ПОПЕРЕДНІЙ ТЕПЛОВИЙ БАЛАНС ДОПОМІЖНОГО КОТЛА

Мета заняття:вивчити і практично освоїти методику складанняпрямого теплового балансу допоміжного суднового котла, визначення величин теплових втрат.

Завдання 1. Відповідно до прийнятого варіанту(табл. 3.3)і типу котла

(рис. 3.2), скласти теплову схему котла за типом показаного на рис. 3.3 з

вказівкою напрямів руху, параметрів і витрат робочих середовищ (повітря,

води, палива, газів).

2. Знайти витрату палива і температуру газів, що йдуть з котла.

3. Побудувати в масштабі кругову або стрічкову діаграму розподілу складових теплового балансу (за типом рис. 3.1).

4. Знайти, на скільки зміниться добова витрата палива при збільшені ККД котла на 1 % в порівнянні із заданим. Визначити економічний ефект,

вважаючи вартість 1 т палива рівною 220 – 250 у.о.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

Тепловий баланс котла є окремим випадком загального закону збереження матерії і енергії. На сталому режимі роботи сума теплових потоків, що поступають в топку, дорівнює сумі тепла, що виходить з котла пари і теплових втрат, тобто прихід тепла рівний його витраті.

Розрізняють прямий і зворотний теплові баланси. Шляхом складання прямого теплового балансу по відомому ККД котла визначають витрату палива і, навпаки – по відомій витраті палива знаходять величину ККД. В

результаті складання зворотного балансу за результатами теплотехнічних випробувань, можна оцінити величину ККД котла, що працює на цьому режимі.

Тепловий баланс допоміжного котла складається відносно 1 кг згорілого палива, при цьому його статті виражаються в розмірності [кДж/кг].

Його можна скласти стосовно секундної витрати палива В. Тоді його статті мають розмірність [кВт].

Тепловий баланс прийнято зводити до тепла Q_p, кДж/кг, тобто до тепла,

що вноситься в топку котла:

(3.1)

де Q_н^р – нижча теплота згорання, кДж/кг;

Q_т – тепло, внесене з підігрітим паливом, кДж/кг;

Q_п – тепло, що розпилюється парою, кДж/кг.

Розглянемо складові вирази (3.1): - тепло, внесене з паливом:

(3.2)

де t_т – температура підігрівання палива, 60 – 120 °С;

С_т – теплоємність палива. кДж/(кг °С). - тепло, внесене з парою:

(3.3)

де i_p – ентальпія розпиленої пари, кДж/кг, визначається по таблицям води та водяної пари. Тиск розпиленої пapи Р_р при цьому приймається рівним 0,15 – 0,3 МПа, температура пари t_р ≈ t_s +(15 ÷ 40)°С.

Кількість тепла, що виділилася в топці котла на сталому режимі роботи, дорівнює сумі кількостей корисно використаного тепла (корисній тепловій потужності) Q₁, і усіх теплових втрат ΣQ_пот, тобто:

Рівняння прямого теплового балансу котлів з газовим повітропідігрівачем і без нього однакові та мають вид:

(3.4)

де Q₁ – корисно використане тепло, кДж/кг;

Q₃ – втрата від неповноти згоряння палива, кДж/кг;

Q₅ – втрата тепла в навколишнє середовище, кДж/кг;

I_ух – ентальпія вихідних газів, кДж/кг;

Q_в – тепло, що надходить в топку з повітрям, кДж/кг.

Рівняння (3.4) можна представити у виді:

(3.5)

де Q₂ – втрата тепла з вихідними газами, кДж/кг, Q₂= I_ух – Q_в.

Втрата тепла з вихідними газами Q₂ обумовлена тим, що вони мають температуру вище, ніж довкілля.

Розділивши обидві частини рівняння (3.5) на Q_р і перетворивши його складові у відсотках, отримаємо рівняння прямого теплового балансу у відносних одиницях (%):

(3.5.1)

Рівняння зворотного теплового балансу має вигляд

(3.5.2)

де η_к – ККД котла, %;

q₂, q₃, q₅ – відносні втрати тепла, %