(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для... работы с корректными величинами, обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)

(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения
работы с корректными величинами, обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
Теплотехника. Контрольная работа.
Задача 20. Определить низшую теплоту сгорания природного газа (CH4 = 94.0%,
C2H6 = 2.8%, C3H8 = 0.4%, C4H10 = 0.3%, C5H12 = 0.1%, N2 = 2.0%, CO2 = 0.4%),
сжигаемого в топках котла лесопредприятия, и коэффициент избытка воздуха за
газоходом при сгорании газа, если продукты сгорания содержат RO2 = 9.5% и
O2 = 4.6%, величину присосов воздуха по газовому тракту принять  = 0.11.
Найти действительный объем воздуха, подаваемого в топку, объем дымовых газов на
выходе из топки, энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки, если
температура продуктов сгорания на выходе из топки ух = 850C.
Решение
Низшая теплота сгорания рабочей массы газообразного топлива:
с
Q

108
H

126
CO

234
H
S

358
CH

638
C
H

913
C
H

118
C
H

14
C
H

н
2
2
4
2
6
3
8
4
10
5
12
3

36305
кДж
/нм
Теоретический (при коэффициенте избытка воздуха в топке т = 3) объем сухого воздуха,
необходимый для полного сгорания 3 нм3 сухого газообразного топлива:
n


0
3
3
V

0
.
0478
[
0
.
5
(
CO

H
)

1
.
5
H
S

2
CH

m

C
H

O
]

9
.
770
нм
/
нм



2
2
4
m
n
2
4


Коэффициент избытка воздуха за газоходом определяется как сумма коэффициента
избытка воздуха в топке и присосов воздуха по газовому тракту 
т 
При полном сгорании топлива коэффициент избытка воздуха в топке определяется по
формуле
(RO
2)max

т
,
RO
2
где RO3 – содержание трехатомных газов (SO3 и CO3) в сухих газах при полном сгорании
топлива;
21

O
2,%
RO
2
1


(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения
работы с корректными величинами, обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
(RO3)max – максимальное содержание трехатомных газов в сухих газах при полном
сгорании топлива;
21
RO
,%
2
1 ,
где  – характеристика топлива.
21


1
.28
т
21

O
2
Коэффициент избытка воздуха за газоходом определяется как сумма коэффициента
избытка воздуха в топке и присосов воздуха по газовому тракту 







1
.
28

0
.
11

1
.
39
т
При полном сгорании топлива состав продуктов сгорания определяется уравнением
CO

SO

N

H
O

100
%
2
2
2
2
Объем продуктов сгорания Vг представляет собой сумму объемов сухих газов и водяного
пара:
V

V

V

V

V

V
г
с
.
г
H
O
RO
O
,
2
2N
2H
2
где
RO3 – объем трехатомных газов;
0
0
V

V

(


1
)
V
N
N
2
– действительный объем азота;
2
0
0
V

V

0
.
0161
(


1
)
V
H
O
H
O
2
2
– действительный объем водяных паров.
Для газообразного топлива теоретические объемы продуктов сгорания (при т = 3)
определяются по формулам
3
3
V

0
.
01
(
CO

CO

H
S
1

m

C
H
)

1
.
029
нм
/
нм

RO
2
2
m
n
2
N
0
0
33
2
V

0
.
79
V


7
.
565
нм
/
нм
N
2
100
n
0
0 3
3
V

0
.
01
[
H
S

H


C
H

0
.
124
d
]

0
.
0161
V

2
.
167
нм
/
нм

2
2
m
n
г
H
O
2
2
3
г/м – влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 3 нм3 сухого газа).
( dг 10
Действительный объем продуктов сгорания
33
V

V

V

V

14
.
550
нм
/
нм
г
RO
O
2N
2H
2
Энтальпия продуктов сгорания и воздуха (при ух = 333 C)
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения
работы с корректными величинами, обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
90
0
0
0
I

I

(


1
)
I

V
(
C

)

V
(
C

)

V
(
C

)

(


1
)
V
(
C

)
г
г
в
RO
RO
N
H
O
в
N
H
)
O
2
2
2
2
2
2
Для ух = 333 C находим (табл.П.33)
3
(
C

)

1828
кДж
/
нм
RO
2
3
(
C

)

1168
кДж
/
нм
N
2
Задача 21. Заданы: тип топлива (древесные отходы), паропроизводительность
котельного агрегата D90т/ч. Составить тепловой баланс котельного агрегата и
определить его КПД (брутто и нетто), если известны: температура топлива на входе

в топку tт  20 C, натуральный расход топлива B4кг/с, давление перегретого
пара
P
п
.п
. 4МПа
, температура перегретого пара

tп.п. 370
С,
температура

С, величина непрерывной продувки P  4% , расход
питательной воды tп.в. 220
0
.01
кг
/с, давление пара, расходуемого на
с
.н
.
пара на собственные нужды D
0
.5МПа
с
.н
.
собственные нужды P
, температура уходящих газов на выходе из
последнего газохода
постоянном давлении
tк  30C,

ух180
С,
средняя объемная теплоемкость газов при
3

(
c
)

1
.
415
кДж
/(
м

К
)
pm
ух
, температура
воздуха в котельной
средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении
3

(
c
)

1
.
297
кДж
/(
м

К
)
pm
в
, содержание
в уходящих газах оксида углерода CO = 0.2%
и трехатомных газов RO2 = 15.8% и потери теплоты от механической неполноты
сгорания топлива q4  4%. Потерями теплоты с физической теплотой шлака
пренебречь. Теплоту, вносимую в топку воздухом, не учитывать.
Решение
Состав топлива:
Cг 51
.9%
Hг 6.3%
Sг
%
л 0.16
Nг 1.0%
Oг 40
.7%
Aс 0.8%
р
W
50
.5%
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения
работы с корректными величинами, обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
р
100

W
р c
A

A

0
.
396
%
100
р р
100

А

W
р г
C

C

25
.
5
%
100
р р
100

А

W
р г
H

H

3
.
1
%
100
р р
100

А

W
р р
C

C

0
.
08
%
л
л
100
р р
100

А

W
р г
N

N

0
.
49
%
100
р р
100

А

W
р г
O

O

20
%
100
Низшая теплота сгорания рабочей массы топлива:
р р р
р
р p
Q

338
C

1025
H

108
.
5
(
O

S
)

25
W

8362
кДж
/
кг
н
л
Располагаемая теплота на 3 кг топлива:
р
р
Q

Q

Q

Q
р
н
тл
в
.
вн
,
где Q тл - физическая теплота топлива, Qв.вн -теплота, вносимая в топку с воздухом.
Физическая теплота топлива:
p
p


100

W
W
р
c


Q

c
t

с

c
t

55
.
0
кДж
/
кг
тл
т
т
т
H
O
т
,
2
 100

100


с

1
.
297
кДж
/
кг
,
с

4
.
183
кДж
/
кг
т
H
O
где c
- теплоемкости сухой массы твердого
2

топлива и воды, соответственно, tт  20 С - температура топлива на входе в топку.
Принимаем
Qв.вн  0
p
Q
8417
кДж
/кг
p
Теплота, полезно использованная в котлоагрегате:
D
P


Q

(
i

i
)

(
i

i
)

6338
кДж
/
кг
1
п
.
п
п
.
в
к
.
в
п
.
в
,


B
100


где iп.п, iп.в, iк.в - энтальпии перегретого пара, питательной и котловой воды, Р –
величина непрерывной продувки.
Потери теплоты с уходящими газами:
Теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания 3 кг твердого топлива:
0
p
p
р
p
3
V

0
.
089
C

0
.
226
H

0
.
033
(
S

O
)

2
.
31
нм
/
кг
л
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения
работы с корректными величинами, обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
p р
p


1
.
866
(
C

0
.
375
S
) 0
N
л


V

V

V

V


0
.
79
V

0
.
8

г
RO
N
H
O
2
2
2


100
100


pp
0
3

0
.
0124
(
9
H

W
)

0
.
0161
V

3
.
314
нм
/
кг
100

q
0


Q

(
V
(
с
)



V
(
с
)
t
) 4

724
кДж
/
кг
2
г
pm
ух
ух
pm
в
в
100
Потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива
p
р
(
C

0
.
375
S
)
л
Q

237

383
кДж
/
кг
3
RO

CO
2
Потери от механической неполноты сгорания топлива:
q4  4%
р
Q

q
Q

337
кДж
/
кг
4
4
р
Потери с физической теплотой золы и шлака:
Принимаем
Q6  0
Потери в окружающую среду:
р
Q

Q

(
Q

Q

Q

Q

Q
)

635
кДж
/
кг
5
р
1
2
3
4
6
Коэффициент полезного действия котельного агрегата (брутто):
брQ

1
100
%

0
.75
КА
р
Q
р
Коэффициент полезного действия котельной установки (нетто):
Q
бр бр
нт
с
.
н




q



100
%

0
.
72
КА
с
.
н
.
КА
КА
р
BQ
р
D
с
.
н
Q

(
i

i
)

1010
кДж
/
кг
с
.
н
с
.
н
п
.
в
B
Уравнение теплового баланса котельного агрегата:
р
Q

Q

Q

Q

Q

Q

Q
,
кДж
/
кг
р
1
2
3
4
5
6