Определение расчётного расхода топлива
Располагаемое тепло топлива Qрр находим по формуле:
Величину тепла, вносимого воздухом, подогреваемом вне парового котла, Qв.вн учитывают только для высокосернистых мазутов. Топливо проектируемого котла — малосернистый мазут.
где (I o в)’ при t’вп =100 o C (I o в)’=322 ккал/кг;
Величину физического тепла топлива находим по формуле:
3.5 ) Потери теплас химическим недожогом q3=0,5%;
с механическим недожогом q4=0,0%;
Потеря тепла с уходящими газами:
где (I o хв) при t =30 o C; I o хв=9,5V o =9,510,62=100,89 ккал/кг;
3.7 ) Потеря тепла от наружного охлаждения котла: q5=0,92% (при D = 50 т/ч);
3.8 ) КПД парового котла “брутто” находят по методу обратного баланса:
Коэффициент сохранения тепла:
Расход топлива, подаваемого в топку:
где Qпк=Dк(Iпе— Iпв)1000; при Pпе = 40 кгс/см 2 и tпе = 440 o C Iпе = 789,8 ккал/кг;
а при Pпв = 1,08Pб = 1,0845 = 48,6 кгс/см 2 и tпв = 140 o C Iпе = 141,3 ккал/кг;
Qпк = 50(789,8- 141,3)1000=3,2425·10 7 ккал/кг;
Расход топлива используют при выборе и расчёте числа и мощности горелочных устройств. Тепловой расчёт парового котла, определение объёмов дымовых газов и воздуха, количество тепла, отданного продуктами горения поверхностям нагрева, производятся по расчётному расходу фактически сгоревшего топлива с учетом механической неполноты горения:
Выбор схемы сжигания топлива
4.1 ) Схему топливосжигания выбирают в зависимости от марки и качества топлива. Подготовка к сжиганию мазута заключается в удалении из него механических примесей, повышении давления и подогрева для уменьшения вязкости.
4.2 ) В проектируемом паровом котле установлены горелки (в количестве трёх штук) с механическими форсунками суммарной производительностью 110120% от паропроизводительности котла; мазут подогревают до 100130 о С. Скорость воздуха в самом узком сечении амбразуры должна быть 3040 м/с.
Поверочный расчёт топки
Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов на выходе из топки т» при заданных конструктивных размерах топки, которые определяют по чертежам парового котла.
5.3. Методика расчета фактической эффективности использования топлива в котлах
Обычно используются два варианта для расчета эффективности использования топлива в котлах – прямой и обратный тепловые балансы [5.19].
В первом случае коэффициент полезного действия котла брутто (то есть без учета расхода тепла и электроэнергии на собственные нужды) может быть определен по формуле:
η = D(iп – iп.в)/BQн,
где η – КПД котла, в %; D – количество вырабатываемого котлом пара в кг; iн – теплосодержание (энтальпия) пара, в ккал/кг, табл. 5.22; iп.в – теплосодержание (энтальпия) питательной воды, в ккал/кг, табл. 5.22; В – расход топлива, кг; Qн – низшая теплота сгорания топлива, в ккал/кг.
В случае для водогрейного котла величину D(iп—iп.в) можно определить как Dв(t1 – t2)∙10 -3 , Гкал, где Dв – расход воды через котел, м 3 ; t1, t2 – соответственно, температура воды до и после котла, о С.
Таким образом, КПД котлов и котельной характеризуется расходом топлива на единицу вырабатываемой продукции.
За единицу продукции примем Гкал (1 Гкал = 10 6 ккал). За единицу расхода топлива принят 1 кг условного топлива. Условное топливо – топливо, низшая теплота сгорания которого равна 7000 ккал/кг. Перевод натурального топлива в условное производится по формуле:
Перевод условного топлива в натуральное производится по формуле:
где Ву – расход в единицах условного топлива; В – расход натурального топлива, кг; QH – низшая теплота сгорания натурального топлива в ккал/кг.
Тогда КПД котлоагрегата, приведенный к условному топливу, может быть выражен:
η = D(iп – iп.в) / Ву ∙ 7000,
где D – паропроизводительность котла, кг; iп – теплосодержание пара в ккал/кг, табл. 5.22; iп.в – теплосодержание питательной воды в ккал/кг, равное ее температуре; Ву – расход топлива, кг у.т.
Термодинамические свойства воды и водяного пара
в состоянии насыщения для р = 0,7…15 кгс/см 2
Расчёт расхода топлива
+
+
,
где — низшая теплота сгорания рабочей массы топлива,
, — удельная теплота, вносимая в топку с подогретым воздухом и топливом;
= 10220 кДж/кг.
Удельная теплота, вносимая в топку с подогретым воздухом, кДж/кг
,
где />- коэффициент избытка воздуха в топочной камере, />=1,3;
и 
— теплоёмкости и температуры, соответственно, подогретого и холодного воздуха, 
=30 оС и 
=1,004 кДж/(кг*К), 
=200 оС и 
=1,021кДж/(кг*К)
кДж/кг.
Удельная теплота подогретого топлива находится по формуле, кДж/кг
= 
,
где 
-теплоёмкость топлива, кДж/(кг·К).
Для твёрдых топлив принимают 
=30 оС, ≈ 1кДж/(кг·К).
=1*30=30 кДж/кг,
10220+226,3+30=10476,3 кДж/кг
Расчётный расход топлива в котле, кг/с
,
где n — количество принятых к установке котлов, n=1
/>- КПД котла, />=0,797
кг/с (3,002 т/ч).
5. Расчёт мощности электродвигателей оборудования котельной установки.
5.1 Питательные насосы
Питательные насосы относятся к числу наиболее важного вспомогательного оборудования котельной, поскольку они должны обеспечивать непрерывную подачу воды в котел. Запас воды в современном котле незначителен, и прекращение питания его водой может привести к полному её испарению, интенсивному разогреву и разрушению поверхностей нагрева и котла в целом. В качестве современных питательных устройств применяют центробежные насосы высокого давления, рассчитанные на работу при температуре воды 105… 150 оС. Чтобы избежать кавитации, на входе в насос должен быть обеспечен подпор жидкости, достигаемый установкой деаэратора и насосов на разных отметках (этажах) котельной. Центробежные насосы имеют электрический (переменного тока) привод. Для работы в аварийном режиме может быть предусмотрен и паротурбинный привод.
Расчет производительности питательных насосов производят по максимальной нагрузке котельной 
с запасом не менее 10 %. При определении требуемой подачи (производительности) питательных насосов следует учитывать расход воды на собственные нужды котельной. Суммарная подача всех питательных насосов должна быть такой, чтобы при выходе из строя одного из них остальные смогли обеспечить работу котлоагрегатов с номинальной нагрузкой, м3/с:
ρ,
где 1,1 – коэффициент запаса по паропроизводительности;
-максимальная паропроизводительность котельной, кг/с;
r — плотность питательной воды при давлении и температуре в деаэраторе,
м3/с.
Напор, который должен обеспечить питательный насос, определяется по формуле, Па
,
где 1,15 – коэффициент запаса по напору;
– избыточное давление пара в барабане котла и в деаэраторе, 
=2,3МПа, 
=0,12МПа;
/>– перепад давления, обусловленный разностью отметок уровней воды в барабане котла и в деаэраторе, />=0 Па;
— суммарное сопротивление всасывающего и напорного трактов питательной воды, 
; 
– длина питательного трубопровода от деаэратора до котла, м.
Барабан котла и деаэратор обычно расположены вверху котельной, поэтому отметки уровней воды в них примерно совпадают. Для трубопроводов горячей воды допускается принимать удельную потерю давления Dhс = 80 Па/м.
Длина принимается с учетом мощности котельной несколько десятков метров.
Па
Па
Расчётная мощность для привода питательного насоса, кВт
,
где />– КПД питательного насоса (для современных типов питательных устройств />= 0,74…0,80)
кВт
По рассчитанной мощности подбирается тип электродвигателя и его характеристики.
Определите расход бензина автомобилем на 1 км пути при скорости 72 км/ч. Мощность
Определите расход бензина автомобилем на 1 км пути при скорости 72 км/ч. Мощность двигателя автомобиля 20 кВт, КПД равен 25%.
Задача №5.1.19 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»
\(S=1\) км, \(\upsilon=72\) км/ч, \(N=20\) кВт, \(\eta=25\%\), \(V-?\)
Решение задачи:
Согласно определению коэффициент полезного действия (КПД) – это отношение полезной работы автомобиля к затраченной работе.
Полезную работу \(A_п\) можно определить через его мощность \(N\) и время работы \(t\). Последнее можно найти как отношение пройденного пути \(S\) к скорости движения \(\upsilon\), поэтому:
Затраченная работа \(A_з\) равна количеству теплоты \(Q\), выделившейся при сгорании бензина в двигателе. Последнюю найдем как произведение удельной теплоты сгорания \(q\) на массу бензина \(m\).
Массу бензина представим как произведение плотности бензина \(\rho\) на объем \(V\).
Подставим выражения (2) и (3) в формулу (1), тогда:
Выразим искомый объем бензина \(V\):
Плотность бензина \(\rho\) равна 700 кг/м 3 , а удельная теплота сгорания \(q\) – 46 МДж/кг. Переведем скорость из км/ч в м/с, а КПД из процентов в доли единицы:
Подставим значения величин в последнюю формулу, чтобы посчитать численный ответ.
Ответ: 124,2 см 3 .
Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.