2.2. Тепловий баланс котла

Визначається теплосприймання води і водяної пари

∆і =(і_п - і_жв)+(Р_пр/100)(і_кв-і_жв),

де і_п – ентальпія водяної пари, при Р=1,4 МПа і_п = 2789 кДж/кг;

і_жв – ентальпія живильної води при заданій температурі, встановлюється за таблицями води і водяної пари, і_жв=339 кДж/кг;

і_кв – ентальпія котлової води, становить 826 Дж/кг (при тиску 1,4 МПа);

Р_пр – величина продувки, приймається відповідно до завдання 2%.

∆і = (2789-339)+2/100(826-339)=2459,74 кДж/кг.

Для складання теплового балансу задаються температурою вихідних газів, яку приймаємо 140°С. При цій температурі з І-Ө — діаграми визначається ентальпія димових газів, І _вих = 2300 кДж/кг.

Ентальпія повітря, що надходить у топку,

Q_пов = α_ек*V₀*С_п*t_п =1,5*7,1*1,34*30 = 428,13 кДж/кг,

де С_п - теплоємність повітря, С_п= 1,34 кДж/нМ³°С;

t_п – температура повітря, t_п =30°С.

Утрати теплоти з вихідними газами

q₂= (І _вих -Q_пов)/Q_р^н *(100- q₄) = (2300-428,13)/24080*(100-6)=6,3%.

Величину втрат теплоти від хімічного недопалу та від механічних утрат палива приймаємо за табл. 4 [1]

q₃ = 2,0%; q₄ = 6,0%.

Втрати тепла в навколишнє середовище приймають за рис. 2.1 (додаток 2) даних указівок

q₅ = 1,5%.

Величина коефіцієнта збереження теплоти буде становити

φ =1- q₅ / 100= 1- 1,5 /100 = 0,985.

Коефіцієнт корисної дії установки

η_к = 100 - (q₂ +q₃ +q₄ + q₅ ) = 100 - (6,3-2,0-6,0-1,5)=84,2%.

Розрахункові витрати палива визначають за формулою (1.22) [1]

кг/год.

2.3. Розрахунок топки

Тепловий розрахунок топки виконується на основі характеристик котла, прийнятих за таблицею 8.21 [3].

Поверхня площі дзеркала горіння, м² ............................................6,39

Об’єм топкової камери, м³ ..............................................................22,6

Площа поверхні конвективної частини, м² ................................ .207,3

Площа поверхні стін топки, м² ......................................................57,3

Діаметр екранних труб, мм ............................................................51х 2,5

Крок труб бокових екранів, мм ....................................................55

Розташування труб газоходів.........................................................коридорне

Поперечний крок труб, мм .............................................................90

Поздовжній крок труб, мм .............................................................110

Площа живого перерізу для проходження газів, м² .....................1,15

Радіаційна поверхня нагріву, м² .................................................... 30,3

Розрахунок топки ведеться після визначення теплонадходження в топку, яке обчислюють за формулою

кДж/кг.

За І -Ө — діаграмою при α_т =1,2 розраховується теоретична температура горіння Ө_т= 1650°С. Для визначення температури на виході з топки складається таблиця 3, в якій розташовуються всі величини і характеристики топки.

Таблиця 3

Розрахунок температури газів на виході з топки

№ з/п	Назва величини	Умовні позна-чення	Розрахункові формули	Розрахункові дані	Резуль- тат
1	Об’єм топки, м3	Vт	Із характеристики котла	—	22,6
2	Загальна площа стін топки, м2	Нст	Із креслень котла	—	57,3
3	Ефективна товщина випромінюючого шару, м	S	S=3,6* Vт/ Нст	3,6*22,6/57,3	1,42
4	Розрахункова радіаційна площа	Hp	Із характеристики	—	30,3
5	Ступінь екранування топки	ψ	Ψ= Hp/ Нст	30,3/57,3	0,529
6	Розташування зони максимуму температур	X	X=h1/h2	0/1,62	0

Продовження таблиці 3

7		Коефіцієнт	m	Табл. 12.2 [4]	—	0,5
8		Сумарна поглинаюча властивість трьохатомних газів	Pn*S	Таблиця 1 чн* S	0,211*1,42	0,3
9		Температура газів на виході із топки	Өт"	Приймається з подальшим уточненням		1000°С
10		Коефіцієнт послаблення променів трьохатомними газами	Кг	Рис. 2.3 додатка	—	0,89
11		Коефіцієнт послаблення променів топковим середовищем	К	К= Кг * чн	0,89*0,211	0,188
12	Сила поглинання променів потоком газів		крS	Р=1 ата Кг* чн* S	0,89*0,211*1,42	0,267
13	Ступінь чорноти несвітної частини полум’я		αне	αнс= 1-е-kpS або рис. 2.6 додатка	1-2,72-0,267	0,22
14	Коефіцієнт послаблення променів топковим середовищем для світного полум’я		К	1,6*Тт"/1000-0,5	1,6*1273/1000- -0,5	1,537
14'	Сила поглинання променів світної частини полум’я		—	kpS	1,537*1*1,42	2,18
15	Ступінь чорноти світної частини полум’я		αсв	1-е-kpS Рис.11.6 додатка	—	0,89
16	Ступінь чорноти полум’я		αп	αп=αнс(1-m)+ + m αсв	0,22*0,5 + + 0,89*0,5	0,555
17	Умовний коефіцієнт забруднення радіаційної поверхні		ξ	Приймається при спаленні газу – 0,8, вугілля – 0,7		0,7
18	Добуток		Ψ*ξ	Ψ*ξ	0,502*0,7	0,351
19	Тепловиділення в топці на 1 м2 огороджуючої конструкції, кДж/ м2 (Вт/м2)		—	Вр*Qт/Нст	24181,7*1220,4/ 57,3	515032,2 (143064,5)
20	Постійні величини розра- хункового коефіцієнта М		М	М=А-БХ	А=0,52 Б=0,3	—
21	Коефіцієнт X=h1/h2		—	h1=0	—	Х
22	Коефіцієнт М		М	М=А	—	0,52
23	Температура димових газів на виході з топки Өт"		—	Рис. 2.5 додатка	—	1010°С
24	Ентальпія газів на виході з топки, кДж/кг		—	І-Ө діаграма	—	13900

Продовження таблиці 3

25	Теплота, передана топці через променевий теплообмін, кДж/кг	Qпр	Рівняння Qпр=φ(ІӨ-ІӨт")	0,985*(24181,7--13900)	10127,5
26	Теплова напруга топки, кДж/м3*год	Q/Vт	Вр*Qрн/Vт	1220,4*24080/ 22,6	1300320

Теплова напруга топки знаходиться на верхній межі, а температура газів на виході з топки відрізняється від попередньо прийнятої всього на 10°С (допускається 50°С).