6.2. Жану үрдісінің материалдық және жылулық балансы

 

Жану үрдісінің материалдық балансы отын элементтерінің тотығу реакциясына негізделеді. Сондықтан отынның жануына жұмсалатын ауаның мөлшері анықталады.

Жану өнімдерінің қозғалысына байланысты ауаның артық мөлшерінің коэффициенті ұлғаяды. Оның себебі газ жолындағы қысым қоршаған ауа қысымынан кем, сол себептен атмосфералық ауаның сорылуы агрегаттың газ жолында жүреді. Әдетте газарнасына сорылатын ауаның температурасын есептегенде 30 - ге тең деп алынады.

Қазандық агрегатының жылулық есептеуде ауаның сору мөлшерінормативтік мәліметтерден алынады[20].

Жану камерасынан кейінгі әрбір қызу бетінің артындағы ауаның артық мөлшерінің коэффициенті келесі формуламен анықталады:

                 (6.1)

мұндағы,

– жану өнімінің жолы бойынша оттықтан кейінгі қызу бетінінің реті (6.1 кесте);

- оттықтан шығатын ауаның артық мөлшерінің коэффициенті, ол 6.2кесте бойынша алынады[21].

6.1 кесте

Отын түріне және оттыққа байланысты- ауаның артық мөлшерінің коэффициенті

 

Оттық түрі

Отын түрі

Камералы

Мазут

1,1

Қатты отын

1,02-1,03

Табиғи газ

1,1

 

6.2 кесте

Қазан жолындағы ауаның артық мөлшерінің коэффициенті
 

Оттық

Фестон

1-ші конвективті шоқ

2-ші конвективті шоқ

0,05

0,05

0,05

0,05

1,07

1,12

1,17

1,22

1,07

1,095

1,145

1,195

Жану үрдісінің жылулық балансы - жану үрдісінен кейін пайда болатын газдың температурасын анықтауға арналған. Газдың температурасы ең жоғары деңгейде болады, оны жанудың теориялық температурасы дейді. Оны дәл есептеу үшін газдың жылу сыйымдылығын есепке алу керек.

Ауадағы немесе жану өнімдеріндегі жылу мөлшерін ауаның немесе жану өнімдерінің энтальпиясы деп атайды. Жану өнімдерінің энтальпиясын ауаның артық мөлшерінің нақты коэффициенттері негізінде есептейді. Яғни, қыздыру беттерінен кейінгі температуралар диапазонында есептеу жүргізу керек.

Барлық таңдалған темературалар диапазонында сұйық отын үшін ауаныңтеориялық көлемінің энтальпиясын есептейміз (кДж/):

, (6.2)

 

мұндағы

 - ауаның энтальпиясы, кДж/( );

 - ауаның теориялық көлемі;

 - ауаның температурасы, ºС.

Бұл шамалар 6.3 кестеден алынады.

Барлық таңдалған темературалар диапазонында жану өнімдерінің теориялық көлемінің энтальпияларын есептеу (кДж/) үшін келесі өрнек қолданылады:

  (6.3)

мұндағы

,, - үшатомды газдардың, азотың және сулы будың теориялық көлемінің энтальпиялары (6.3 кестеден алынады);

 - үшатомды газдардың, азотың және сулы будың теориялық көлемі, (6.3 кестеден алынады).

 

6.3 кесте

 

ауаның, газтәрізді жану өнімдерінің энтальпиясы, кДж/( )

 

2300

2,46

1,50

2,02

1,55

-

2100

2,44

1,48

1,98

1,54

1,26

1900

2,41

1,47

1,94

1,52

1,23

1700

2,37

1,46

1,90

1,50

1,21

1300

2,28

1,43

1,80

1,47

1,04

1100

2,23

1,41

1,74

1,46

1,0

1000

2,20

1,39

1,73

1,44

0,9

1100

2,23

1,41

1,74

1,46

1,0

1000

2,20

1,39

1,73

1,44

0,9

900

2,17

1,38

1,69

1,43

0,97

800

2,1

1,37

1,66

1,42

0,96

700

2,08

1,35

1,64

1,4

0,95

600

2,05

1,34

1,62

1,39

0,93

500

1,98

1,33

1,59

1,37

0,92

400

1,9

1,32

1,56

1,35

0,9

300

1,86

1,31

1,54

1,34

0,88

100

1,70

1,30

1,49

1,32

0,81

Түтінді газдардың энтальпиясы:

  (6.4)

Күлдің энтальпиясын келесі формуламен анықталады:

  (6.5)

Бу қазанының немесе су ысытушы қазанының жұмысыкезінде оған келетін жылудың барлығы пайдалы жылуды өндіруге және әртүрлі жылу шығындарын жабуға жұмсалады. Қазандық агрегатына келген жылу мөлшері пайдалы жылу мен жылу шығындарының қосындысынан тұрады. Сондықтан, қалыпты жағдайыда 1кг жанатын сұйық отынн немесе газ үшін жылулық баланс келесі түрде жазылады:

, (6.6)

мұндағы

- жалпы жылу, кДж/кг немесе кДж/м3;

–бу мен судағыпайдалы жылу, кДж/кгнемесе кДж/м3;

- шығарылатын газдармен кеткен жылу шығыны,кДж/кгнемесе кДж/м3;

 - химиялық толық жанбаудан болған жылу шығыныкДж/кгнемесе кДж/м3;

 - механикалық толық жанбаудан болған жылу шығыныкДж/кгнемесе кДж/м3;

 - сытрқы суытудан болған жылу шығыны, кДж/кг немесе кДж/м3.Қазанның ПӘК- ін келесі түрде жазуға болады:

  (6.7)

Қазанның жылулық балансы қалыптасқан жылулық тәртіпке қатысты құрастырылады, ал жылу шығыны қолданылатын жылудың пайыздық мөлшерімен өрнектеледі:

, (6.8)

Шығарылатын газдармен кеткен жылу шығыныкелесі формуламен анықталады:

  (6.9)

мұндағы

 – шығатын газдардың энтальпиясы кДж/кг немесе кДж/м3, ол газдардыңтемпературасы бойынша анықталады.

 – шығатын газдардың температурасы, қысым Р, МПамен ылғалдық бойынша , (кг/МДж) анықталады;

- суық ауаның теориялық көлемінің энтальпиясы, ол =30ºС кезінде 6.8 формуладан анықталады.

–шығатын газдардағы ауның артықтық коэффициенті, соңғы қызу бетінен кейінгі газарнасының қимасынан алынады (6.4 кесте).

 - газ немесе мазутты жағу кезіндегі механикалық толық жанбаудан болған жылу шығыны (6.5 кесте).

6.4 кесте

Жану өнімдерінің энтальпиясы, кДж/кг немесе кДж/м3

Қызу беті

Қызу бетінен кейінгі температура, 0С

Оттық камерасының үстіңгі жағы, фестон

1040

1,2

Бу қыздырғыш

600

1,23

Сулы экономайзер

316

1,25

Ауа қыздырғыш

130

1,28

 

6.5 кесте

 

Газ немесе мазутты жағу кезіндегі камералық оттықтың есептік сипаттамалары

Отын түрі

Қазанның өнімділігі бойынша жанатын көлемнің меншікті жүктемесі, кВт/м3

Толық жанбаудан болған шығындар, %

25-50

75-400

механикалық

химиялық

Мазут

405

350

0

0,5

Табиғи газ

565

350

0

0,5

 

Суық ауаның теориялық көлемінің энтальпиясы келесі формуламен есептелінеді, кДж/кг немесе кДж/м3:

  (6.10)

Химиялық толық жанбаудан болған жылу шығыны () шығатын газдардың құрамындағы СО, Н2, СН4 газдарының болуына негізделген, ол 6.5 кестеден алынады.

Сыртқы суытудан болатын жылудың шығыны () біршама төмен температураға ие болатын қондырғыдан сыртқы ауға берілетін жылу, ол келесі формулалармен анықталады, %:

- бу қазандығы үшін

, (6.11)

- су қыздыру қазандығы үшін

, (6.12)

мұндағы

, - бу және су қыздыру қазандығының номиналды жүктемесі кезіндегі қоршаған ортаға берілетін жылу шығыны, ол 6.6 мен 6.7 кестелерден алынады;

 – бу қазанының номиналды жүктемесі, т/сағ;

- бу қазанының есептік жүктемесі, т/сағ;

 - су қыздыру қазанының номиналды қуаты, мВт;

 - су қыздыру қазанының есептік қуаты, мВт.

Бу ыне су қыздыру қазанының пайдалы қуатын келесі формуламен есептейміз:

, (6.13)

  (6.14)

мұндағы

– өндірілген аса қызған будың шығыны, кг/с;

 – өндірілген қаныққан будың шығыны, кг/с;

–аса қызған будың, сулы экономайзердің кіре берісіндегі қорек суының,қаныққан бу мен қазандық барабанындағы қайнаған судың энтальпиясы, кДж/кг;

–бу қазандығын үзіліссіз үрлеу, Рі2%;

 – су қызыдыру қазандығы арқылы шығындалған су, кг/с;

 , –суық пен ыстық судың энтальпиясы (су қыздыру қазандығының кірісі мен шығысындағы), кДж/кг.

Бу және су қыздыру қазандығының оттығына түсетін отынның шығынынын есептейміз:

 = , (6.15)

 = . (6.16)