Уравнение теплового баланса

Уравнение теплового баланса котла

Каждый килограмм топлива, используемый для получения тепла в котельной установке, вносит с собой тепло в количестве, соответствующем теплотворной способности его рабочего состава, Q^р_н 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:

Q^рн =Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆ + Q^шл_физ 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;

Q^шл_физ - 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 Q^р_н 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+q^шл_физ. (91)