ПОТЕРИ ТЕПЛА В КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ
Потеря тепла с уходящими газами q2. Величина этой потери подсчитывается по формуле
где 2 V^yx — теплосодержание уходящих газов в ккал/кг, определяемое по табл. 10;
Qtp. m — физическое тепло топлива в ккал/кг;
Qx. e — теплосодержание поступающего в топку и газоходы холодного воздуха в ккал/кг;
Q# —тепло, вносимое в установку с паровым дутьем, в ккал/кг. Физическое тепло топлива подсчитывается по формуле
(2ф т = Cmtx. т ккал/кг, (78^
где ст — теплоемкость топлива в ккал/кг °С; tx. m — температура топлива в ° С.
Для твердых топлив теплоемкость определяется по выражению
где сс = 0,25 — теплоемкость сухой массы твердого топлива в ккал/кг °С.
Теплосодержание холодного воздуха подсчитывается по формуле
Qx. « = ayxV0(ct)x. е ккал/кг; (80)
(cf)x. в — теплосодержание влажного воздуха в ккал/нм3 (определяется по табл. 10).
При расчете типовых конструкций температура холодного воздуха принимается равной 30°. В расчетах конкретных объектов она принимается в зависимости от местных условий.
Тепло, вносимое в установку с паровым дутьем, находят по формуле
Q*p = ^ф(ін — 600) ккал/кг, (81)
где Wф — расход пара на дутье в кг/кг;
ін — теплосодержание сухого насыщенного пара в ккал/кг (находится по таблицам водяного пара).
Для снижения потери q2 желательно наиболее полное охлаждение продуктов сгорания в котельном агрегате, но это охлаждение нельзя доводить до температуры рабочего тела.
При приближении температуры уходящих газов к температуре рабочего тела интенсивность теплообмена резко падает, а размеры поверхностей нагрева соответственно растут. Поэтому уходящие газы выходят из агрегата обыкновенно с довольно высокой температурой з 250—400° и даже выше.
Потеря тепла с уходящими газами будет также тем больше, чем больше коэфициент избытка воздуха. Для уменьшения потери q2 необходимо подавать в топку воздух в количестве, не большем, чем это требуется для экономного сжигания топлива, топливо загружать в топку равномерно, стенки котлов содержать без налета на них сажи и накипи, питательную воду очищать от масла и других примесей. Потеря тепла q2 может быть снижена на 5—7°/0 за счет установки водяного экономайзера.
В табл. 11 приведены потери q2 в локомобилях по данным испытаний локомобильных заводов.
Потеря тепла от химической неполноты горения q3. Эта потеря тепла равна сумме теплотворных способностей продуктов неполного горения СО, СН4, Н2, содержащихся в уходящих газах. В расчетах обычно принимается, что все недогорание происходит за счет СО.
Процентное содержание окиси углерода в сухих газах можно либо измерить газоанализатором, либо подсчитать по формуле (60).
СО
В 1 м3 сухих газов заключается ^ м3 окиси углерода, при сжигании же 1 кг топлива объем окиси углерода будет равен
|
нм3/кг |
Чтобы определить количество тепла, теряемое вследствие неполноты горения, надо объем окиси углерода умножить на ее удельный вес, равный 1,251 кг/нм3, и на ее теплотворную способность, равную 2436 ккал/кг-.
|
1,251 -2436- 1,86/Ср |
Ч’ сс: -7IZ ЄО
1001 ’ ro2 + co
Эта потеря, выраженная в процентах от Q", будет
При проектировании новых котлов задаются величиной q3, равной 2—10% в зависимости от вида топлива.
По данным материалов испытаний локомобилей, выпускаемых нашими, заводами, величина q3 колеблется от 1,5 до 16% в зависимости от качества и вида применяемого топлива и конструкции топки (табл. Н).
Необходимо отметить, что величина потери от химической неполноты горения в большой мере зависит от квалификации кочегара, его добросовестного отношения к работе и приспособленности конструкции топки для сжигания применяемого вида топлива.
Поступление в топку большого количества воздуха вызывает понижение температуры в топочной камере, что ухудшает условия горения, или даже прекращает горение летучих и увеличивает тем самым потери от их недогорания.
Потеря тепла от механической неполноты горения q±. Обычно потерю от механической неполноты горения разбивают на три составляющие: потеря со шлаком, потеря с провалом и потеря с уносом. Величину потери уноса газами измерить очень трудно, поэтому ее в расчет не вносят.
Для определения потери тепла все количество золы, шлака и горючего, выгребаемых из поддувала и топок во время их чистки, собирают, а затем делают отбор части выгреба среднего состава. Отобранную часть подвергают анализу в лаборатории.
Путем выжигания горючих веществ определяют количество горючих и негорючих частей выгреба. При этом допускают, что попавшие в провал и выгреб частицы горючего состоят только из чистого углерода»
Отношение горючей части к негорючей равно
1 — г ’
где z — доля горючих веществ в выгребе.
Весовое количество выгреба, приходящееся на 1 кг топлива, обозначим через X кг. Тогда можем написать, что количество золы, содержащееся в 1 кг топлива, будет равно
— Х{1 — z) кг.
Отсюда найдем количество выгреба на 1 кг топлива при условии, что уноса нет и все недогоревшее топливо находится в золе и шлаке:
х=ТГ-гут кг/кг-
В этом количестве выгреба будет заключаться углерода zX кг.
Зная теплотворную способность углерода, равную 8100 ккал/кг, можно определить количество теряемого тепла:
Количество теряемого тепла в процентах от Q":
_ 81002% _ 81 zAp 0,
Чі ~ Q“(l—2) l-г /0’
Для подсчета потери тепла от механической пользуются и другим уравнением:
где G’ — вес выгреба за определенный промежуток времени в кг (например за период испытания котла);
В — вес сожженного топлива за тот же период времени, что и для G’, в кг.
Если имеется возможность лабораторным путем установить теплотворную способность выгреба, то потерю qi можно подсчитать по формуле
= ^ 100’7о, (89)
где Q’ — теплотворная способность выгреба в ккал/кг.
Числовые значения потерь тепла от механической неполноты горения приведены в табл. 11. Для уменьшения потери q4 необходимо содержать колосниковую решетку в исправном состоянии, шлаки выгребать без кусков топлива, очень мелкий уголь перед набрасыванием в топку смачивать водой. Для уменьшения потери с уносом не следует применять слишком сильной тяги. Необходимо иметь в виду, что при сильном форсировании горения топлива с мелочью потеря с уносом может достигать большой величины.
Потеря тепла в окружающую среду qy Наружная поверхность котла, стенки топки и другие нагретые части котла передают тепло окружающему воздуху. Для уменьшения величины потери тепла нагретые части котла, соприкасающиеся с наружным воздухом, покрывают изоляцией.
Величина потери тепла в окружающую среду зависит от конструкции котла и топки, размеров котла, принятой нагрузки, качества примененной изоляции и температурного напора. В малых котлах потеря qi относительно больше.
Для котлов паровозного типа и цилиндрических, где внутренняя топка (огневая коробка) окружена водой и тепло непосредственно в окружающую среду может передаваться только через небольшую дверку шуровочного отверстия, принимают, что qf = 0, т. е. что потеря котла
в окружающую среду идет исключительно через стенки самого котла, омываемые с одной стороны горячей водой или паром, а с. другой окружающим воздухом.
В цилиндрических котлах с удлиненной топкой некоторая доля тепла будет уходить непосредственно из топки через верхнюю часть барабана предтопка в окружающую среду. Ввиду небольших размеров предтопка можно считать, что
4f =
Для котлов паровозного типа и цилиндрических с внешней топкой, а также для водотрубных котлов, где большая часть или почти вся наружная поверхность топки омывается наружным воздухом, обычно принимают, что потери тепла топкой составляют около половины потери тепла в окружающую среду всей котельной установкой, т. е.
q£zz. Q,bq5.
Ввиду трудности теоретического подсчета потери qb ее величину определяют на основании опытных данных с локомобильными котлами.
По данным испытаний передвижного сельскохозяйственного локомобиля марки П-25, проведенных Сызранским заводом, величина qb при нормальных нагрузках колеблется в пределах 3—8°/0 (табл. 11).
Потери тепла в локомобильных котлах по опытным данным
|
Таблица 11
|
Для новейших конструкций котлов прямоточного типа потери дъ получаются в пределах 2—4°/0.
Потеря с физическим теплом шлаков qпроисходит из-за высокой температуры (порядка 700°) шлаков, выгребаемых из топки при слоевом сжигании. При небольшом количестве золы в топливе эта потеря очень мала по сравнению с другими, и поэтому ею без ущерба для точности пренебрегают. Но если зольность топлива велика (Ар > > 0,01Q"), то д£л необходимо учитывать по формуле
Так как для обычных топлив эта потеря очень редко учитывается, то в общее уравнение баланса котельной установки член д™л не введен.