Задание: Рассчитать водогрейный котел.
Исходные данные:

Тип котла: КВ-ГМ-23,26-115П

Мощность: 20 Гкалл/час (23,26 МВт)

Паропроизводительность: 20 т/час

Температура воды на входе в котел: 70^оС

Температура воды на выходе из котла: 115^оС

Газ: Уренгой-Надым

1. 
   Краткое описание водогрейного котла КВ-ГМ-23,26-115П
   

Котел водогрейный марки КВ-ГМ-23,26-115 предназначен для получения горячей воды температурой 115 °С. В качестве сжигаемого топлива может использоваться газообразное или жидкое топливо(дизельное топливо, мазут). Движение воды и газа в котле организовано противоточно.

Наименование величины	Единица измерения	Значение
Номинальная теплопроизводительность	Гкал/час	20
Расход воды	т/час	444,4
Расход топлива(газ), не более:	м3/час	2480
Температура уходящих газов(газ)	оС	148
КПД котла(газ), не менее	%	93,5

Рекомендуемое горелочное устройство ГМ-10 с отдельно стоящим вентилятором.

2. 
   Объемы и энтальпии продуктов сгорания
   

Состав газа по объему, % [1]:

Метан СН₄ 98,72 %

Этан С₂Н₆ 0,12 %

Пропан С3Н8 0,01 %

Бутан С₄Н₁₀ 0,01 %

Азот N₂ 0,14 %

Двуокись углерода СО₂ 1,00 %

Низшая теплота сгорания 35,5 МДж/.
Молярная масса топлива:

Плотность топлива при нормальных условиях:

Теоретическое кол-во сухого воздуха необходимого для сгорания газообразного топлива(α= 1):


Найдем объемы продуктов сгорания, полученные при сгорании 1 м3 топлива:







Теоретический объем дымовых газов:

Масса продуктов сгорания(α=1):


Плотность дымовых газов:

Найдем энтальпий теоретического объема продуктов сгорания 1 м³ природного газа в интервале температур от 100 до 700 ^оС по формуле:

Для этого из справочных материалов [1] найдем и занесем в таблицу 1 энтальпии 1 м³ газов:

Таблица 1.

T, oC
	СО2	N2	H2O
100	171,7	130,1	150,5
200	360	261,0	304,0
300	563	394	463
400	776	529	626
500	999	667	795
600	1231	808	969
700	1469	952	1149

Результаты расчетов занесем в таблицу 2:

Таблица 2.

Т, оС	Энтальпия
100	1463
200	2955
300	4489,1
400	6056,7
500	7669,5
600	9324,3
700	11020,3

По данным таблицы 2 строим график зависимости Н_t = f(t) (рис.1):

Рис.1. График зависимости Н_t = f(t)

3. 
   Тепловой расчет. Расход топлива.
   

Найдем среднюю температуру дымовых газов:

t₁ = 352 (температура на входе в котел, принимаем ориентировочно)

t₂ = 148 (температура на выходе из котла)

Найдем значения удельной энтальпии теплоносителей и сведем их в таблицу 3.

Для дымовых газов удельные энтальпии определим исходя из данных таблицы 2 и рис.1 по формуле:

где в кДж/кг.

Для воды и водяного пара удельные энтальпии найдем по справочнику [2].

Занесем все данные в таблицу 3:

Таблица 3.

Теплоноситель	Температура	Удельная энтальпия, кДж/кг
Дымовые газы	352	179,5
	148	73,7
Питательная вода	70	293,0
	115	482,5
Водяной пар	115	2699,3

Рассчитаем расход топлива:

Принимаем η = 95%.

Тогда:

Распологаемая теплота топлива:
Q^р_р=Q^c_н = 35,5 МДж/
Расход топлива:


Массовый расход дымовых газов:

Тепловой поток передаваемый дымовыми газами:

Тепловой поток воспринятый водой:

Тепловой поток воспринимаемый водой в зоне нагрева:


Литература:

1. Тепловой расчет котлов(Нормативный метод). СПб: НПО ЦКТИ, 1998.

2. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник. Ривкин С.Л., Александров А.А. М: Энергоатомиздат, 1984.