Уравнение теплового баланса

Главная » Статьи »  Уравнение теплового баланса

Уравнение теплового баланса

Каждый килограмм топлива, используемый для получения тепла в котельной установке, вносит с собой тепло в количестве, соответствующем теплотворной способности его рабочего состава, Qрн ккал/кг. Но не все это тепло полезно используется; имеется ряд неизбежных потерь, снижение размеров которых до минимума и составляет задачу рационального построения и взаимного комбинирования отдельных элементов установки и ее эксплуатации.

Уравнение теплового баланса, считая на 1 кг сжигаемого топлива, выражается следующим равенством:

Qрн =Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Qшлфиз ккал/кг, (90)

здесь Q1 - полезное используемое тепло, получаемое в виде пара или горячей воды, в ккал/кг остальные члены правой части равенства являются потерями;

Q2 - потеря тепла с отходящими из установки и рассеиваемыми в окружающую среду дымовыми газами в ккал/кг;

Q3 - потеря от химической неполноты сгорания в ккал/кг;

Q4 - потеря от механической неполноты сгорания, включая сюда потери в провале, шлаках, уносе в ккал/кг;

Q5 - потеря тепла всеми элементами котельной установки в окружающую среду в ккал/кг;

Qe - потеря от неустановившегося теплового состояния в ккал/кг;

Qшлфиз - потери физического тепла с удаленными из топки золой и шлаком в ккал/кг.

Величина Q6 входит в уравнение теплового баланса со знаком плюс в том случае, если установка только что растапливается, стенки обмуровки еще холодные и аналогично с поверхностями нагрева котла обмуровка отнимает тепло от проходящих по газоходам газов. Когда обмуровка прогреется, придет в установившееся тепловое состояние, то Q6 пропадает и в обмуровку поступает только то количество тепла, которое идет на пополнение рассеиваемого ею в окружающую среду. Наоборот, если котел переводят на работу с пониженной нагрузкой, например, во время обеденного перерыва предприятия, накаленные стенки обмуровки начинают отдавать тепло менее нагретым газам. Тогда в уравнении теплового баланса опять появляется член Q6, но со знаком минус, так как обмуровка в этом случае является как бы дополнительным источником тепла к основному - теплотворной способности топлива.

При испытаниях котельных установок экспериментальное определение Q6 невозможно, поэтому потерю от неустановившегося состояния стремятся свести к нулю. Для этой цели испытания начинают только в условиях установившегося теплового режима, о чем судят по температуре газов за котлом. Постоянное ее значение в течение длительного времени свидетельствует об установившимся режиме работы.

При проектировании котельных установок уравнение теплового баланса тепла подсчитывается также для условий установившегося теплового состояния, т. е. при Q6 = 0. Физическим теплом уноса пренебрегают ввиду его незначительности.

Если обе части уравнения (90) разделить на Qрн умножить на 100, то получается новое уравнение теплового баланса тепла, по которому использованное тепло и потери выражены в процентном отношении к теплу, заключающемуся в топливе:

100 = q1+q2+q3+q4+q5±q6+qшлфиз. (91)