2.1.2. Коэффициент полезного действия

Работа котла может характеризоваться тепловым балансом, который представляет собой соотношение, связывающее приход и расход тепла в агрегате. Тепловой баланс составляют по результатам теплотехнических испытаний и относят к 1 кг топлива. С помощью теплового баланса можно установить степень экономичности котла, выявить потери и принять меры по их снижению.

Для практического использования тепловой баланс составляют по низшей теплоте сгорания Q^P_Н. В соответствии с законом сохранения энергии для котла уравнение теплового баланса имеет вид:

где: Q_под – теплота, подведенная в топку котла, кДж/кг;

Q₁ – полезно используемая теплота, отнесенная к 1 кг топлива;

ΣQ_пот – сумма тепловых потерь кДж/кг.

В топку подводится теплота, образующаяся от сгорания топлива, а также теплота самого топлива и воздуха. Последние величины входят в потерю с уходящими газами, поэтому отдельные составляющие теплового баланса считают в % величины Q_Н^Р. Основное уравнение теплового баланса для котлов, работающих на жидком топливе.

Где

Q₂+Q₃+Q₅ – потери соответственно с уходящими газами, от химической неполноты сгорания и в окружающую среду, кДж/кг

Умножив обе части уравнения на 100/ Q^P_П получим:

Величина q₁ = (Q₁/Q₅) 100 представляет собой коэффициент полезного действия η_к котла, т. е. отношение полезно использованной теплоты к низшей теплоте сгорания топлива, выраженное в процентах,

Рассмотренный способ определения КПД котла называется методом определения по обратному балансу и обычно используется в том случае, если в период испытаний трудно определить точное количество воды, пара и топлива.

Если взять котел, вырабатывающий перегретый, насыщенный и охлажденный пар, у которого произведенные количества перегретого D_п, насыщенного D_н, и охлажденного D_ox пара, а также расход топлива В, выраженные в килограммах в час, известны, то коэффициент полезного действия котла может быть определен по прямому балансу, составленному для его пароводяного тракта (рис. 6.1). Коэффициент полезного действия определяется как отношение количества теплоты, израсходованной на производство пара, к количеству теплоты, выделенной за этот же промежуток времени сожженным топливом,

Значения энтальпий i_П, i_Н, i_ОХ и i_П.В, соответственно перегретого, насыщенного, охлажденного пара и питательной воды, выраженные в килоджоулях на килограмм, в зависимости от исходных параметров определяют по таблицам водяного пара.

Общая паропроизводительность котла:

Если котел вырабатывает только перегретый пар, его КПД

а, если только насыщенный пар, то

Значения КПД главных котлов составляет 92 – 94%, а при использовании промежуточного перегрева – 96 – 97%.

Контрольные вопросы

1. Какие тепловые потери учитывают в паровом котле и от чего зависят величина потери теплоты с уходящими газами?

2. Какие меры предусматривают для снижения потери с уходящими газами при проектировании и эксплуатации котла?

3. Что называется КПД котла?