Поверочный тепловой расчёт котла БКЗ-350-140

Природный газ, методичка Трофимова (УГНТУ, 2007). Значения из курсовой приведены для сверки (могут содержать ошибки).

Проверка по методичке✕ 2 ошибок⚠ 2 предупрежденийⓘ 2 рекомендаций
  • ✕Критерий сходимости топки не выполнен (∣Δϑт′′∣|\Delta\vartheta''_{\text{т}}| = 167 °С > 100)ϑт′′\vartheta''_{\text{т}}

    Принятое ϑт′′\vartheta''_{\text{т}} = 1050 °С, расчётное 1216.8 °С. Методичка (раздел 6.2) требует ∣Δϑ′′∣|\Delta\vartheta''| ≤ 100 °С.

    Рекомендация: Подставьте ϑт, guess′′\vartheta''_{\text{т, guess}} ≈ 1217 °С и пересчитайте. Код уже делает до 20 итераций автоматически, но если финал не сходится — значит входы (Fст,ψ,M,BрF_{\text{ст}}, \psi, M, B_р) нефизичны.

  • ✕Невязка баланса ∣δQ∣|\delta Q| = 0.52 % > 0.5 %δQ\delta Q

    ΣQ\Sigma Q поверхностей ≠ Qр⋅ηк/100Q_р\cdot\eta_к/100 больше, чем на 0.5 %. Методичка (раздел 11) требует ∣δQ∣|\delta Q| ≤ 0.5 %.

    Рекомендация: Сумма тепловосприятий поверхностей завышена. Обычно помогает: (а) уточнить ϑух\vartheta_{\text{ух}} и пересчитать, (б) скорректировать αк\alpha_{\text{к}} и αл\alpha_{\text{л}} по нашим ϑср\vartheta_{\text{ср}} (они в курсовой считаны по номограмме для своих ϑср\vartheta_{\text{ср}}, для нашей линейной интерполяции они могут быть переоценены), (в) сверить ψ\psi поверхностей.

  • ⚠Начальное ϑт, guess′′\vartheta''_{\text{т, guess}} нетипичноϑт, guess′′\vartheta''_{\text{т, guess}}

    ϑт, guess′′\vartheta''_{\text{т, guess}} = 1050 °С. По рекомендации раздела 6.2, при сжигании мазута или природного газа принимают ϑт′′\vartheta''_{\text{т}} ≈ 1200…1300 °С.

  • ⚠Тепловое напряжение топки превышеноqVq_V

    qVq_V = 270.1 кВт/м³. По табл. 4.2 для газомазутных котлов допустимо qVq_V ≤ 200…220 кВт/м³.

    Рекомендация: Чтобы уложиться в qVq_V ≤ 200, нужен VтV_{\text{т}} ≥ 1280 м³ (сейчас 945). Альтернатива — снизить DномD_{\text{ном}} (тогда упадёт BрB_р).

  • ⓘКПП-II: пробные ϑ′′\vartheta'' выше реального входаКПП-II пробные

    Пробные ϑ1′′\vartheta''_1 = 606, ϑ2′′\vartheta''_2 = 766; расчётное ϑ′\vartheta' = 706.7. По методичке пробные выбирают ниже фактического входа (Qб(ϑ′′)Q_б(\vartheta'') должно быть положительным).

    Рекомендация: Попробуйте ϑ1′′\vartheta''_1 ≈ 527, ϑ2′′\vartheta''_2 ≈ 677.

  • ⓘКПП-I: пробные ϑ′′\vartheta'' выше реального входаКПП-I пробные

    Пробные ϑ1′′\vartheta''_1 = 524, ϑ2′′\vartheta''_2 = 684; расчётное ϑ′\vartheta' = 598.8. По методичке пробные выбирают ниже фактического входа (Qб(ϑ′′)Q_б(\vartheta'') должно быть положительным).

    Рекомендация: Попробуйте ϑ1′′\vartheta''_1 ≈ 419, ϑ2′′\vartheta''_2 ≈ 569.

Объёмы и энтальпии

№ Vв0V^{0}_{\text{в}}

Теоретический объём воздуха

Vв0=0,0476⋅[∑(m+n4)⋅CmHn−O2]V^{0}_{в} = 0{,}0476\cdot\left[\sum\left(m+\tfrac{n}{4}\right)\cdot C_mH_n - O_2\right]
0,0476·[2·97,537 + 3,5·0,748 + 5·0,291 + 6,5·0,114 + 8·0,023 + 9,5·0 − 0,012]
= 9,522856м³/м³PDF: 9,636 (Δ 1.17%)
№ VRO20V^{0}_{\mathrm{R}\mathrm{O}_{2}}

Объём трёхатомных газов

VRO20=0,01⋅(CO2+CO+∑m⋅CmHn)V^{0}_{RO_2} = 0{,}01\cdot\left(CO_2 + CO + \sum m\cdot C_mH_n\right)
0,01·(0 + 1·97,537 + 2·0,748 + 3·0,291 + 4·0,114 + 5·0,023 + 6·0)
= 1,00477м³/м³PDF: 1,021 (Δ 1.59%)
№ VN20V^{0}_{\mathrm{N}_{2}}

Объём азота

VN20=0,79⋅Vв0+0,01⋅N2V^{0}_{N_2} = 0{,}79\cdot V^{0}_{в} + 0{,}01\cdot N_2
0,79·9,5229 + 0,01·1,275
= 7,535806м³/м³PDF: 7,625 (Δ 1.17%)
№ VH2O0V^{0}_{\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}}

Объём водяных паров

VH2O0=0,01⋅(∑n2⋅CmHn+0,124⋅dг)+0,0161⋅Vв0V^{0}_{H_2O} = 0{,}01\cdot\left(\sum\tfrac{n}{2}\cdot C_mH_n + 0{,}124\cdot d_г\right) + 0{,}0161\cdot V^{0}_{в}
0,01·(2·97,537 + 3·0,748 + 4·0,291 + 5·0,114 + 6·0,023 + 7·0 + 0,124·10) + 0,0161·9,5229
= 2,157618м³/м³PDF: 2,178 (Δ 0.94%)
№ Vг0V^{0}_{\text{г}}

Объём дымовых газов (теор.)

Vг0=VRO20+VN20+VH2O0V^{0}_{г} = V^{0}_{RO_2} + V^{0}_{N_2} + V^{0}_{H_2O}
1,0048 + 7,5358 + 2,1576
= 10,698194м³/м³PDF: 10,823 (Δ 1.15%)
№ αух\alpha _{\text{ух}}

Коэф. избытка воздуха в уходящих газах (за РВП)

αух=αт+∑Δαi\alpha_{ух} = \alpha_т + \sum \Delta\alpha_i
1,05 + 0 + 0,02 + 0,015 + 0,015 + 0,02 + 0,2
= 1,32—PDF: 1,32

КПД и расход топлива

№ q5q_{5}

Потеря теплоты от наружного охлаждения

q5=(60/Dном)0,5lg⁡Dномq_5 = \frac{(60/D_{ном})^{0{,}5}}{\lg D_{ном}}
(60/97,222)^0,5 / lg(97,222)
= 0,39521%PDF: 0,1627 (Δ 142.91%)
№ φ\varphi

Коэффициент сохранения тепла

φ=1−q5/100\varphi = 1 - q_5/100
1 − 0,3952/100
= 0,996048—PDF: 0,99837 (Δ 0.23%)
№ HухH_{\text{ух}}

Энтальпия уходящих газов (по таблице теплоёмкостей)

Hух=Hг0(ϑух)+(αух−1)⋅Hв0(ϑух)H_{ух} = H^{0}_{г}(\vartheta_{ух}) + (\alpha_{ух}-1)\cdot H^{0}_{в}(\vartheta_{ух})
HгH_{\text{г}}(117°С, α\alpha=1,32)
= 2181,502076кДж/м³PDF: 2227,45 (Δ 2.06%)
№ Hхв0H^{0}_{\text{хв}}

Энтальпия холодного воздуха

Hхв0=Vв0⋅Cв(tхв)⋅tхвH^{0}_{хв} = V^{0}_{в}\cdot C_в(t_{хв})\cdot t_{хв}
9,5229·CвC_{\text{в}}(30)·30
= 377,04796кДж/м³PDF: 381,57 (Δ 1.19%)
№ q2q_{2}

Потеря теплоты с уходящими газами

q2=(Hух−αух⋅Hхв0)(100−q4)Qрq_2 = \frac{(H_{ух}-\alpha_{ух}\cdot H^{0}_{хв})(100-q_4)}{Q_р}
(2181,5021 − 1,32·377,048)·(100−0)/36299
= 4,638692%PDF: 4,749 (Δ 2.32%)
№ ηк\eta _{\text{к}}

КПД котла (обратный баланс)

ηк=100−(q2+q3+q4+q5+q6)\eta_к = 100 - (q_2+q_3+q_4+q_5+q_6)
100 − (4,6387 + 0,05 + 0 + 0,3952 + 0)
= 94,916098%PDF: 95,038 (Δ 0.13%)
№ B

Полный расход топлива

B=Dпе(hпе−hпв)+Dпр(hкип−hпв)Qр⋅ηк/100B = \frac{D_{пе}(h_{пе}-h_{пв}) + D_{пр}(h_{кип}-h_{пв})}{Q_р\cdot \eta_к/100}
(97,222·(3486−1000) + 0,972·(1571−1000)) / (36299·94,9161/100)
= 7,031165м³/сPDF: 7,022 (Δ 0.13%)
№ BрB_{\text{р}}

Расчётный расход сгоревшего топлива

Bр=B⋅(1−0,01⋅q4)B_р = B\cdot(1 - 0{,}01\cdot q_4)
7,0312·(1 − 0,01·0)
= 7,031165м³/сPDF: 7,022 (Δ 0.13%)

Топка

№ qVq_V

Тепловое напряжение объёма топки

qV=Bр⋅QнVтq_V = \frac{B_р\cdot Q_н}{V_т}
7,0312·36299/945
= 270,078578кВт/м³PDF: 269,73 (Δ 0.13%)
№ sтs_{\text{т}}

Эффективная толщина излучающего слоя

sт=3,6⋅Vт/Fстs_т = 3{,}6\cdot V_т/F_{ст}
3,6·945/670
= 5,077612мPDF: 5,08
№ QвQ_{\text{в}}

Теплота, вносимая воздухом

Qв=βгв⋅Hгв0+Δαт⋅Hхв0Q_в = \beta_{гв}\cdot H^{0}_{гв} + \Delta\alpha_т\cdot H^{0}_{хв}
1·Hв0H^{0}_{\text{в}}(265°С) + 0,05·377,048
= 3375,624618кДж/м³PDF: 3378,05
№ QтQ_{\text{т}}

Полезное тепловыделение в топочной камере

Qт=Qр(100−q3−q4−q6)100−q4+QвQ_т = \frac{Q_р(100-q_3-q_4-q_6)}{100-q_4} + Q_в
36299·(100−0,05−0−0)/(100−0) + 3375,6246
= 39656,475118кДж/м³PDF: 39658,9
№ TаT_{\text{а}}

Адиабатическая температура горения

H(ϑа,αт)=Qт⇒ϑаH(\vartheta_а, \alpha_т) = Q_т \Rightarrow \vartheta_а
обратная интерполяция по таблице теплоёмкостей
= 2119,071077°CPDF: 2024 (Δ 4.70%)
№ kгk_{\text{г}}

Коэф. поглощения газов (излучение H₂O и RO₂)

kг=[7,8+16rH2Op⋅rп⋅sт−1](1−0,37⋅Tт′′/1000)k_г = \left[\frac{7{,}8+16r_{H_2O}}{\sqrt{p\cdot r_п\cdot s_т}} - 1\right](1 - 0{,}37\cdot T''_т/1000)
[(7,8+16·0,1936)/√(0,1·0,2835·5,0776) − 1]·(1 − 0,37·1489,9568/1000)
= 12,4410971/(м·МПа)
№ C/HC/H

Отношение C/H топлива

Cp/Hp=0,12⋅∑mn⋅CmHnC^p/H^p = 0{,}12\cdot\sum\tfrac{m}{n}\cdot C_mH_n
0,12·(0,25·97,537 + 0,333·0,748 + 0,375·0,291 + 0,4·0,114 + 0,417·0,023 + 0,429·0)
= 2,975747—
№ kсk_{\text{с}}

Коэф. поглощения сажистыми частицами

kс=0,3⋅(2−αт)(1,6⋅10−3⋅Tт′′−0,5)⋅CpHpk_с = 0{,}3\cdot(2-\alpha_т)(1{,}6\cdot10^{-3}\cdot T''_т - 0{,}5)\cdot\tfrac{C^p}{H^p}
0,3·(2−1,05)·(1,6e−3·1489,9568 − 0,5)·2,9757
= 1,5976511/(м·МПа)
№ k

Суммарный коэф. поглощения

k=kг⋅rп+kсk = k_г\cdot r_п + k_с
12,4411·0,2835 + 1,5977
= 5,1246681/(м·МПа)
№ Bu

Критерий Бугера

Bu=k⋅p⋅sтBu = k\cdot p\cdot s_т
5,1247·0,1·5,0776
= 2,602108—PDF: 1,337 (Δ 94.62%)
№ Bu~\tilde{Bu}

Эффективный критерий Бугера

Bu~=1,6⋅ln⁡1,4 Bu2+Bu+21,4 Bu2−Bu+2\tilde{Bu} = 1{,}6\cdot\ln\frac{1{,}4\,Bu^2+Bu+2}{1{,}4\,Bu^2-Bu+2}
1,6·ln[(1,4·2,6021² + 2,6021 + 2)/(1,4·2,6021² − 2,6021 + 2)]
= 0,738189—PDF: 0,9797 (Δ 24.65%)
№ (Vc)ср(Vc)_{\text{ср}}

Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания

(Vc)ср=Qт−Hт′′ϑа−ϑт′′(Vc)_{ср} = \frac{Q_т - H''_т}{\vartheta_а - \vartheta''_т}
(39656,4751 − H(1050°С)) / (2119,0711 − 1050)
= 20,346027кДж/(м³·К)
№ θт′′\theta ''_{\text{т}}

Температура газов на выходе из топки (формула Гурвича)

ϑт′′=Tа1+M⋅Bu~0,3⋅(5,67⋅10−11 ψ Fст Tа3φ Bр (Vc)ср)0,6−273\vartheta''_т = \frac{T_а}{1 + M\cdot\tilde{Bu}^{0{,}3}\cdot\left(\frac{5{,}67\cdot10^{-11}\,\psi\,F_{ст}\,T_а^3}{\varphi\,B_р\,(Vc)_{ср}}\right)^{0{,}6}} - 273
TаT_{\text{а}}=2392,2211, MM=0,395 (=0,52−0,5·0,25), ψ\psi=0,65, φ\varphi=0,996, BрB_{\text{р}}=7,0312, Bu~\tilde{Bu}=0,7382
= 1216,806759°CPDF: 1182,6 (Δ 2.89%)
№ Hт′′H''_{\text{т}}

Энтальпия газов на выходе из топки

Hт′′=Hг(ϑт′′,αт)H''_т = H_г(\vartheta''_т, \alpha_т)
HгH_{\text{г}}(1216,8068°С, αт\alpha_{\text{т}}=1,05)
= 21298,930456кДж/м³PDF: 20816,07 (Δ 2.32%)
№ QлQ_{\text{л}}

Лучистое тепловосприятие топки

Qл=Qт−Hт′′Q_л = Q_т - H''_т
39656,4751 − 21298,9305
= 18357,544661кДж/м³PDF: 18842,83 (Δ 2.58%)
№ qлq_{\text{л}}

Удельная лучистая нагрузка

qл=Bр⋅QлFст⋅χq_л = \frac{B_р\cdot Q_л}{F_{ст}\cdot \chi}
7,0312·18357,5447 / (670·0,98)
= 196,580756кВт/м²PDF: 201,52 (Δ 2.45%)

ШПП

№ ШПП/θ′\text{ШПП}/\theta '

Температура газов на входе

ϑ′ (из предыдущей поверхности)\vartheta' \text{ (из предыдущей поверхности)}
= 1216,806759°C
№ ШПП/I′\text{ШПП}/I'

Энтальпия газов на входе

I′=Hг(ϑ′,αвх)I' = H_г(\vartheta', \alpha_{вх})
HгH_{\text{г}}(1216,8068°С, α\alpha=1,05)
= 21298,930456кДж/м³
№ ШПП/Qб1\text{ШПП}/Q_{\text{б}1}

QбQ_б при ϑ1′′\vartheta''_1 = 973 °С

Qб=φ(I′−I′′+Δα⋅Iпрс0)Q_б = \varphi(I'-I''+\Delta\alpha\cdot I^{0}_{прс})
0,996·(21298,9305 − 16604,2182 + 0·377,048)
= 4676,15829кДж/м³
№ ШПП/Qт1\text{ШПП}/Q_{\text{т}1}

QтQ_т при ϑ1′′\vartheta''_1, kk = 127,8738 Вт/(м²·К)

Qт=k⋅H⋅ΔtBр⋅10−3;k=ψ(αк+αл)1+(αк+αл)/α2Q_т = \frac{k\cdot H\cdot\Delta t}{B_р}\cdot 10^{-3};\quad k = \frac{\psi(\alpha_к+\alpha_л)}{1+(\alpha_к+\alpha_л)/\alpha_2}
αк\alpha_{\text{к}} = 79,237; αл\alpha_{\text{л}} = 159,3054; WгW_{\text{г}} = 10,3625 м/с → kk = 127,8738; 127,8738·480·569,9034/7,0312·10⁻³
= 4975,040915кДж/м³
№ ШПП/Qб2\text{ШПП}/Q_{\text{б}2}

QбQ_б при ϑ2′′\vartheta''_2 = 1133 °С

Qб=φ(I′−I′′+Δα⋅Iпрс0)Q_б = \varphi(I'-I''+\Delta\alpha\cdot I^{0}_{прс})
0,996·(21298,9305 − 19670,3187 + 0·377,048)
= 1622,175318кДж/м³
№ ШПП/Qт2\text{ШПП}/Q_{\text{т}2}

QтQ_т при ϑ2′′\vartheta''_2, kk = 137,322 Вт/(м²·К)

Qт=k⋅H⋅ΔtBр⋅10−3Q_т = \frac{k\cdot H\cdot\Delta t}{B_р}\cdot 10^{-3}
αк\alpha_{\text{к}} = 82,9632; αл\alpha_{\text{л}} = 175,482; WгW_{\text{г}} = 10,9684 м/с → kk = 137,322; 137,322·480·649,9034/7,0312·10⁻³
= 6092,603416кДж/м³
№ ШПП/θрасч′′\text{ШПП}/\theta ''_{\text{расч}}

Расчётная температура газов на выходе (линейная интерполяция)

ϑрасч′′:Qб(ϑ′′)=Qт(ϑ′′)\vartheta''_{расч}: Q_б(\vartheta'') = Q_т(\vartheta'')
пересечение прямых (Qб−QтQ_{\text{б}} - Q_{\text{т}}) на отрезке [973, 1133]
= 961,53633°CPDF: 970,6 (Δ 0.93%)
№ ШПП/Qб, расч\text{ШПП}/Q_{\text{б},\,\text{расч}}

Тепловосприятие поверхности (окончательное)

Qб=φ(I′−Iрасч′′+Δα⋅Iпрс0)Q_б = \varphi(I'-I''_{расч}+\Delta\alpha\cdot I^{0}_{прс})
0,996·(21298,9305 − 16387,4983 + 0·377,048)
= 4892,02163кДж/м³PDF: 3332,37 (Δ 46.80%)

Графическое определение ϑрасч′′\vartheta''_{\text{расч}} для поверхности «ШПП»

9369921047110311599522405385753106763θ″, °CQ, кДж/м³Q_б (баланс)Q_т (теплопередача)θ″_расчθ″_расч = 961,5 °CQ_б = 4892 кДж/м³

КПП-III

№ КПП-III/θ′\text{КПП-III}/\theta '

Температура газов на входе

ϑ′ (из предыдущей поверхности)\vartheta' \text{ (из предыдущей поверхности)}
= 961,53633°C
№ КПП-III/I′\text{КПП-III}/I'

Энтальпия газов на входе

I′=Hг(ϑ′,αвх)I' = H_г(\vartheta', \alpha_{вх})
HгH_{\text{г}}(961,5363°С, α\alpha=1,05)
= 16387,498334кДж/м³
№ КПП-III/Qб1\text{КПП-III}/Q_{\text{б}1}

QбQ_б при ϑ1′′\vartheta''_1 = 704 °С

Qб=φ(I′−I′′+Δα⋅Iпрс0)Q_б = \varphi(I'-I''+\Delta\alpha\cdot I^{0}_{прс})
0,996·(16518,7662 − 11728,192 + 0,02·377,048)
= 4779,152516кДж/м³
№ КПП-III/Qт1\text{КПП-III}/Q_{\text{т}1}

QтQ_т при ϑ1′′\vartheta''_1, kk = 100,9332 Вт/(м²·К)

Qт=k⋅H⋅ΔtBр⋅10−3;k=ψ(αк+αл)1+(αк+αл)/α2Q_т = \frac{k\cdot H\cdot\Delta t}{B_р}\cdot 10^{-3};\quad k = \frac{\psi(\alpha_к+\alpha_л)}{1+(\alpha_к+\alpha_л)/\alpha_2}
αк\alpha_{\text{к}} = 55,3411; αл\alpha_{\text{л}} = 70,899; WгW_{\text{г}} = 6,0239 м/с → kk = 100,9332; 100,9332·900·363,8754/7,0312·10⁻³
= 4701,126229кДж/м³
№ КПП-III/Qб2\text{КПП-III}/Q_{\text{б}2}

QбQ_б при ϑ2′′\vartheta''_2 = 864 °С

Qб=φ(I′−I′′+Δα⋅Iпрс0)Q_б = \varphi(I'-I''+\Delta\alpha\cdot I^{0}_{прс})
0,996·(16518,7662 − 14678,4013 + 0,02·377,048)
= 1840,60277кДж/м³
№ КПП-III/Qт2\text{КПП-III}/Q_{\text{т}2}

QтQ_т при ϑ2′′\vartheta''_2, kk = 109,0432 Вт/(м²·К)

Qт=k⋅H⋅ΔtBр⋅10−3Q_т = \frac{k\cdot H\cdot\Delta t}{B_р}\cdot 10^{-3}
αк\alpha_{\text{к}} = 57,6409; αл\alpha_{\text{л}} = 79,4379; WгW_{\text{г}} = 6,4597 м/с → kk = 109,0432; 109,0432·900·452,7682/7,0312·10⁻³
= 6319,603856кДж/м³
№ КПП-III/θрасч′′\text{КПП-III}/\theta ''_{\text{расч}}

Расчётная температура газов на выходе (линейная интерполяция)

ϑрасч′′:Qб(ϑ′′)=Qт(ϑ′′)\vartheta''_{расч}: Q_б(\vartheta'') = Q_т(\vartheta'')
пересечение прямых (Qб−QтQ_{\text{б}} - Q_{\text{т}}) на отрезке [704, 864]
= 706,73955°CPDF: 790,6 (Δ 10.61%)
№ КПП-III/Qб, расч\text{КПП-III}/Q_{\text{б},\,\text{расч}}

Тепловосприятие поверхности (окончательное)

Qб=φ(I′−Iрасч′′+Δα⋅Iпрс0)Q_б = \varphi(I'-I''_{расч}+\Delta\alpha\cdot I^{0}_{прс})
0,996·(16518,7662 − 11777,8892 + 0,02·377,048)
= 4729,651736кДж/м³PDF: 2725,38 (Δ 73.54%)

Графическое определение ϑрасч′′\vartheta''_{\text{расч}} для поверхности «КПП-III»

68073278483688811692624408055366991θ″, °CQ, кДж/м³Q_б (баланс)Q_т (теплопередача)θ″_расчθ″_расч = 706,7 °CQ_б = 4730 кДж/м³

КПП-II

№ КПП-II/θ′\text{КПП-II}/\theta '

Температура газов на входе

ϑ′ (из предыдущей поверхности)\vartheta' \text{ (из предыдущей поверхности)}
= 706,73955°C
№ КПП-II/I′\text{КПП-II}/I'

Энтальпия газов на входе

I′=Hг(ϑ′,αвх)I' = H_г(\vartheta', \alpha_{вх})
HгH_{\text{г}}(706,7396°С, α\alpha=1,07)
= 11777,889201кДж/м³
№ КПП-II/Qб1\text{КПП-II}/Q_{\text{б}1}

QбQ_б при ϑ1′′\vartheta''_1 = 606 °С

Qб=φ(I′−I′′+Δα⋅Iпрс0)Q_б = \varphi(I'-I''+\Delta\alpha\cdot I^{0}_{прс})
0,996·(11942,7232 − 10108,5012 + 0,015·377,048)
= 1832,606389кДж/м³
№ КПП-II/Qт1\text{КПП-II}/Q_{\text{т}1}

QтQ_т при ϑ1′′\vartheta''_1, kk = 80,8387 Вт/(м²·К)

Qт=k⋅H⋅ΔtBр⋅10−3;k=ψ(αк+αл)1+(αк+αл)/α2Q_т = \frac{k\cdot H\cdot\Delta t}{B_р}\cdot 10^{-3};\quad k = \frac{\psi(\alpha_к+\alpha_л)}{1+(\alpha_к+\alpha_л)/\alpha_2}
αк\alpha_{\text{к}} = 50,5238; αл\alpha_{\text{л}} = 49,3287; WгW_{\text{г}} = 5,1391 м/с → kk = 80,8387; 80,8387·700·248,8698/7,0312·10⁻³
= 2002,912598кДж/м³
№ КПП-II/Qб2\text{КПП-II}/Q_{\text{б}2}

QбQ_б при ϑ2′′\vartheta''_2 = 766 °С

⚠

Пробная θ″₂ = 766 °С близка к (или выше) температуры газов на входе θ' = 706,7396 °С, поэтому Q_б здесь отрицательный. Это физически некорректная точка — она используется только как опорная для линейной интерполяции, итоговое Q_б при θ″_расч корректное.

Qб=φ(I′−I′′+Δα⋅Iпрс0)Q_б = \varphi(I'-I''+\Delta\alpha\cdot I^{0}_{прс})
0,996·(11942,7232 − 13040,3117 + 0,015·377,048)
= -1087,617268кДж/м³
№ КПП-II/Qт2\text{КПП-II}/Q_{\text{т}2}

QтQ_т при ϑ2′′\vartheta''_2, kk = 88,3761 Вт/(м²·К)

Qт=k⋅H⋅ΔtBр⋅10−3Q_т = \frac{k\cdot H\cdot\Delta t}{B_р}\cdot 10^{-3}
αк\alpha_{\text{к}} = 53,109; αл\alpha_{\text{л}} = 56,5643; WгW_{\text{г}} = 5,5814 м/с → kk = 88,3761; 88,3761·700·328,8698/7,0312·10⁻³
= 2893,539229кДж/м³
№ КПП-II/θрасч′′\text{КПП-II}/\theta ''_{\text{расч}}

Расчётная температура газов на выходе (линейная интерполяция)

ϑрасч′′:Qб(ϑ′′)=Qт(ϑ′′)\vartheta''_{расч}: Q_б(\vartheta'') = Q_т(\vartheta'')
пересечение прямых (Qб−QтQ_{\text{б}} - Q_{\text{т}}) на отрезке [606, 766]
= 598,849629°CPDF: 652,6 (Δ 8.24%)
№ КПП-II/Qб, расч\text{КПП-II}/Q_{\text{б},\,\text{расч}}

Тепловосприятие поверхности (окончательное)

Qб=φ(I′−Iрасч′′+Δα⋅Iпрс0)Q_б = \varphi(I'-I''_{расч}+\Delta\alpha\cdot I^{0}_{прс})
0,996·(11942,7232 − 9979,9885 + 0,015·377,048)
= 1960,611165кДж/м³PDF: 2025,56 (Δ 3.21%)

Графическое определение ϑрасч′′\vartheta''_{\text{расч}} для поверхности «КПП-II»

574628682737791-1685-39190321973491θ″, °CQ, кДж/м³Q_б (баланс)Q_т (теплопередача)θ″_расчθ″_расч = 598,8 °CQ_б = 1961 кДж/м³

КПП-I

№ КПП-I/θ′\text{КПП-I}/\theta '

Температура газов на входе

ϑ′ (из предыдущей поверхности)\vartheta' \text{ (из предыдущей поверхности)}
= 598,849629°C
№ КПП-I/I′\text{КПП-I}/I'

Энтальпия газов на входе

I′=Hг(ϑ′,αвх)I' = H_г(\vartheta', \alpha_{вх})
HгH_{\text{г}}(598,8496°С, α\alpha=1,085)
= 9979,988507кДж/м³
№ КПП-I/Qб1\text{КПП-I}/Q_{\text{б}1}

QбQ_б при ϑ1′′\vartheta''_1 = 524 °С

Qб=φ(I′−I′′+Δα⋅Iпрс0)Q_б = \varphi(I'-I''+\Delta\alpha\cdot I^{0}_{прс})
0,996·(10098,3633 − 8751,8839 + 0,015·377,048)
= 1346,791401кДж/м³
№ КПП-I/Qт1\text{КПП-I}/Q_{\text{т}1}

QтQ_т при ϑ1′′\vartheta''_1, kk = 57,1821 Вт/(м²·К)

Qт=k⋅H⋅ΔtBр⋅10−3;k=ψ(αк+αл)1+(αк+αл)/α2Q_т = \frac{k\cdot H\cdot\Delta t}{B_р}\cdot 10^{-3};\quad k = \frac{\psi(\alpha_к+\alpha_л)}{1+(\alpha_к+\alpha_л)/\alpha_2}
αк\alpha_{\text{к}} = 37,9256; αл\alpha_{\text{л}} = 31,6891; WгW_{\text{г}} = 4,5614 м/с → kk = 57,1821; 57,1821·550·200,6248/7,0312·10⁻³
= 897,388466кДж/м³
№ КПП-I/Qб2\text{КПП-I}/Q_{\text{б}2}

QбQ_б при ϑ2′′\vartheta''_2 = 684 °С

⚠

Пробная θ″₂ = 684 °С близка к (или выше) температуры газов на входе θ' = 598,8496 °С, поэтому Q_б здесь отрицательный. Это физически некорректная точка — она используется только как опорная для линейной интерполяции, итоговое Q_б при θ″_расч корректное.

Qб=φ(I′−I′′+Δα⋅Iпрс0)Q_б = \varphi(I'-I''+\Delta\alpha\cdot I^{0}_{прс})
0,996·(10098,3633 − 11661,4395 + 0,015·377,048)
= -1551,265399кДж/м³
№ КПП-I/Qт2\text{КПП-I}/Q_{\text{т}2}

QтQ_т при ϑ2′′\vartheta''_2, kk = 62,8293 Вт/(м²·К)

Qт=k⋅H⋅ΔtBр⋅10−3Q_т = \frac{k\cdot H\cdot\Delta t}{B_р}\cdot 10^{-3}
αк\alpha_{\text{к}} = 39,9186; αл\alpha_{\text{л}} = 36,8349; WгW_{\text{г}} = 4,9987 м/с → kk = 62,8293; 62,8293·550·280,6248/7,0312·10⁻³
= 1379,189691кДж/м³
№ КПП-I/θрасч′′\text{КПП-I}/\theta ''_{\text{расч}}

Расчётная температура газов на выходе (линейная интерполяция)

ϑрасч′′:Qб(ϑ′′)=Qт(ϑ′′)\vartheta''_{расч}: Q_б(\vartheta'') = Q_т(\vartheta'')
пересечение прямых (Qб−QтQ_{\text{б}} - Q_{\text{т}}) на отрезке [524, 684]
= 545,274405°CPDF: 525,6 (Δ 3.74%)
№ КПП-I/Qб, расч\text{КПП-I}/Q_{\text{б},\,\text{расч}}

Тепловосприятие поверхности (окончательное)

Qб=φ(I′−Iрасч′′+Δα⋅Iпрс0)Q_б = \varphi(I'-I''_{расч}+\Delta\alpha\cdot I^{0}_{прс})
0,996·(10098,3633 − 9132,1422 + 0,015·377,048)
= 968,035886кДж/м³PDF: 1812,61 (Δ 46.59%)

Графическое определение ϑрасч′′\vartheta''_{\text{расч}} для поверхности «КПП-I»

500552604656708-1991-1038-868661819θ″, °CQ, кДж/м³Q_б (баланс)Q_т (теплопередача)θ″_расчθ″_расч = 545,3 °CQ_б = 968 кДж/м³

ЭК

№ ЭК/θ′\text{ЭК}/\theta '

Температура газов на входе

ϑ′ (из предыдущей поверхности)\vartheta' \text{ (из предыдущей поверхности)}
= 545,274405°C
№ ЭК/I′\text{ЭК}/I'

Энтальпия газов на входе

I′=Hг(ϑ′,αвх)I' = H_г(\vartheta', \alpha_{вх})
HгH_{\text{г}}(545,2744°С, α\alpha=1,1)
= 9132,142188кДж/м³
№ ЭК/Qб1\text{ЭК}/Q_{\text{б}1}

QбQ_б при ϑ1′′\vartheta''_1 = 259 °С

Qб=φ(I′−I′′+Δα⋅Iпрс0)Q_б = \varphi(I'-I''+\Delta\alpha\cdot I^{0}_{прс})
0,996·(9257,1752 − 4199,8147 + 0,02·377,048)
= 5044,884437кДж/м³
№ ЭК/Qт1\text{ЭК}/Q_{\text{т}1}

QтQ_т при ϑ1′′\vartheta''_1, kk = 44,9622 Вт/(м²·К)

Qт=k⋅H⋅ΔtBр⋅10−3;k=ψ(αк+αл)1+(αк+αл)/α2Q_т = \frac{k\cdot H\cdot\Delta t}{B_р}\cdot 10^{-3};\quad k = \frac{\psi(\alpha_к+\alpha_л)}{1+(\alpha_к+\alpha_л)/\alpha_2}
αк\alpha_{\text{к}} = 49,4236; αл\alpha_{\text{л}} = 16,9394; WгW_{\text{г}} = 4,7883 м/с → kk = 44,9622; 44,9622·3600·98,5329/7,0312·10⁻³
= 2268,320911кДж/м³
№ ЭК/Qб2\text{ЭК}/Q_{\text{б}2}

QбQ_б при ϑ2′′\vartheta''_2 = 419 °С

Qб=φ(I′−I′′+Δα⋅Iпрс0)Q_б = \varphi(I'-I''+\Delta\alpha\cdot I^{0}_{прс})
0,996·(9257,1752 − 7000,4468 + 0,02·377,048)
= 2255,320717кДж/м³
№ ЭК/Qт2\text{ЭК}/Q_{\text{т}2}

QтQ_т при ϑ2′′\vartheta''_2, kk = 48,4165 Вт/(м²·К)

Qт=k⋅H⋅ΔtBр⋅10−3Q_т = \frac{k\cdot H\cdot\Delta t}{B_р}\cdot 10^{-3}
αк\alpha_{\text{к}} = 51,2335; αл\alpha_{\text{л}} = 20,4106; WгW_{\text{г}} = 5,3556 м/с → kk = 48,4165; 48,4165·3600·212,1372/7,0312·10⁻³
= 5258,785133кДж/м³
№ ЭК/θрасч′′\text{ЭК}/\theta ''_{\text{расч}}

Расчётная температура газов на выходе (линейная интерполяция)

ϑрасч′′:Qб(ϑ′′)=Qт(ϑ′′)\vartheta''_{расч}: Q_б(\vartheta'') = Q_т(\vartheta'')
пересечение прямых (Qб−QтQ_{\text{б}} - Q_{\text{т}}) на отрезке [259, 419]
= 335,859518°CPDF: 334,6 (Δ 0.38%)
№ ЭК/Qб, расч\text{ЭК}/Q_{\text{б},\,\text{расч}}

Тепловосприятие поверхности (окончательное)

Qб=φ(I′−Iрасч′′+Δα⋅Iпрс0)Q_б = \varphi(I'-I''_{расч}+\Delta\alpha\cdot I^{0}_{прс})
0,996·(9257,1752 − 5514,7815 + 0,02·377,048)
= 3735,114499кДж/м³PDF: 2637,59 (Δ 41.61%)

Графическое определение ϑрасч′′\vartheta''_{\text{расч}} для поверхности «ЭК»

23528733939144318052781375747335709θ″, °CQ, кДж/м³Q_б (баланс)Q_т (теплопередача)θ″_расчθ″_расч = 335,9 °CQ_б = 3735 кДж/м³

РВП

№ РВП/θ′\text{РВП}/\theta '

Температура газов на входе в РВП

ϑ′=ϑЭК′′\vartheta' = \vartheta''_{ЭК}
= 335,859518°C
№ РВП/I′\text{РВП}/I'

Энтальпия газов на входе в РВП

I′=Hг(ϑ′,αЭК)I' = H_г(\vartheta', \alpha_{ЭК})
HгH_{\text{г}}(335,8595°С, αЭК\alpha_{\text{ЭК}}=1,12)
= 5514,781534кДж/м³
№ РВП/θ′′\text{РВП}/\theta ''

Температура уходящих газов

ϑ′′=ϑух (принято)\vartheta'' = \vartheta_{ух} \text{ (принято)}
= 117°CPDF: 123,6 (Δ 5.34%)
№ РВП/Iух\text{РВП}/I_{\text{ух}}

Энтальпия уходящих газов

Iух=Hг(ϑух,αух)I_{ух} = H_г(\vartheta_{ух}, \alpha_{ух})
HгH_{\text{г}}(117°С, αух\alpha_{\text{ух}}=1,32)
= 1887,196316кДж/м³
№ РВП/Qб\text{РВП}/Q_{\text{б}}

Тепловосприятие РВП по балансу

Qб=φ(I′−Iух+ΔαРВП⋅Hхв0)Q_б = \varphi(I'-I_{ух}+\Delta\alpha_{РВП}\cdot H^{0}_{хв})
0,996·(5514,7815 − 1887,1963 + 0,2·377,048)
= 3731,078539кДж/м³PDF: 3049,07 (Δ 22.37%)
№ РВП/k\text{РВП}/k

Коэф. теплопередачи РВП (методичка 10.27, справочно)

k=ξи⋅A⋅(0,5(ωг+ωв)8)0,8k = \xi_и\cdot A\cdot\left(\frac{0{,}5(\omega_г+\omega_в)}{8}\right)^{0{,}8}
1·13,5·(0,5·(9+7,2)/8)^0,8
= 13,634832Вт/(м²·К)

Баланс

№ Σ Q\Sigma\,Q

Сумма тепловосприятий поверхностей рабочего тела

ΣQ=(Qл+QШПП+QКПП−III+QКПП−II+QКПП−I+QЭК)⋅100−q4100\Sigma Q = (Q_л + Q_{ШПП} + Q_{КПП-III} + Q_{КПП-II} + Q_{КПП-I} + Q_{ЭК})\cdot\tfrac{100-q_4}{100}
(18357,5447 + 4892,0216 + 4729,6517 + 1960,6112 + 968,0359 + 3735,1145)·1
= 34642,979577кДж/м³
№ QполезноеQ_{\text{полезное}}

Полезное тепло котла (рабочему телу)

Qполезн=Qр⋅ηк/100Q_{полезн} = Q_р\cdot\eta_к/100
36299·94,9161/100 (QРВПQ_{\text{РВП}} не входит — тепло возвращается в топку через воздух)
= 34453,594294кДж/м³
№ ΔQ\Delta Q

Невязка баланса

ΔQ=Qполезн−ΣQ\Delta Q = Q_{полезн} - \Sigma Q
34453,5943 − 34642,9796
= -189,385283кДж/м³PDF: 72,59 (Δ 360.90%)
№ δQ\delta Q

Относительная невязка (должна быть ≤ 0.5 %)

δQ=ΔQQр⋅100%\delta Q = \frac{\Delta Q}{Q_р}\cdot 100\%
-189,3853/36299·100
= -0,521737%PDF: 0,2 (Δ 360.87%)

Справка: энтальпии

№ Hв0(100)H^{0}_{\text{в}}(100)

Энтальпия теор. воздуха при θ = 100 °С

Hв0=Vв0⋅Cв(100)⋅100H^0_в = V^0_в\cdot C_в(100)\cdot 100
9,5229·CвC_{\text{в}}(100)·100
= 1256,826535кДж/м³
№ Hг0(100)H^{0}_{\text{г}}(100)

Энтальпия теор. продуктов сгорания при θ = 100 °С

Hг0=(VRO2CRO2+VH2O0CH2O+VN20CN2)⋅ϑH^0_г = (V_{RO_2}C_{RO_2}+V^0_{H_2O}C_{H_2O}+V^0_{N_2}C_{N_2})\cdot\vartheta
(1,0048·CRO2C_{\mathrm{RO_2}}(100)+2,1576·CH2OC_{\mathrm{H_2O}}(100)+7,5358·CN2C_{\mathrm{N_2}}(100))·100
= 1459,777568кДж/м³