Попередній тепловий баланс допоміжного котла

Тепловий баланс котла є окремим випадком загального закону збереження матерії і енергії. На сталому режимі роботи сума теплових потоків, що поступають в топку, дорівнює сумі тепла, що виходить з котла пари і теплових втрат, тобто прихід тепла рівний його витраті. Розрізняють прямий і зворотний теплові баланси. Шляхом складання прямого теплового балансу по відомому ККД котла визначають витрату палива і, навпаки – по відомій витраті палива знаходять величину ККД. В результаті складання зворотного балансу за результатами теплотехнічних випробувань, можна оцінити величину ККД котла, що працює на цьому режимі.

Тепловий баланс допоміжного котла складається відносно 1 кг згорілого палива, при цьому його статті виражаються в розмірності [кДж/кг]. Його можна скласти стосовно секундної витрати палива В. Тоді його статті мають розмірність [кВт].

Тепловий баланс прийнято зводити до тепла Qp, кДж/кг, тобто до тепла, що вноситься в топку котла.

Вар.	Pк, МПа	Dк кг/с	Dпп кг/с	Dох кг/с	tпп °С	tох °С	у %	tв °С	tпв °С	ηк %	Схема
2	1,5	1,2	1,0	0	330	—	2,50	—	60	85	2

Теплові втрати у котлі складаються із втрати від неповноти згоряння, втрати тепла з вихідними газами та втрати тепла в навколишнє середовище через обшивку котла.

Відносна втрата тепла в навколишнє середовище q₅ обернено пропорційна продуктивності котла. Її величину приймають рівною 1,0 –

2,5 % Або знаходять по емпіричній залежності:

q₅= 2,4 %

Відносна втрата тепла від неповноти згорання q3 – обумовлена наявністю у вихідних газах продуктів неповного окислення горючих компонентів палива. Її величина в розрахунках приймається рівною 0,5%.

Втрата тепла з вихідними газами q2 є найбільшою і рівна 5 – 25 % залежно від типу котла. Її величина визначається за формулою:

q₂ = 12,1 %

Коефіцієнт корисної дії котла η_к , % представляє собою відношення корисно використаного тепла до загального, виражене у відсотках.

Тепло внесене в топку з повiтрям , кДж/кг : Q_В= V_ВЛ*С_В*t_B

t_B=70°С

C_B=1,3188 кДж/(м³°С)

Q_В=1103,4

Тепло, внесене з підігрітим паливом, кДж/кг:

де t_т – температура підігрівання палива, 100 °С;

С_т – теплоємність палива. кДж/(кг °С).

Q_т = 174,04

Тепло, що розпилюється парою (тепло, внесене з парою) , кДж/кг :

де i_p=2754,4 – ентальпія розпиленої пари, кДж/кг, визначається по таблицям води таводяної пари.

Тиск розпиленої пapи Р_р при цьому приймається рівним 0,25 МПа, температура пари t_р ≈ t_s + 30= 157,43 °С. t_s=127,43 – температура насичення.

Qп= 4,8

Тепловий баланс прийнято зводити до тепла Q_p, кДж/кг, тобто до тепла, що вноситься в топку котла:

Q_p=41301,95

Корисне тепловидiлення в топцi, кДж/кг : Q_вт=

Q_вт=42199,73

Знаючи величину втрати тепла з вихідними газами, можна визначити ентальпію продуктів згорання кДж/кг, що покидають котел:

I_yx=(12,1* 41301,95)/ (100+1103,4)= 6100,93

А потім по діаграмі I – t знайти температуру вихідних газів-

t_yx=332°С

В процесі виконання теплового розрахунку котла q₅ враховують за

допомогою коефіцієнта збереження тепла:

φ= 0,9726

Кiлькiсть продуваємої з котла води , кг/c : D_ПР = D_K*P/100

P= 1,5 % - норма продувки .

D_ПР= 0,018

Ентальпiя вологої насиченої пари ,кДж/кг: i_x= .

i^’ та i^’’ – приймається по P_К= 1,5 мПа.

Витратна частина теплового балансу складається з корисно використаного тепла Q₁ і суми теплових втрат. В загальному випадку, коли котел виробляє насичену, перегріту і охолоджену пару, його корисна теплова потужність рівна, кВт :

де iпп, iпв, iх, iох , i' – ентальпії перегрітої, вологої насиченої, охолодженої пари,

киплячої та живильної води відповідно, кДж/кг.

D_н=D_к -D_ПП –D_ох=0,2

Q₁=1,0(1527,5-251,09) + 0,2(2741,53-251,09)+0,018(843,4-251,09)= 1758,15

Витрата палива , кг/с : B= 100* Q₁/(η_kQ_p)

B=0,0598

Випарна здатнiсть палива , кг/кг: u= D_к/B

u= 20,06

Температура точки роси вихiдних газiв, : t_р=

t_р=123,9°С

Мiнiмальна ентальпiя вихiдних газiв, кДж/кг: I_min= 2478,85

Мiнiмальна втрата тепла з вихiдними газами, % : q_2min=

q_2min=3,33

Максимально досяжний ККД котла, % : η_кmax=

η_кmax= 93,77