Файл: Грузберг, Я. Ю. Судовые парогенераторы учебник.pdf

Вывод основного уравнения горения (29) здесь не приводится. Его можно получить из уравнения, выражающего состав дымовых газов:1

горения. Оптимальные (т. е. наивыгоднейшие) значения содержания Rea в д ы м о в ы х газах устанавливают опытным путем при тепловых испытаниях парогенераторов.

При полном горении СО = 0 и основное уравнение горения (29) примет вид

21 — ß R02 — RO2 = 0,

RO“aKC, имеет место при полном сгорании топлива без избытка воз­ духа, т. е. при теоретически необходимом его количестве. В этом слу­ чае СО = 0 и 0 2 = 0, и уравнение горения (29) примет вид

21 — ß R 02 — R 02 = 0,

откуда

98

Определение коэффициента избытка воздуха по данным анализа продуктов сгорания. При теплотехнических испытаниях котлов по данным газового анализа определяют и коэффициент избытка воздуха.

Коэффициент избытка воздуха представляет собой отношение

где 0 2п — теоретическое количество кислорода для сжигания 1 кг

топлива.

Принимая во внимание, что содержание кислорода по объему со­ ставляет 21%, а в действительности используется (21—0 2) %, полу­ чают

Эта формула применима для случая полного сгорания топлива. При неполном сгорании, когда в продуктах сгорания содержится СО, коэффициент избытка воздуха определяют по формуле

Учитывая баланс кислорода в газах при полном сгорании, по урав­ нению

(1 + ß) С02 + 0 2 = 21 %

получают, подставив в формулу (36):

Для определения а при неполном сгорании по формуле (37) необ­ ходимо задаться значением R 0 2, которое по данным практики прини­ мается для мазутных топок равным R 0 2 = 12 14%.

В случае полного сгорания для топок, в которых сжигают флотский мазут, при ß = 0,323 и СО = 0 определяют коэффициент избытка воз­ духа на основании формулы (37) по выражению

а = — + 0,06.

RO,

99

Парциальные давления трехатомных газов. Для расчета лучистого и конвективного теплообмена необходимы значения парциальных дав­ лений трехатомных газов, которые определяются в соответствии с ха­ рактеристическими уравнениями, составленными для смеси газов:

Определив объемные количества воздуха и газов, можно вычис­ лить энтальпию дымовых газов и построить расчетную диаграмму, которую используют при тепловых расчетах котлов.

Энтальпией дымовых газов называется количество тепла, которое необходимо затратить на нагревание от 0° С до f С такого количества газов, которое образуется при сжигании 1 кг топлива.

100

Энтальпию вычисляют по формуле

где ЪѴс — средняя теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива,

Дж/(кг- °С);

t — температура продуктов сгорания, °С.

І-/0 3, к Дж /кг

Величина 2Ѵс равна сумме произведений объемов отдельных га­ зов на их средние теплоемкости при постоянном давлении, т. е.

и, следовательно,

Удельные объемные теплоемкости воздуха и газов определяют по дан­ ным табл. 2. При практических расчетах учитывают, что содержание S 0 2 в дымовых газах относительно невелико, а двухатомные газы (Na, 0 2) имеют приблизительно равные объемные теплоемкости, т. е. можно принять: cRO = ссо и cN = с0 .

101

Энтальпию газов обычно определяют, пользуясь табличной формой (табл. II). По данным табл. II * строят диаграмму і—t, выражающую зависимость энтальпии газов от их температуры.

По оси абсцисс откладывают значения температур (через каждые 100 или 200°), а по оси ординат — энтальпию, соответствующую вы­ бранным значениям температур. По точкам пересечения проводят кривую, которая называется диаграммой і—/. Диаграмму і— t строят для каждого рода топлива при различных коэффициентах избытка воздуха. На рис. 61 показана диаграмма і— t для мазута М40 при ко­ эффициентах избытка воздуха 1,0, 1,15 и 1,2.

Глава VIII

ТЕПЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ТЕПЛОВОЙ б а л а н с п а р о г е н е р а т о р а

§28. Тепловые потери в парогенераторе

Впроцессе работы парогенератора теплота, получаемая от сгора­ ния топлива, полностью не используется. Потери теплоты в парогене­ раторе складываются из следующих видов потерь: с уходящими га­ зами Q2 — уноса теплоты дымовыми газами, уходящими в дымовую трубу; от химической неполноты сгорания Q3 — неполного окисления углерода и водорода топлива; от механической неполноты сгорания Qi — потери теплоты от провала и уноса несгоревшего топлива, а также удаления теплоты из топки со шлаком; в окружающую среду Qb — отдачи теплоты парогенератором окружающему воздуху и со­ седним предметам путем теплопроводности и лучеиспускания.

Потери теплоты с уходящими газами зависят в основном от темпе­ ратуры уходящих газов tyx и избытка воздуха в конце процесса тепло­ обмена а ух. Чем ниже tyx и чем меньше а ух, тем ниже величина Q2. Потеря теплоты с уходящими газами определяется как разность двух величин: энтальпии продуктов сгорания на выходе из последней по­ верхности нагрева парогенераторного агрегата и вносимой извне теп­ лоты с холодным воздухом, топливом (физическое тепло) и паром при работе паровых или паромеханических форсунок

* Таблица II приведена в приложении к примерному расчету парогенера­ тора.

102