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- |
TH2O VH2O ' (cs)h2o ;
ДТв = (аг -1) 'V0 ' (cS)B
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.
