Методические указания к решению задач контрольной работы 1 к задаче 1

При сжигании газообразного топлива псе расчеты относятся к кубическому метру сухого газа при нормальных условиях (101,3 кПа и 0 °С).

1. Теплота сгорания газообразного топлива подсчитывается по формуле смешения:

, кДж/м³.

Так как H₂S, CO и H₂ в природных газах отсутствуют, то формула для расчета примет вид:

, кДж/м³.

где , и т.д. – теплота сгорания каждого газа, входящего в состав топлива, кДж/м³; принимается по таблице 4.

Таблица 2

Технические характеристики парового котла

Наименование, условное обозначение и единицы измерения величин	Вариант
	1, 11, 21	2, 12, 22	3, 13, 23	4, 14, 24	5, 15, 25	6, 16, 26	7, 17, 27	8, 18, 28	9, 19, 29	10, 20, 30
1. Тип котла	ДКВР-2,5	ДКВР 4	ДКВР-6,5	ДКВР-10	ДКВР-20	Е-4	Е-6,5	Е-10	Е-16	Е-25
2. Паропроизводительность котла D, т/ч	2,5	4	6,5	10	20	4	6,5	10	16	25
3. Давление перегретого пара Рпе, Мпа	1,3	1,3	1,3	1,3	1,3	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4
4. Температура перегретого пара tne, °С	230	235	240	245	250	205	210	215	220	225
5. Температура насы-щенного пара tн.п, °С	191	191	191	1911	191	194	194	194	194	194
6. Температура питательной воды tп.в, °С	80	86	84	92	85	90	88	84	97	95
7. Температура уходящих газов , °С	145	148	152	156	142	143	158	155	150	140
8. Доля непрерывной продувки , %	3,0	2,8	2,4	3,5	2,9	3,8	3,6	4,0	4,2	3,2
9. Коэффициент избытка воздуха за экономайзером	1,32	1,34	1,36	1,38	1,28	1,30	1,39	1,26	1,38	1,36

Таблица 3

Характеристики чугунного экономайзера с трубами системы ВТИ

Наименование, условное обозначение и единицы измерения величин:	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1. Длина трубы ВТИ l, мм	1500	1500	2000	2000	3000	2000	2000	2000	2000	3000
2. Число труб в ряду zp, шт.	2	3	4	6	7	4	5	7	8	9
3. Тепловосприятие экономайзера , кДж/м3	2630	3000	2870	3500	4025	2920	3140	2620	3490	2930
4. Коэффициент теплопередачи k Вт/(м2 К)	19	20	19,5	21	22	21,5	22	20,5	23	20
5. Средний температурный напор , К	92	98	101	115	96	99	104	106	110	89

Таблица 4

Теплота сгорания отдельных газов, входящих в состав газообразного топлива

Наименование газа	Обозначение	кДж/м3	Наименование газа	Обозначение	кДж/м3
метан	CH4	35880	бутан	C4H10	123150
этан	C2H6	64360	пентан	C5H12	156630
пропан	C3H8	93180	гексан	C6H14	173170

2. Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 м³ газообразного топлива в атмосферном воздухе (коэффициент избытка воздуха ),

, м³/м³.

В условиях задачи формула примет вид:

, м³/м³.

3. Теоретические (минимальные) объемы продуктов сгорания при полном сгорании топлива с теоретическим количеством воздуха :

Теоретический объем азота: , м³/м³.

Объем трехатомных газов: , м³/м³.

В условиях задачи формула будет иметь вид:

, м³/м³.

Теоретический объем водяных паров

, м³/м³.

где - влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 м³ сухого газа, принять г/м³.

В условиях задачи формула будет иметь вид:

, м³/м³.

4. Действительные объемы продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха :

Объем водяных паров: , м³/м³.

Объем дымовых газов: , м³/м³.

5. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания при температуре уходящих газов .

Энтальпия теоретически необходимого воздуха:

, кДж/м³.

где - энтальпия 1 м³ воздуха при ; определяется методом интерполяции по данным таблицы 5:

, кДж/м³.

где , - пределы температур, между которыми находится расчетная температура газов ;

, - энтальпии 1 м³ воздуха при температуре соответственно, кДж/м³.

Проверка результатов расчета производиться по неравенству

.

Пример. , тогда энтальпия воздуха при

кДж/м³.

Проверка результата расчета: 267 >159,56>132,7.

Таблица 5

Энтальпия 1 м³ газов и воздуха

	кДж/м3
100	171,7	130,1	150,5	132,7
200	360,0	261,0	304,0	267,0

Энтальпия уходящих дымовых газов при коэффициенте избытка воздуха и :

, кДж/м³.

где , , - энтальпии 1 м³ продуктов сгорания при , кДж/м³; определяются методом интерполяции аналогично .

Энтальпия уходящих дымовых газов на 1 м³ топлива при :

, кДж/м³

Если принять температуру холодного воздуха , то энтальпия холодного воздуха:

, кДж/м³

где 39,8 кДж/м³ – энтальпия 1 м³ воздуха при .

6. Тепловые потери в котле.

6.1. Потеря тепла с уходящими газами:

, кДж/м³;

,

где - располагаемое тепло топлива,

, кДж/м³,

где - низшая теплота сгорания сухой массы газообразного топлива, кДж/м³;

- физическое тепло топлива, кДж/м³; учитывается при наличии предварительного подогрева топлива посторонним источником тепла (в условии задачи ).

6.2. Потеря тепла с химическим недожогом топлива ; принимается 0,5%:

;

, кДж/м³.

6.3. Потеря тепла от механического недожога при сжигании газообразного топлива принимается равной нулю: ; .

6.4. Потерю тепла от наружного охлаждения принять по таблице 6 в зависимости от паропроизводительности котла: , кДж/м³.

Таблица 6

Потери тепла от наружного охлаждения котла

Номинальная паропроизводительность котла , кг/с (т/ч)	Потеря тепла , %
0,694 (2,5)	3,6
1,111 (4,0)	2,9
1,806 (6,5)	2,3
2,778 (10,0)	1,7
4,444 (16,0)	1,5
5,556 (20,0)	1,3
6,944 (25,0)	1,25

6.5. Потеря с физическим теплом шлака при сжигании газообразного топлива; .

6.6. Суммарные потери тепла в котле: , %.

7. Тепловой баланс котла

Коэффициент полезного действия по методу обратного баланса

, %.

Полезно использовать тепло 1 м³ топлива в котле: , кДж/м³.

Тепловой баланс котла при сжигании газообразного топлива:

, кДж/м³.

где , кДж/м³.

8. Расход топлива, подаваемого в топку котла.

Секундный расход пара (точность расчета – три знака после запятой):

, кг/с,

где - паропроизводительность котла по заданию, т/ч (Таблица 2).

Расход воды на продувку котла (точность расчета – три знака после запятой)

, кг/с,

где , % - Таблица 2.

Полное количество тепла, полезно использованное в котле (для условий задачи),

, кВт,

где - энтальпия перегретого пара при и , кДж/кг; определяется интерполяцией по данным таблицы 7, которая представляет собой фрагмент таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара .

Таблица 7

Энтальпия перегретого пара

t	МПа	МПа
	, кДж/кг	, кДж/кг
200	2828,3	2796,0
210	2852,2	2823,9
220	2875,6	2850,2
230	2898,4	2875,5
240	2921,0	2900,0
250	2943,2	2924,0

Пример. ^оС, МПа.

Энтальпия при МПа, ^оС

кДж/кг

Энтальпия при МПа, ^оС

кДж/кг

Энтальпия при МПа, ^оС

кДж/кг

- энтальпия питьевой воды,

, кДж/кг, ( определяется по таблице 2);

- энтальпия кипения воды при давлении в барабане котла, кДж/кг. Давление в барабане котла принять равным давлению перегретого пара, т.к. потери давления в пароперегревателе не велики, и ими можно пренебречь.

По таблицам : кДж/кг при МПа, кДж/кг при МПа.

Расход топлива (точность расчета – три знака после запятой)

, м³/с,

где - тепло с внешним подогревом воздуха;

- тепло, внесенное в топку паровым дутьем;

, кДж/м³; ,%; , кДж/с (кВт) - предыдущие расчеты.

Часовой расход газа: , тыс.м³/ч.