Список использованных источников

1 Цель работы

Закрепление и углубление знаний о горении топлива, составе и характеристиках продуктов сгорания, тепловом балансе котельного агрегата (промышленной печи), ознакомление с методами их расчета.

2 Задание

По известным параметрам – виду топлива, паропроизводительности котельного агрегата , подсосу холодного воздуха по газовому тракту , давлению пара в котле , температурам перегретого пара  и питательной воды  – определить: способ сжигания топлива, тип топки, значение коэффициента избытка воздуха в топке  и за установкой .

Рассчитать: теоретическое количество воздуха, необходимого для сгорания 1кг (1м³) топлива; объемы продуктов сгорания при  и энтальпии продуктов сгорания на выходе из котлоагрегата.

Составить тепловой баланс котельного агрегата, определить его КПД брутто и часовой расход топлива.

3 Исходные данные

Вид топлива: Мазут сернистый М 40.

Таблица 1 – Исходные данные

, т/ч

, %

, МПа

, ºС

, ºС

0,16

2,0

 – паропроизводительность котельного агрегата;

 – присос холодного воздуха по газовому тракту;

 – потери воды с непрерывной продувкой;

 – давление пара в котельном агрегате;

 – температура перегретого пара;

 – температура питательной воды.

Таблица 2 – Элементарный состав рабочей массы и характеристики топлива

Состав рабочей массы, %

Низшая теплота сгорания , МДж/кг

Выход летучих веществ , %

3,0

0,1

1,4

83,8

10,8

11,2

0,5

39,7

-

4 Расчеты

4.1 Определение способа сжигания топлива

Способ сжигания топлива, тип топки и значение коэффициента избытка воздуха в топке определяются в зависимости от вида топлива [2 с.19, таблица В.3; 2 с.21, таблица В.5]

Таблица 3 – Основные расчетные характеристики топки

Тип топки

Наиме-нование топлива

Коэффициент избытка воздуха в топке,

Потери тепла

От химической неполноты сгорания, , %

От механической неполноты сгорания, , %

Камерная топка

Мазут

1,1

   0,5

-

Коэффициент избытка воздуха уходящих газов (за установкой):

                                              (1)

 %

4.2 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания топлива на выходе из котлоагрегата (при )

Теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для полного сгорания жидкого топлива при  определяется по формуле:

, м³/кг           (2)

 м³/кг.

Теоретические объемы продуктов горения при  для жидких топлив:

объемы сухих трехатомных газов

, м³/кг                    (3)

 м³/кг;

теоретический объем азота

, м³/кг                        (4)

 м³/кг;     

теоретический объем водяных паров

, м³/кг         (5)

 м₃/кг.

Здесь  – объем водяных паров, содержащихся в воздухе при влагосодержании  г/кг с.в.

Теоретический объем продуктов сгорания при  для твердых топлив:

, м³/кг                             (6)

м³/кг.

Действительный объём продуктов сгорания при  отличается от теоретического в основном объемом избыточного воздуха , а также незначительно объемом водяных паров.

Коэффициент избытка воздуха на выходе из котельного агрегата:

                                              (7)

 %

Объемы продуктов сгорания при  (на выходе из котельного агрегата) следует ввести по формулам:

объемы избыточного воздуха

, м³/кг                                     (8)

 м³/кг;

объем водяных паров

, м³/кг            (9)

 м³/кг;

объем продуктов сгорания

, м³/кг                   (10)

 м³/кг;

Объемная доля сухих трехатомных газов:

                                              (11)

Объемная доля водяных паров:

                                       (12)

4.3 Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания

 Для определения ориентировочного значения температуры уходящих газов  ºС, определим приведенную влажность топлива по формуле:

,                                         (13)

Определяем температуру уходящих газов по таблице В.7 [2 c.22] по виду топлива – мазут малосернистый(диапазон температур 140 – 190ºС) - =150ºС.

Определяем энтальпии 1 м³ газов при температуре =150ºС [2 c.22; таблица В.6]:

;

;

;

;

.

Энтальпия теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания (при ) определяется по формулам:

, кДж/кг                                  (14)

 кДж/кг;

, кДж/кг     (15)

 кДж/кг.

Энтальпия действительных объемов продуктов горения, при , рассчитывается по формуле:

, кДж/кг                               (16)

 кДж/кг.

Результаты вычислений объемов воздуха и продуктов сгорания и их энтальпий сводим в таблицы 4 и 5.

Таблица 4 – Состав продуктов горения за котлоагрегатом

Наименование величины

Размерность

Значение

Топливо: Мазут сернистый М40

Теоретическое количество сухого воздуха

м³/кг

10,467

Объем сухих трехатомных газов

м³/кг

1,5769

Теоретический объем азота

м³/кг

8,269

Теоретический объем водяных паров

м³/кг

1,443

Теоретический объем газов

м³/кг

11,2891

Коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом

-

1,26

Объем водяных паров

м³/кг

1,4902

Полный объем газов

м³/кг

14,0496

Объемная доля сухих трехатомных газов

-

0,1122

Объемная доля водяных паров

-

0,106

Таблица 5 – Энтальпия продуктов сгорания

Наименование величины

Размерность

Значение

Коэффициент избытка воздуха на выходе из котлоагрегата

-

1,26

Температура уходящих газов

ºС

Продолжение таблицы 5

Энтальпия трехатомных газов

кДж/кг

416,3016

Энтальпия азота

кДж/кг

1612,45

Энтальпия водяных паров
=

кДж/кг

329,004

Энтальпия теоретического объема продуктов горения

кДж/кг

2357,76

Энтальпия теоретического объема воздуха

кДж/кг

2088,17

Энтальпия действительного объема продуктов горения

кДж/кг

2900,68

4.4 Тепловой баланс котельного агрегата (промышленной печи)

Уравнение теплового баланса в общем виде может быть записано так:

, кДж/кг             (17)

где  – располагаемая теплота топлива по рабочей массе;

 – теплота, полезно-воспринимаемая рабочим телом;

 – потери теплоты с уходящими газами;

 – потери теплоты от химической неполноты сгорания;

 – потери теплоты от механического недожога;

 – потери теплоты в окружающую среду;

 – потери с физической теплотой удаляемых шлаков;

 – дополнительные потери теплоты в промышленной печи.

В данной работе не учитывается теплота горячего воздуха, подаваемого в топку и подогретого вне котельного агрегата или промышленной печи, а также парового дутья при сжигании мазута. Поэтому можно принять:

для жидкого топлива

, кДж/кг.                                       (18)

Потери теплоты с уходящими газами определяются по формуле:

                          (19)

где  – энтальпия уходящих газов при температуре уходящих газов;

 – коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом;

 – потери тепла от механической неполноты сгорания;

 – энтальпия теоретически необходимого воздуха при температуре холодного воздуха , которую обычно принимают равной 30ºС. Данную энтальпию можно определить по формуле:

, кДж/кг.                                   (20)

Удельную объемную теплоемкость воздуха при температуре 30ºС принимают равной 1,3 кДж/(кг К).

 кДж/кг,

 %.

Потери с физической теплотой шлаков ( ) невелики и учитываются только для высокозольных топлив. В работе этими потерями можно пренебречь.

После нахождения всех потерь можно определить коэффициент полезного действия котельного агрегата брутто:

, %     (21)

где  – потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива взяты из таблицы 3;

 – потери теплоты от наружного охлаждения [2 c.22; таблица В.8];

 %.

4.5 Расчет расхода топлива

Расход топлива определяется по формуле:

, кг/с                            (22)

где  – паропроизводительность котлоагрегата, кг/с;

 – энтальпия пара, выходящего из котла, кДж/кг;

 – энтальпия питательной воды, кДж/кг;

 - энтальпия кипящей воды, кДж/кг.

Значения величин , ,  берем по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [3],

=0,2209 кг/с.

С учетом потери  расчетный расход полностью сгоревшего в топке твёрдого топлива определяется по формуле:

, кг/с                                             (23)

 кг/с.               

Вывод

В ходе лабораторной работы были получены знания о способах расчета горения топлива (объемов, энтальпий воздуха и продуктов сгорания) и теплового баланса котельного агрегата, а также основные закономерности теплообмена при свободном движении жидкости. Ознакомившись с методикой опытного исследования процесса, было определено значение среднего коэффициента теплоотдачи.

Коэффициент полезного действия агрегата равен: %, расход топлива равен:  кг/с.

1. Общие требования и правила оформления текстовых документов: СТП 15-06-2004. – Могилев: МГУП, 2004. – 41 с.

2. Теплотехника. Расчёты горения топлива и тепловой баланс котельного агрегата (промышленной печи). Методические указания к расчетной работе/А.А. Смоляк-Могилев: - МГУП, 2009-22 с.

3. Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник / А.А. Александров, Б.А. Григорьев. – М.: Изд-во МЭИ, 1999. – 168 с.

Познавательные статьи:



Формы дистанционного обучения

Передача мяча двумя руками снизу

Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека

Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте