообмін між продуктами згорання та поверхнями нагріву. В теплообміні переважає радіаційна складова, а конвективній належить незначна частина.