Образовательный блог — всё для учебы. Уравнение теплового баланса котла

Уравнение теплового баланса котла. Тепловые потери котла

Уравнение теплового баланса котла:

a. Qка = Qpp B ηка/100, [ккал/ч]i. B,[кг/ч] — полный расход топлива на котелii. ηка, % — КПД котла брутто (тепловой КПД). Учитывает эффективность преобразования энергии топлива в тепловую энергию.iii. ηка= 100 — (q2 + q3 + q4 + q5 + q6), %

Тепловые потери котла:a. q2 — потери теплоты с уходящими газами. Самые большие. Для современных газовых котлов 4%, для котлов, сжигающих топливо с большим Wp и Sp 12%.b. q2 = (Iух — αухIух) (100 — q4)/Qpp, %i. Iуч — энтальпия уходящих газов на выходе из котлаii. Iхв0 — энтальпия холодного воздуха при 30°C

1. КПД котла зависит от температуры окружающей среды. В НТР принимается температура холодного воздуха равной 30°C.iii. αух = αm + ∑Δαi — коэффициент избытка воздуха в уходящих газах.1. αm — коэффициент избытка воздуха на выходе из топки.2. Δαi — присосы воздуха из вне в газоходы. Определяется по рекомендациям НТР в зависимости от вида топлива и конструкции котла.c. q3 — потери теплоты с химическим недожогом (от химической неполноты сгорания).

i. При нехватке кислорода, промежуточные продукты сгорания могут не прореагировать до конца.ii. Реально, на котле, о химическом недожоге судят по содержанию в продуктах сгорания за котлом CO. (при достатке кислорода CO→CO2).iii. В соответствии с НТР, при расчете котлов, сжигающих газ и мазут принимают q3 = 0.5%.d. q4 — потери теплоты с механическим недожогом.

i. Обуславливается нехваткой кислорода, но появляется при сжигании твердого топлива, когда в продуктах сгорания есть частицы несгоревшего кокса.

1. Кокс – частица угля без летучих и воды.ii. Чаще всего возникает при плохой организации топочного процесса.iii. Обуславливается плохим перемешиванием потоков воздуха и ПВС.iv. Чем выше реакционная способность выхода летучих Vdaf, тем q4 ниже. Для природного газа q4 = 0.v. При слоевом сжигании q4 = 3..3.15%.vi. При факельном сжигании q4 = 0.5..4%. Малые значения характерны для высокореакционных топлив (бурые угли), большие – для антрацитов.vii. В НТР определение q4 зависит от вида топлива и конструкции топки. для газа и мазута.viii. Реально на котлах частицы несгоревшего кокса содержаться:1. В шлаке, удаляемом из топки2. В частицах золы за котлом (в уносе)3. q4 = q4шл + q4уносe. q5 — потери теплоты от наружного охлаждения котла (в окружающую среду).

i. Все поверхности котла покрыты изоляцией:1. Стены топки2. Газоходы3. Барабан4. Трубопроводы5. Наружные поверхностиii. По правилам эксплуатации tнаружная изоляция5 нельзя. В НТР они определяются по графику:

iv. В расчетах котлов не на номинальную нагрузку: q5 = q5ном Dном/D .

f. q6 — потери теплоты со шлаком, удаляемым из топки, и от охлаждения конструкционных элементов сторонними теплоносителями (техническая вода).i. q6 = q6шл + q6охл .ii. Для современных котлов q6 ≈ q6шл.

1. aшл =1 — aун — коэффициент шлакоудаленияa. aун — доля уноса золы из топки продуктами сгорания. Определяется по НТР.

2. (сϑ)пл — энтальпия золы. Определяется по НТР:a. При tзл = 600°С — в топках с ТШУ.b. При tзл = tнж — в топках с ЖШУ.i. tнж — температура начала ЖШУ.

3. Ap — зольность на рабочую массу.iv. q6шл = 0..0.5%. Малые значения для газа и мазута, большие – для топок с ЖШУ.v. В соответствии с НТР потери q6шл может не учитываться для малозольных топлив приAp≤Qнр

all4study.ru

Уравнение теплового баланса ворочного котла.

Теплота͵ затрачиваемая на образование пара или нагревание воды, принято называть полезно используемой теплотой. Для паровых и водогрейных котлов она определяется, соответственно, по формулам˸

Q1=D ( iП– iПВ) кДж / ч (3.1)

Q1= СС\W ( tГ- tх)кДж / ч, (3.2)

Где Д и W – расходы пара и воды, кг / ч; iП, iПВ – энтальпии пара и питательной воды, кДж/кг; tГ и tХ– температуры горячей и холодной воды,0С.

Вместе с тем работа котлов сопровождается рядом неизбежных тепловых потерь. Так, к примеру, выбрасываемые в атмосферу горячие дымовые газы имеют температуру 120 - 250 0С, что обуславливает потерю теплоты с уходящими газами Q2. Важно заметить, что для снижения потери теплоты с уходящими газами нужно вести горение с минимальным расходом воздуха и тщательно уплотнять котел от присосов воздуха, чтобы уменьшить объём уходящих газов. Вместе с тем, котел крайне важно своевременно очищать от наружных загрязнений и накипи, чтобы глубоко охлаждать продукты сгорания. Установка и развитие хвостовых поверхностей нагрева (экономайзеров, воздухоподогревателœей) приводит к значительному снижению потери Q2.

При горении топлива не всœе горючие элементы окисляются и часть химической энергии топлива не превращается в теплоту. Эта потеря энергии принято называть потерей теплоты от химической неполноты сгорания топливаQ3. Снижению потери способствует совершенствование процессов подготовки и сжигания топлива. Главная роль при этом отводится коэффициенту избытка воздуха, который для каждого котла имеет свое оптимальное значение.

При сжигании твердого топлива часть его не участвует в процессе горения, поскольку проваливается под колосниковую решетку, выносится из топки c газами и со шлаком. Такие потери энергии в совокупности называются потерей теплоты от механической неполноты сгорания топливаQ4.

Обмуровка котла снаружи имеет температуру значительно выше температуры окружающего котел воздуха (до 50-60 0С). По этой причине возникает потеря теплоты от наружного охлаждения котла Q5.

При удалении горячего шлака из котла вместе со шлаком теряется теплота Q6.

Количественное распределœение теплоты, вносимой в котел, на полезно используемое и отдельные потери устанавливает общее уравнение теплового баланса котла˸

Qнр= Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+Q6 кДж / кг (3.3)

В случае если обе части уравнения разделить на низшую теплоту сгорания и умножить на 100%, то получим уравнение теплового баланса в форме˸

q1+ q2+ q3+ q4+ q5+ q6= 100 % (3.5)

Входящие в уравнение величины имеют следующие числовые значения˸

- полезно используемая теплота q1= 60 ÷ 93 %;

- потеря теплоты с уходящими газами q2 = 5 ÷ 25 %;

- потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива q3 = 0,5÷3 %;

- потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива q4 = 5÷10;

- потеря теплоты от наружного охлаждения котла q5 = 1,5÷6 %;

- потеря теплоты со шлаком q6 = 0,5÷1,5 %.

60. Фактор разделения Центрифуг.

Одним из распространенных промышленных способов разделения неоднородных жидких систем является центрифугирование. В центрифугах происходят процессы отстаивания и фильтрации в поле центробежных сил, поэтому центрифуги - это более эффективные машины для разделения неоднородных жидких систем, чем рассмотренные отстойники и фильтры.

По принципу действия центрифуги делят на отстойные и фильтрующие. Барабаны (роторы) отстойных центрифуг имеют сплошную, а фильтрующих - дырчатую (перфорированную) стенку, покрытую фильтровальной сеткой или тканью.

Фильтрующие центрифуги применяют для разделения сравнительно крупнодисперсных суспензий кристаллических и аморфных продуктов, промывки получающихся при этом осадков, а также отделения влаги от штучных материалов.

Отстойные центрифуги предназначены для разделения плохо фильтрующихся суспензий, а также для разделения суспензий по крупности частиц твердой фазы. Отстойные центрифуги иногда, в свою очередь, подразделяют на собственно отстойные, осветляющие, концентрирующие и разделяющие (или сепарирующие).

При вращении барабана центрифуги и находящегося в нем материала возникает центробежная сила. Величина центробежной силы, действующей на вращающееся тело массой m и весом G:

где G - кгс; - окружная скорость, м/с; R-внутренний радиус барабана, м; g- ускорение свободного падения, м/с2 ; n- частота вращения барабана, об/мин.

При вращении тела весом G = 1 кгс , (4.2)

Одним из основных критериев оценки эффективности работы центрифуги является фактор разделения:

, (4.3)

где - угловая скорость барабана.

Фактор показывает, во сколько раз центробежное ускорение, развиваемое в данной центрифуге, больше ускорения свободного падения. Фактор разделения численно равен центробежной силе, возникающей при вращении тела весом G = 1 кгс .Чем больше фактор разделения, тем интенсивнее происходит процесс центрифугирования (исключение составляет центрифугирование легко сжимающихся осадков в фильтрующих центрифугах). Величина фактора разделения в современных центрифугах лимитируется условиями прочности и динамической устойчивости машины.

Однако фактор разделения Фр не является исчерпывающей характеристикой центрифуг и их способности к разделению неоднородных жидких систем. Для суждения об этой способности иногда используют параметр  , называемый индексом производительности центрифуги. Он определяется как произведение площади цилиндрической поверхности осаждения на фактор разделения:

, (4.4)

Параметр  - это важная характеристика разделяющей способности осадительных и фильтрующих центрифуг.

Главными факторами, определяющими выбор центрифуги, являются: для суспензий степень дисперсности твердой фазы, эффективная плотность (разность плотностей твердой и жидкой фаз) твердых частиц и их концентрация; для эмульсий стойкость эмульсии, обусловленная степенью раздробленности капель, одной жидкости в другой, вязкость дисперсионной среды и соотношение плотностей фаз.

При выборе центрифуги следует также учитывать коррозионные свойства отрабатываемого материала, его токсичность, огне и взрывоопасность (машины с открытым или закрытым кожухом), коэффициент трения, осадки и др.

Чем больше количество мелких твердых частиц в суспензии, тем соответственно больше их содержание в осветленной жидкости (фугате). Это относится в одинаковой мере к фильтрующим и отстойным центрифугам.

На работу центрифуг существенно влияет вязкость жидкой фазы. С увеличением этого параметра производительность центрифуги уменьшается, поэтому в некоторых случаях (когда это допустимо) для уменьшения вязкости жидкости прибегают к ее нагреву. Нагревание эмульсии приводит не только к уменьшению вязкости, но и снижению стойкости эмульсии и соответственно увеличению производительности центрифуги.

Чем больше эффективная плотность твердой фазы, тем выше может быть производительность отстойной центрифуги. При сепарировании эмульсий производительность машины возрастает с увеличением разности плотностей компонентов эмульсии. При центробежной фильтрации эффективная плотность твердой фазы практически не влияет на увеличение производительности.

Тепловой баланс .

На основании теплового баланса котла определяется КПД и расход топлива. Тепловой баланс составляется при установившемся тепловом режимекотла на 1 м³ газообразного топлива при нормальных условиях. (р=101,3 кПА, t= 0 °С).

Тепловой баланс - это и равенство между поступившем в котел количеством тепла (располагаемым теплом) Qp и суммой теплоты полезно использованного топлива и тепловых потерь.

Qp = Q + Qi

Располагаемое тепло Qpбудет равняться Qid+iт.л. [кДж/м3]

Т.к iт.л.=0

В данном курсовом проекте Qp= Qid[кДж/м3]

Потери теплоты в котельном агрегате представляют в виде

qi = ·100%

При расчете котлов ДЕ уравнение теплового баланса имеет вид:

Qid= Q+ Q2+ Q3+ Q5

100=q1+q2+q3+q5 – в относительных потерях

КПД котла равное q1

ηк = 100 – (q2+q+q5)

Полное количество тепла полезно использованного в котле будет равняться

Qк = Дн.п.*(i,,s - iп.в.) + Дп.р.* (i,s - iп.в.) кВт,

Дн.п- кол-во насыщенного пара,

i,,s – энтальпия насыщенного пара,

i,s – энтальпия кипящей воды в барабане котла,

iп.в. – энтальпия питательной воды,

Дп.р -кол-во перегретого пара,

В – расход топлива подаваемого в топку котла

В = ,

Коэффициент сохранения тепла, вводится для расчета тепла, отданного газами рабочему телу, учитывает потери тепла от наружного охлаждения, и вычисляется по формуле

φ = 1 -

Тепловой баланс котельного агрегата

Тепловой расчет топки.

Топка-устройство для сжигания топлива и получения продуктов сгорания с высокой температурой. Служит для организации теплообмена между высокотемпературной газовой средой и поверхностями нагрева.

Целью расчета является определение температуры продуктов сгорания на выходе из топки, при заданных конструкциях топки. Определение конструктивных характеристик топки ведут по ее эскизу с указанием необходимых размеров.

Радиационные свойства продуктов сгорания

(Критерий Бугера).

Основной радиационной характеристикой поглощательной способности продуктов сгорания является Критерий Бугера.

Bu=K*р*S

K-коэффициентпоглощения топочной среды ,определяется по температуре и составу газа при выходе из топки,

Р- давление в топочной камере, МПа

S-эффективная толщина излучающего слоя, м

S=3,6,м

Где Vт - объем топки, м3,

Fст- площадь стен топки м2

При расчете критерия Бугера принимается , что при сжигании мазута и газа основными излучающими компонентами будут газообразные продукты сгорания. (RO2, h3O) и взвешенные в их потоке саженные частицы.

При сжигании мазута или газа коэффициент поглощения К рассчитывается с учетом относительного заполнения топочной камеры святящимся пламенем (частицами сажи).

К=К+m* Кс

где

К-Коэффициент поглощения газовой средой. (RO2, h3O)

Кс- Коэффициент поглощения частицами сажи.

m- относительное заполнение топочной камеры святящимся газом.

При сжигании природного газа m=0,1

studfiles.net

4.4. Тепловой баланс парового котла.

Тепловой баланс котла, как и любого теплотехнического агрегата, характери­зуется равенством между количествами подведенной (располагаемой) и расходу­емой теплоты: Qприх = Qрасх Обычно теп­ловой баланс составляют на единицу ко­личества сжигаемого топлива 1 кг твер­дого или жидкого, либо 1 м3 газообраз­ного топлива, взятый при нормальных условиях. С учетом этого и пренебрегая физической теплотой топлива и холодно­го воздуха, можно считать

Qприх~Qi (18.4)

Здесь Qrt — низшая теплота сгорания единицы топлива в рабочем состоянии.

Часть теплоты, затрачиваемая на по­догрев, испарение воды и перегрев пара, составляет использованную теплоту Qiостальное — потери. В итоге уравнение теплового баланса котла будет иметь вид

(18.5)

где Q2, Q3, Q4, Q5 — потери теплоты со­ответственно с уходящими газами, от хи­мической неполноты сгорания топлива, от механического недожога, через ограждения топки и конвективных газо­ходов.

В процентах от располагаемой тепло­ты Q[ тепловой баланс может быть за­писан так (см. § 17.1):

100 = q1+q2+q3+q4+Q5 (18.6)

Тепловой баланс парового котла с обозначением основных составляющих приходной и расходной частей приведен на схеме рис. 18.12. Замкнутый контур на рисунке представляет теплоту горячего воздуха Qr в, забираемую от продуктов сгорания при относительно низкой темпе­ратуре и передаваемую в топку.

Доля теплоты, использованной в ко­тельном агрегате (переданной воде и па­ру) , есть коэффициент полезно­го действия котла брутто т)к (так называют КПД, подсчитанный без учета затрат энергии на собственные нужды).

Таким образом,

(18.7)

или

(18.8)

Теплота Q1 воспринятая водой и па­ром в котле, может быть определена из уравнения

(18.9)

Здесь hne и hnb — энтальпии перегретого пара и питательной воды.

Рассматривая выражение (18.9) со­вместно с (18.7), нетрудно получить фор­мулу для расчета расхода топлива, В:

(18.10)

Величина г|к взята здесь в долях единицы.

По формуле (18.7) КПД котла под­считывают по данным балансовых испы­таний (прямой баланс), позволяющих точно измерить расход топлива в устано­вившемся (стационарном) режиме рабо­ты. Поэтому испытанию котла должна предшествовать длительная его работа с постоянной нагрузкой, при которой и проводится испытание. Формула (18.8), называемая формулой обратного баланса, используется в расчетах про­ектируемого котла. При этом каждая из составляющих q, принимается по реко­мендациям [16], разработанным на ос­нове многократных испытаний Котлов в условиях, аналогичных проектным. Эта формула используется также в случаях, когда не представляется возможным точ­но замерить расход топлива. Современ­ные котлы являются довольно совершен­ными агрегатами; их КПД превышает 90%.

5. Паровые и газовые турбины.

5.1. Действие рабочего тела на лопатки

Турбомашина (турбина) является двигателем, в котором теплота рабоче­го тела — пара или газа — последова­тельно преобразуется в кинетическую энергию струи, а затем в механическую работу.

Вытекающий из сопла поток рабоче­го тела, обладающий значительной кине­тической энергией, действует на лопатки с силой, которая зависит от формы их поверхности (рис. 20.1).

Расчеты по уравнению количества движения показывают, что при прочих равных условиях, например при задан­ной скорости истечения со и расходе ра­бочего тела /п, с наибольшей силой поток будет воздействовать на лопатку, форма которой обеспечивает его поворот на 180° (рис. 20.1, б). Если позволить ло­паткам перемещаться под действием струи, то движение газа по схеме (рис. 20.1, б) обеспечит при одинаковой во всех схемах скорости и наибольшую мощность, равную произведению дей­ствующей на лопатку силы на скорость ее перемещения. Отсюда, в частности, следует, что для получения максималь­ной работы поток должен не ударяться о поверхность, а обтекать ее плавно, без завихрений.

Но использовать наиболее выгодный(с точки зрения получения максимальной мощности) профиль лопаток для тепло­вого двигателя непрерывного действия, например турбомашины, невозможно, так как практически не удается при вра­щательном движении диска с лопатками подать на них газ в направлении, со­впадающем с плоскостью вращения. По­этому в турбинах струя газа, вытекаю­щего из неподвижного сопла, подается на лопатки, изогнутые под некоторым углом к плоскости вращения (рис. 20.1, в), причем по конструктивным соображениям этот угол не удается сде­лать меньше 11 —16° (в ряде случаев его принимают равным 20—30°).

Рассмотренный принцип действия по­тока на поверхности различных форм называется активным, в отличие от реактивного, когда сила создается за счет реакции струи, вытекающей из сопла (рис. 20.1, г). Реактивная сила, приложенная к цилиндру, направлена согласно третьему закону Ньютона в сто­рону, противоположную истечению га­зов. С такой же силой действует струя на поверхность (активный принцип, рис. 20.1, а), но при реактивном способе конструкция теплового двигателя полу­чается более рациональной, так как со­вмещаются сопловой и двигательный ап­параты.

studfiles.net

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА.

Тепловой баланс котельного агрегата – равенство, связывающее приход и расход тепла в котлоагрегатах. Он дает представление о распределении введенного в топку тепла. Тепловой баланс составляют для определения К.П.Д. котлоагрегата и необходимого расхода тепла. Тепловой баланс составляют применительно к установившемуся тепловому состоянию котлоагрегата в расчете на 1 кг твердого и жидкого и 1 м газообразного топлива при 0 С и 760 мм. р. ст.

Уравнение теплового баланса записывается в виде:

; (17)

где - располагаемое теплота, кДж/кг

Q1 - полезно используемое теплота в котлоагрегате, кДж/кг

Q2- потеря теплоты с уходящими газами, кДж/кг

Q3- потеря теплоты от химической неполноты сгорания, кДж/кг

Q4- потеря теплоты от механической неполноты сгорания, кДж/кг

Q5- потеря теплоты от наружного охлаждения котлоагрегата, кДж/кг

Q6- потеря с теплотой шлака, кДж/кг.

Приняв, располагаемое тепло за 100% и разделив на все члены уравнения, тепловой баланс можно представить в виде

q1+ q1+ q1+ q1+ q1+ q1=100% (18).

где: и тд.

Располагаемое теплота на 1 кг твердого или жидкого топлива определяется уравнением:

, кДж/кг (19)

где: - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг

Qв.вн.- теплота, внесенная поступающим в котлоагрегат воздухом, при подогреве последнего вне котлоагрегата отработанной теплотой, кДж/кг

- физическая энтальпия топлива, кДж/кг

Qф - теплота, вносимая в топку паровым дутьем, кДж/кг.

При сжигании газообразного топлива низшая теплота сгорания относится к сухому составу топлива, т.е. к величине .

Во многих случаях выражение для располагаемого тепла может быть упрощено, т.е.

кДж/кг и кДж/м3. (20)

Полезно использованная теплота в котлоагрегате на производство пара определяется уравнением

, (21)

Где: Qка - полное количество теплоты, полезно отданного в котлоагрегате, кДж/сек

-паропроизводительность котельного агрегата, кг/с

В - расход топлива в котлоагрегате, кг/с, м3/с

- соответственно энтальпии перегретого пара, питательной воды на входе в котлоагрегат, котловой воды при температуре кипения, кДж/кг

Рпр - величина непрерывной продувки в % от Дка

Для котлоагрегата, в котором производится влажный насыщенный пар, величина заменяется величиной энтальпии влажного насыщения пара hх.

Отношение величины полезно использованного в котлоагрегатах теплоты к величине располагаемого топлива представляет собой коэффициент полезного действия котлоагрегата (брутто).

% (22)

Следовательно, представляет собой полезно использованное тепло, выраженное в процентах, он оценивает полноту превращения химической энергии топлива в тепло пара.

Величина в зависимости от паропроизводительности котлоагрегата, температуры уходящих газов, рода сжигаемого топлива и способа его сжигания колеблется в пределах от 70÷80 до 91÷94%. Первые цифры относятся к агрегатам небольшой производительности со слоевыми топками, вторые – к крупным агрегатам с камерными топками. Особенно высокими оказываются величины для котлов, работающих на жидком и газообразном топливе.

Определение расходов топлива в котельном агрегате.

Расход топлива, подаваемого в топку (действительный расход), определяется по формуле:

; кг/сек (23)

Или , кг/сек

где: Дка - паропроизводительность котельного агрегата, кг/с

- энтальпия перегретого пара, определяется по диаграмме водяного пара по значению давление и температура

- энтальпия питательной воды, до tпв=200 С определить можно по уравнению: = .

где: -энтальпия питательной воды.

- энтальпия кипящей (котловой) воды, т. Е. воды в барабане котла, кДж/кг определяется по справочным таблицам по давлению в барабане котла

- коэффициент полезного действия котлоагрегата, %

- низшая теплота сгорания твердого или жидкого топлива топлива, кДж/кг.

-низшая теплота сгорания газообразного топлива, кДж/м3.

Для подсчетов суммарных объемов продуктов сгорания воздуха и тепла, отданного газами в поверхности нагрева, вводится расчетный расход топлива, определенный с учетом тепла от механической неполноты сгорания, т.е.

, кг/с. (25)

-потери теплоты от механической неполноты сгорания, %.

Похожие статьи:

poznayka.org

• 
  Очиститель пеллетных котлов дымовой
• 
  Навесной газовый котел гепард
• 
  Котел квтс 20 150
• 
  Мотор сич котел цена
• 
  Котел мотор сич цена
• 
  Твердотопливные котлы квт 45
• 
  Песни про иловайский котел
• 
  Платформа нижние котлы метро
• 
  Котел протерм 21 квт
• 
  Котел предпускового подогрева двигателя
• 
  Самодельный теплообменник для котла