Файл: Эпельман Т.Е. Судовые теплоэнергетические установки и их оборудование учеб. пособие.pdf

Относительная масса парогенератора — отношение полной массы парогенератора с водой G n r к его паропроизводительности D

е=пг ~ д . 3 6 0 0 "

Слабонапряженные парогенераторы имеют относительную массу, равную 2,5—5,0 кг/(кг/ч), высоконапряженные—0,65—0,75 кг/(кг/ч).

Коэффициент полезного действия — отношение количества по­ лезно использованного в парогенераторе тепла к затраченному. У высоконапряженных парогенераторов к. п. д. обычно составляет 0,75—0,85, у слабонапряженных 0,88—0,95.

Тепловой баланс парогенератора. Тепло, вносимое в топку паро­ генератора, должно быть равно сумме полезно использованного тепла, потерь тепла непосредственно в самом парогенераторе и тепла, уно­ симого отработавшими газами. Это может быть записано следующим образом:

—тепло, вносимое паром в случае применения его в форсун­ ках для распыла топлива;

38

Коэффициентом избытка воздуха называется отношение коли­ чества воздуха, подаваемого в топку, к количеству воздуха, теоре­ тически необходимому для полного сгорания топлива. Теоретически необходимое количество воздуха определяется по составу топлива с помощью уравнений горения и для топочных мазутов составляет величину 1 0 — 1 1 м3 /кг. В зависимости от совершенства топочных устройств и организации процесса горения коэффициент избытка

Тепло, полезно использованное в парогенераторе, при выработке только перегретого пара

Др'пе — 'п. в)

Если кроме перегретого пара от парогенератора отбирается также и насыщенный пар, то

В —- расход топлива. Энтальпия отработавших газов

как без воздухоподогревателя, так и с газовым воздухоподогревате­ лем. Дело в том, что тепло, переданное от газов воздуху QB n , войдет в левую часть равенства (14) как тепло, вносимое в топку, а в пра-

39

вую — как тепло, отданное газами в воздухоподогревателе. В итоге равенство (14) не изменит своего вида.

Коэффициент полезного действия парогенератора

_ Qt

Разделив все члены уравнения (15) на QH. получим в относитель­ ном выражении

1 = Ппг + Яг + Яз + qt + Яь-

Отдельные потери тепла в современных парогенераторах состав­ ляют:

— от химической неполноты сгорания q3 = 0,005ч-0,010;

— от механической неполноты сгорания при работе на жидком топливе <74 = 0;

— в окружающую среду цъ = 0,005ч-0,015.

Потери тепла с отработавшими газами q2 могут иметь существенно различные значения в зависимости от конструкции и напряжен­ ности парогенератора. Величинами, определяющими потери тепла с отработавшими газами, являются температура газов и коэффициент

стают, так как избыточный воздух, покидая парогенератор с темпе­ ратурой отработавших газов, уносит в атмосферу количество тепла,

+ +

Тогда

Q.2 — Л>. г — Qx. в-

Значения к. п. д., найденные первым или вторым способом, близки, поскольку QT п (}ф по сравнению с Q„ достаточно малы. Большое различие имеет место в случаях, когда применен внешний подогрев воздуха, например в паровом подогревателе. При этом Qp включает теплоту внешнего подогрева воздуха Ql".

При рассмотрении тепловой экономичности ПТУ в функции от к. п. д. отдельных элементов (10) удобнее к. п. д. парогенератора вычислять по отношению к низшей теплоте сгорания топлива, тем более что дополнительные затраты тепла на подогрев топлива, внешний подогрев воздуха и с форсуночным паром учитываются характеристикой тепловой схемы е.

Теплопередача в парогенераторах. Тепло от газов к поверх­ ностям нагрева в парогенераторе передается в результате совокуп­ ного действия теплового излучения и конвекции. Однако в отдель-

40

ных частях поверхности нагрева один из видов передачи тепла является превалирующим. В частности, поверхности трубок, обра­ щенные к топке, воспринимают в основном тепло, излучаемое факе­ лом пламени. В пучках трубок, омываемых газовым потоком, тепло передается преимущественно конвекцией. Внутри трубок к воде, пару или воздуху тепло от стенок передается путем конвекции.

Уравнение, определяющее структурно количество тепла, пере­ данного излучением в топке парогенератора за единицу времени, имеет вид

втопке конвекцией.

Внастоящее время для расчета топок парогенераторов приме­ няют методы, специально разработанные на основании теоретиче­ ских и экспериментальных исследований явлений в топочном объеме.

При расчете топки в качестве одной из исходных величин яв­ ляется теоретическая температура горения, т. е. температура, которую имели бы газы, если бы в топке при отсутствии теплопере­ дачи все внесенное тепло пошло на нагрев продуктов сгорания:

По мере движения газов в газоходах парогенератора и отдачи поверхностям нагрева тепла их энтальпия снижается, достигая величины / 0 . г на выходе из последнего пучка. На входе в первый

41