Вторичные энергоресурсы

Теоретически необходимый объем воздуха:

$$V^{о}=\mathrm{0,089}{C}^{р}+\mathrm{0,266}{H}^{р}+\mathrm{0,033}\left(S_{л}^{р}-O^{р}\right)=$$

$$=\mathrm{0,089}\times \mathrm{49,3}+\mathrm{0,266}\times \mathrm{3,6}+\mathrm{0,033}\times \left(\mathrm{3,0}-\mathrm{8,3}\right)=\mathrm{5,17}\frac{{м}^3}{кг}$$

Теоретический объем газов:

$$V_{г}^{о}=\mathrm{0,0187}\left(C^{р}+\mathrm{0,0375}{S}_{л}^{р}\right)+\mathrm{0,79}{V}^{о}+\frac{\mathrm{0,8}{N}^{р}}{100}+$$

$$+\mathrm{0,0124}\left(9H^{р}+W^{р}\right)+\mathrm{0,0161}{V}^{о}=$$

$$=\mathrm{0,0187}\times \left(\mathrm{49,3}+\mathrm{0,0375}\times 3\right)+\mathrm{0,79}\times \mathrm{5,17}+\frac{\mathrm{0,8}\times 1}{100}+$$

$$+\mathrm{0,0124}\times \left(9\times \mathrm{3,6}+13\right)+\mathrm{0,0161}\times \mathrm{5,71}=\mathrm{5,67}\frac{{м}^3}{кг}$$

Расход уходящих газов перед экономайзером:

$$V_{г}=n{B}_{р}\left[V_{г}^{о}+\left({\alpha }_{у}-1\right)V^{о}\right]\frac{\vartheta +273}{273}=$$

$$=2\times \mathrm{0,25}\times \left[\mathrm{5,67}+\left(\mathrm{1,4}-1\right)\times \mathrm{5,17}\right]\times \frac{320+273}{273}=\mathrm{8,4}\frac{{м}^3}{с}$$

Расход уходящих газов за экономайзером:

$$V_{г}^{’}=n{B}_{р}\left[V_{г}^{о}+\left({\alpha }_{у}-1\right)V^{о}\right]\frac{{\vartheta }^{’}+273}{273}=$$

$$=2\times \mathrm{0,25}\times \left[\mathrm{5,67}+\left(\mathrm{1,4}-1\right)\times \mathrm{5,17}\right]\times \frac{200+273}{273}=\mathrm{6,7}\frac{{м}^3}{с}$$

Средний расход уходящих газов при их охлаждении в экономайзере от ϑ до ϑ’:

$$V_{г.ср}=\frac{V_{г}+V_{г}^{’}}{2}=\frac{\mathrm{8,4}+\mathrm{6,7}}{2}=\mathrm{7,55}\frac{{м}^3}{с}$$

Количество теплоты, отдаваемой уходящими котельными газами водяному экономайзеру:

$$Q_{т}=V_{г.ср}{c}_{г.ср}^{’}\left(\vartheta -{\vartheta }^{’}\right)=\mathrm{7,55}\times \mathrm{1,415}\times \left(320-200\right)=1282\frac{кДж}{с}$$

Ответ: Q_т = 1282 кДж/с.

Теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания топлива:

$${\mathrm{V}}^{\mathrm{о}}=\mathrm{0,0478}\left[2{\mathrm{C}\mathrm{H}}_4+\sum \left(\mathrm{m}+\frac{\mathrm{n}}{4}\right)\mathrm{ }{\mathrm{C}}_{\mathrm{m}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{n}}-{\mathrm{O}}_2\right]=$$

$$=\mathrm{0,0478}\left[2{\mathrm{C}\mathrm{H}}_4+\mathrm{3,5}{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6+5{\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_8+\mathrm{6,5}{\mathrm{C}}_4{\mathrm{H}}_{10}\right]=$$

$$=\mathrm{0,0478}\times \left(2\times \mathrm{98,2}+\mathrm{3,5}\times \mathrm{0,4}+5\times \mathrm{0,1}+\mathrm{6,5}\times \mathrm{0,1}\right)=\mathrm{9,51}\frac{{\mathrm{м}}^3}{{\mathrm{м}}^3}$$

Теоретический объем:

- двухатомных газов:

$${\mathrm{V}}_{{\mathrm{N}}_2}^{\mathrm{о}}=\mathrm{0,79}{\mathrm{V}}^{\mathrm{о}}+\frac{{\mathrm{N}}_2}{100}=\mathrm{0,79}\times \mathrm{9,51}+\frac{1}{100}=\mathrm{7,52}\frac{{\mathrm{м}}^3}{{\mathrm{м}}^3}$$

- трехатомных газов:

$${\mathrm{V}}_{\mathrm{R}{\mathrm{O}}_2}=\mathrm{0,01}\left(\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2+\mathrm{C}{\mathrm{H}}_4+2{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6+3{\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_8+4{\mathrm{C}}_4{\mathrm{H}}_{10}\right)=$$

$$=\mathrm{0,01}\times \left(\mathrm{0,2}+\mathrm{98,2}+2\times \mathrm{0,4}+3\times \mathrm{0,1}+4\times \mathrm{0,1}\right)=\mathrm{1,0}\frac{{\mathrm{м}}^3}{{\mathrm{м}}^3}$$

- водяных паров:

$${\mathrm{V}}_{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}^{\mathrm{о}}=\mathrm{0,01}\left(2\mathrm{C}{\mathrm{H}}_4+3{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6+4{\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_8+5{\mathrm{C}}_4{\mathrm{H}}_{10}\right)+\mathrm{0,0161}{\mathrm{V}}^{\mathrm{о}}=$$

$$=\mathrm{0,01}\times \left(2\times \mathrm{98,2}+3\times \mathrm{0,4}+4\times \mathrm{0,1}+5\times \mathrm{0,1}\right)+\mathrm{0,0161}\times \mathrm{9,51}=\mathrm{2,13}\frac{{\mathrm{м}}^3}{{\mathrm{м}}^3}$$

Энтальпия CO₂, N₂, H₂O и воздуха, при температуре ϑ’ = 200 ℃ определяем по справочной таблице:

$${\left(\mathrm{c}{\mathrm{\vartheta }}^{\mathrm{’}}\right)}_{\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2}=357\frac{\mathrm{к}\mathrm{Д}\mathrm{ж}}{{\mathrm{м}}^3}$$

$${\left(\mathrm{c}{\mathrm{\vartheta }}^{\mathrm{’}}\right)}_{{\mathrm{N}}_2}=260\frac{\mathrm{к}\mathrm{Д}\mathrm{ж}}{{\mathrm{м}}^3}$$

$${\left(\mathrm{c}{\mathrm{\vartheta }}^{\mathrm{’}}\right)}_{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}=304\frac{\mathrm{к}\mathrm{Д}\mathrm{ж}}{{\mathrm{м}}^3}$$

$${\left(\mathrm{c}{\mathrm{\vartheta }}^{\mathrm{’}}\right)}_{\mathrm{в}}=266\frac{\mathrm{к}\mathrm{Д}\mathrm{ж}}{{\mathrm{м}}^3}$$

Энтальпия продуктов сгорания при температуре газов ϑ’ = 200 ℃:

$$I_{г}^{’}=V_{R{O}_2}{\left(c{\mathrm{\vartheta }}^{\mathrm{’}}\right)}_{C{O}_2}+V_{N_2}^{о}{\left(c{\mathrm{\vartheta }}^{\mathrm{’}}\right)}_{N_2}+V_{H_{2}O}^{о}{\left(c{\mathrm{\vartheta }}^{\mathrm{’}}\right)}_{H_{2}O}+\left({\alpha }_{у}-1\right)V^{о}{\left(\mathrm{c}{\mathrm{\vartheta }}^{\mathrm{’}}\right)}_{\mathrm{в}}=$$

$$=1\times 357+\mathrm{7,52}\times 260+\mathrm{2,13}\times 304+\left(\mathrm{1,3}-1\right)\times \mathrm{9,51}\times 266=5489\frac{\mathrm{к}\mathrm{Д}\mathrm{ж}}{{\mathrm{м}}^3}$$

Энтальпия CO₂, N₂, H₂O и воздуха, при температуре ϑ = 700 ℃ определяем по справочной таблице:

$${\left(\mathrm{c}\mathrm{\vartheta }\right)}_{\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2}=1461\frac{\mathrm{к}\mathrm{Д}\mathrm{ж}}{{\mathrm{м}}^3}$$

$${\left(\mathrm{c}\mathrm{\vartheta }\right)}_{{\mathrm{N}}_2}=946\frac{\mathrm{к}\mathrm{Д}\mathrm{ж}}{{\mathrm{м}}^3}$$

$${\left(\mathrm{c}\mathrm{\vartheta }\right)}_{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}=1147\frac{\mathrm{к}\mathrm{Д}\mathrm{ж}}{{\mathrm{м}}^3}$$

$${\left(\mathrm{c}\mathrm{\vartheta }\right)}_{\mathrm{в}}=979\frac{\mathrm{к}\mathrm{Д}\mathrm{ж}}{{\mathrm{м}}^3}$$

Энтальпия продуктов сгорания при температуре газов ϑ = 700 ℃:

$$I_{г}=V_{R{O}_2}{\left(c\vartheta \right)}_{C{O}_2}+V_{N_2}^{о}{\left(c\vartheta \right)}_{N_2}+V_{H_{2}O}^{о}{\left(c\vartheta \right)}_{H_{2}O}+\left({\alpha }_{у}-1\right)V^{о}{\left(\mathrm{c}\mathrm{\vartheta }\right)}_{\mathrm{в}}=$$

$$=1\times 1461+\mathrm{7,52}\times 946+\mathrm{2,13}\times 1147+\left(\mathrm{1,3}-1\right)\times \mathrm{9,51}\times 979=13811\frac{\mathrm{к}\mathrm{Д}\mathrm{ж}}{{\mathrm{м}}^3}$$

Количество выработанной теплоты в виде пара в котле-утилизаторе за счет теплоты уходящих газов:

$$Q_{т}=B_{р}\left(I_{г}-I_{г}^{’}\right)\beta \left(1-\zeta \right)=$$

$$=\mathrm{0,05}\times \left(13811-5489\right)\times 1\times \left(1-\mathrm{0,1}\right)=375\frac{кДж}{с}$$

Ответ: Q_т = 375 кДж/с.