Контрольные вопросы

1. Какие элементы газовоздушного тракта работают под избыточным давлением и разряжением?

2. Какими устройствами регулируется расход воздуха и дымовых газов?

3. Какими методами регулируется расход воздуха и дымовых газов?

4. За счет чего преодолевается аэродинамическое сопротивление газопроводного тракта котла?

5. В чем преимущество использования частотно-регулируемого электропривода при регулировании расхода воздуха и дымовых газов?

6. От чего зависит самотяга трубы?

7. Каким образом на практике не допускают конденсации водяных паров в дымовых трубах?

Ключевые слова: газовоздушный тракт котла, дутьевой вентилятор, улиточная камера горелки, частотно-регулируемый электропривод, газообразные продукты сгорания, дымосос, экономайзер, дымовая труба.

9. Тепловосприятие поверхностей нагрева и расчетная паропроизводительность котла

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

Цель работы: определение тепловосприятий поверхностями нагрева котла, расчет полезного тепловосприятия, определение средних температурных напоров в поверхностях нагрева.

9.1. Определение тепловосприятий поверхностями нагрева котла

Тепловосприятие поверхностью нагрева котла зависит от способа передачи теплоты, количества газов и их теплофизических параметров.

В топочной камере котла адиабатная температура продуктов горения

_max = 1000  Q_т / (V_г  C_г^),

где Q_т – полезное тепловыделение в топке, МДж/м³, V_г - действительный объем продуктов сгорания на выходе из топки, C_г^ – средняя объемная теплоемкость продуктов сгорания, кДж /(м³К).

Газообразные продукты сгорания передают большую часть воспринятой ими теплоты экранам топочной камеры. В результате температура газов на выходе из топки снижается до величины _т^.

Полезное тепловыделение в топке в работе принимается равным низшей теплоте сгорания сухого природного газа Q^с_н (табл. 13), поскольку поступающий в котел природный газ предварительно не подогревается (воздухонагреватель конструкцией не предусмотрен), а теплота холодного воздуха, поступающего за счет присосов по сравнению с Q^с_н достаточно мала, т.е. Q_т = Q^с_н .

Тепловосприятие поверхностями нагрева топки за счет теплообмена излучением

Q _л = (Q_т – Н"_г)   , (9.1)

где Н"_г – энтальпия газов на выходе из топки;  - коэффициент сохранения теплоты.

Таблица 13 Расчетные характеристики природного газа «Уренгой – Помары – Ужгород» по данным паспорта контроля качества газа

№ п/п	Наименование показателя	Ед. измер.	Числ. значение
1	Плотность при 20ºС и 101,3 кПа	кг/м3	0,677
2	Массовая концентрация сероводорода H2S	г/ м3	отсутствует
3	Массовая концентрация меркаптановой серы	г/ м3	отсутствует
4	Масса механических примесей	г/ м3	отсутствует
5	Компонентный состав: СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 N2 О2 СО2	% объема	98,65 0,40 0,13 0,04 0,73 0,00 0,05
6	Теплота сгорания низшая при 200С и 101,3 кПа	МДж/ м3 ккал/ м3	33,37 7970

Энтальпия газообразных продуктов сгорания на выходе из топки

Н"_г = Нº_г + (_т – 1)  V_вº  (C)_в, (9.2)

где Нº_г – энтальпия теоретического объема продуктов сгорания при температуре газов на выходе из топки (определяется по табл. 14); _т – коэффициент избытка воздуха на выходе из топки; V_вº – теоретический объем сухого воздуха, расходуемый на горение (определяется по табл. 3); (C)_в – энтальпия холодного воздуха (определяется по табл. 14). Коэффициент избытка воздуха в топке газомазутного котла с металлической обшивкой _т = 1,05.

Коэффициент сохранения теплоты котлом

 = 1 – q₅ / (_k + q₅) , (9.3)

где q₅ – потеря теплоты от наружного охлаждения (определяется по графику 2 на рис. 14); _k – КПД котла брутто.

Таблица 14

Энтальпии воздуха и продуктов сгорания (=1 и P=101,3 кПа)

№ п/п	, ºС	Нºг, кДж/м3	(C)в, кДж/ м3
1	0	0	0
2	100	1495	1281
3	200	3019	2579
4	300	4560	3898
5	400	6188	5246
6	800	13020	---
7	900	14838	---
8	1000	16684	---
9	1200	20406	---
10	1400	24275	---
11	1600	28186	---
12	1800	32163	---
13	2000	36207	---

Средняя объемная теплоемкость продуктов сгорания

C_г^= C^_N2r _N2 + C^_O2 r _O2 + C^_RO2 r _O2 + C_H2Or _H2O,

где C_i^, r_i – объемные теплоемкости и доли компонентов в продуктах сгорания, соответственно.

Объемные доли газовых компонентов вычисляются по соотношению

r_i = V_i / V_г ,

где V_i – объем газового компонента, приходящийся на 1м³ газа. На вы-

ходе из топки  = _т .

Объем азота

V_N2 = Vº _N2 + 0,79 · ( – 1) · Vº_в , (9.4)

объем кислорода

V_O2 = 0,21 · ( – 1) · Vº_в , (9.5)

объем водяных паров (для воздуха с влагосодержанием 13 г/м³)

V_H2O = Vº _H2O + 0,0161 · ( – 1) · Vº_в , (9.6)

Рис. 14. Потери теплоты от наружного охлаждения

Действительный объем продуктов сгорания на выходе из топки

V_г = V_гº + ( – 1) · V º_{в ,} (9.7)

где Vº _N2, Vº_в, Vº_H2O, V_RO2 – берутся по табл. 15.

При расчетах можно принять, что C^_RO2 = C^_CO2 , т.к. для дымовых газов

V_RO2  V_CO2.

Значения средних объемных теплоемкостей компонентов дымовых газов представлены в табл. 16.

Таблица 15 Объемы воздуха и продуктов сгорания газа [м³/м³] при =1, 20ºС и 101,3 кПа

№ п/п	Параметр	Значение
1	Vºв	9,50
2	VRO2	1,00
3	VºN2	7,51
4	VºH2O	2,15
5	Vºг	10,66

Таблица 16