Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Эксергетический баланс парогенератора



Работоспособность (эксергия) тепла Q, МВт, при температуре Τ может быть определена из соотношения, справедливого для обратимого цикла Карно:

,

где Т0 — абсолютная температура ок­ружающей среды.

Коэффициент (1—Т0/Т) учиты­вает качество тепла при температуре окружающей среды Т0.

Эксергия потока EМ = I - I0 - T0×(S-S0),

где I и I0 — энтальпия потока и ок­ружающей среды;

S-S0 — измене­ние энтропии горячего источника.

Эксергетический к. п. д. представляет собой отношение полезно усвоенной эксергии к эксергии затра­ченной и определяется по формуле, %,

Здесь Епот – потери эксергии.

Основными потерями эксергии являются: потери из-за необра­тимости горения топлива; потери из-за необратимости теплообмена; потери при смешении.

Потери эксергии вслед­ствие необратимости про­цесса горения, МВт:

Егор. = Етоп. + Ев. – Еп.с.,

где Εтоп = е×В — эксергия топлива, поступающего в котельную установку. е » QpН, МДж/кг (или МДж/м3);

Ев - эксергия воздуха, выносимого из котельной установки;

Еп.с. - эксергия продуктов сгорания, уходящих из котельной установки.

Потери эксергии от необратимости теплооб­мена, МВт:

ЕТ = (Е1 – Е2) – (Е4 – Е3) – Ен.о.пот.,

где Е1 и Е2 — эксергия греющего по­тока теплоносителя на входе и на вы­ходе рассматриваемого участка;

Е3 и Е4 — эксергия нагреваемого потока на входе и на выходе рассматри-ваемого участка;

Ен.о.пот. = Qн.о.(1 — T0 /Tср.) — потери эксер­гии рассматриваемым участком от на­ружного охлаждения (т.е. от непереданной теплоты).

Потери эксергии при смешении потоков с различными температурами 1 и Т2) имеют место, например, при подсосе воздуха в парогенератор, МВт:

Eсм. = ETl+ET2 – Eсм.,

где ETl ,ET2 — эксергии смешиваю­щихся потоков;

Eсм. — эксергия по­тока после смешения.

При тепловом к. п. д, паро­генератора hпг.=90%, эксергетический к, п. д., может составлять всего hэкспг.=46%. Такой низкий (эксергетический) к.п.д. объясняется значительными потерями при передаче тепла от топлива, обладаю­щего химической энергией высокого потенциала, к низкопотенциальному пару.

ПРИКЛАДИ РІШЕННЯ ЗАДАЧ

Задача 1. Визначити склад робочої маси вугілля марки Д, якщо склад його горючої маси: Cг=80,0%, Нг=5,6%, Sгл=0,4%, Nг=2,5%, Ог=11,5%, зольність сухої маси Ас=12,0% і вологість робоча Wр=9,5%.

Рішення

Використовуючі формулу перерахунку, знаходимо зольність робочої маси палива:

Для знаходження складу робочої маси палива обчислимо коефіцієнт k:

Тоді склад робочої маси палива становитиме:

СР = СГ · k = 80 · 0,68 = 54,4%;

HР = HГ · k = 5,6 · 0,68 = 3,8%;

SРЛ = SГЛ · k = 0,4 · 0,68 = 0,27%;

NР = NГ · k = 2,5 · 0,68 = 1,7%;

OР = OГ · k = 11,5 · 0,68 = 7,82%;

Перевірка: СР + HР + SРЛ + NР + OР + АР + WP = 54,4% + 3,8% + 0,27% +

1,7% + 7,82% + 17% + 15 = 99,99%.

 

Задача 2. Визначити теоретичний і дійсний об’єм повітря, необхідного для згоряння та об’єм продуктів повного згоряння на виході з топки, якщо склад природного газу: СО2=0,4%, СН4=97,8%, С2Н6=0,1%, С3Н8=0,5%, С4Н10=0,2%, N2=1,0%, коефіцієнт надлишку повітря αт=1,2.

 

Рішення

Теоретически необходимый объем воздуха составит:

V0возд. = 0,048×[ 0,5CO + 0,5H2 + 1,5H2S + S(m + n/4)CmHn - О2],

V0возд= 0,048×(0 + 0 + 0 + 2×97,8 + 3,5×0,1 + 5×0,5 + 6,5×0,2 – 0) = 9,55 (м33).

 

(CO, H2, H2S и О2 отсутствуют в составе топлива, а СО2 и N2 не горят)

Действительный объем воздуха, расходуемого на горение:

Vд = aт× V0возд = 1,2·9,55 = 11,46 (м33).

Объем продуктов полного сгорания при αт >1:

Vг = Vс.г. + VН2О33).

Объем сухих газов:

Vс.г. = VRO2 + V0N2 + (aт – 1)×V0; (м33).

Объем трехатомных газов:

VRO2 = 0,01×(CO2 + CO + H2S + SmCmHn); (м33).

Теоретический объем азота:

V0N2 = 0,79V0 + 0,01N2; (м33).

Выполняем расчеты:

V0N2 = 0,79 · 9,55 + 0,01· 1 = 7,55 (м33);

VRO2 = 0,01×(CO2 + CO + H2S + СН4 + 2·С2Н6 + 3·С3Н8 + 4·С4Н10) =

= 0,01×(0,4 + 0 + 0 + 97,8 + 0,2 + 1,5 + 0,8) = 1,007 (м33);

Vс.г. = 1,007 + 7,55 + (1,2 – 1) × 9,55 = 10,47 (м33).

Объем водяных паров:

VН2О = 0,01×(Н2 + H2S + S ×CmHn ) + 0,0161× αт×V0в =

= 0,01·( Н2 + H2S + 2· СН4 + 3·С2Н6 + 4· С3Н8 + 5· С4Н10) + 0,0161× αт×V0в =

= 0,01·(0 + 0 + 2·97,8 + 3·0,1 + 4·0,5 + 5·0,2) + 0,0161·1,2·9,55 = 2,174 (м33).

 

Vг = 10,47 + 2,174 = 12,644 (м33).

Ответ: Vг = 12,644 (м33).

 

Задача 3. Визначити теоретичний та дійсний об’єми продуктів згоряння (тобто об’єм продуктів повного згоряння) на виході з топки, якщо склад робочої маси вугілля: Cр=56,6%, Нр=6,7%, Sрл=0,4%, Nр=1,5%, Ор=11,8%, Ар=12,5%, Wр=10,5%, коефіцієнт надлишку повітря αт=1,2.

Решение:

Теоретически необходимый объем воздуха составит:

V0в = 0,089×Ср + 0,267×Нр + 0,033×(Sрлет–Ор); [м3 воздуха/кг топлива]

V0в = 0,089×56,6 + 0,267×6,7 + 0,033×(0,4 – 11,8) = 6,45 (м3/кг)

Теоретический объем продутов сгорания при αт=1,0 определяем по формуле:

V0г = V0с.г. + V0Н2О, [м3/кг].

Здесь: V0с.г. = VRO2 + V0N2 = 0,0187×Ср + 0,007×Sрлет +0,79×V0 + 0,8× =

= 0,0187×56,6 +0,007×0,4 +0,79×6,45 +0,8× = 6,23(м3/кг);

V0Н2О = 0,111×Нр + 0,0124×Wp + 0,0161×V0 =

= 0,111×6,7 + 0,0124×10,5+ 0,0161×6,45 = 0,97 (м3/кг).

Тогда:

V0г =6,23 + 0,97 = 7,2 (м3/кг).

Действительный объем продуктов сгорания при αт=1,2 определяем по формуле:

Vг = Vс.г. + VН2О, [м3/кг].

Слагаемые в правой части находим по формулам:

Vс.г = V0с.г. + (aт – 1)×V0;

VН2О = V0Н2О + 0,0161·(aт – 1)×V0.

Сводим в одно выражение и вычисляем:

Vг = V0с.г. + (aт – 1)×V0 + V0Н2О + 0,0161·(aт – 1)×V0 =

= V0с.г + V0Н2О + 1,0161·(aт – 1)×V0 = 6,23 + 0,97 + 1,0161·0,2·6,45 = 8,51(м3/кг).

 

Ответ: V0г = 7,2 м3/кг; Vг = 8,51м3/кг.

 

Задача 4. Визначити нижчу та вищу теплоту згоряння робочої маси вугілля марки Д, якщо склад його горючої маси: Cг=77,5%, Нг=5,6%, Sгл=0,4%, Nг=2,5%, Ог=14,0%; зольність сухої маси Ас=12,0% і вологість робоча Wр=11,0%.

Рішення

Пересчитываем горючую массу топлива в рабочую.

Коэффициент пересчета:

Состав рабочей маси топлива:

СР = СГ · k = 77,5 · 0,78 = 60,45%;

HР = HГ · k = 5,6 · 0,78 = 4,37%;

SРЛ = SГЛ · k = 0,4 · 0,78 = 0,31%;

NР = NГ · k = 2,5 · 0,78 = 1,95%;

OР = OГ · k = 14 · 0,78 = 10,92%.

Низшую теплоту сгорания рабочей массы топлива находим по формуле Менделеева:

QРН = 338·60,45 + 1025· 4,37 + 109·(0,31 - 10,92) - 25·11 = 23562 (кДж/кг).

Высшая теплота сгорания:

QрВ = Qрн + 225×Нр + 25×Wр = 23562 + 225×4,37 + 25×11 = 24820 (кДж/кг).

Ответ: QРН = 23562 (кДж/кг); QрВ = 24820 (кДж/кг).