8978

3

УДК 658.26

Кочев А.Г. / Энергобалансы промышленных предприятий. [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / А.Г. Кочев; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 53 с.– 1 электрон. опт. диск (CD-RW).

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Энергобалансы промышленных предприятий» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины для достижения целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — помощь в подготовке к практическим занятиям, в освоении требуемого объёма самостоятельной работы студентов, а также в написании курсовой работы.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Энергобалансы промышленных предприятий» по направлению подготовки 13.04.01 Теплоэнергетика и теплотехника, профиль Тепломассообменные процессы и установки.

Учебно-методическое пособие ориентировано на обучение в соответствии с календарным учебным графиком и учебным планом по основной профессиональной образовательной программе направления 13.04.01 Теплоэнергетика и теплотехника, профиль Тепломассообменные процессы и установки, утверждённым решением научнотехнического совета (НТС) ННГАСУ от 9 .07 (протокол № 2).

4

5

Введение

Основной задачей курса является изучение закономерностей энергетических процессов, протекающих в различных теплоэнергетических устройствах, для составления балансовых уравнений. Непосредственный практический интерес представляет разработка наиболее экономичных способов превращения энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в механическую или электрическую энергию, поступающую потребителю.

Современные энергетические установки являются сложными устройствами, состоящими из большого количества узлов. Анализ эффективности таких установок должен предусматривать исследование эффективности отдельных узлов. Это даёт возможность выявить места наибольших потерь энергии и определить способы повышения экономичности установки.

Традиционным, наиболее распространенным методом анализа эффективности циклов теплоэнергетических установок является метод коэффициентов полезного действия. В основе этого метода лежит определение относительных и абсолютных КПД отдельных узлов и установки в целом. Метод КПД учитывает потери, обусловленные лишь внутренней необратимостью цикла, но не учитывает потерь, обусловленных внешней необратимостью, то есть конечной разностью температуры источника теплоты и рабочего тела.

Поэтому в последнее время всё более широкое распространение находят методы анализа эффективности, основанные на понятии работоспособности термодинамической системы и учитывающие внешнюю необратимость цикла.

В эксергетическом методе определения потерь работоспособности каждый элемент установки рассматривают как самостоятельную неизолированную термодинамическую систему. Эффективность работы элемента оценивают путём сравнения работоспособности, которой обладает рабочее тело на входе в этот элемент, с величиной потери работоспособности в результате необратимых процессов, происходящих в элементе установки.

Все перечисленные выше методы построены на законах термодинамики.

В данном курсе приводится расчёт эффективности необратимого цикла Ренкина, который является основой современных паросиловых установок.

6

1.Исходные данные

Висходных данных приводятся основные характеристики и параметры рассматриваемой установки.

Например.

Производственно-отопительная котельная: 4 котла ДЕ-16-14ГМ

Техническая характеристика котла ДЕ-16-14:

Характеристика топлива Источник тепловой энергии: Газопровод: Брянск - Москва

СН4=92,8%;

С2Н6=3,9%;

С3Н8=1,1%

С4Н10=0,1%

С5Н12=0,1%

N2=1,6%;

СО2=0,1%;

Qсн =37,31 МДж/м3

Данные для расчета эффективности паросилового цикла:

7

p2 = 0,03бар; = 0,88; = 0,87; м= 0,99; = 0,86; г = 0,99;пп= 0,99

2.Определение эффективности паросилового цикла

2.1Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания.

Коэффициенты избытка воздуха по мере движения продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата увеличиваются. Это обусловлено тем, что давление в газоходах меньше давления окружающего воздуха и через неплотности в обмуровке происходят присосы атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата.

Присос воздуха принято выражать в долях теоретического количества воздуха, необходимого для горения.

газоход агрегата, приходящийся на 1 м3 газа при нормальных условиях.

Коэффициент избытка воздуха за каждой поверхностью нагрева после топочной камеры подсчитывается прибавлением к αТ соответствующих присосов воздуха.

где i– номер поверхности нагрева после топки по ходу продуктов сгорания; ∆αi – нормированная величина присоса воздуха, принимается по [1].

αТ – коэффициент избытка воздуха на выходе из топки, αТ = 1,1;

где αI - коэффициент избытка воздуха перед газоходом. αII - коэффициент избытка воздуха после газохода.

Результаты расчета присосов воздуха сведены в таблицу 1.

Количество продуктов сгорания определяется по известному составу топлива с использованием нормативного метода расчета[1].

Теоретический объем воздуха, необходимого для полного сгорания единицы топлива рассчитывается по формуле (1.4).

8

0,0476 1 4 ∙ 92,8 2 6 ∙ 3,9 3 8 ∙ 1,1 4 10 ∙ 0,1 5 12 4 4 4 4 4

∙ 0,1& 9,815 мм''

Теоретический объем азота в продуктах сгорания по формуле (1.5)

() 0,79 ∙ 9,815 *,,*,+ 7,769 м3/м3

Теоретический объем водяных паров при сжигании жидкого топлива

м3

:-) 0,01 0,1 0 0 1 ∙ 92,8 2 ∙ 3,9 3 ∙ 1,1 4 ∙ 0,1 5 ∙ 0,1 1,049 м3

Определяем избыточное количество воздуха для каждого газохода.

м3

избт , Aт B 1 = 9,815 1,1 B 1 0,9815 м3

Определяем действительный объём водяных паров:

)- ,)- 0.0161 Aт B 1 , 2,186 0.0161 1.1 B 1 9,815

м3

2.202 м3

Определяем действительный суммарный объём продуктов сгорания:

9

)- :-) () , Aт B 1 ,)- 0.0161 Aт B 1 , 1,049

м3

7,769 +9,815 1,1 B 1 2,186 0.0161 1.1 B 1 9,815 12,0015 м3

Определяем объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров, а также суммарную объёмную долю по формулам :

Результаты расчета сведены в таблицу 1.

10

Воздух дутьевым вентилятором подаётся в газовую горелку, где смешивается с природным газом и подается на горение в топку. В процессе горения газовоздушной смеси образуются дымовые газы. Дымовые газы, пройдя первый конвективный пучок идут по всему сечению газохода к фронту котла, выходят из котла, а затем по газовому коробу, размещенному над топочной камерой, направляются в водяной экономайзер, где отдают свою теплоту воде, которая используется для питания котлов. Далее дымовые газы с помощью дымососа направляются в дымовую трубу.