Обробка результатів досліджень

Основні розрахунки за результатами досліджень виконуються за методикою [2] з доповненнями, розробленими в роботі [3]. За результатами теплотехнічних досліджень водогрійного котла студенти розраховують тепловий баланс, визначають ККД котла та виконують аналіз теплової роботи агрегату. Визначають корисно використане тепло і витрати тепла з відхідними газами і в навколишнє середовище.

Баланс тепла при спалюванні 1 нм3 природного газу в водогрійному котлі, що працює в стаціонарному режимі, можна описати рівнянням:

Qрн= rвQ1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6, кДж/м3, (2.1)

де Qрн – нижня робоча теплота спалювання газу, кДж/м3;

Q1 – корисно використане тепло, яке витрачене на нагрів води, кДж/кг;

Q2 – витрати тепла з відхідними газами за н.у., кДж/м3;

Q3 – витрати тепла з хімічною неповнотою згоряння за н.у., кДж/м3;

Q4 – витрати тепла від механічної неповноти згоряння за н.у., кДж/м3;

Q5 – витрати тепла від зовнішньої поверхні обмурівки котла в навколишнє середовище, кДж/м3;

Q6 – згідно з роботою [1] враховує витрати тепла з рідким шлаком, але оскільки водогрійний котел опалюється природним газом, від якого немає шлаку, то в даному випадку Q6 означає всі інші невраховані витрати тепла за н.у., кДж/м3.

rв – густина води, кг/м3.

Якщо складові теплового балансу рівняння (2.1) виразити їх відсотковим відношенням до Qрн, то будемо мати:

100 = q1+ q2+ q3+ q4+ q5+ q6. (2.2)

Враховуючи, що при спалюванні природного газу витрати тепла від механічної неповноти згоряння q4 = 0 [1,2], коефіцієнт корисної дії водогрійного котла може бути визначеним:

hбккд = Q1/Qрн × 100% = q1 = 100×(q2 + q3 + q5 + q6). (2.3)

Ліва частина рівняння (2.3) дозволяє визначити ККД водогрійного котла за прямим балансом, а права – за зворотнім. ККД водогрійного котла за прямим балансом буде:

(2.4)

де Вн – витрати природного газу, м3/год (табл. 2.2). Їх необхідно привести до нормальних умов за формулою:

, м3/год; (2.5)

де Вп – об’єм газу за робочих умов (табл. 2.2), м3/год;

Рг – абсолютний середньодобовий тиск газу перед лічильником, МПа;

Тг – абсолютна середньодобова температура, К;

Тн – нормальна абсолютна температура газу, яка дорівнює 273,15 К;

Рн – нормальний абсолютний тиск газу, який дорівнює 101325 Па;

Z – коефіцієнт стиснення газу в залежності від Рг і Тг, [2,3];

– температура води на вході в котел і на виході з нього, °С;

G – кількість нагрітої води, що проходить через котел, кг/год.

Оскільки водогрійний котел не оснащений водомірним приладом і визначення кількості нагрітої води складає певні труднощі, подальше визначення коефіцієнта корисної дії водогрійного котла доцільно виконувати за зворотним балансом, тобто за рівнянням:

hбккд = q1 = 100 – (q2+ q3+ q5+ q6). (2.6)