Технические науки/5 Энергетика

Степанова О., Садыкова Д., Масалов Д.

Семипалатинский государственный университет имени Шакарима

АНАЛИЗ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ КОТЛА,

РАБОТАЮЩЕГО НА ЖИДКОМ ТОПЛИВЕ

 

            Целью работы было исследование эффективности работы котла, работающего на жидком топливе. Определяли потери теплоты с уходящими газами q2, потери теплоты от наружного охлаждения q5. В результате проведенных исследований были построены графики зависимости потерь теплоты от теплопроизводительности котельного агрегата (рисунок 1).

Изменение потерь тепла в окружающую среду, с уходящими газами q2² в зависимости от теплопроизводительности описывается уравнением (1), которое было получено при обработке экспериментальных данных:

Q = 0,0334·q2 + 3,54

(1)

         где Q - теплопроизводительность, ГДж/час;

         q2 - потеря тепла с уходящими газами, %.

С ростом теплопроизводительности происходит увеличение потерь теплоты с уходящими газами.

Изменение потерь тепла в окружающую среду q5 в зависимости от теплопроизводительности описывается уравнением (2), которое было получено при обработке экспериментальных данных:

Q = - 0,0057·q5 + 1,42

(2)

где Q - теплопроизводительность, ГДж/час;

         q5 - потеря тепла в окружающую среду, %

         С ростом теплопроизводительности происходит уменьшение потерь от наружного охлаждения. 

 

Рисунок 2 – Изменение потерь тепла в окружающую среду

с уходящими газами q2 и потерь теплоты в окружающую среду

через ограждающие поверхности и элементы котла q5

в зависимости от теплопроизводительности

 

           

           

 

 

Также была установлена зависимость к.п.д. котла теплопроизводительности (рисунок 2).

 

 

   

Рисунок 2 – Изменения к.п.д. котла в зависимости

от теплопроизводительности

 

 

           


Аналитически эта зависимость описывается уравнением (3), которое было получено при обработке экспериментальных данных:

Q = - 0,0286·η + 95,46

(3)

            где Q - теплопроизводительность, ГДж/час;

         η - к.п.д., %.

Полученные результаты показывают, что к.п.д. котла уменьшается с ростом теплопроизводительности, так как с ростом теплопроизводительности увеличиваются потери теплоты в окружающую среду q2. Уменьшение потерь теплоты в окружающую среду через ограждающие поверхности и элементы котла q5 меньше, чем увеличение потерь q2, поэтому не происходит увеличения к.п.д. котла.

 

         Список использованных источников

1 Тепловой расчёт котельных агрегатов (Нормативный метод). Под ред. Н. В. Кузнецова и др., М.: Энергия, 1973. - 296 с.

2 Александров В. Г. Паровые котлы малой и средней мощности. - Л.: Энергия, 1972. - 244 с.

 

 

 

 

 

 

 

Температуру наружного воздуха определяли лабораторным термометром марки ТЛ-2, с ценой деления шкалы 1ºС.

Температуру уходящих газов определили эксплуатационным термометром сопротивления марки ТСП 9512 (слайд 4), диапазон измерения температур которого от    -50 и до +300ºС. Предназначенный для измерения температуры котловой и пресной воды, дистиллята, бидистиллята, воздуха, аналита, масла, топлива, пара, конденсата, газа, электролита (водный раствор щелочи), углекислого газа, водного раствора карбоната, водорода, морской воды. Крепление с помощью штуцера М27х2.

 

q2 – потери теплоты с уходящими газами, определяется тем, что продукты сгорания (смесь газов после завершения горения; их основу составляет азот из воздуха, а так же окислы горючих элементов топлива: двуокись серы и углерода, водяные пары [1].

(1)

            где Нух – энтальпия уходящих газов, кДж/кг;

            Нхв – энтальпия холодного воздуха, кДж/кг [1].

 

 

            Из учебника «Тепловой расчет котельных агрегатов» Н.В. Кузнецова, известно, что главным фактором влияющим на значение потерь q2 является температура tух, зависящая от размера конвективной поверхности котла и интенсивности отдачи теплоты к этой поверхности, и величина αух, характеризующая повышение объема продуктов сгорания над минимальным их объемом.

 

q5 – потери теплоты от наружного охлаждения, определяется тем, что обмуровка и обшивка котла и его элементы (барабан, коллекторы, паропроводы, короба горячего воздуха), имея более высокую температуру, чем окружающий воздух помещений, отдают часть теплоты наружу, что составляет потери q5 [1].

(2)

            где Fст – площадь наружной поверхности стен котла и высокотемпературных его элементов, м2;

            αк, αл – коэффициент теплоотдачи конвекций и излучением, кВт/(м2∙К);

            tст, tокр – соответственно средняя температура, поверхности теплоотдающих стен и температура окружающего воздуха, ºС;

            В – расход топлива на котел, кг/с.

 

            Для мощных котлов абсолютные потери теплоты Вр q5 больше, чем для агрегатов малой производительности , а удельные потери на 1 кг топлива q5 уменьшается, так как с ростом пропорциональности котла отношение Fст/В уменьшается, поскольку поверхность стен растет пропорционально квадрату линейного размера, а расход топлива и тепловая мощность котла увеличиваются пропорционально объему котла, т.е. пропорционально третей степени от линейного размера [1]. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 - Изменение расхода топлива, в зависимости от теплопроизводительности

 

            Изменение расхода топлива Ву, в зависимости от теплопроизводительности описывается уравнением (3), которое было получено нами при обработке экспериментальных данных:

 

Q = 39,857·В - 285

(3)

где Q - теплопроизводительность, ГДж/час;

B - производительность , кг/час.

R² - величина достоверности аппроксимации (R^2); R² = 0,9993.

 

            С ростом теплопроизводительности происходит увеличение расхода условного топлива.

 

Изменение расхода топлива Вм, в зависимости от теплопроизводительности описывается уравнением (4), которое было получено нами при обработке экспериментальных данных:

Q = 30,072·В – 400

(4)

где Q - теплопроизводительность, ГДж/час;

B - производительность , кг/час.

R² - величина достоверности аппроксимации (R^2); R² = 0,9992.

           

            С ростом теплопроизводительности происходит увеличение расхода мазута.