ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 83
Скачиваний: 0
Физическое тепло поступающего в топку холодного воздуха опре деляют по формуле
Q x. B = a V T ( c O x . в. |
( 4 5 ) |
где (ct) — энтальпия влажного воздуха, Дж/м3.
Температуру холодного воздуха принимают равной 20—30° С. Физическое тепло топлива находят по формуле
Qr = cTtT. |
(46) |
|
Для мазута теплоемкость |
можно принять равной |
(1,87 — |
2,1)- Ю3 Дж/(кг«°С) или более точно определить по формуле |
|
|
ст= (1,74 + 0,0025 0 ІО3 |
Дж/(кг-°С)[ккал/(кг-°С)]. |
(47) |
Теплота, вносимая с паром, поступающим непосредственно в топку парогенератора при работе паровых или паромеханических форсунок,
|
С/ф = |
d-ф(іф —2500) • 103 |
Дж/кг (ккал/кг), |
(48) |
||
где |
d — В |
— удельный |
расход пара на |
работу |
форсунок, |
|
|
|
отнесенный |
к |
секундному |
расходу |
топлива, |
|
|
кг/кг; |
|
|
|
|
|
(гф —2500)-103 — энтальпия |
водяного пара при температуре га |
||||
|
|
зов, покидающих парогенератор, Дж/кг. |
||||
Потери теплоты с уходящими газами для судовых парогенерато ров составляют 4—6%.
Потери теплоты от химической неполноты сгорания возникают вследствие плохой организации процесса горения, недостатка воздуха или низкой температуры в топке, их определяют по выражению
|
Q3= QcoVrco- |
(49) |
|
Объем окиси углерода |
СО |
Ис. г м3/кг, |
а объем сухих газов |
1/со = — |
|||
jsР |
Теплота |
сгорания 1 |
м3 окиси углерода |
Ѵс. г = 1,86------------ м3/кг. |
|||
R 0 2 -f- СО |
|
|
|
составляет |
|
|
|
Qco = 12 780ІО3 Дж/м3. |
|
||
Подставив значения QCo, Усо и Ус.г, получим окончательно |
|||
« ^ |
237-7 10,,СРЦ ^ Т Щ |
<50> |
|
или в процентах |
|
|
|
|
^3 = — |
100. |
(51) |
|
<?£ |
|
|
При тепловом расчете величину qz принимают на основании опыт ных данных. Так, для парогенератора с мазутным отоплением потери теплоты от химической неполноты сгорания сравнительно невелики и практически не превышают величины 0,5%.
103
Потери теплоты от механической неполноты сгорания учитываются при расчете парогенератора с угольным отоплением, для которого составляют величину 0,5 — 2,5%. При отоплении мазутом <74 прини мается равной нулю.
Потери теплоты в окружающую среду определяются в основном размерами парогенератора, качеством изоляции, а также компоновкой воздушных каналов и обшивки. Для крупных парогенераторов с по верхностью нагрева более 400 м2 потери составляют 2—3%. При нор мальной нагрузке современного парогенератора, в котором предусмот рено охлаждение обмуровки воздухом, поступающим в топку, вели чина потери составляет 0,5—1,5%.
Потери в окружающую среду можно определить по формуле |
|
Qö — Яь Q5 |
(52) |
100 ' |
|
При теплотехнических испытаниях потеря q5 определяется как
остаточный член теплового баланса по уравнению |
|
Яь = 100 — (t]k+ <72 + <7s). |
(53) |
где т|к — к. п. д. парогенератора, %.
При тепловом расчете принимают потерю в окружающую среду всем парогенератором, а затем ее ориентировочно делят на ряд потерь: топкой q^, собственно парогенератором q™, пароперегревателем qne
и др., пропорционально тепловосприятиям поверхностей нагрева.
§ 29. Мероприятия по борьбе с тепловыми потерями
Природное топливо, запасы которого на земле хотя и очень велики, но не безграничны, используется еще недостаточно экономно, осо бенно в парогенераторах старой постройки, к. п. д. которых ниже сов ременных на 10—20%. Всемерная борьба с тепловыми потерями, эко номия топлива и теплоты в парогенераторных установках — одна из главнейших задач, имеющих огромное народнохозяйственное значение.
Экономичность работы парогенераторной установки определяется двумя основными факторами: техническим совершенством оборудова ния и правильной умелой его эксплуатацией. Все парогенераторное оборудование необходимо поддерживать в таком состоянии, чтобы оно обеспечивало самый высокий к. п. д., т. е. минимальные потери теплоты.
Потери теплоты с уходящими газами являются наибольшей из всех прямых потерь теплоты и могут быть уменьшены путем снижения тем пературы уходящих газов и соблюдения оптимального коэффициента избытка воздуха. Основным средством снижения температуры уходя щих газов является использование развитых хвостовых поверхностей нагрева (водяного экономайзера и воздухоподогревателя). Можно счи тать, что нагрев воды в водяном экономайзере на 1° С снижает темпе ратуру уходящих газов на 2,4 — 2,8° С. При подогреве воздуха в
104
воздухоподогревателе на 1°С температура газов снижается на 0,7 — 0,8° С.
Установка водяных экономайзеров и воздухоподогревателей поз воляет снизить tyx на 150—190° С и повысить к. п. д. парогенератора примерно на 8— 10%.
Чтобы температура уходящих газов была минимальной, все поверх ности нагрева парогенераторной установки нужно содержать в чис тоте. Для этого установку оборудуют специальными сажеобдувочными устройствами. Эффективная обдувка поверхностей нагрева может снизить температуру уходящих газов на величину до 20° С даже при сжигании такого топлива, как мазут. Это дает прямую экономию около
1,0 %.
Причиной потери теплоты от химической неполноты сгорания слу жит недостаток воздуха в топке и плохое его перемешивание с горю чими летучими веществами топлива.
Потерю теплоты в окружающую среду можно значительно снизить охлаждением обмуровки парогенератора воздухом, поступающим в топку по каналам двойной обшивки. Хорошая теплоизоляция паро генератора и исправные трубопроводы также препятствуют потерям теплоты в окружающую среду.
Весьма существенное значение в борьбе с тепловыми потерями имеет своевременная ликвидация пропусков воды и пара парогене раторной арматурой и использование теплоты продувок путем уста новки расширителей, в которых образуется вторичный пар, приме няемый в регенеративных подогревателях воды.
Автоматизация работы парогенератора в сочетании с техническим совершенством оборудования и правильной, умелой его эксплуата цией значительно повышают экономичность и надежность судовой энергетической установки, дают возможность экономить ежегодно сотни тысяч тонн топлива.
§ 30. Тепловой баланс парогенератора
Составление теплового баланса парогенератора, основанного на законе сохранения энергии, заключается в установлении равенства между поступившим в агрегат количеством теплоты и суммой полезно использованной теплоты и тепловых потерь, т. е.
|
Q н + Q T + Q x . в + |
Q<t> = |
Q i + |
Q s + Qb + i y x ■ |
(54) |
Потери с уходящими газами равны: |
|
|
|||
откуда |
Q 2 = Â x |
Qt |
Qx. в |
Q(t>> |
|
l y x = Q 2 + |
Qt+ |
|
|
(55) |
|
|
Q x . в + Q (tr |
||||
Подставив значение гух в формулу (54), получают |
уравнение теп- |
||||
лового баланса парогенератора: |
|
|
|
|
|
|
Q h = Q i + |
Q 2 + |
Q 3+ |
Qs> |
(56) |
где Q1 —- количество теплоты, полезно использованной в парогенера торе, Дж/кг.
105
На основании теплового баланса вычисляют к. п. д. и необходимый
расход топлива. Разделив обе части уравнения (56) на и умножив на 100, получают уравнение теплового баланса парогенератора, вы раженное в процентах:
Ш0 = г)к+ Ч,2 + <7з+ 4,5- |
(57) |
Если обозначить секундный расход топлива через В (кг/с), то теп ловой поток, полезно использованный в парогенераторе, составит
Qi — ßQn Лк- |
(58) |
откуда коэффициент полезного действия парогенератора |
|
|
Qi |
(59) |
|
BQPn |
||
|
Тепловой поток, полезно использованный в парогенераторе, мо жет быть выражен уравнениями:
для парогенератора, вырабатывающего только перегретый пар,
Q l ^ п е (^пе ^п. в) >
для парогенератора, вырабатывающего только насыщенный пар,
Qi= DH(ініп в).
Подставив значение Qx в уравнение (59), получают соответственно:
Лк |
Р п е бпе — in. в) . |
(60) |
|
|
SQP |
||
|
|
|
|
|
Р ң |
(Ін --- Іп. в) |
(60') |
|
|
|
|
BQP„
Если от парогенератора отбирается перегретый и насыщенный пар, то
Р п е О'пе |
in. в) ~Ь Du (hi |
— Іп. в) . |
(61) |
|
ß QE |
|
|
при наличии пароохладителя |
|
|
|
|
|
|
|
Р к (і'пе |
in. в) Р о х л (іпе |
Іохл) |
(62) |
|
|
|
ß Q£
Воспользовавшись приведенными формулами, можно определить расход топлива. Так, при наличии пароохладителя
ß __Р к (Іпе — (п. в) |
Ррхл ((пе <охл) |
(63) |
|
|
T)kQP
Расчетная величина расхода жидкого топлива равна:
Вр = В (^4 = 0). |
(64) |
Важной характеристикой топлива является испарительная способ ность — отношение суммарной паропроизводительности к расходу топлива:
и = ^ .
106
Испарительная способность топлива для современных парогенерато ров находится в пределах от 12,5 до 16,5.
Предварительный тепловой баланс составляют для определения тепловых потерь при заданном коэффициенте полезного действия. По формуле (58) определяют полезно использованную теплоту 1 кг топлива. Выбирают значения q3 и qb на основании § 28 и определяют
Q3 и Q&. Вычисляют суммарные теплопотери в котле QnoT QS —Qi, а затем определяют потерю с уходящими газами:
Q2 “ QnoT Qз Qs-
По формуле (55) определяют энтальпию уходящих газов іух и из диаграммы і— t находят температуру tyx, которая должна совпасть с температурой, получаемой в результате теплового расчета пароге нератора.
Полезное тепловыделение в топке определяют по формуле
Q b . Т = г'теор = Q h ~ Цз+ QT+ QB+ 0 ФДж/кг (ккал/кг). (65)
Энтальпия гтеор называется теоретической, так как в топках ее нельзя достичь. Действительная энтальпия будет ниже из-за прямой отдачи теплоты (лучеиспусканием) поверхностям нагрева парогене ратора и через них воде. Теоретическая энтальпия продуктов сгора ния при сжигании 1 кг топлива складывается из теплоты, выделив шейся при сгорании топлива, из физической теплоты топлива и из теплоты, вносимой горячим или холодным воздухом и паром форсунок.
Соответствующая энтальпии ігеор температура газов называется
теоретической температурой горения (/теор).
Глава IX
РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕНА В ТОПКЕ
§ 31. Общие вопросы расчета топки
Расчет теплообмена в топке судового парогенератора сводится к оп ределению мощности теплового потока, воспринятого лучевоспринимающей поверхностью нагрева, размещенной в топочном пространстве, и температуры газов на выходе из топки.
Температура газов на выходе из топки является важной характе ристикой, определяющей устойчивость процесса горения, размеры конвективных поверхностей нагрева, температуру перегретого пара и надежность работы парогенератора. Температура газов на выходе из топки при сжигании мазута в топках слабонапряженных парогене раторов составляет 1200—1350° С, а высоконапряженных— 1400— 1550° С.
107