Projekt urządzenia kotłowe

Michał Balicki 181539

1. Skład roboczy i wartość opałowa paliwa:

   1. dobór składu pierwiastkowego dla V_daf = 36%

Na podstawie zawartości części lotnych V_daf = 35% z pliku SKPL wybrano następujący skład:

C^daf = 82, 1%

H₂^daf = 5, 425%

O₂^daf = 11, 264%

N₂^daf = 1, 21%

A_r = 8%

W_r = 12%

S_r = 0, 5%

1. Przeliczenie masy suchej i bezpopiołowej pierwiastków na masę roboczą:

$$X = \frac{100 - A_{r} - W_{r} - S_{r}}{100}$$

$$X = \frac{100 - 8 - 12 - 0.5}{100} = 0,795$$

C^r = C^daf * X = 82, 1 * 0, 795 = 65, 27%

H₂^r = H₂^daf * X = 5, 425 * 0, 795 = 4, 313%

O₂^r = O₂^daf * X = 11, 264 * 0, 795 = 8, 955%

N₂^r = N₂^daf * X = 1, 21 * 0, 795 = 0, 962%

Sprawdzenie:

C^r + H₂^r + O₂^r + N₂^r + A_r + W_r + S_r=

=65, 27%+4, 313%+8, 955%+0, 962%+8%+12%+0, 5%=100%

1. Obliczenie wartości opałowej:

Ze wzoru Mendelejewa:

Q_w^r = 339, 15 * C^r + 1030 * H₂^r − 108, 9 * (O₂^r−S^r) − 25, 1 * W_r=

$$= 339,15*65,27 + 1030*4,313 - 108,9*\left( 8,955 - 0,5 \right) - 25,1*12 = 25356,76\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

1. Zapotrzebowanie powietrza, objętość spalin i ciepło właściwe spalin:

   1. Zapotrzebowanie teoretyczne powietrza do spalania węgla kamiennego:

V_{t pow} = 0, 0889 * (C^r+0,375*S^r) + 0, 265 * H₂^r  − 0, 0333 * O₂^r =

$$= 0,0889*\left( 65,27 + 0,375*0,5 \right) + 0,265*4,313\ - 0,0333*8,955 = 6,664\frac{m^{3}}{\text{kg}}$$

1. Rzeczywiste zapotrzebowanie:

$$V_{\text{\ pow}}^{\text{rz}} = n_{1}*V_{\text{t\ pow}} = 1,15*6,664 = 7,663\frac{m^{3}}{\text{kg}}$$

1. Teoretyczna ilość spalin trójatomowych:

V_RO2 = (0,01866*(C^r+0,3750 *S^r) = (0,01866*(65,27+0,3750 *0,5)=

$$V_{RO_{2}} = 1,221\frac{m^{3}}{\text{kg}}$$

1. Objętość teoretyczna i rzeczywista w wyniku spalania węgla kamiennego:

1. Teoretyczna i rzeczywista objętość dwutlenku siarki w spalinach:

$$V_{SO_{2}} = 0,7*\frac{S^{r}}{100} = 0,7*\frac{0,5}{100} = 0,0035\frac{m^{3}}{\text{kg}}$$

1. Teoretyczna i rzeczywista objętość dwutlenku węgla w spalinach:

$$V_{CO_{2}} = 0,01866*C^{r} = 0,01866*65,27 = 1,218\frac{m^{3}}{\text{kg}}$$

1. Teoretyczna i rzeczywista objętość azou w spalinach:

$$V_{N_{2}}^{t} = 0,79*V_{\text{t\ pow}} + \ 0,0080*N_{2}^{r} = 0,79*6,664 + 0,0080*0,962 = 5,27\frac{m^{3}}{\text{kg}}$$

1. Teoretyczna objętość pary wodnej ,

V_HO2^t = 0, 111 * H₂^r + 0, 0124 * W^r+0,01610*V_t,  pow=

=0, 111 * 4, 313 + 0, 0124 * 12 + 0, 01610 * 6, 664=

$$= 0,735\frac{m^{3}}{\text{kg}}$$

1. Teoretyczna objętość spalin suchych:

$$V_{\text{ss}}^{t} = V_{N_{2}}^{t} + V_{RO_{2}} = 5,27 + 1,221 = 6,491\frac{m^{3}}{\text{kg}}$$

1. Teoretyczna objętość spalin mokrych:

$$V_{\text{sp\ m}}^{t} = V_{\text{ss}}^{t} + V_{\text{HO}_{2}}^{t} = 7,454 + 0,735 = 7,226\frac{m^{3}}{\text{kg}}$$

$$\text{CO}_{2} = \frac{V_{CO_{2}}}{V_{\text{ss}}^{t}}*100 = \frac{1,218}{7,226}*100 = 16,85$$

1. Udział objętościowy O₂:

$$r_{O_{2}} = \frac{V_{O_{2}}}{V_{\text{sp\ m}}^{t}} = \frac{5,27}{8,164} = 0,645$$

1. Udział objętościowy N₂:

$$r_{N_{2}} = \frac{V_{N_{2}}}{V_{\text{sp\ m}}^{t}} = \frac{5,27}{8,164} = 0,645$$

1. Udział objętościowy SO₂:

$$r_{\text{SO}_{2}} = \frac{V_{SO_{2}}}{V_{s\text{p\ m}}^{t}} = \frac{0,0035}{8,164} = 0,0004$$

1. Udział objętościowy CO₂:

$$r_{\text{CO}_{2}} = \frac{V_{CO_{2}}}{V_{\text{sp\ m}}^{t}} = \frac{1,218}{8,164} = 0,149$$

1. Udział objętościowy gazów trójatomowych:

$$r_{\text{RO}_{2}} = \frac{V_{RO_{2}}}{V_{\text{sp\ m}}^{t}} = \frac{1,221}{8,164} = 0,1689$$

1. Udział objętościowy pary wodnej:

$$r_{\text{HO}_{2}} = \frac{V_{\text{HO}_{2}}^{t}}{V_{\text{sp\ m}}^{t}} = \frac{0,710}{8,164} = 0,101$$

1. Objętość rzeczywista spalin w wyniku spalania węgla kamiennego:

1. Rzeczywista objętość pary wodnej w spalinach:

V_HO2^rz = 0, 112 * H₂^r + 0, 0124 * W^r + 0, 00124 * V _pow^rz * d=

$$= 0,112*4,313 + 0,0124*12 + 0,00124*7,663*10 = 0,727\frac{m^{3}}{\text{kg}}$$

1. Rzeczywista objętość azotu w spalinach:

$$V_{N_{2}}^{\text{rz}} = 0,79*V_{\text{\ pow}}^{\text{rz}} + N_{2}^{r}*0,008 = 0,79*7,663 + 0,008*0,962 = 6,069\frac{m^{3}}{\text{kg}}$$

1. Rzeczywista objętość tlenu:

$$V_{O_{2}}^{\text{rz}} = 0,21*V_{\text{t\ pow}}\left( n_{1} - 1 \right) = 0,21*6,664\left( 1,15 - 1 \right) = 0,210\frac{m^{3}}{\text{kg}}$$

1. Rzeczywista objętość spalin:

V_sp^rz = V_N2^rz + V_HO2^rz + V_O2^rz + V_SO2 + V_CO2=

$$= 6,069 + 0,727 + 0,210 + 0,0035 + 1,218 = 8,2275\frac{m^{3}}{\text{kg}}$$

1. Rzeczywista objętość spalin suchych:

$$V_{\text{sps}}^{\text{rz}} = V_{N_{2}}^{\text{rz}} + V_{CO_{2}} + V_{SO_{2}} = 6,069 + 1,218 + 0,003 = 7,29\frac{m^{3}}{\text{kg}}$$

1. Masa spalin:

$$G_{\text{sp}} = 1 - 0,1*A^{r} + 1,306*n_{1}*V_{\text{t\ pow}} = 1 - 0,1*8 + 1,306*1,15*6,664 = 10,21\frac{\text{kg}_{\text{spalin}}}{{kg}_{\text{paliwa}}}$$

1. Udział popiołu:

$$u_{\text{pop}} = \frac{0,1*W^{r}*a_{\text{un}}}{G_{\text{sp}}} = \frac{0,1*12*0,851}{10,21} = 0,1$$

1. Entalpia spalin:

   1. Tabela entalpi:

	n1=1,15	n2=1,2	n3=1,25	n4=1,3	n5=1,35
T, °C	Jsp , kJ/kg
100.0	1137.8	1182.3	1226.4	1270.7	1314.2
200.0	2306.0	2395.6	2484.2	2573.4	2660.9
300.0	3506.9	3642.4	3776.4	3911.3	4043.6
400.0	4741.5	4923.9	5104.3	5285.8	5463.9
500.0	6009.5	6239.8	6467.6	6696.9	6921.8
600.0	7309.7	7589.0	7865.3	8143.4	8416.1
700.0	8640.2	8969.5	9295.3	9623.2	9944.7
800.0	9998.6	10379.0	10755.2	11133.8	11505.1
900.0	11382.6	11814.8	12242.2	12672.5	13094.4
1000.0	12789.5	13274.2	13753.6	14236.2	14709.3
1100.0	14216.7	14754.5	15286.5	15822.0	16347.1
1200.0	15661.7	16253.2	16838.3	17427.3	18004.8
1300.0	17122.5	17768.2	18406.7	19049.6	19679.9
1400.0	18597.1	19297.2	19989.7	20686.8	21370.3
1500.0	20083.8	20838.7	21585.4	22337.1	23074.2
1600.0	21581.1	22391.2	23192.4	23999.0	24789.9
1700.0	23087.7	23953.2	24809.3	25671.1	26516.1
1800.0	24602.5	25523.8	26435.0	27352.4	28251.8
1900.0	26124.1	27101.5	28068.2	29041.4	29995.6
2000.0	27651.1	28684.9	29707.5	30736.9	31746.2

1. Straty cieplne:

   1. Strata w gorącym żużlu:

$$S_{zg} = a_{\text{kont}}*\left( 1 - a_{\text{un}} \right)*\frac{A^{r}}{100 - c_{z}}*0,754*\frac{600}{Q_{w}^{r}}*100\% =$$

$$= 0,9*\left( 1 - 0,851 \right)*\frac{8}{100 - 5}*0,754*\frac{600}{25356,76}*100\% = 0,0201\%$$

1. Strata w gorącym popiele:

$$S_{\text{pg}} = a_{\text{kont}}*a_{\text{un}}*\frac{A^{r}}{100 - c_{p}}*0,754*\frac{t_{\text{spwyl}}}{Q_{w}^{r}}*100\% =$$

$$= 0,9*0,851*\frac{8}{100 - 5}*0,754*\frac{135}{25356,76}*100\% = 0,02589\%$$

1. Strata niecałkowitego spalania

- z bilansu części mineralnych w paliwie:

$$B_{0}*A_{r} = m_{p}*\frac{100 - c_{p}}{100} + m_{z}*\frac{100 - c_{z}}{100}$$

$$\frac{m_{p}}{m_{z}} = \frac{a_{un}}{1 - a_{\text{un}}}$$

1. Strata niecałkowitego spalania w żużlu:

$$S_{nz} = a_{\text{kon}}*33829*(1 - a_{\text{un}})*\frac{c_{z}}{100 - c_{z}}*\frac{A^{r}}{Q_{w}^{r}} =$$

$$= 0,9*33829*\left( 1 - 0,851 \right)*\frac{5}{100 - 5}*\frac{8}{25356,76} = 0,0908\%$$

1. Strata niecałkowitego spalania w popiele lotnym:

$$S_{\text{np}} = a_{\text{kon}}*33829*a_{\text{un}}*\frac{c_{p}}{100 - c_{p}}*\frac{A^{r}}{Q_{w}^{r}} =$$

$$= 0,9*33829*0,851*\frac{5}{100 - 5}*\frac{8}{25356,76} = 0,4302\%$$

1. Strata niecałkowitego spalania łącznie:

S_n = S_nz + S_np = 0, 0908 + 0, 4302 = 0, 521%

1. Strata promieniowa:

Z wykresu odczytałem przybliżoną wartość

S_pr = 0, 4%

1. Strata gazowa ( związana z obecnością CO w spalinach wylotowych, ni(5)=1,45):

$$V_{\text{ss}}^{t} = V_{\text{sp\ m}}^{t} - V_{\text{HO}_{2}}^{t} = 7,226 - 0,735 = 6,491\frac{m^{3}}{\text{kg}}$$

$$S_{g} = V_{\text{ss}}^{t}*\text{CO}_{\text{wyl}}*\frac{Q_{\text{wr}}^{\text{CO}}}{Q_{w}^{r}} = 6,491*0,005*\frac{12640}{25356,76} = 0,0162\%$$

1. Strata wylotowa:

entalpia powietrza zimnego odczytana z tablic dla powietrza.

$$I_{z,pow} = 39,7\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}\ ,$$

Entalpia dla t=135 C przy ni(5) = 1, 35

$$I_{\text{spm}}^{ni(5)} = 1435,5\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

$$S_{k} = \left( I_{\text{spm}}^{\text{ni}\left( 5 \right)} - ni\left( 5 \right)*I_{z,pow} \right)*\frac{100 - S_{n}}{Q_{w}^{r}} = \left( 1435,5 - 1,35*39,7 \right)*\frac{100 - 0,521}{25356,76} = 5,42\%$$

1. Sprawność kotła:

$$\eta_{k} = 100 - \sum_{}^{}\text{str} = 100 - \left( S_{k} + S_{\text{np}} + S_{nz} + S_{\text{pr}} + S_{g} + S_{zg} \right) =$$

=100 − (5,42+0,4302+0,0908+0,4+0,0162+0,0201) = 93, 62%

1. Współczynnik zachowania ciepła:

$$O = 1 - \frac{S_{\text{pr}}}{\eta_{k} + S_{\text{pr}}} = 0,9957$$

1. Strumień węgla- zużycie:

$$B = \frac{\left( D_{n} - D_{\text{wtr}} \right)/3600*\left( i_{\text{pn}} - i_{\text{wz}} \right) + D_{\text{wtr}}/3600*\left( i_{\text{pn}} - i_{\text{wtr}} \right)}{\eta_{k}*Q_{w}^{r}} = \frac{\left( 140000 - 9800 \right)/3600*\left( 3435 - 640 \right) + 9800/3600*\left( 3435 - 675 \right)}{0,9362*25356,76} = 4,57\frac{\text{kg}}{s} = 16468,9\frac{\text{kg}}{h}$$

1. Ciepło użyteczne:

$${\dot{Q}}_{uz} = \left( D_{n} - D_{\text{wtr}} \right)/3600*\left( i_{\text{pn}} - i_{\text{wz}} \right) + D_{\text{wtr}}/3600*\left( i_{\text{pn}} - i_{\text{wtr}} \right) = (140000 - 9800)/3600*\left( 3435 - 640 \right) + 9800/3600*\left( 3435 - 675 \right) = 108,599MW$$

1. Ciepło doprowadzone do kotła:

$${\dot{Q}}_{d} = B*Q_{w}^{r} = 4,57*25356,76 = 115,88MW$$

1. Zużycie paliwa w kotle teoretyczne:

$$B_{o} = B*\left( 1 - \frac{S_{n}}{100} \right) = 4,57*\left( 1 - \frac{0,521}{100} \right) = 16366\frac{\text{kg}}{h} = 4,54\frac{\text{kg}}{s}$$

1. Obliczenia komory paleniskowej:

   1. Objętość komory paleniskowej:

Zakładam:

$$q_{v} = 200\frac{\text{kW}}{m^{3}}$$

$$q_{f} = 2800\frac{\text{kW}}{m^{2}}$$

$$V_{\text{pal}} = \frac{Q_{w}^{r}*B}{q_{v}} = \frac{25356,76*4,57}{200} = 579,2\ m^{3}$$

1. Przekrój komory paleniskowej:

$$F_{\text{pal}} = \frac{Q_{w}^{r}*B}{q_{f}} = \frac{25356,76*4,57}{2200} = 52,67m^{2}$$

1. Wysokość komory paleniskowej:

$$H_{\text{kp}} = \frac{V_{\text{pal}}}{F_{\text{pal}}} = \frac{579,2}{52,67} = 10,99\ m$$

1. Zakładam przekój kwadratowy:

$$a = \sqrt{F_{\text{pal}}} = \sqrt{52,67} = 7,26m$$

1. Obliczenia powierzchni ścian:

5.5 a) przednia:

$$F_{1} = {(H}_{\text{kp}} + \frac{a - 1}{2}*\sqrt{2})*a = \left( 10,99\ \ + \frac{7,26 - 1}{2}*\sqrt{2} \right)*7,26 = 111,99m^{2}$$

5.5 b) tylnia:

$F_{2} = {(H}_{\text{kp}} + \frac{2\sqrt{3}}{3}*0,4*a - 0,4*a*\frac{\sqrt{3}}{3} + \frac{a - 1}{2}*\sqrt{2})*a =$

$$= (10,99\ \ + \frac{2\sqrt{3}}{3}*0,4*7,26 - 0,4*7,26*\frac{\sqrt{3}}{3} + \frac{7,26 - 1}{2}*\sqrt{2})*7,26 = 124,09m^{2}$$

5.5 c) boczne:

$$F_{3} = 2*\left( \left( H_{\text{kp}} + \frac{a - 1}{2}*\sqrt{2} \right)*a - \left( \left( \frac{a - 1}{2} \right)^{2} + 0,4*a*\frac{\sqrt{3}}{3}*0,4*a \right) \right) =$$

$$F_{3} = 2\left( \left( 10,99 + \frac{7,26 - 1}{2}*\sqrt{2} \right)*7,26 - \left( \left( \frac{7,26 - 1}{2} \right)^{2} + 0,4*7,26*\frac{\sqrt{3}}{3}*0,4*7,26 \right) \right) =$$

F₃ = 194, 66m²

5.5 d) Okno:

F_o = 0, 6 * a² = 0, 6 * 7, 26² = 31.62m²

5.5 e) całkowita powierzchnia opromieniowana:

F_opr = F₁ + F₂ + F₃ + F_o = 111, 99 + 124, 09 + 194, 66 + 31.62 = 462, 36 m²

1. Wysokość umieszczenia palników:

$$H_{\text{pal}} = \frac{1}{3}*H_{\text{kp}} = \frac{1}{3}*10,99 = 3,66m$$

1. Parametr uwzględniający wysokość palników:

$$x_{\text{pal}} = \frac{H_{\text{pal}}}{H_{\text{kp}}} = \frac{3,66}{10,99} = 0,333$$

1. Entalpia dla temperatury powietrza zimnego dla t_powz = 30C

$$i_{\text{powz}} = 39,7\frac{\text{kJ}}{m}\ $$

1. Entalpia dla temperatury powietrza gorącego t_powg = 340C

$$i_{\text{powg}} = 460\frac{\text{kJ}}{m}\ $$

1. Ciepło doprowadzone do komory:

$$Q_{d} = \frac{100 - S_{g} - S_{n} - S_{Zg}}{100 - S_{n}}*Q_{w}^{r} + I_{\text{powz}} + I_{\text{powg}} =$$

$$= \frac{100 - 0,521 - 0,0162 - 0,0201}{100 - 0,521}*25356,76 + 39,7*6,664 + 460*6,664 = 28676,55\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

Odczytuje temperaturę w palenisku dla n(1) i I_t = Q_d = > t_t = 2067

1. Metoda CKTI do obliczania temperatury spalin :

Zakładam temp t^″ = 1200C i dla niej odczytuję entalpie $I^{''} = 15661.7\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

1. Entalpia teoretyczna spalin:

$$I_{\text{teor}} = Q_{w}^{r}*\left( 1 - \frac{S_{n}}{100} \right) + i_{\text{powg}}*\left( n1 - n \right)*V_{\text{t\ pow}} + i_{\text{powz}}*n*V_{\text{t\ pow}} =$$

$$= 25356,76\left( 1 - \frac{0,521}{100} \right) + 460*\left( 1,15 - 0,05 \right)*6,664 + 39,7*0,05*6,664 =$$

$$= \ 28609,8\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}\ $$

t_teor = 2062

1. Stosunek teoretycznej objętości wody rzeczywistej objętości spalin:

$$r_{H_{2}O} = \frac{V_{\text{HO}_{2}}^{t}}{V_{\text{sp}}} = \frac{0,735}{8,2275} = 0,089$$

1. Stosunek teoretycznej objętości dwutlenku węgla i siarki do rzeczywistej objetości spalin

$$r_{R_{2}O} = \frac{V_{R_{2}O}}{V_{\text{sp}}} = \frac{1,221}{8,2275} = 0,148$$

r_n = r_R2O + r_H2O = 0, 237

$$s = 3,6*\frac{V_{\text{pal}}}{{\sum_{}^{}F}_{i}} = 3,6\frac{579,2}{462,36\ } = 4,51m$$

1. Gęstość spalin:

$$\rho_{\text{sp}} = r_{CO_{2}}*1,9768 + r_{SO_{2}}*2,926 + r_{N_{2}}*1,2502 + r_{O_{2}}*1,4289 + r_{H_{2}O}*0,804 = 0,149*1,9768 + 0,0004*2,926 + 0,645*1,2502 + 0,032*1,4289 + 0,089*0,804 = 1,219\frac{\text{kg}}{m^{3}}$$

$$K = \left( \frac{0,78 - 1,6*r_{H_{2}O}}{\sqrt{r_{H_{2}O} + r_{R_{2}O}}*s} - 0,1 \right)*\left( 1 - 0,37*\frac{t'' + 273}{1000} \right)*r_{n} + \left( \frac{4300*\rho_{\text{sp}}*M}{\sqrt{\left( t^{''} + 273 \right)^{2}*16^{2}}} \right) + 0,05 =$$

$$= \left( \frac{0,78 - 1,6*0,089}{\sqrt{0,089 + 0,148}*4,51} - 0,1 \right)*\left( 1 - 0,37*\frac{1200 + 273}{1000} \right)*0,237 + \left( \frac{4300*1,219*0,423}{\sqrt{\left( 1200 + 273 \right)^{2}*16^{2}}} \right) + 0,05 = 0,164$$

1. Stopień czerni spalin:

a_pl = 1 − exp^{−k * p * s} = 1 − exp^{−0, 164 * 4, 51} = 0, 522 

1. Stopień czerni komory paleniskowej:

ψ = 0, 45 − srednia efektywnosc cieplna

$$a_{\text{kp}} = \frac{a_{pl}}{a_{pl} + \left( 1 - a_{pl} \right)*\psi} = \frac{0,522}{0,522 + \left( 1 - 0,522 \right)*0,45} = 0,708$$

1. Parametr konstrukcyjny M:

M = 0, 59 − 0, 5 * x_pal = 0, 59 − 0, 5 * 0, 333 = 0, 423

$$VC = \frac{I_{\text{teor}} - I''}{t_{\text{teor}} - t''} = = \frac{28609,8 - 15661.7}{2062 - 1200} = 15,02$$

1. Współczynnik zachowania ciepła:

$$\varphi = 1 - \frac{S_{\text{pr}}}{S_{\text{pr}}*n_{k}} = 1 - \frac{0,4}{0,4*93,62} = 0,9957$$

1. Sprawdzenie poprawności wyliczonej temperatury t’’

$$t^{''} = \frac{t_{\text{teor}} + 273}{M*\left( \frac{5,67*\psi*a_{\text{kp}}*F_{\text{opr}}*\left( t_{\text{teor}} + 273 \right)^{3}}{10^{11}*\varphi*VC*B} \right)^{0,6} + 1} - 273 =$$

$$= \frac{2064 + 273}{0,423*\left( \frac{5,67*0,45*0,708*462,36\ *\left( 2064 + 273 \right)^{3}}{10^{11}*0,9957*15,02*4,54} \right)^{0,6} + 1} - 273 = 1230,38$$

odczytuje $I^{''} = 16099,7\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}\ $ dla temp t^″ = 1230, 38

1. Projektowy rozkład ciepła na przegrzewacze pary:

   1. Całkowite ciepło przegrzania

$$i_{6} = 3435\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

$$i_{1} = 2600\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

$$i_{\text{wtr}} = 675\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

$${\dot{Q}}_{\text{przegrz}} = \frac{\left( D_{n} - D_{\text{wtr}} \right)}{3600}*\left( i_{6} - i_{1} \right) + \frac{D_{\text{wtr}}}{3600}*\left( i_{6} - i_{\text{wtr}} \right) = \frac{140000 - 9800}{3600}*\left( 3435 - 2600 \right) + \frac{9800}{3600}*\left( 3435 - 675 \right) = 37,712MW$$

1. Podział ciepła na przegrzewacze

7.3 a) przegrzewacz konwekcyjny:

Q_k = 0, 25 * Q_przegrz = 9428kW

7.3 b) przegrzewacz grodziowy:

Q_g = 0, 45 * Q_przegrz = 16970kW

7.3 c) przegrzewacz wylotowy:

Q_w = 0, 3 * Q_przegrz = 11313kW

1. Parametry pary za przegrzewaczem konwekcyjnym:

$$i_{2} = i_{1} + \frac{Q_{k}}{D_{n} - D_{\text{wtr}}} = 2600 + \frac{9428}{\frac{140000 - 9800}{3600}} = 2860\frac{\text{kJ}}{kg}$$

p₂ = 14, 87MPa

t₂ = 372.25

1. Bilans cieplny pierwszego schładzacza wtryskowego:

p₃ = p₂ = 14, 87MPa

$$I_{3} = \frac{\left( D_{n} - D_{\text{wtr}} \right)*i_{2} + \frac{1}{2}D_{\text{wtr}}*i_{\text{wtr}}}{D_{n} - \frac{1}{2}D_{\text{wtr}}} = \frac{\left( 140000 - 9800 \right)*2860 + \frac{1}{2}9800*675}{140000 - \frac{1}{2}9800} = 2780\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

T₃ = 359

1. Parametry pary za przegrzewaczem grodziowym:

$$i_{4} = i_{3} + \frac{Q_{g}}{D_{n} - \frac{1}{2}D_{\text{wtr}}} = 2780 + \frac{16987}{\frac{140000 - \frac{1}{2}9800}{3600}} = 3224\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

$$p_{4} = p_{3} - \frac{1}{3}p = 14,34MPa$$

T₄ = 467

1. Bilans cieplny drugiego schładzacza pary:

$$i_{5} = \frac{\left( D_{n} - {\frac{1}{2}D}_{\text{wtr}} \right)*i_{4} + \frac{1}{2}D_{\text{wtr}}*i_{\text{wtr}}}{D_{n}} =$$

$$= \frac{\left( 140000 - \frac{1}{2}9800 \right)*3224 + \frac{1}{2}9800*675}{140000} = 3133\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

p₄ = p₅ = 14, 34MPa

T₅ = 439

1. Bilans za przegrzewaczem wylotowym:

$$i_{6} = i_{5} + \frac{Q_{w}}{D_{n}} = 3133 + \frac{11325}{140000} = 3425\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

p₆ = 13, 8MPa

T₆ = 536, 36

1. Parametry spalin za przegrzewaczem grodziowym:

   1. ciepło promieniowania przejęte przez komorę paleniskową w odniesieniu do 1 kg paliwa

$$Q_{\text{opr}} = \varphi*(Q_{d} - I^{''}) = 0,996*(28676,55 - 16099,7) = 12962\ \frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

1. Średnie ciepło wypromieniowane w komorze paleniskowej

$$q_{sr}^{\text{kp}} = \frac{Q_{\text{opr}}*B}{F_{\text{opr}}} = \frac{12962\ *4,57}{462,36} = 128,11\frac{\text{kJ}}{s*m^{2}}$$

1. Ciepło wypromieniowane na powierzchnię przegrzewacza grodziowego:

$$Q_{\text{pr}}^{g} = \frac{0,8*F_{\text{okn}}*q_{sr}^{\text{kp}}}{B} = \frac{0,8*31,62*128,11}{4,57} = 709,12\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

1. Ciepło przejęte przez parownik w komorze paleniskowej:

$$Q_{\text{par}} = Q_{\text{opr}} - Q_{\text{pr}}^{g} = 12962 - 709,12 = 12252,88\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}\ $$

1. Ciepło podgrzania i odparowania wody w komorze paleniskowej

Odczytuję entalpię wody zasilającej na podstawie podanych parametrów ciśnienia i temperatury:

i_wz = 640kJ

i″=2603kJ

$$Q_{par + pw} = \left( D_{n} - D_{\text{wtr}} \right)*\left( i'' - i_{\text{wz}} \right) = \frac{\left( 140000 - 9800 \right)}{3600}\ *\left( 2603,5 - 640 \right) = 70,99MW$$

Q_pw = Q_par + pw − Q_par * B = 70893 − 12252, 88 * 4, 57 = 14, 998MW

1. Entalpia spalin za przegrzewaczem grodziowym:

$$I^{'''} = \frac{\left( I^{''} - Q_{\text{pr}}^{g} \right)*B - Q_{g}}{B} = \frac{\left( 16099,7 - 709,12 \right)*4,57 - 16970}{4,57} = 11677\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

Dla n=1,15 o entalpii I’’’ odczytuje temperaturę : 921

1. Entalpia spalin za przegrzewaczem wylotowym:

$$I^{\text{IV}} = \frac{I^{'''}*B - Q_{w} + \left( n_{2} - n_{1} \right)*i_{\text{powz}}*V_{t,\ pow}*B}{B} =$$

$$= \frac{11677*4,57 - 11313 + \left( 1,2 - 1,15 \right)*40*6,664*4,57}{4,57} = 9214\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

Dla n=1,2 o entalpii I’^v odczytuje temperaturę : 717

1. Wartość entalpii spalin za przegrzewaczem konwekcyjnym:

$$I^{V} = \frac{I^{'v}*B - Q_{k} + \left( n_{3} - n_{2} \right)*i_{\text{powz}}*V_{t,\ pow}*B}{B} = \frac{9214*4,57 - 9428 + \left( 1,3 - 1,25 \right)*40*6,664*4,57}{4,57} = 7164\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

Dla n=1,25 o entalpii I^v odczytuje temperaturę : 550

1. Entalpia spalin za przegrzewaczem wody:

$$I^{\text{VI}} = \frac{I^{v}*B - Q_{\text{pw}} + \left( n_{4} - n_{3} \right)*i_{\text{powz}}*V_{t,\ pow}*B}{B} = \frac{7164*4,57 - 14897 + \left( 1,3 - 1,25 \right)*40*6,664*4,57}{4,57} = 3917\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

Dla n=1,3 o entalpii I^v odczytuje temperaturę : 303

1. Podgrzewacz powietrza LUVO

Q_pow^pod = B(n₁−n) * (I_powg − I_powz)=4, 57 * 1, 1 * (2600 − 40 * 6, 664)=11730 kJ/kg

$$I^{\text{VII}} = \frac{I^{\text{VI}}*B - Q_{\text{pow}}^{\text{pod}} + \left( n_{5} - n_{4} \right)*I_{\text{powz}}*B}{B} = \frac{3479*4,57 - 11730 - \left( 1,35 - 1,3 \right)*40*6,664*4,57}{4,57} = 1725\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$

Dla n=1,35 o entalpii I^VII odczytuje temperaturę : 130, 5

Projektowa temperatura wylotowa to 135 jednak przybliżenia doprowadziły do niedokładności wyniku.