Определение энтальпии продуктов сгорания и построение T-J диаграммы

3.Определение количества продуктов сгорания и их парциальных давлений:

Элементарный состав рабочей массы топлива

Марка топлива	Элементарный состав, %	Q , мДж/кг
Сг	Нг	Nг+Ог	Sг	Aр	Wр
Мазут флотский ф 5	85,3	12,4	0,3	2,0	0,15	1,0	40,9

Теоретически необходимое количество сухого воздуха V^O

V^O= 0,089(С^p+0,375S^p)+0,267H^p-0,033О^p = 0,089×(85,3+0,375×2)+0,267×12,4-0,033×0,3=10,959

М³/КГ

Теоретический объем азота

V^O_N2=0,79V⁰+0,008N^p=0,79×10,959+0=8,658 М³/КГ

Объем трехатомных газов

V_RO2=0,01866(C^p+0,375S^p)=0,01866×(85,3+0,375×2)=1,605 М³/КГ

Теоретический объем водяных паров (a=1)

V^O_H2O=0,111H^p+0,012W^p+0,016V^O+1,24G_Ф=0,111×12,4+0,012×1+0,016×8,658=1,527 М³/КГ

Избыточный объем воздуха

V_И =V^O×(a-1)=8,658×(1,15-1)=1,299 М³/КГ

Действительный объем водяных паров

V_H2O =V^O_H2O+0,016V^O(a-1)=1,527+0,016×1,527×(1,15-1)=1,531 М³/КГ

Полный объем продуктов сгорания

V_Г= V_RO2+V^O_N2+V^O_H2O+V^O(a-1)=1,605+8,658+1,527+10,959×(1,15-1)=13,434 М³/КГ

Объемная доля трехатомных газов

r_RO2=V_RO2/V_Г=1,605/13,434=0,119

Объемная доля водяных паров

r_H2O =V_H2O/V_Г=1,531/13,434=0,114

Давление в топке Р_т принимается 0,5 МПа

Парциальное давление трех-атомных газов

P_RO2=r_Ro2×P_T=0,119×0,5=0,0595 МПа

Парциальное давление водяных паров

P_H2O=r_H2O×P_T=0,114×0,5=0,057 МПа

Суммарное парциальное давление

P_п=P_RO2+Р_Н2О=0,0595+0,057=0,1165 МПа

5.Предварительный тепловой баланс котла

Низшая теплота сгорания топлива Q^р_н=40,9 МДж/кг

Коэффициент полезного действия котла ƞ=82 %

Потеря тепла от химической неполноты сгорания q₃=0,005 %

Потеря тепла от механического недожога q₄=0

Потеря тепла в окружающую среду q₅=4 %

Потеря тепла с уходящими газами q₂=100-(ƞ+q₃+q₄+q₅)=100-(82+0,005+0+4)=13,995 %

Средняя изобарная объемная теплоемкость холодного воздуха C_хв=1,32 кДж/(м³*⁰С)

Температура топлива t_тл =70 ⁰С

Расход пара форсункой W_ф=0,1 кг

Из таблиц водяного пара энтальпия влажного пара i_x=2725,7 кДж/кг

Энтальпия сухого пара при давлении Р_т из таблиц водяного пара i''=2500 кДж/кг

Энтальпия форсуночного пара i_ф=2746,57

Температура уходящих газов по T-J диаграмме T_уг=600 С

Паропроизводительность котла полная D_к=0,41667 кг/с

Энтальпия уходящих газов J_уг=q₂*Q^р_р+Q_в=0,13,995*1152*582,25=9386 кДж/кг

Температура питательной воды t_пв=70 ⁰С

Количество тепла, вносимое холодным воздухом в топку

Q_в=a×V^o×C_хв×t_хв=1,15×10,959×35×1,32=582,25 кДж/кг

Теплоемкость топлива

C_тл=1,738+0,00251×t_тл=1,738+0,00251×70=1,9137 кДж/кг

Теплота, вносимая в топку топливом

i_тл=C_тл×t_тл=1,9137×70=133,96 кДж/кг

Тепло форсуночного пара

Q_ф=W_ф×(i_ф-I’’)=0,1×(2746,57-2500)=24,65 кДж/кг

Распологаемое тепло

Q^р_р=Q^р_н+i_тл+Q_ф+Q_в=409+133,96+24,65+582,25=1152 кДж/кг

Энтальпия питательной воды

i_пв=4,19×t_пв=4,19×70=293 кДж/кг

Расчетный расход топлива

В=D_к×(i_х-i_пв)/Q^р_р×h=0,41667×(2725,7-293)/1152×82=0,011 кг/с

6. Расчет теплообмена в топке.

Полезное тепловыделение в топке

Q₀=Q^р_н×(100-q₃)/100+Q_в+Qф+i_тл=409×(100-0,005)/100+582,25+22,57+133,96=48,8 кДж/кг

Лучевоспринимающая поверхность нагрева в топке по данным H_Л=34,2 м²

Площадь стен, ограничивающих топочный объем по данным F_ст=5,6 м²

Объем топки V_т=0,875 м³

Степень экранирования топки

Y= H_л/F_cт=34,2/5,6=6,11

Коэффициент сохранения тепла

f=1-q₅/100=1-0,04/100=0,96

Эффективная толщина излучающего слоя

S=3,6*V_т/F_cт=3,6*0,875/5,6=0,563

Теоретическая энтальпия газов

J_a=Q₀

Адиабатическая (теоретическая) температура газов по T-J диаграмме и величине Ja

T_a=1900

Адиабатная температура сгорания

J_a+273=1900,70 K

Температура газов за топкой принимается ориентировочно T'_зт=363,079⁰С или 636,07 К

Энтальпия газов за топкой по T-J диаграмме и величине T'_зт J'_зт= 6512,37 кДж/кг

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания

V_г*С_ср= J_а-J'_зт /T_а-T'_зт=6512,37 кДж/кг

Условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающей поверхности

Z=0.4

Тепловое напряжение лучевоспринимающей поверхности нагрева

q_н= B*Q₀/z*H_л=0.011×48800/0.4×34.2=39 кВт/м²

Произведение y*z=0.4×6.11=2.444

Суммарная объемная доля трехатомных газов

r=r_H2O+r_RO2=0.233

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

К_r=((2,47+5,06*r_H2O)/((P_RO2+P_H2O)*S)^1/2-1,02)*(1-0,37*Т'_зт/1000)*r=((2.47+5,06×0.114)/(0.595+

+0.057)×0.563)^0.5-1.02)×(1-0.37×636/1000)×0.233=((3.047/0.367)^0.5-1.02)×0.055=0.333 1/Мпа×м

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами

К_c=0,306*(2-a)*(1,6*Т'_зт/1000-0,5)*C^p/H^p=0,306*(2-1,15)*(1,6*636/1000-0,5)*6,88=1,61 1/МПа*м

Коэффициент ослабления лучей топочной среды

K=k_r+k_c =0.333+1.61=1.943 1/МПа*м

Давление в топке(абсолютное) принимается P_t 0,1 МПа

Степень черноты светящейся части факела

а_сф=1-е^-K*Pt*S=1-е^{1,943*2500*0,563}=0,27178

Степень черноты несветящихся трехатомных газов

a_r=0,22755

Эффективная степень черноты факела

a_ф =m*a_сф+(1-m)*a_г=0,272

Степень черноты топки

a_т=a_ф/(a_ф+(1-a_ф)*y_э)=0,272/(0,272+(1-0,272)*2,4)=0,134

Критерий Больцмана где s₀=5,67*10^-8Вт/(м²*К⁴)

B₀=f*B*V_г*c_ср/s₀*z*H_л*(Т_а)³=0.0096*0.011*6512/s₀*0.4*34.2*1900³=0.82

Параметр, характеризующий распределение температуры по высоте топки
принимается 0,69

Расчетная температура газов за топкой

_Jзт=Т_а/(М*(a_т/B₀)^0,6+1)-273=677 С⁰ или 950 К

Расчетная энтальпия газов за топкой По T-J диаграмме

I_зт=17000 кДж/кг

Количество тепла, передан-ное за топкой (тепловой поток)

Qл=B*(Iа-I_зт)*f=0,011*(48800-17000)*0,96=335,8 кВт

Количество тепла, переданное в топке по предварительному расчету

Q'_л =B*(I_а-I'_зт)*f=336 кВт

Расхождение ∆Q_л 0,059 %

Коэффициент прямой отдачи

m=f*(I_а-I_зт)/I_а*100=0.96*(48800-17000)/48000*100=63.6 %

Действительное тепловое напряжение топочного объема

q_v =Qл/Vт=335.8/0.875=383.77 кВт/м³

Поиск по сайту: