Методика теплотехнических расчетов профессора М.Б. Равича

Загрузить полный вариант методики Равича (Word97).

Источник: Панюшева З.Ф. Наладка отопительных котлов, работающих на газе. Изд. "Недра", Л. 1974.

Широкое распространение при теплотехнических испытаниях котлов получила методика, разработанная проф. М. Б. Равичем. При расчетах по этой методике не требуется выполнять трудоемкие работы по определению состава и теплоты сгорания топлива, облегчается обработка результатов испытаний. Несмотря на некоторые допущения, принятые в методике, результаты, полученные при пользовании ею, вполне удовлетворяют практическим целям режимно-наладочных испытаний. Методика основана на использовании некоторых обобщенных характеристик топлива, подвергающихся незначительным колебаниям при изменении его состава и теплоты сгорания.

Ниже приводятся значения этих характеристик (констант) и поправочных коэффициентов:

tmax — жаропроизводительность или максимальная температура (°С), которая может быть получена при полном сгорании газа в теоретически необходимом объеме сухого воздуха при температуре 0°С и отсутствии потерь тепла.

tmax =

где V — объем компонентов продуктов горения, м3/м3;

С(0-tmax) — средневзвешенная объемная теплоемкость продуктов горения при постоянном давлении в интервале температур от 0° С до tmax, ккал/м3;

р — количество тепла, выделяемое при полном сгорании топлива в теоретически необходимом объеме воздуха, отнесенное к 1 м3 сухих продуктов горения (a = 1), ккал/м3;

p = Qн/Vcr

B – соотношение объемов сухих продуктов горения и суммарного объема продуктов горения.

B = 

C' – отношение средней теплоемкости не разбавленных воздухом продуктов горения в интервале от 0° С до tп.г, к их теплоемкости в интервале от 0° С до tmax.

C' =

K – отношение средней объемной теплоемкости воздуха при температуре от 0° С до tп.г к объемной теплоемкости разбавленных воздухом продуктов горения в интервале от 0° С до tmax.

K =

h – изменение объема сухих продуктов горения по сравнению с теоретическим вследствие разбавления их воздухом, а также неполноты горения.

h = 

Значения р, В и другие теплотехнические характеристики газов приведены в табл. 7, а для смесей природного и коксового газов, природного и попутного газов – табл. 8. Поправочные коэффициенты С' и K приведены в табл. 9.

Величина коэффициента разбавления сухих продуктов горения определяется по данным анализа уходящих газов. При значительном недожоге h может оказаться меньше 1. Коэффициенты h и a связаны следующей зависимостью, определяемой содержанием избыточного воздуха в сухих продуктах горения:

Vизб = (a-1)*V0 = ( h-1 )*Vc.г

Если учесть, что соотношение Vc.г к V0 при полном сгорании природного газа равно ~ 0,9 (для попутных и сжиженных газов 0,92), то формула может быть представлена в следующем виде:

a = 1+(h-1)*0,9
 

Таблица 7. Теплотехническая характеристика некоторых природных и попутных газов
 
Газ и местонахождение
Qн,

Ккал/м3
Vo,

м3/м3
Vc.г,

м3/м3
Vп.г,

м3/м3
t’max,

° C
CO2max

%
p
B
1
2
3
4
5
6
7
8
Природный газ
Березанское (Краснодарский край)
8930
9.9
8.8
11.0
2010
12.4
1000
0.81
Березовское (Тюменская обл.)
8310
9.2
8.3
10.3
2010
11.8
1000
0.81
Бугурусланское
8770
9.7
8.8
10.8
2000
12.0
990
0.81
Вой-Войжское, Нибельское (р. Коми)
8180
9.1
8.3
10.1
2000
11.8
990
0.81
Дашавское 
8520
9.5
8.5
10.5
2100
11.8
1000
0.81
Деминское (Тюменская обл.)
8150
9.1
8.2
10.1
2010
11.7
1000
0.81
Джебольское (р. Коми)
9200
10.2
9.2
11.4
2005
12.1
1000
0.81
Елшанское (Саратовская обл.)
8440
9.4
8.4
10.4
2000
11.8
1000
0.81
Краснооктябрьское (Куйбышевская обл.)
8060
8.9
8.2
10.0
2010
11.8
990
0.82
Кызылкумское 
9410
10.4
9.4
11.5
2015
12.0
1000
0.82
Усть-Вилюйское (Якутия)
9050
10.1
9.1
11.1
2010
12.0
1000
0.81
Шебелинское
9130
10.1
9.1
11.2
2010
12.0
1000
0.81
Попутный газ
Мухановское (куагурский горизонт)
13240
14.6
18.3
16.0
2050
13.2
990
0.83
Ромашкинское 
14220
15.6
14.3
17.1
2050
18.2
1000
0.83
Туймазинское (девонские отложения)
14200
15.6
14.2
17.1
2050
13.2
1000
0.83

Таблица 8. Расчетные характеристики смеси некоторых горючих газов
 
Газ
Отношение объема газа к 1 объему природного
tmax,
 °С
p,
ккал/м3
В
СО2 max,
%
Природный и коксовый
0,5
2020
1010
0,80
11,6
1
2030
1020
0,80
11,4
2
2050
1040
0,79
11,2
4
2070
1060
0,78
10,9
Природный и попутный
0,4
2020
1000
0,81
12,2
0,8
2030
1000
0,81
12,5
2
2040
990
0,83
12,9

Таблица 9. Значения поправочных коэффициентов С' и К
 
Температура продуктов горения, °С
С'
К
С'
К
При малом содержании N2 и СО2
При большом содержании N2 и СО2
100
0,82
0,78
0,83
0,79
200
0,83
0,78
0,84
0,79
300
0,84
0,79
0,86
0,80
400
0,86
0,80
0,87
0,81
500
0,87
0,81
0,88
0,82
600
0,88
0,82
0,90
0,83

Состав продуктов полного сгорания природного газа значения h и ? приведены в табл. 10, а попутного газа – табл. 11.

Потери тепла (%) с уходящими газами при отсутствии подогрева воздуха и с учетом температуры и влажности воздуха определяется по формулам:

При h > 1 

q2 = (tyx – tв)/t'max * [C' + (h-1)BK]*100, (*)

при h < 1 

q2 = (tyx – tв)/t'max * hC'*100,

где t'max – жаропроизводительность с учетом содержания в воздухе примерно 1% влаги (по массе), оС . В расчетах принимают, что t'max меньше на 30 °С t'max. (см. табл.8)

Если в формулу (*) подставить значение t'max для определенного вида топлива, значения С' и К для определенных температурных интервалов, а величину h – принять в зависимости от содержания в продуктах горения СО2, СО и СН4, то эта формула примет вид

q2 = 0,01z(tyx – tв).

Значения z для природного газа приведены в таблице 12.

Таблица 12. Значения величины z для природного газа
 
Сумма СО'2+СО'+СН'4
Температура продуктов горения, °С
Сумма СО'2+СО'+СН'4
Температура продуктов горения, °С
До 250
250-350
350-500
До 250
250-350
350-500
11,8
4,13
4,16
4,28
9,8
4,75
4.83
4.9
11,7
4,15
4,21
4,31
9,7
4.80
4,87
4,9
11,6
4,18
4,25
4,33
9,6
4,84
4,90
5,0
11,5
4,21
4,28
4.37
9,5
4,88
4,95
5,0
11,4
4,24
4,30
4,40
9,4
4,93
5,0
5,1
11,3
4,26
4,32
4,43
9,3
4,97
5,05
5,15
11,2
4,28
4,34
4,46
9,2
5,02
5,07
5,20
11,1
4,30
4,37
4,48
9,1
5,07
5,10
5,2
11,0
4,35
4,40
4,50
9.0
5,10
5,15
5,3
10,9
4,40
4,43
4,53
8,9
5,13
5,22
5,3
10,8
4,43
4,47
4.57
8,8
5,17
5,26
5,3
10,7
4,45
4,50
4,60
8.7
5,22
5,30
5,4
10,6
4,48
4,53
4,65
8.6
5,27
5,35
5,4
10,5
4,50
4,56
4,67
8.5
5,30
5,40
5,50
10,4
4,53
4,60
4,70
8,4
5,35
5,45
5,6
10,3
4,57
4.63
4,75
8,3
5,40
5,50
5,6
10,2
4,60
4,65
4,78
8,2
5,45
5,55
5,6
10,1
4,63
4,70
4,80
8.1
5,50
5,60
5,7
10,0
4,67
4,75
4.85
8,0
5,57
5,67
5,7

Таблица 10. Состав продуктов полного сгорания природных газов
 
CO2’
O2’
N2’
h
a
CO2’
O2’
N2’
h
a
11.8
0,0
88,2
1,00
1,00
7,8
7,1
85,1
1,51
1,46
11.6
0,4
88,0
1,02
1,02
7,6
7,5
84,9
1,55
1,50
11.4
0,7
87,9
1,03
1,03
7,4
7,8
84,8
1,59
1,53
11.2
1,1
87,7
1,05
1,05
7,2
8,2
84,6
1,64
1,57
11.0
1,4
87,6
1,07
1,06
7,0
8,5
84,5
1,68
1,61
10.8
1,8
87,4
1,09
1,08
6,8
8,9
84,3
1,73
1,66
10.6
2,1
87,3
1,11
1,10
6,6
9,2'
84,2
1,79
1,71
10.4
2,5
87,1
1,13
1,12
6,4
9,6
84,0
1,85
1,76
10.2
2,8
87,0
1,15
1,14
6,2
10,0
83,8
1,90
1,82
10.0
3,2
86,8
1,18
1,16
6,0
10,3
83,7
1,96
1,87
9.8
3,6
86,6
1,20
1,18
5,8
10,7
83,5
2,03
1,94
9.6
3,9
86,5
1,23
1,20
5,6
11,0
83,4
2,11
2,00
9.4
4,2
86,4
1,25
1,22
5,4
11,4
83,2
2,18
2,07
9.2
4,6
86,2
1,28
1,25
5,2
11,8
83,0
2,26
2,15
9.0
5,0
86,0
1,31
1,28
5,0
12,1
82,9
2,36
2,22
8.8
5,3
85,9
1,34
1,30
4,8
12,5
82,7
2,46
2,31
8.6
5,7
85,7
1,37
1,33
4,6
12,8
82,6
2,56
2,41
8.4
6,1
85,5
1,40
1,36
4,4
13,2
82,4
2,68
2,51
8.2
6,4
85,4
1,44
1,40
4,2
13,5
82,3
2,81
2,62
8.0
6,8
85,2
1.47
1,43
4,0
13,9
82,1
2,94
2,75

Таблица 11. Состав продуктов полного сгорания попутных газов
 
CO2’
O2’
N2’
h
a
CO2’
O2’
N2’
h
a
13,0
0,0
87,0
1,00
1,00
8,8
6,8
84,4
1,48
1,44
12,6
0,6
86,7
1,03
1,03
8,6
7,1
84,3
1,51
1,46
12,4
1,0
86,6
1,05
1,04
8,4
7,4
84,2
1,55
1,50
12,2
1,3
86,5
1,06
1,05
8,2
7,7
84,1
1,58
1,53
12,0
1,6
86,4
1,08
1,07
8,0
8,1
83,9
1,62
1,56
11,8
1,9
86,3
1,10
1,09
7,8
8,4
83,8
1,67
1,61
11,6
2,2
86,2
1,12
1,11
7,6
8.7
83,7
1,71
1,65
11,4
2,6
86,0
1,14
1,13
7,4
9,0
83,6
1,76
1.68
11,2
2,9
85,9
1,16
1,15
7,2
9,4
83,4
1,81
1,74
11,0
3,2
85,8
1,18
1,16
7,0
9,7
83,3
1,86
1,78
10,8
3,5
85,7
1,20
1,18
6,8
10,0
83,2
1,91
1,83
10.6
3,9
85,5
1,23
1,21
6,6
10,3
83,1
1,97
1,88
10,4
4,2
85,4
1,25
1,23
6,4
10,7
82,9
2,03
1,94
10,2
4,5
85,3
1,27
1,25
6,2
11,0
82,8
2,10
2,00
10,0
4,8
85,2
1,30
1,27
6,0
11,3
82,7
2,17
2,06
9,8
5,1
85,1
1,33
1,30
5,8
11,6
82,6
2,24
2.13
9,6
5,5
84,9
1,35
1,32
5,6
12,0
82,4
2,32
2,20
9,4
5,8
84,8
1,38
1,35
5,4
12,3
82,3
2,41
2,28
9,2
6,1
84,7
1,41
1,37
5,2
12,6
82,2
2,50
2,37
9,0
6,4
84,6
1,44
1,40
5,0
12,9
82,1
2,60
2,46

Потери тепла (%) из-за  химического недожога определяются по приближенной формуле:

q3 = 0,01 (3016CO' + 2576H'2 + 8558CH'4)/p *100

Для газов, у которых p~1000 ккал/м3, значени е q3 (%) определяется по приближенной формуле:

q3 = (3,02CO' + 2,58H'2 + 8,56CH'4)*h.

 

 На главную