курсовое проектирование. энерготехкурс. Некоторые положения эксергетического анализа. Другие методы расчета эксергии
 Скачать 0.96 Mb.
|
|
Актуальность применения эксергетического анализа на энергетических объектах Для разработки и обоснования методики оценки проектных решений реконструкции промышленных котельных на базе эксергетического анализа работы оборудования, позволяющей снизить, объем режимно-наладочных испытаний котельного оборудования была исследована степень совершенствования процесса после рационального распределения долей воздуха . Величины, входящие в состав уравнения эксергетического баланса, могут служить для определения КПД исследуемого энергетического процесса. Этот КПД носит название эксергетического КПД в отличие от термического КПД, рассчитываемого при помощи составляющих энергетического баланса. В обоих случаях общий принцип расчёта КПД: нужно составить дробь, в числитель которой подставляются составляющие баланса, выражающие полезный эффект процесса, а в знаменатель - те составляющие, которые определяют расходы, связанные с проведением процесса. Однако способы расчёта числителя и знаменателя дроби различны при определении эксергетического и термического КПД. При расчёте термического КПД не учитывается различное качество разных видов энергии и способов её проявления. В связи с этим термический КПД является только показателем, позволяющим сравнить однотипные процессы, но не определяет степени совершенствования процесса. Так, например, коэффициент полезного действия парового котла имеет значение, лишь немного меньше единицы (0,8-0,9), а термический КПД парового цикла значительно меньше единицы (0,3-0,4). По существу, количество энергии, сообщённой в котле циркулирующему рабочему телу, ненамного меньше химической энергии сжигаемого топлива, но качество энергии произведенного пара намного ниже качества энергии топлива. При расчёте эксергетического коэффициента полезного действия, как полезный эффект, так и расходы, связанные с проведением процесса, выражаются при помощи эксергии или работы, благодаря правильной оценке качества различных видов энергии эксергетический КПД является мерой степени совершенства процесса. Чем меньше необратимость рассматриваемых изменений, тем большую величину имеет этот КПД. В пределе для идеального обратимого процесса он равняется единице. Принципиальная схема котельного агрегата В котельном агрегате вода подается питательным насосом 1 в подогреватель ( водяной экономайзер) 2, где за счет теплоты дымовых газов (показаны пунктиром) подогревается до температуры кипения  . Из экономайзера вода попадает через барабан 5 и опускные трубы 4 в систему испарительных трубок 3, которые расположены в топке котла. В испарительных трубках в результате подвода теплоты от продуктов горения часть воды превращается в пар. Образовавшаяся пароводяная эмульсия возвращается в барабан 5, где разделяется на сухой насыщенный пар и воду, которая опять возвращается в испарительный контур. Полученный таким образом сухой насыщенный пар из верхней части барабана поступает в пароперегреватель 6, где за счет теплоты горячих дымовых газов перегревается до требуемой температуры перегретого пара  . Таким образом, процесс получения перегретого пара состоит из трех п последовательных стадий: подогрев воды до температуры кипения, парообразования и е перегрева пара до требуемой температуры. Все эти стадии протекают при постоянном давлении.  Теплотехнические расчеты котельного агрегата Расчет процесса горения топлива в топке котла Коэффициент избытка воздуха за установкой , Теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгорания газообразного топлива  , м3/м3.Объем трехатомных газов  , м3/м3.Теоретический объем азота  , м3/м3.Объем избытка воздуха в топочном пространстве  , м3/м3.Объем водяных паров  , м3/м3.Объемное количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании топлива  ,. м3/м3. Плотность топливного газа при нормальных условиях  , кг/м3.Массовое количество дымовых газов, образующихся при сжигании газообразного топлива , кг/м3. Определим калориметрическую температуру горения, для чего вычислим энтальпию продуктов сгорания при температуре 1400 и 2000 °С  , кДж/кг, кДж/кг.где , , , - Средние объемные изобарные теплоемкости углекислого газа, азота, водяных паров и воздуха; Энтальпию продуктов сгорания  при калориметрической температуре определяем из уравнения теплового баланса топки, для двух случаева. с воздухоподогревателем , кДж/м3. где - физическое тепло топлива, ввиду его малости можно принять ; - физическое тепло воздуха; , кДж/м3. где - температура воздуха; - средняя изобарная объемная теплоемкость воздуха при ; б. без воздухоподогревателя , кДж/м3 Зная и по ht – диаграмме определяем калориметрические температуры горения и Построили диаграмму - продуктов сгорания и определили и , которые равны °С и °С. Определяем энтальпию уходящих газов а. с воздухоподогревателем  , б. без воздухоподогревателя  , Для этого случая определяем приближенное значение температуры уходящих газов без воздухоподогревателя из уравнения теплового баланса последнего  ,где 1,295 и 1,293 – плотности дымовых газов и воздуха при нормальных условиях; - средняя изобарная массовая теплоемкость газов, принимаем  ;- средняя изобарная массовая теплоемкость воздуха, принимаем  ;отсюда ,  °С.Расчет процесса горения и - диаграмма продуктов сгорания топлива Исходные данные содержание компонентов смеси
Q – НИЗШАЯ ТЕПЛОТВОРНАЯ СПОСОБНОСТЬ, кДж/м3 Q = 36700.000 Определяем энтальпию продуктов сгорания
Сумма теплоты сгорания топлива и физической теплоты подогретого воздуха
3.3 Тепловой баланс котельного агрегата Расчет теплового баланса производится по уравнению , (3.1) где - располагаемая или внесенная в котельный агрегат теплота; - низшая теплота сгорания топлива; - полезно использованная в котельном агрегате теплота; - потери теплоты с уходящими газами; - потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива; - потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива; - потери теплоты от наружного охлаждения; - потери с физическим теплом шлака; Разделив обе части уравнения (3.1) на и умножив на 100, получим уравнение теплового баланса , в котором величина , численно равна КПД котельного агрегата. При сжигании газообразного топлива принимаем ; ; Зная коэффициент αТ=1,20, выбираем горелку. Нам подходит камерная топка для сжигания жидких и газообразных топлив, с потерей теплоты от химической неполноты сгорания q3=2.8%. По паропроизводительности котельного агрегата, которая равна D=21 т/ч, можно определить потери тепла на наружное охлаждение q5=1,28%.  кДж/нм3 кДж/нм3 кДж/нм3кДж/нм3  кДж/нм3кДж/нм3 Потери теплоты с уходящими газами определяем для двух случаев [1] а. с воздухоподогревателем  , %.б. без воздухоподогревателя  , %.где при t0=0°C; КПД брутто котельного агрегата а. с воздухоподогревателем  , %.б. без воздухоподогревателя  , %.Часовой расход натурального топлива а. с воздухоподогревателем  , м3/ч.где D – паропроизводительность котельного агрегата, кг/ч; - энтальпия перегретого пара, определяется по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара по и ; - энтальпия питательной воды при температуре и ; - энтальпия котловой воды в котельном агрегате, определяется при температуре и ; б. без воздухоподогревателя [1]  , м3/ч.Часовой расход условного топлива а. с воздухоподогревателем , м3/ч б. без воздухоподогревателя , м3/ч. Диаграмма тепловых потоков  Диаграмма тепловых потоков (кДж/м3) котельного агрегата |