Вариант 00(кр 2). Решение Для определения элементарного состава и низшей теплоты сгорания топлива, а также для выбора типа топки и коэффициента избытка воздуха
![]()
|
Вариант № 00 Вторая контрольная работа Задача 2.1 Задано топливо и паропроизводительность котельного агрегата D. Определить состав рабочей массы топлива и его низшую теплоту сгорания, способ сжигания топлива, тип топки, значение коэффициента избытка воздуха в топке т и на выходе из котлоагрегата ух по величине присоса воздуха по газовому тракту (); найти теоретическое необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг (1 м3) топлива и объемы продуктов сгорания при ух, а также энтальпию уходящих газов при заданной температуре уходящих газов tух и ух. Ответить на вопрос: Как зависит энтальпия уходящих газов от коэффициента избытка воздуха ух и от температуры tух. ДаноВид топлива – Челябинский уголь БЗ (бурый) D = 160 т/ч; = 0,15; tух = 130 С Решение Для определения элементарного состава и низшей теплоты сгорания топлива, а также для выбора типа топки и коэффициента избытка воздуха т используем согласно рекомендациям [2] Приложения 5-8. Состав рабочей массы топлива по Приложению 5: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Тип топки согласно Приложению 7 – пылеугольная. Из Приложения 8 находим коэффициент избытка воздуха т = 1,20. Коэффициент избытка воздуха за установкой ![]() Теоретическое необходимое количество воздуха [1, с. 165]: ![]() ![]() где 1,429 – плотность кислорода при нормальных условиях, кг/м3; 0,21 – объемная доля кислорода в воздухе; СР, НР, SPop, OP – весовые доли углерода, водорода, серы, кислорода в топливе, %, соответственно ![]() Объем продуктов сгорания [1, с. 166-168] 1 кг топлива ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Тогда ![]() Находим энтальпию уходящих газов ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Тогда ![]() ![]() ![]() Ответ на вопрос: С увеличение tух и ух энтальпия уходящих газов увеличивается. Задача 2.2 Для условий предыдущей задачи определить потерю теплоты с уходящими газами q2, составить тепловой баланс котельного агрегата и определить его кпд (брутто). Определить часовой расход натурального и условного топлив, испарительность натурального топлива (непрерывной продувкой пренебречь). Давление пара в котле Рпп, температура перегретого пара tпп, температура питательной воды tпв. Потерю теплоты с уходящими газами (%) определить по формуле ![]() ![]() где Jух – энтальпия уходящих газов при tух и ух; Jвоз – энтальпия воздуха, поступающего в котлоагрегат при температуре 30 С; ![]() ![]() Потери от химической и механической неполноты сгорания q3 и q4 принять в соответствии с видом топлива и типом топки. Ответить на вопрос: Как изменяется часовой расход натурального и условного топлив, если в расчетах учесть непрерывную продувку равную 3 %. ДаноРпп = 14 МПа; tпп = 545 С; tпв = 225 С Найтиq2, K.A., B, Вус, D/B Решение Согласно указаниям [2] потерю теплоты с уходящими газами определяем по формуле: ![]() ![]() где Jвоз – энтальпия воздуха, поступающего в котлоагегат при температуре tв = 30 С. ![]() Jух = 1002 кДж/кг (по условию предыдущей задачи); ![]() q4 – потери теплоты от механического недожига, % (q4 = 0,5 % по условию предыдущей задачи). Тогда ![]() Составляем тепловой баланс котельного агрегата, %: ![]() где q1 – полезно используемое тепло; q2 – потери тепла с уходящими газами (согласно расчета q2 = 6,15 %); q3 – потери тепла от химического недожога (q3 = 0 %); q4 – потери тепла от механического недожога (q4 = 0,5 %); q5 – потери тепла в окружающую среду (принимаем согласно табл. 10 [2] по значению паропроизводительности D = 160 т/ч и q5 = 0,6 %). Определяем кпд котельного агрегата ![]() Определяем часовой расход натурального топлива ![]() где значения энтальпий іпп и іпв находим по hs-диаграмме и таблицам воды и водяного пара ![]() ![]() ![]() Находим часовой расход условного топлива ![]() Определяем испарительность натурального топлива как ![]() Ответ на вопрос: При непрерывной продувке 3 % часовой расход натурального топлива составит ![]() где ![]() (из таблиц ![]() ![]() а условного топлива ![]() т.е. при продувке расход топлива увеличивается примерно на 0,5 %. Задача 2.3 Паровая турбина без регенерации тепла работает на дроссельном режиме. Параметры пара перед клапаном: давление P1 и температура t1. За клапаном давление понижается до 0,7 P1. Определить располагаемое и действительное теплопадение в турбине, ее внутреннюю мощность и параметры пара (энтальпию и степень сухости) в конце расширения при давлении пара в конденсаторе P2, относительном внутреннем к.п.д. ![]() Ответить на вопрос: Как изменится кратность охлаждения при повышении температуры охлаждающей воды на выходе до 20 С, если остальные параметры останутся неизменными? Изобразите зависимость относительного кпд на лопатках от U/C1, т.е. ![]() ДаноР1 = 3,0 МПа; t1 = 400 С; ![]() Р2 = 4 кПа; 0і = 0,75; D = 300 т/ч ![]() ![]() Решение Находим температуру насыщения пара в конденсаторе по значению давления Р2 = 4 кПа: tн = 29 С. Тогда ![]() Процессы в паровой турбине приведены на рис. 5. По hs-диаграмме находим по значениям Р1 и t1 энтальпию в точке 1: h1 = 3240 кДж/кг. При дросселировании ![]() Из точки 1' опускаем перпендикуляр (при S = 6,92 ![]() ![]() где ![]() Степень сухости в точке 2 составляет х2 = 0,808. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() h ![]() Р1 Р'1 t1 1 h1 = h'1 1' ![]() ![]() ![]() Р2 tн 3 h2 h3 2 x = 1 ![]() ![]() ![]() x3 x2 s Рис. 5. Схема процессов в паровой турбине с дросселированием Тогда располагаемый теплоперепад ![]() Действительный теплоперепад ![]() Тогда точка 3 лежит на пересечении изобары р2 и горизонтали, соответствующей значению энтальпии ![]() Параметры точки 3: h3 = 2327 кДж/кг; х3 = 0,91; S3 = 7,25 ![]() Находим внутреннюю мощность турбины ![]() ![]() Расход охлаждающей воды определяем из уравнения теплового баланса ![]() ![]() где Св = 4,2 ![]() ![]() ![]() Кратность охлаждения ![]() Ответы на вопросы: 1. Кратность охлаждения ![]() При ![]() ![]() т.е. увеличится примерно в 1,9 раза. 2 Число ступеней активной турбины выбираем из уравнения Парсона, куда входит величина ![]() ![]() . Зависимость относительного кпд на лопатках от ![]() ![]() ![]() 0,8 U/C1 0 0,5 1 Задача 2.4 Определить диаметр цилиндра D и ход поршня S четырехтактного ДВС по известным значениям эффективной мощности Ne, среднего индикаторного давления ![]() ![]() ![]() ![]() Кроме того, приведите характерные значения эффективных кпд для карбюраторных и дизельных двигателей и объясните, почему кпд дизеля выше, чем карбюраторного двигателя. Дано ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Решение Находим диаметр цилиндра ДВС ![]() где ![]() Для четырехтактного ДВС значение ![]() ![]() ![]() Тогда ![]() Часовой расход топлива ![]() Эффективный удельный расход топлива ![]() Ответ на вопрос: Характерные значения эффективных кпд для карбюраторных двигателей 0,21...0,28, у дизелей 0,30...0,42. Кпд дизелей выше, так как в них достигается степень сжатия 13...18, тогда как у карбюраторных она меньше и составляет 6...11. Литература 1. Общая теплохладотехника / Швец И.Т., Кондак М.А., Кираковский Н.Ф. и др. – М., 1961. 2. Теплохладотехника: Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников инженерно-технических специальностей высших учебных заведений / Балахонцев Е.В., Верес А.А. – 4-е изд. – М.: Высш. шк., 1986. – 62 с. 3. Сборник задач по термодинамике и теплопередаче / Болгарский А.В., Голдобеев В.И., Идиатуллин Н.С., Толкачев Д.Ф. – М.: Высш. шк., 1972. 4. Шумский Е.Г., Багдасаров Б.А. Общая теплотехника. – М.: Изд-во машиностроительной лит-ры, 1962. 5. Кирпичев М.В., Михеев М.А., Эйгенсон Л.С. Теплопередача. – М.: Госэнергоиздат, 1940. 6. Теплотехнический справочник / Под общ. ред. С.Г. Герасимова. – М.: Госэнергоиздат. – т.1. – 1957. 7. Кираковский Н.Ф., Недужий И.А. Лабораторный практикум по курсу общей теплотехники. – К.: Изд-во Киевский ун-т, 1966. |