Тепловой баланс парового котла
Тепловым балансом называют равенство между теплотой, поступающей в котел в единицу времени, и теплотой, расходуемой в нем на получение пара и тепловые потери. Тепловой баланс является частным случаем закона сохранения энергии.
Составим тепловой баланс для котла, не имеющего воздухоподогревателя (Рис. 3.1). В топку котла поступает В, кг/с, топлива с теплотой сгорания , МДж/кг. Следовательно, при горении топлива в топке в единицу времени будет выделяться , МДж/с (МВт), теплоты.
Для горения топлива необходим воздух. Пусть энтальпия холодного воздуха, требуемого для сжигания 1 кг топлива, составляет = , МДж/кг, где – коэффициент избытка воздуха; – теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 кг топлива, м3/кг; – теплоемкость
Рис. К составлению теплового баланса |
влажного воздуха, МДж/(м3Х Х°С); – температура холодного воздуха, °С. Таким образом, с воздухом в топку вносится , МВт теплоты.
Топливо вводится в топку нагретым. Пусть энтальпия 1 кг нагретого топлива = МДж/кг, где – теплоемкость топлива, МДж/кг; – температура нагретого топлива, °С. Следовательно, нагретое топливо вносит в топку в единицу времени , МВт, теплоты.
Если топливо распыливается паромеханическими форсунками, то пар вносит добавочную теплоту , МВт, где – теплота пара, участвующего в распыливании топлива, МДж/кг.
Теперь рассмотрим расход теплоты в котле в единицу времени. Пусть на подогрев воды и получение пара при сжигании 1 кг топлива затрачивается полезно используемая в котле теплота в количестве , МДж/кг. Ее полное количество составляет , МВт
В процессе работы котла имеются также тепловые потери. Самая большая из них – потеря теплоты с уходящими газами , где – эптальпия уходящих из котла газов при температуре h °С. Другие потери теплоты: от химического недожога ( – потеря теплоты от неполноты горения углерода топлива, МДж/кг); от механической неполноты горения (механического недожога); , где – потеря теплоты от механической неполноты горения (зашлаковывания, уноса топлива и др.), МДж/кг; в окружающую среду ( – потеря теплоты нагретыми стенками котла в окружающую среду, МДж/кг).
Если приравнять теплоту, поступающую в топку в единицу времени, теплоте, расходуемой за это же время полезно и в виде потерь, то получим уравнение теплового баланса, МВт,
. | (3.1) |
На рис. 3.1 стрелками показаны составляющие уравнения (3.1). Это выражение можно представить в другом виде. Перенесем энтальпию в правую часть уравнения и разделим обе части на В. Кроме того, условимся, что при сжигании жидкого распыленного топлива потеря теплоты от механической неполноты горения = 0. Тогда формула (3.1) получит вид, МДж/кг,
. | (3.2) |
Рис. 3.2. Графическое изображение теплового баланса котла, не имеющего воздухоподогревателя |
В этой формуле выражение – называют потерей теплоты с уходящими из котла дымовыми газами и обозначают , то есть
. | (3.3) |
С учетом сказанного уравнение теплового баланса может быть представлено в следующем виде
. | (3.4) |
Левую часть уравнения (3.4) называют располагаемой теплотой 1 кг рабочей массы топлива и обозначают . Окончательно уравнение теплового баланса записывается так
. | (3.5) |
На рис. 3.2 дано графическое изображение теплового баланса парового котла.
Выражение (3.5) получено для парового котла, не имеющего воздухоподогревателя, однако оно остается справедливым и для котла, оборудованного газовым воздухоподогревателем. Для того чтобы пользоваться уравнением (3.5), надо рассчитать величины, входящие в это уравнение.
Определение величин, входящих в левую часть, с учетом изложенного ранее, не вызывает затруднений: . Для мазутов МДж/кг; ; поскольку МДж/(кг∙°С), а , то МДж/кг. Величина очень мала, поэтому ею можно пренебречь. Таким образом, для мазута среднего состава = 40,6 МДж/кг.
Далее рассмотрим определение величин, входящих в правую часть уравнения (3.5), начиная с полезно используемой теплоты .
Дата добавления: 2014-12-24; просмотров: 935;