РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ И ЭНТАЛЬПИЙ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ И ВОЗДУХА
Коэффициент избытка воздуха в топке ат принимают в зависимости от вида топлива и способа его сжигания. Избыток воздуха, по мере движения продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата, увеличивается. Это вызвано тем, что для котлов, работающих под разрежением, давление продуктов сгорания в топке и газоходах меньше барометрического давления окружающего воздуха. Поэтому через обмуровку происходит присос атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата. При расчетах температуру этого воздуха принимают 20.30 °С, а значения присосов воздуха - по нормативным данным [6, 7, 13, 27].
Для выполнения теплового расчета газовый тракт котельного агрегата делят на ряд самостоятельных участков в зависимости от типа котла. Коэффициент избытка воздуха для каждой поверхности нагрева подсчитывают путем прибавления к ат соответствующих присосов воздуха Да, а в результате такого суммирования имеем - Z Да.
Присосы воздуха Да для каждого элемента котла равны:
• 0,05 - для первого конвективного пучка (газохода), фестона (с камерой догорания), пароперегревателя, воздухоподогревателя;
• 0,1 - для второго конвективного пучка (газохода), конвективной шахты, чугунного и стального экономайзера с обшивкой;
• 0,15.0,2 - для чугунного экономайзера без обшивки.
Теоретические объемы воздуха V0 , трехатомных газов VRO2, азота VN2, водяных паров Vj°2O, м3/м3 или м3/кг, выбирают из [12, табл. 2.8 или 2.9] для соответствующего вида топлива. Средний коэффициент избытка воздуха аср для каждой поверхности нагрева определяют как среднее арифметическое значений коэффициента избытка воздуха до а' и после а" газохода. Результаты расчета действительных объемов продуктов сгорания по газоходам теплогенератора сводят в табл. 8.2. Расчеты выполняют на 1 м3 природного газа или на 1 кг жидкого топлива.
Количество теплоты, содержащейся в воздухе или продуктах сгорания, называют теплосодержанием или энтальпией. Расчет энтальпий продуктов сгорания производят для каждой поверхности нагрева при действительных коэффициентах избытка воздуха, когда а > 1. Причем расчет производят для всего возможного диапазона температур топочных газов и соответствующей поверхности нагрева 100.2000 °С.
8.2. Объемы продуктов сгорания
| Теоретические объемы,
М3/м3: V0 = ...; Vro2 = |
|||||
| Параметр и размерность | Расчетная формула | F0 VN2 | • • ? | • 5
V 0 VH2O |
= ... |
| Поверхность грева | На- | ||||
| Топ ка | Фес тон | Газо ход | Эко - но - май - зер | ||
| 1. Присосы воздуха | Да | - | |||
| 2. Коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева | Аі = ат + ЕДа | Ат = | Аф | Аг = | Аэк |
| 3. Средний коэффициент избытка воздуха | Аср = 0,5-(а' + а") | Ат | +
Н 0, |
+
8 w 8 ,5 0, |
+
8 ^^ X $ 0, |
| 4. Действительный объем водяных паров,
3/ 3/ 3 М /кг; м /м |
Fh2o = fh2o + + 0,0161(аср - 1)F0 | ||||
| 5. Действительный суммарный объем продуктов сгорания, м3/кг; 33
М /м |
V = FRO2 + F°°2 + + Fh020 + (аср - 1)F0 | ||||
| 6. Объемная доля трехатомных газов | RRO2 = FRO2 / К | ||||
| 7. Объемная доля
Водяных паров |
RH2O = FH2O /Кг | ||||
| 8. Суммарная объемная доля | Rn = rRO2 + rH2O |
Трехатомных газов и водяных паров
Результаты расчета энтальпий продуктов сгорания по газоходам теплогенератора сводят в табл. 8.3. 8.3. Энтальпия продуктов сгорания I = f (S), кДж/м3 или кДж/кг
| Поверхность нагрева | Температура газов, °С | Энтальпия газов | ||||
| 1ro2 | Т 0 | Т 0
Т H2O |
ДІ в | Іг | ||
| Топка,
Ат = |
2000 1500 1000 800 | |||||
| Фестон, аф= | 1100 1000 800 | |||||
| Конвективные пучки, газоходы,
Аг = |
900 800 500 200 | |||||
| Водяной экономайзер, аэк = | 300 200 100 |
В табл. 8.3. вначале вычисляют энтальпию газов - трехатомных, азота, водяных паров и воздуха, при соответствующей температуре в топке, фестоне и конвективном пучке для водогрейного котла или топке, газоходе и водяном экономайзере для парового котла, т. е. заполняют вертикальные столбцы табл. 8.3 (кроме последнего столбца).
При расчете табл. 8.3 для каждой поверхности нагрева рекомендуется определять значения энтальпий лишь в пределах, немного превышающих реально возможные температуры. Температуру топочных газов, °С, задают в диапазонах: для топки и камеры догорания - 800.2000, фестона - 800.1100, пароперегревателя - 600.1000, конвективных пучков (газоходов) - 200.900, водяного экономайзера и воздухоподогревателя - 100.300.
Энтальпию трехатомных газов IRO, азота lN2, водяных паров lH2O, избыточного воздуха ДТв, вычисляют по формулам:
Tro2 = vro2 ' (cs)ro2;
I0 = v0
| (cS) |
| N2 |
Т n2 vn2
| - теоретические объемы соответственно воздуха, трехатомных газов, азота и
3 (cS)N, (cS)H O, (сЗ)в - энтальпии 1 м трехатомных газов, азо- |
Где V°, Vro2, Vn2, Vh_ водяных паров, м3/м3 или м3/кг; (cS)RO2 та, водяных паров и воздуха, кДж/м3, кДж/кг, которые выбирают по табл. П4.
Общую энтальпию продуктов сгорания 1г (последний столбец) при соответствующих температуре и коэффициенте избытка воздуха вычисляют суммированием числовых значений по горизонтали:
I г = IRO2 +1N +1H2O +Л/ в-
По расчетным данным табл. 8.3, на миллиметровой бумаге, в удобном для прочтения масштабе, строят диаграмму I - продуктов сгорания, которая должна иметь характер рис. П1. Построенная диаграмма I - для продуктов сгорания данного вида топлива позволяет в последующих расчетах по температуре топочных газов определять их энтальпию или, наоборот, по энтальпии продуктов сгорания - их
Температуру.
