1. Тепловой расчет котельного агрегата

1. Топливо, состав и количество продуктов сгорания, их энтальпия

Исходные данные для расчета:

Таблица 1

Состав природного газа газопровода «Ставрополь-Невинномысск-Грозный» [1, с. 168]

Наименование газа	Метан	Этан	Пропан	Бутан	Азот	Углекислый газ
Процентное содержание в топливе, %	98,2	0,4	0,1	0,1	1,0	0,2

Таблица 2

Теплотехнические характеристики горючих газов (ГОСТ 22667-82)

Наименование газа	Низшая теплота сгорания ,
	35,88
	64,36
	93,18
	123,15

Низшая теплота сгорания сухого газообразного топлива вычисляется по формуле:

,

- теплота сгорания соответствующих углеводородов [табл. 2].

Теоретическое количество воздуха, необходимое для горения [2,1.22]:

[2CH₄+ (/.

Объем сухих трехатомных газов [2,1.35]:

=0,01(=0.01(/.

Теоретический объем азота в дымовых газах [2,1.36]:

/.

Теоретический объем водяных паров в дымовых газах [2,1.37]:

=,

где -влагосодержание газообразного топлива;

-влагосодержание дутьевого воздуха;

При расчетах можно принимать ;[2,с. 26].

=/.

Принимаем коэффициент избытка воздуха за топкой . Присосы воздуха по элементам тракта ∆, ∆[3,с. 88].

Коэффициенты избытка воздуха за элементами тракта:

∆,

∆.

Средний коэффициенты избытка воздуха:

Объем избыточного воздуха для разных пунктов котельного агрегата:

_∆V=(α-1),_.

при .

при .

при .

Действительный объем сухих газов [2,1.38]:

+(α-1),.

при .

при .

при .

Действительный объем водяных паров [2,1.39]:

(α-1),.

при .

при .

при .

Общий объем дымовых газов:

_.

при .

при .

при .

Объемная доля трехатомных газов [3,4-09]:

.

при .

при .

при .

Объемная доля водяных паров [3,4-10]:

.

при .

при .

при .

Общая объемная доля трехатомных газов в продуктах сгорания:

.

при

при

при .

Все подсчитанные величины заносим в таблицу 3.

Таблица 3

Состав продуктов сгорания и объемная доля углекислоты и водяных паров по газоходам котельного агрегата

Наименование величин в	Формула для расчета	Средний коэффициент избытка воздуха
Теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания

Продолжение табл. 3

Величина				0,25
Объем избыточного воздуха
Избыточный объем водяных паров		0,015	0,023	0,038
Теоретический объем трехатомных газов				1
Теоретический объем двухатомных газов
Действительный объем сухих газов
Теоретический объем водяных паров
Действительный объем водяных паров
Общий объем дымовых газов
Объемная доля трехатомных газов

Продолжение табл. 3

Объемная доля водяных паров
Общая объемная доля трехатомных газов
Температура точки росы	[3, табл. III.4, с.95)	57,6	57,26	55,8

Подсчет энтальпий производим по уравнениям:

Энтальпия 1влажного воздуха, углекислого газаазотаводяных паровопределяются по табл.XIII. [1, с. 179]. Все полученные результаты сводим в таблицу 4.

Таблица 4

Энтальпия продуктов сгорания в зависимости от значений температур и коэффициентов избытка воздуха

Наименование рассчитываемой величины	Формула	Объем газов, м3/м3	Температура продуктов сгорания
			100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000	1100	1200	1800	2000
Энтальпия теоретического количества воздуха, необходимого для горения,		9,47	1254	2524	3817	5134	6143	7864	9285	10713	12142	13610	15118	16626	25870	29045

Продолжение табл. 4

Энтальпия сухих трёхатомных газов,					1		170		357		559		772		996		1222		1461		1704		1951		2202		2457		2717		4303		4843
Энтальпия теоретического количества двухатомных газов,					7,49		973		1949		2938		3948		4978		6026		7093		8192		9322		10452		11582		12712		19805		22222
Энтальпия теоретического количества водяных паров,					2,15		324		655		995		1348		1710		2081		2468		2874		3279		3711		4144		4585		7441		8450
Энтальпия теоретического количества продуктов сгорания,					-		1467		2962		4492		6068		7684 49354		9330		11022		12769		14552		16365		18183		20014		31549		35515
Энтальпия действи-тельного количес-тва продуктов сгорания за элемента-ми газового тракта ,	За топкой			-		-		-		-		-		-		-		11951,2		13840,7		15765,9		17726,2		19694,7		21676,3		34136,5		38419,7
	За котлом			-		-		-		5255,5		7094,9		8912,6		10902,5		-		-		-		-		-		-		-		-
	За водяным эконо-майзером			-		1843,4		3718,6		-		-		-		-		-		-		-		-		-		-		-		-

По полученным значениям теплосодержания строим диаграмму для продуктов сгорания (рис.5).

Далее составляем тепловой баланс котельного агрегата и заносим полученные значения в таблицу 5.

2. Тепловой баланс котельного агрегата

Составление теплового баланса котельного агрегата заключается в установлении равенства между поступившим в агрегат количеством тепла, называемым располагаемым теплом , и суммой полезно использованного теплаи тепловых потерь,,,,.

Таблица 5

Тепловой баланс котельного агрегата

Наименование рассчитываемой величины	Обозна-чение	Расчетная формула или источник определения	Расчёт	Результат
Располагаемое тепло топлива,			-	35,708
Температура уходящих газов, °C		принимаем	-	162
Энтальпия уходящих газов,		Табл. 5	-	3006
Температура холодного воздуха, поступающего в котельный агрегат,		[1, с. 20]	-	30
Энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха,			9,47·0,32·30∙4,19	380,92
Потеря тепла с отходящими газами, %	q2			7
Потеря тепла от химической неполноты сгорания, %	q3	[1, с. 201]	-	0,5

Продолжение табл.5

Потеря тепла на наружное охлаждение котельного агрегата, %	q5	[1, рис. 5-1]	-	2,3
Сумма тепловых потерь, %	∑q		7+0,5+2,3	9,8
Коэффициент полезного действия котельного агрегата, %		100-∑q	100-9,8	90,2
Процент продувки котла, %	π	принимаем	-	5
Тепловосприятие теплоносителя на 1кг произведенного насыщенного пара,	Qк.а.		(2789,7-420,7)+0,05(826,7-420,7)	2389
Действительный часовой расход топлива,	B			483
Расчетный часовой расход топлива,	Bр		4831	483
Полезно использованное тепло,	Q1			32,15
Коэффициент сохранения тепла	φ			0,977

где – энтальпия насыщенного пара,– котловой воды,– питательной воды (значение величинивзято из таблицы ХХIII[1, с.204]).