Порядок визначення параметрів
1. Якщо не враховувати фізичного тепла природного газу і повітря котельної, що поступає на згоряння, прихід тепла від хімічних реакцій згоряння палива можна визначити:
, (2.7)
де t – час розрахунку теплового балансу. Його необхідно враховувати, якщо тепловий баланс розраховується не на 1 нм3палива, а на 1 год роботи котла.
2. За результатам газового аналізу відхідних газів з водогрійного котла розраховується коефіцієнт витрати повітря за формулою:
. (2.8)
Визначається теоретично необхідний об’єм повітря для згоряння палива при a = 1.
, м3/м3 (2.9)
і дійсний об’єм повітря за формулою:
м3/м3. (2.10)
Кількість азоту можна розрахувати за даними газового аналізу:
, (2.11)
де CO, Н2, Н2S – відсотковий вміст горючих газів в складі природного газу;
CmHn – вміст неграничних вуглецевих природного газу.
3. Кількість засмоктаного повітря з атмосфери в топку буде:
м3/м3. (2.12)
Тоді можливо визначити і кількість нераціонально витраченого тепла на нагрів засмоктаного повітря за н.у.:
, кДж/м3, (2.13)
де tхп – температура холодного повітря в котельні.
4. Витрати тепла з відхідними газами визначаються:
, (2.14)
де – температура відхідних газів, °С;
– дійсна витрата димових газів, яку можна визначити як:
. (2.15)
Сд – теплоємність продуктів згоряння, визначається за результатами газового аналізу за формулою:
(2.16)
Температуру відхідних газів визначають прямим виміром при теплотехнічних дослідженнях.
5. Витрати тепла через неповноту спалювання газу або мазуту (q3) при нормальній роботі пальників і форсунок наближаються до нуля, якщо не потрібно створювати спеціальну атмосферу. Але на дослідному водогрійному котлі використовуються дифузійні пальники, які не можуть забезпечити якісне змішування і згоряння палива. Тому при газовому аналізі відхідних газів можливо виявити незначну кількість СО.
Витрати тепла від неповноти спалювання палива можна визначити за результатами газового аналізу, використовуючи залежність:
Q3 = В·(0,127СО + 0,108 Н2), кДж, (2.17)
де СО, Н2 – процентний вміст відхідних газів.
6. Витрати тепла з робочого простору водогрійного котла в навколишнє середовище складаються з витрат теплопровідністю через обмурівку і витрат випромінюванням через отвори в обмурівці.
Витрати тепла теплопровідністю можливо розрахувати, використовуючи відому формулу з курсу тепломасообміну:
кДж/год, (2.18)
де – температура внутрішньої і зовнішньої поверхні кладки;
– сума теплового опору окремих шарів кладки;
S – товщина шару, м;
l – коефіцієнт теплопровідності матеріалу шару, Вт/м×К;
a1 – коефіцієнт тепловіддачі від газів до внутрішньої поверхні стін котла, величина якого може змінюватись від 100 до 450 Вт/м2×К;
a2 – коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні стін обмурівки водогрійного котла в навколишнє середовище. Для умов котельні УДХТУ величина a2 коливається від 14 до 20 Вт/м2×К і суттєво залежить від розташування стін. Для вертикальних стін значення a2 необхідно помножити на коефіцієнт К = 2,6, а для горизонтальних поверхонь – на коефіцієнт К = 3.3.
Температури визначаються за даними експерименту.
При визначенні Fкл студенти користуються кресленнями поперечного і повздовжнього перетину водогрійного котла і результатами експериментальних вимірів.
7. Коефіцієнт корисної дії водогрійного котла:
. (2.19)
8. Теплопродуктивність котла:
, Гкал/год. (2.20)
9. Кількість нагрітої води в котлі:
м3/год. (2.21)
10. Питома витрата палива на 1 Гкал виробленої котлом теплоти:
м3/Гкал. (2.22)
11. Питома витрата умовного палива на 1 Гкал виробленої котлом теплоти:
м3/Гкал. (2.23)
За результатами досліджень і розрахунків будується гістограма теплового балансу водогрійного котла (рис. 2.3) та виконується аналіз отриманих результатів.
Рис. 2.3 – Гістограма теплового балансу водогрійного котла