2. Тепловой расчет котла кв-гм-30-150
Исходные данные:
Топливо природный газ, состав (%):
СН4 98.24
С2Н6 0.29
С3Н8 0.2
С4Н10 0.09
N2 1
CО2 0.14
=
35.8 МДж/м3
=
9.49 м3/м3
Объемы продуктов сгорания газообразных топлив отличаются на величину объема воздуха и водяных паров, поступающих в котел с избыточным воздухом.
Объемы, энтальпии воздуха и продуктов сгорания определяют в расчете на 1 м3 газообразного топлива. Расчеты выполняют без учета химической и механической неполноты сгорания топлива.
Теоретические объемы продуктов сгорания вычисляем по формулам:
,
(1)
.
,
(2)
.
Объем водяных паров:
,
,
(3)
где d = 10 г/м3 влагосодержание топлива, отнесенное к 1 м3 сухого газа при t = 10 С.
.
Теоретический объем дымовых газов:
,
(4)
.
Действительное количество воздуха, поступающего в топку, отличается от теоретически необходимого в α раз, где α – коэффициент избытка воздуха. Выбираем коэффициент избытка воздуха на входе в топку αт и присосы воздуха по газоходам Δα и находим расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах α.
Таблица 2.1 Присосы воздуха по газоходам α и расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах α
|
Участки газового тракта |
α |
α |
|
Топка |
0,14 |
1,14 |
|
Конвективный пучок |
0,06 |
1,2 |
Наличие
присосов воздуха приводит к тому, что
объем продуктов сгорания будет отличаться
от теоретического, поэтому необходимо
рассчитать действительные объемы газов
и объемные доли газов. Так как присосы
воздуха не содержат трехатомных газов,
то объем этих газов
от коэффициента избытка воздуха не
зависит и во всех газоходах остается
постоянным и равным теоретическому.
Таблица 2.2 Характеристика продуктов сгорания в поверхностях нагрева
|
Величина |
Единица |
Топка, |
Конвективный пучок |
|
Коэф. избытка воздуха |
− |
1,14 |
1,2 |
|
|
м3/кг |
8.979 |
9.6098 |
|
|
м3/кг |
2,031 |
2,041 |
|
|
м3/кг |
12,0092 |
12,65 |
|
|
− |
0,0832 |
0,0789 |
|
|
− |
0,169 |
0,161 |
|
|
− |
0,2522 |
0,2399 |
Энтальпии теоретического объема воздуха и продуктов сгорания, отнесенные к 1 м3 сжигаемого топлива при температуре , С, рассчитывают по формулам:
, (5)
, (6)
где
,
,
,
удельные энтальпии воздуха, трехатомных
газов, азота и водяных паров соответственно.
Энтальпию продуктов сгорания на 1 м3 топлива при 1 рассчитываем по формуле:
.
(7)
Результаты расчетов по определению энтальпий при различных температурах газов сводим в таблицу:
Таблица 2.3 Определение энтальпии продуктов сгорания в газоходах котла
|
, С |
I0в=V0 (ct)в |
IRO2 = VRO2 (cν)RO2 |
I0N2 = = V0N2 (cν)N2 |
I0H2O = = V0H2O (cν)H2O |
I0г = IRO2 + + I0N2 + I0H2O |
|
30 |
379,4 |
|
|
|
379,4 |
|
100 |
973,0 |
175,76 |
1001 |
329,18 |
1505,9 |
|
200 |
2588,1 |
371,28 |
2002 |
662,7 |
3036 |
|
300 |
3921,1 |
581,36 |
3018,4 |
1009,4 |
4609,1 |
|
400 |
5273,6 |
802,88 |
4057,9 |
1364,6 |
6225,4 |
|
500 |
6655,3 |
1035,8 |
5112,8 |
1730,9 |
7879,5 |
|
600 |
8075,9 |
1270,88 |
6190,8 |
2108,8 |
9569,7 |
|
700 |
9525,6 |
1519,44 |
7284,2 |
2500,4 |
11304,1 |
|
800 |
10994,9 |
1772,1 |
8416 |
2910,3 |
13098,5 |
|
900 |
12464,1 |
2029,04 |
9571,04 |
3322,3 |
14922,4 |
|
1000 |
13972,2 |
2290,1 |
10733,8 |
3760,5 |
16784,3 |
|
1100 |
15519,3 |
2555,2 |
11896,5 |
4198,6 |
18650,4 |
|
1200 |
17066,4 |
2825,6 |
13051,5 |
4645,5 |
20522,9 |
|
1400 |
20199,4 |
3369,6 |
15469,6 |
5576,4 |
24415,3 |
|
1600 |
23381,0 |
3917,68 |
17877,10 |
6542,1 |
28346,2 |
|
1800 |
26553,1 |
4475,12 |
20343,4 |
7338,4 |
32356,9 |
|
2000 |
29812,7 |
5036,72 |
22822,8 |
8558,7 |
36416,2 |
|
2200 |
33072,2 |
5602,48 |
25333,0 |
9589,8 |
40525,3 |