Реферат: Тепловой баланс котла по упрощенной методике теплотехнических расчетов

Федеральное агентство по образования и науке РФ

Иркутский государственный технический университет

Кафедра теплоэнергетики

Расчетно-графическая работа

по дисциплине «Анализ теплотехнической эффективности оборудования» на тему:

«Тепловой баланс котла по упрощенной методике теплотехнических расчетов»

Выполнил:

студент гр. ТЭ-06-1

Константинов В.В.

Проверил:

доцент кафедры ТЭ

Картавская В.М.

Иркутск 2009 г.

Введение

Полнота передачи располагаемой теплоты топлива в котле к рабочей среде определяется коэффициентом полезного действия (КПД) котла брутто. Коэффициент полезного действия котла брутто можно определить, установив сумму тепловых потерь при его работе [4]:

Такой метод определения называют методом обратного баланса. Погрешность определения КПД методом обратного баланса зависит от точности измерения тепловых потерь котлом. Каждая из них определяется со значительной погрешностью [5] , но относительная доля тепловых потерь составляет около десятой части общей теплоты топлива.

Среднестатистические данные по тепловым потерям q 3, q 4, q 5 приведены в нормативном методе тепловых расчетов, потери теплоты топлива q 2, q 6 определяются расчетом.

Наибольшее значение из тепловых потерь имеет отвод теплоты из котла с уходящими газами q 2. Она составляет q 2 = 4,5-12,0%. При сжигании малореакционных твердых топлив (каменный уголь) в зависимости от способа сжигания могут оказаться значительными потери теплоты с механическим недожогом топлива (q 4 =2-5%). Остальные потери в сумме не превышают обычно 1%.

Целью расчетно-графической работы является определение КПД котла по упрощенной методике теплотехнических расчетов Равича и оценка погрешности его расчетов относительно расчетного.


Задание

Составить тепловой баланс котлоагрегата по упрощенной методике теплотехнических расчетов Равича М.Б. и определить КПД котла.

Исходные данные

Доля золы топлива в уносе: а ун =0,95;

Содержание горючих в золе-уносе: с ун =3 %.

Таблица 1. Техническая характеристика котлоагрегата

Основные сведения Характеристика
Марка котлоагрегата ГОСТ 3619-69 Е-50-3,9
Заводская БКЗ-50-3,9
Производительность т/ч 50
Параметры пара Давление на выходе Р, МПа 3,9
Температура t, °С 440
Топливо Березовскийбурый уголь
Расчетный КПД брутто , % 91,8
Температура уходящих газов, ºС 145

Таблица 2 . Расчетные характеристики топлива из [3]

Месторождение Марка

Элементарный состав на рабочую массу

топлива, %

Низшая теплота сгорания , МДж/кг,(ккал/кг)

Выход летучих

,%

Березовское Б2Р Влажность, WP Зольность, AP Сера, SP Углерод, CP Водород, HP Азот, NP Кислород, OP 15,67(3740) 48,0
33,0 5,4 0,26 36,3 4,3 0,6 20,2

1. Расчет объемов воздуха и продуктов горения

Расчет объемов воздуха и продуктов горения ведется на 1кг рабочего топлива при нормальных условиях (0о С и 101,3 кПа) по [6].

Теоретический объем сухого воздуха, необходимого для полного сгорания топлива при α=1, определяется по формуле

м3 /кг.

Теоретические объемы продуктов горения (при α=1):

объем трехатомных газов

м3 /кг;

объем водяных паров

м3 /кг;

объем азота

м3 /кг;

объем влажных газов

м3 /кг;


объем сухих газов

м3 /кг.

Действительные объемы воздуха и продуктов сгорания (при αух =1,4):

объем водяных паров

м3 /кг;

объем дымовых газов

м3 /кг;

объем сухих газов

м3 /кг;

м3 /кг.

2. Определение обобщенных характеристик топлива

Жаропроизводительность топлива – температура, до которой нагревались бы образующиеся продукты сгорания, если бы сгорание происходило в адиабатических условиях без подогрева воздуха и при стехиометрическом [соответствующем строго реакции горения (α =1)] расходе воздуха по [6].

Жаропроизводительность топлива без учета влаги в воздухе по [4]


ºС,

где =4,5563 м3 /кг – объем влажных газов.

Жаропроизводительность топлива с учетом влаги в воздухе по [4]

ºС.

Жаропроизводительность топлива с учетом расхода теплоты на расплавление золы и влаги, содержащейся в воздухе по [4]:

ºС.

Максимальное теплосодержание сухих продуктов горения топлива по[4]

ккал/м3 .

Изменение объема сухих продуктов горения в действительных условиях и при теоретических по[4]

.

Соотношение объемов влажных и сухих продуктов горения при α=1 по[4]


.

Отношение средней теплоемкости не разбавленных воздухом продуктов горения в температурном интервале от 0ºС до t ух =145ºС к их теплоемкости в температурном интервале 0ºС до t макс =2042,26ºСпо табл. 14-12 [5] c ' = 0,835.

Отношение средней теплоемкости 1м3 воздуха в температурном интервале от 0ºС до t ух =145ºС к теплоемкости 1м3 неразбавленных воздухом продуктов горения в температурном интервале от 0ºС до t макс =2042,26ºСпо табл. 14-12 [5] k = 0,79.

Содержание трехатомных газов в сухих газах по [4]

.

Максимальное содержание трехатомных газов в сухих газах по[4]

.

3. Тепловой баланс котла по упрощенной методике теплотехнических расчетов Равича М.Б. и КПД (брутто) котлоагрегата

Составление теплового баланса котлоагрегата заключается в установлении равенства между поступившим в агрегат количеством теплоты, называемым располагаемой теплотой , и суммой полезно использованной теплоты и тепловых потерь . На основании теплового баланса вычисляется КПД и необходимый расход топлива.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид (в абсолютных величинах), кДж/кг:

.

Принимая за 100%, находим составляющие баланса (qi ) в относительных единицах. Тогда .

КПД котлоагрегата (брутто) по обратному балансу

,

где q 2 =6,22% – потери теплоты с уходящими газами; q 3 = 0% – потери теплоты в котлоагрегате с химическим недожогом; q 4 = 0,33% – потери теплоты в котлоагрегате от механической неполноты сгорания топлива; q 5 = 0,935% – потери теплоты от наружного охлаждения; q 6 = 0,00096% – потери с физической теплотой шлаков.

Относительная погрешность определения КПД котлоагрегата (брутто) методом обратного баланса составила:

.

Потери теплоты с уходящими газами по [4]

,

где t ух =145ºС – температура уходящих газов;t хв =30ºС– температура холодного воздуха;t макс =2015,86ºС – жаропроизводительность топлива с учетом влаги в воздухе;c ' =0,835-отношение средней теплоемкости не разбавленных воздухом продуктов горения в температурном интервале от 0ºС до t ух =145ºС к их теплоемкости в температурном интервале 0ºС до t макс =2042,26ºСпо табл. 14-12 [5]; h – изменение объема сухих продуктов горения в реальных условиях и при теоритических;– соотношение объемов влажных и сухих продуктов горения при α =1; k = 0,79 отношение средней теплоемкости 1м3 воздуха в температурном интервале от 0ºС до t ух =145ºС к теплоемкости 1м3 неразбавленных воздухом продуктов горения в температурном интервале от 0ºС до t макс =2042,26ºС по табл. 14-12 [5].

Потери теплоты в котлоагрегате по [4] с химическим недожогом отсутствуют q 3 =0%.

Потери теплоты по [4] в котлоагрегате от механической неполноты сгорания топлива

%,

где Qун – теплота сгорания уноса, отнесенная к 1м3 /кг продуктов горения, ккал/м3; P– максимальное теплосодержание сухих продуктов горения топлива, ккал/м3 .

Теплота сгорания уноса, отнесенная к 1м3 продуктов горения [4]:

ккал/м3 ,

где a ун =0,95 – доля золы топлива в уносе; сун =3% – содержание горючих в золе-уносе.

Потери теплоты от наружного охлаждения котлоагрегата принимаются по рис. 4-9 из [2] при номинальной нагрузке (50т/ч) и составляют .

Потери с физической теплотой шлаков рассчитываются по формуле [6]

,

где ашл =1 – аун = 1–0,95=0,05– доля золы в шлаке по табл.2.6 из [6]; t )шл =0,56 кДж/кг – энтальпия шлака при твердом шлакоудалении при температуре t шл =600ºС по табл.3.5 из [6].

Заключение

В расчетно-графической работе были определены тепловые потери топлива, которые составили:

q 2 = 6,22% – потери теплоты с уходящими газами;

q 3 = 0% – потери теплоты в котлоагрегате с химическим недожогом;

q 4 = 0,33% – потери теплоты в котлоагрегате от механической неполноты сгорания топлива;

q 5 = 0,935% – потери теплоты от наружного охлаждения;

q 6 = 0,00096% – потери с физической теплотой шлаков.

Из анализа тепловых потерь следует, что в современных паровых котлах наибольшее значение имеют потери теплоты с уходящими газами q2, которые в основном и определяют величину КПД.

В соответствии с рассчитанной суммой тепловых потерь котла () поупрощенной методике теплотехнических расчетов Равича М.Б. был определен коэффициент полезного действия котла брутто, который составил . Относительная погрешность определения КПД котла (брутто) этим методом по сравнению с расчетным (92,51%) составила .

Список литературы

1. Исаев А.В. Тепловой баланс паротурбинной установки (ПТУ). Курсовая работа по дисциплине «Анализ теплотехнической эффективности оборудования»

2. Справочное пособие теплоэнергетика электрических станций/ под ред. А.М. Леонкова. – Минск: Беларусь, 1974. – 368 с.

3. Сорокина Л.А. Топливо и основы теории горения: учеб. пособие / Л.А. Сорокина. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004. – 78 с.

4. Практические занятия по дисциплине «Анализ теплотехнической эффективности оборудования», 2007.

5. Трембовля В.И. Теплотехнические испытания котельных установок / В.И. Трембовля, Е.Д. Фингер, Л.А. Авдеева. – М.: Энергия, 1977. – 269 с.

6. Сорокина Л.А. Котельные установки и парогенераторы: учеб. пособие / Л.А. Сорокина, В.В. Федчишин, А.Н. Кудряшов. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2002. – 146 с

еще рефераты
Еще работы по физике