Определение количества теплоты, которое может быть принято утилизационным котлом

При проектировании утилизационных систем необходимо учесть, что температура выпускных газов, проходящих через элементы СУТ, должна быть выше температуры точки росы, значение которой зависит от парциального давления водяных паров в выпускных газах и от содержания серы в топли­ве. Температура точки росы рассчитывается по эмпирической формуле.

, (2.10)

где – температура насыщения водяного пара, соответствующая его парциальному давлению в выпускных газах, °С; S_p − приведенное содер­жание серы в топливе, % (табл. 2.2).

Парциальное давление водяного пара в выпускных газах зависит от давления выпускных газов и количества водяного пара в них. При атмо­сферном давлении продуктов сгорания среднего состава парциальное дав­ление водяного пара р = 0,005 ÷ 0,015 МПа. Этим давлениям соответствует температура насыщения t_s = 33 ÷ 56 °С.

Во избежание низкотемпературной сернистой коррозии металла утилизационного котла (УК) необходимо, чтобы температура выпускных газов за ним была выше температуры точки росы. Кроме того, необходимо создать достаточный для эффективности теплообмена температурный напор между выпускными газами и поверхностью теплообмена, тогда

, (2.11)

где − разность между температурами стенки и выпускных газов, обеспечивающая достаточно эффективный теплообмен, принимается рав­ной не менее 25 ºС.

В практике проектирования паровых УК температуру выпускных t_г2 принимают примерно на 25 °С выше температуры насыщения выра­батываемого котлом пара, т.е.

ºС , (2.12)

где t_s – температура насыщения водяного пара, равная 152 ÷ 170 °С для давления пара 0,5 ÷ 0,8 МПа.

Охлаждение выпускных газов в УК до указанных в выражении (2.12) температур может оказаться экономически нецелесообразным, так как, на­пример количество теплоты, воспринимаемое УК, возрастает со снижени­ем t_г2 линейно, а необходимая поверхность нагрева, а, следовательно, масса, габариты и стоимость котла − значительно быстрее.

Определив минимальную температуру выпускных газов за СУТ, можно найти максимальный коэффициент использования теплоты выпуск­ных газов, который при допущении, что теплоемкость выпускных газов на входе и выходе СУТ одинакова, равен

. (2.13)

Действительный коэффициент использования теплоты выпускных газов

,(2.14)

где t_г и t_г2 – температуры, соответственно, выпускных газов на выходе из двигателя и за утилизационным котлом при работе двигателя на долевых нагрузках.

Таким образом, количество теплоты, которое может быть передано в СУТ, с учетом (2.6) определяется по формуле

. (2.15)

Студенты выполняют расчеты количества теплоты, уносимой с выпускными газами, и количества теплоты, которое может быть принято утилизационным котлом для четырех режимов работы двигателя, итоговые результаты которых представляются в табличной форме (см. табл. 2.6).

Таблица 2.6

Расчет количества теплоты, уносимой выпускными газами, и количества теплоты, которое может быть принято утилизационным котлом

Определяемый параметр, размерность	Обозначение	Расчетная формула	Нагрузка в долях от номинальной
0,25	0,50	0,75	1,00
Мощность двигателя эффективная, кВт	Ne	–
Удельный эффективный расход топлива, кг/(кВт∙ч)	ge	табл. 2.5
Часовой расход топлива, кг/ч	Gт	табл. 2.5
Температура выпускных газов, °С	tг	табл. 2.4
Суммарный коэффициент избытка воздуха	aΣ	табл. 2.4
Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, кг/кг	Lo	(2.5)
Температура воздуха при входе в цилиндр, °С	tв	принима­ется
Средняя удельная массовая изобарная теплоем­кость воздуха, кДж/(кг∙К)		(2.6)
Средняя удельная массовая изобарная теплоем­кость «чистых» продуктов сгорания, кДж/(кг∙К)		(2.7)
Средняя удельная массовая изобарная теплоем­кость продуктов сгорания, кДж/(кг∙К)		(2.8)
Рабочая низшая теплота сгорания, кДж/кг		(2.2) или табл. 2.2

Определяемый параметр, размерность	Обозначение	Расчетная формула	Нагрузка в долях от номинальной
0,25	0,50	0,75	1,00
Относительное схеме утилизации использовано в может быть, которое частично выпускных газов количество теплоты	gг	(2.4)
Абсолютное количество теплоты выпу­скных газов на долевом режиме, кДж/ч	Qг	(2.9)
Температура точки росы, °С	tp	(2.10)
Разность между температурами стенки и выпускных газов, °С	Δtn	принима­ется
Температура выпускных газов за утили­зационным котлом, °С		(2.11)
Расчетная температура выпускных газов за утилизационным котлом, °С		принима­ется
Снижение температуры выпускных газов в газовом канале перед утилизационным котлом, °С	Δtг	принима­ется
Расчетная температура выпускных газов перед утилизационным котлом, °С	tг.p	tг – Δtг
Максимальный коэффициент использо­вания теплоты выпускных газов		(2.13)
Действительный коэффициент использо­вания теплоты выпускных газов		(2.14)*
Количество теплоты, которое может быть принято утилизационным котлом, кДж/ч		(2.15)

*В (2.13) вместо t_г. подставляется t_г.p.

Поиск по сайту: