Тепловой и аэродинамический расчет парового котла ДЕ-4-14ГМ (стр. 3 из 11)
= V0 (aср –1). (7)Определяем действительный удельный объём водяных паров
, м3/м3 =V0H2O + 0,0161 (aср–1) V0. (8)Определяем действительный суммарный удельный объём продуктов сгорания Vг, м3/м3
Vг= VRO2 + V0N2 +Vвизб + VH2O. (9)
Определяем объёмные доли трёхатомных газовrRO2 и водяных паровrH2O, а также суммарную объёмную долю rп
rRO2= VRO2 / Vг. (10)
rH2O= VH2O / Vг. (11)
rп = rRO2+ rH2O. (12)
Определяем теоретический объём продуктов сгорания
Vг0 =
+ 
+ 
(13)Vг0 = 9,68 + 2,54 + 1,41 = 13,63 м3/м3
Результаты расчёта действительных объёмов продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводим в таблицу 1.
Таблица 1 – Объемы продуктов сгорания
| Vв0 = 12,21 м3/м3;V0RO2=1,41 м3/м3; V0N2=9,68 м3/м3; V0H2O=2,54 м3/м3; Vд.г.=13,63 м3/м3; | |||||||||
| α'т | αсрт | α"т | αсркп1 | α"кп1 | αсркп2 | α"кп2 | αсрэк | αух | |
| 1,05 | 1,075 | 1,1 | 1,125 | 1,15 | 1,2 | 1,25 | 1,3 | 1,35 | |
| Vв | 12,82 | 13,13 | 13,43 | 13,74 | 14,04 | 14,65 | 15,26 | 15,87 | 16,48 |
| Vro2 | 1,41 | 1,41 | 1,41 | 1,41 | 1,41 | 1,41 | 1,41 | 1,41 | 1,41 |
| VN2 | 10,29 | 10,60 | 10,90 | 11,21 | 11,51 | 12,12 | 12,73 | 13,34 | 13,95 |
| Vh2о | 2,55 | 2,55 | 2,56 | 2,56 | 2,57 | 2,58 | 2,59 | 2,60 | 2,61 |
| Vд.г | 14,25 | 14,56 | 14,87 | 15,18 | 15,49 | 16,11 | 16,73 | 17,35 | 17,97 |
| rRO2 | 0,099 | 0,097 | 0,095 | 0,093 | 0,091 | 0,088 | 0,084 | 0,081 | 0,078 |
| rN2 | 0,722 | 0,728 | 0,733 | 0,738 | 0,743 | 0,752 | 0,761 | 0,769 | 0,776 |
| rH2O | 0,179 | 0,175 | 0,172 | 0,169 | 0,166 | 0,160 | 0,155 | 0,150 | 0,145 |
| rn | 0,278 | 0,272 | 0,267 | 0,262 | 0,257 | 0,248 | 0,239 | 0,231 | 0,224 |
3Построение H-T диаграммы
Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания производим при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева. Расчёт производим для всего возможного диапазона температур от 100 до 20000C.
Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания производим в последовательности, изложенной в источнике [2].
Определяем энтальпию теоретического объёма воздуха H0в, кДж/м3, для всего выбранного диапазона температур
H0в= V0 · (сJ)в, (14)
где (сJ)в – энтальпия 1м3 воздуха, кДж/м3; [2].
V0 – теоретический объём воздуха, необходимый для горения, м3/м3.
Определяем энтальпию теоретического объёма продуктов сгорания H0г, кДж/м3, для всего выбранного диапазона температур
H0г = VRO2·(сJ)RO2 + V0N2 ·(сJ)N2+ V0H2O·(сJ)H2O, (15)
где (сJ)RO2, (сJ)N2, (сJ)H2O – энтальпии 1м3 трёхатомных газов, теоретического объёма азота, теоретического объёма водяных паров, кДж/м3; [2].
VRO2, V0N2, V0H2O – объёмы трёхатомных газов, теоретические объёмы азота и водяного пара, м3/м3.
Определяем энтальпию избыточного количества воздуха Hвизб, кДж/м3 для всего выбранного диапазона температур
Hвизб=(α–1)·H0в, (16)
где α – коэффициент избытка воздуха после каждой поверхности нагрева.
Определяем энтальпию продуктов сгорания H, кДж/м3, при коэффициенте избытка воздуха α >1
Hr= H0г+ Hвизб. (17)
Результаты расчёта энтальпий продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводим в таблицу 2.
| t,ºС | V0RO2=1,41 | V0N2=9,68 | V0H2O=2,54 | Vв0= 12,21 | |||
| (сu)RO2 | (сu)N2 | (сu)H2O | Hдг0 | (сu)в | Hв0 | ||
| 100 | 170,5 | 130,2 | 151,2 | 1884,8 | 132,7 | 1620,3 | |
| 200 | 358,7 | 260,8 | 305,3 | 3805,8 | 267,1 | 3261,3 | |
| 300 | 560,7 | 393,1 | 464,1 | 5774,6 | 404,0 | 4932,8 | |
| 400 | 774,5 | 528,4 | 628,3 | 7802,8 | 543,5 | 6636,1 | |
| 500 | 999,6 | 666,1 | 797,2 | 9882,2 | 686,3 | 8379,7 | |
| 600 | 1226,4 | 806,4 | 970,2 | 11999,5 | 832,4 | 10163,6 | |
| 700 | 1465,8 | 949,2 | 1150,8 | 14178,1 | 982,8 | 12000,0 | |
| 800 | 1709,4 | 1096,2 | 1339,8 | 16424,6 | 1134,0 | 13846,1 | |
| 900 | 1957,2 | 1247,4 | 1528,8 | 18717,6 | 1285,2 | 15692,3 | |
| 1000 | 2209,2 | 1398,6 | 1730,4 | 21048,6 | 1440,6 | 17589,7 | |
| 1100 | 2465,4 | 1549,8 | 1932,0 | 23385,6 | 1600,2 | 19538,4 | |
| 1200 | 2725,8 | 1701,0 | 2137,8 | 25739,1 | 1759,8 | 21487,2 | |
| 1300 | 2986,2 | 1856,4 | 2352,0 | 28154,6 | 1919,4 | 23435,9 | |
| 1400 | 3250,8 | 2016,0 | 2566,2 | 30616,7 | 2083,2 | 25435,9 | |
| 1500 | 3515,4 | 2171,4 | 2788,8 | 33059,4 | 2247,0 | 27435,9 | |
| 1600 | 3780,0 | 2331,0 | 3011,4 | 35542,8 | 2410,8 | 29435,9 | |
| 1700 | 4048,8 | 2490,6 | 3238,2 | 38042,8 | 2574,6 | 31435,9 | |
| 1800 | 4317,6 | 2650,2 | 3469,2 | 40553,5 | 2738,4 | 33435,9 | |
| 1900 | 4586,4 | 2814,0 | 3700,2 | 43104,9 | 2906,4 | 35487,1 | |
| 2000 | 4859,4 | 2973,6 | 3939,6 | 45642,8 | 3074,4 | 37538,4 | |
| 2100 | 5132,4 | 3137,4 | 4174,8 | 48210,7 | 3242,4 | 39589,7 | |
| 2200 | 5405,4 | 3301,2 | 7774,4 | 59324,2 | 3410,4 | 41641,0 | |
Таблица 2 – Энтальпии продуктов сгорания Н = ƒ (J).
| υ,°С | Hов кДж/м3 | Hог кДж/м3 | α'т | αсрт | α"т | αсркп1 | α"кп1 | αсркп2 | α"кп2 | αсрэк | αух | ||||||
| Hд.г= Hдг0+(α-1)·Нв0, кДж/м3 | |||||||||||||||||
| 100 | 1620,3 | 1884,8 | 1965,8 | 2006,3 | 2046,8 | 2087,3 | 2127,8 | 2208,8 | 2289,9 | 2370,9 | 2451,9 | ||||||
| 200 | 3261,3 | 3805,8 | 3968,8 | 4050,4 | 4131,9 | 4213,4 | 4295,0 | 4458,0 | 4621,1 | 4784,2 | 4947,2 | ||||||
| 300 | 4932,8 | 5774,6 | 6021,3 | 6144,6 | 6267,9 | 6391,2 | 6514,5 | 6761,2 | 7007,8 | 7254,5 | 7501,1 | ||||||
| 400 | 6636,1 | 7802,8 | 8134,6 | 8300,5 | 8466,5 | 8632,4 | 8798,3 | 9130,1 | 9461,9 | 9793,7 | 10125,5 | ||||||
| 500 | 8379,7 | 9882,2 | 10301,2 | 10510,7 | 10720,1 | 10929,6 | 11139,1 | 11558,1 | 11977,1 | 12396,1 | 12815,1 | ||||||
| 600 | 10163,6 | 11999,5 | 12507,7 | 12761,8 | 13015,8 | 13269,9 | 13524,0 | 14032,2 | 14540,4 | 15048,6 | 15556,7 | ||||||
| 700 | 12000,0 | 14178,1 | 14778,1 | 15078,1 | 15378,1 | 15678,1 | 15978,1 | 16578,1 | 17178,1 | 17778,1 | 18378,1 | ||||||
| 800 | 13846,1 | 16424,6 | 17116,9 | 17463,0 | 17809,2 | 18155,3 | 18501,5 | 19193,8 | 19886,1 | 20578,4 | 21270,7 | ||||||
| 900 | 15692,3 | 18717,6 | 19502,3 | 19894,6 | 20286,9 | 20679,2 | 21071,5 | 21856,1 | 22640,7 | 23425,3 | 24209,9 | ||||||
| 1000 | 17589,7 | 21048,6 | 21928,1 | 22367,9 | 22807,6 | 23247,4 | 23687,1 | 24566,6 | 25446,1 | 26325,6 | 27205,0 | ||||||
| 1100 | 19538,4 | 23385,6 | 24362,5 | 24850,9 | 25339,4 | 25827,9 | 26316,3 | 27293,2 | 28270,2 | 29247,1 | 30224,0 | ||||||
| 1200 | 21487,2 | 25739,1 | 26813,4 | 27350,6 | 27887,8 | 28425,0 | 28962,1 | 30036,5 | 31110,9 | 32185,2 | 33259,6 | ||||||
| 1300 | 23435,9 | 28154,6 | 29326,4 | 29912,3 | 30498,2 | 31084,1 | 31670,0 | 32841,7 | 34013,5 | 35185,3 | 36357,1 | ||||||
| 1400 | 25435,9 | 30616,7 | 31888,4 | 32524,3 | 33160,2 | 33796,1 | 34432,0 | 35703,8 | 36975,6 | 38247,4 | 39519,2 | ||||||
| 1500 | 27435,9 | 33059,4 | 34431,2 | 35117,1 | 35803,0 | 36488,9 | 37174,8 | 38546,6 | 39918,4 | 41290,2 | 42662,0 | ||||||
| 1600 | 29435,9 | 35542,8 | 37014,6 | 37750,5 | 38486,4 | 39222,3 | 39958,2 | 41430,0 | 42901,8 | 44373,6 | 45845,4 | ||||||
| 1700 | 31435,9 | 38042,8 | 39614,6 | 40400,5 | 41186,4 | 41972,3 | 42758,2 | 44330,0 | 45901,8 | 47473,6 | 49045,4 | ||||||
| 1800 | 33435,9 | 40553,5 | 42225,3 | 43061,2 | 43897,1 | 44733,0 | 45568,9 | 47240,7 | 48912,5 | 50584,3 | 52256,1 | ||||||
| 1900 | 35487,1 | 43104,9 | 44879,2 | 45766,4 | 46653,6 | 47540,7 | 48427,9 | 50202,3 | 51976,6 | 53751,0 | 55525,4 | ||||||
| 2000 | 37538,4 | 45642,8 | 47519,7 | 48458,2 | 49396,6 | 50335,1 | 51273,5 | 53150,5 | 55027,4 | 56904,3 | 58781,2 | ||||||
| 2100 | 39589,7 | 48210,7 | 50190,2 | 51179,9 | 52169,7 | 53159,4 | 54149,2 | 56128,6 | 58108,1 | 60087,6 | 62067,1 | ||||||
| 2200 | 41641,0 | 59324,2 | 61406,3 | 62447,3 | 63488,3 | 64529,3 | 65570,4 | 67652,4 | 69734,5 | 71816,5 | 73898,6 | ||||||
По результатам расчетов выполняем построение графика зависимости энтальпий продуктов сгорания Н, кДж/м3 от температуры J,град.