Полезно используемое тепло котла
Отношение количества полезно используемого тепла 1 кг сжигаемого топлива к теплотворной способности рабочего топлива будет выражать собой к. п. д. установки ηу, т. е.
Q1/Qрн*100=q1=ηу*100. (92)
Иногда ηу выражают в процентах, тогда q1=ηу %.
В дальнейшем принимаются следующие обозначения:
D - количество пара, вырабатываемое в час установкой, в кг
B - количество топлива, сжигаемого в час, в кг;
Δi - тепло, сообщенное в установке 1 кг теплоносителя - пару или воде (при водогрейных котлах), в ккал.
В таблицах водяного пара (табл. 22, 23, 24) дается теплосодержание пара, считая от 0°. Для питания же котельной установки берется вода с температурой, превышающей 0°. В отопительных котельных по большей части удается использовать значительную часть обратного конденсата, получаемого во всех нагревательных приборах отопления, теплообменниках, сушилках и пр. - везде, где нагревание производится при помощи поверхностных подогревателей. Только в случаях расходования острого пара, например, в красильных барках, бучильниках и тому подобной производственной аппаратуре, конденсат пара пропадает и его убыль приходится пополнять водой из городского водопровода, реки или артезианской скважины. Таким образом, в питательном сборном баке котельной устанавливается некоторая температура, зачастую повышающаяся до 80-100°.
Сообщенное теплоносителю теплосодержание будет выражаться так:
Δ i = i - t’э ккал/кг, (93)
где i - теплосодержание насыщенного или перегретого пара в ккал/кг;
t’э -температура питательной воды, входящей в установку, в град.
В данном случае вместо теплосодержания воды подставляется ее температура, так как теплоемкость воды близка к единице.
Пользуясь зависимостями (92) и (93) и обозначая через D расход пара, а через В - расход топлива в час, можно написать
DΔ i=QtB = Q1В = Qрн ηу В ккал/час, (94)
следовательно, зная часовые расходы пара и топлива, а также сообщаемое воде теплосодержание и теплотворную способность топлива, можно определить к. п. д. установки,т. е. полезно используемое тепло. При водогрейных котлах под D должно подразумеваться часовое количество прошедшей через установку воды и Δ i= t’'к - t'к ккал/кг.
Отношение D/В кг на 1 кг топлива для паровых котлов называется видимой испарительностью топлива и выражается формулой
Значение теплосодержания пара и температуры воды в разных установках различное.
С целью получения сравнимых между собой цифр, позволяющих характеризовать работу установки, пользуются испарительностью по нормальному пару, т. е. Δ i - 640 ккал/кг; тогда
Теплосодержание как насыщенного, так и перегретого пара можно найти по табл. 22 и 23, однако следует отметить, что при значительных форсировках в котлах, особенно с малым зеркалом испарения, паровыделение происходит настолько бурно, что пар не получается сухим насыщенным, и к нему добавляется некоторое количество котловой воды в виде капель или пены. В целях борьбы с сильным повышением влажности пара его часто пропускают через особые сепарирующие устройства - паросушители.
Сообщаемое питательной воде теплосодержание в раскрытом виде можно представить так:
Ниже приводятся характеристики еще не встречавшихся обозначений;
q - теплосодержание 1 кг воды в ккал, нагретой от 0° до температуры, соответствующей кипению при заданном абсолютном давлении;
г - скрытая теплота парообразования в ккал/кг берется также из таблиц для водяного пара;
х - паросодержание - весовое, количество пара в 1 кг смеси пара и воды;
спе - средняя теплоемкость перегретого пара в ккал/кг град; находится по табл. 24.
Уравнение (97) наглядно характеризует функции отдельных элементов котельной установки. Путь движения воды и пара по котлоагрегату указан на рис. 9.
В экономайзере вода нагревается до t"э, далее в котле она догревается до температуры кипения и затем испаряется. Некоторая часть воды (1 - х) увлекается паром и при наличии перегревателя эта вода попадает в него. Таким образом, в котлах, дающих пар с большой влажностью, много воды может заноситься в перегреватель, заставляя последний частично выполнять функции испаряющей поверхности нагрева, что крайне нежелательно, так как в змеевиках перегревателя образуется накипь, которую трудно удалять.
Если установка не имеет перегревателя, то его функции не будут выполнены и Δi примет вид
Вода в паровых котлах испаряется, а растворенные в ней соли, образующие накипь, почти целиком остаются в воде, поэтому в котловой воде с течением времени все больше и больше остается солей жесткости; пересыщая раствор котловой воды, они выпадают в виде накипи. Чтобы в известной степени ослабить накипеобразование, паровые котлы снабжаются продувкой, т. е. часть котловой воды D удаляется из котла и выбрасывается, а взамен усиливается питание котла, вода которого имеет незначительное количество солей жесткости. В отопительных котлах продувка по большей части производится не непрерывно, а периодически. На непрерывную продувку расходуется тепло qпр, и в таком случае полезно используемое тепло может быть определено следующее выражение:
