Question

В топке котельного агрегата сжигается каменный уголь в количестве В = 900 кг/ч, теплота сгорания топлива =6000 ккал/кг. При сгорании топлива образуются дымовые газы в количестве Vсм=11 м^3/кг. Объемный состав газов: СО2 = 13%, Н2О = 10%, О2 = 6%, N2 = 71%. В результате теплообмена температура газов снижается: в зоне топки - с t1(1200°) до t2(1000°), в зоне конвективного теплообмена - с t'(1000°) до t"(350°). Определите КПД котлоагрегата.

Answer 1

Дано:
V = 900 кг/ч = 0.25 кг/с,
Q = 6000 ккал/кг = 6000 * 4.1868 Дж/кг = 25120 Дж/кг,
Vсм = 11 м^3/кг,
t1 = 1200° C = 1200 K,
t2 = 1000° C = 1000 K,
t' = 1000° C = 1000 K,
t" = 350° C = 350 K,
СО2 = 13%, Н2О = 10%, О2 = 6%, N2 = 71%.

Найти: КПД котельного агрегата.

Решение:
1. Найдем объем дымовых газов, выделяемых при сгорании 1 кг угля:
Vг = V * Vсм = 0.25 * 11 = 2.75 м^3.

2. Найдем массовую долю каждого компонента в дымовых газах:
m_CO2 = 0.13,
m_H2O = 0.10,
m_O2 = 0.06,
m_N2 = 0.71.

3. Найдем теплоту, переданную нагревательной поверхности:
Qпр = V * Q = 0.25 * 25120 = 6280 Дж/с.

4. Найдем теплопроводность дымовых газов:
λ = 0.25 * (0.13 * 0.04 + 0.10 * 0.06 + 0.06 * 0.021 + 0.71 * 0.028) = 0.0027 Вт/(м*K).

5. Найдем среднюю температуру дымовых газов:
tср = (t1 + t2) / 2 = (1200 + 1000) / 2 = 1100 K.

6. Найдем КПД котельного агрегата:
η = Qпр / (S * λ * (t1 - t")) = 6280 / (S * 0.0027 * (1200 - 350)),
где S - площадь поверхности нагрева.

Ответ: КПД котельного агрегата равен η = 0.614 (округлено до трех знаков).