Тепловой баланс, энергетический КПД

Тепловой баланс котла составляется применительно к одному килограмму топлива при установившемся (стационарном) режиме работы котла.

Низшую теплота сгорания рабочей массы топлива определяем по формуле Менделеева:

Q_н^р = 339С^р + 1030Н^р – 109(О^р – S^р) – 25W^р,

Q_н^р = 339 ∙ 54, 6 + 1030 ∙ 3, 9 – 109∙ (11, 4 – 0, 5) – 25 ∙ 7, 5 = 21151 кДж/кг.

Коэффициент полезного действия котла (принимаем по прототипу)

η ' = 92%.

Потери тепла:

– от химической неполноты сгорания:

q₃ = (0, 5÷ 1, 5) = 0, 5%;

– от механического недожога:

q₄ = 0, 5%;

– в окружающую среду:

q₅ = 0, 5%;

– с уходящими газами

q₂ = 100 – (η ' + q₃ + q₄ + q₅),

q₂ = 100 – (92 + 0, 5 + 0, 5 + 0, 5) = 6, 5%.

Средние изобарные объемные теплоемкости влажного воздуха

– холодного, при температуре t _в1:

с _в1 = 1, 32 кДж/кг;

– подогретого, при температуре t _в2:

с _в1 = 1, 33 кДж/кг.

Количество тепла, вносимое в топку с воздухом:

– холодным:

I_хв = 1, 016α V^о с _в1 t _в1,

I_хв = 1, 016 ∙ 1, 28 ∙ 5, 54 ∙ 1, 32 ∙ 25 = 238 кДж/кг;

– подогретым

I_гв = 1, 016α V^о с _в2 t _в2,

I_гв = 1, 016 ∙ 1, 28 ∙ 5, 54 ∙ 1, 33 ∙ 180 = 1725 кДж/кг.

Количество тепла, переданное в воздухоподогревателе:

Q_вн = I_гв – I_хв,

Q_вн = 1725 – 238 = 1487 кДж/кг.

Принимаем температуру топлива, поступающего в топку: t _тл = 30°С.

Теплоемкость сухой массы топлива:

с^с_тл = 0, 972 кДж /(кг· град).

Теплоемкость рабочей массы топлива:

с^р_тл = с^с_тл(100 – W^р)/100 + с W^p/100,

где с – теплоемкость воды, с = 4, 19 кДж /(кг· град).

с^р_тл = 0, 972· (100 – 7, 5)/100 + 4, 19 · 7, 5/100 = 1, 21 кДж /(кг· град).

Теплота, вносимая в топку с топливом:

i _тл = с^р_тл t _тл,

i _тл = 1, 21 · 30 = 36 кДж/кг.