Розрахунок тевердопаливного котла - як виконати?

Тема у розділі 'Твердотопливные котлы', створена користувачем gam-ua, 12 лип 2014.

  1. gam-ua

    gam-ua Заслужений майстер

    Повідомлення:
    2.125
    Симпатії:
    674
    Адреса:
    Чернігівська обл. Ічня
    Доброго дня друзі!

    Цікавить інформація про розрахунок площі теплообміннику в залежності від температури вхідної/вихідної теплоносія, температури вхідно/вихідної газів.

    обшарив значну кількість сайтів, цей форум, але толку ніякого. цифри різняться.

    зокрема: при різниці температур в 1 градус через 1 м2 знімається 30 Вт. при темп теплоносія 90 і температурі газів у димоході 200 градусів для досягнення потужності 25 кВт потрібно площу 7,57 м2.
    хотя також читав що із 1 м2 знімається 10 кВт. чому вірити?

    хтось може допомогти? якщо будуть надані розрахунки та прості формули то я спробую все загнати в ексель для автоматичних підрахунків на компі і поділюсь із громадою. дякую.
    --- добавлено: 12 июл 2014 в 16:56 ---
    Із чого взагалі починати розрахунок і як їх проводити?
    я та крозумію зразу рахувать потребу приміщення в кіловатах, далі обєм топки на певну кількість дров. А далі як і що?
    --- добавлено: 12 июл 2014 в 17:05 ---
    Знайшов ось такі розрахунки, наскільки вон иправильні?

    "
    Сколько дров нужно сжигать для получения этой мощности?
    Удельная теплота сгорания сосновых дров ~ 10200 КДж/кг, значит, надо сжечь около 7 кг дров в час.

    Удельная плотность сосновых дров ~ 400 кг/м3.
    Здесь надо учесть, что дрова твердые и разной формы, и при закладке между полешками есть свободное место.
    Поэтому выдумаем дополнительный коэффициент "Наполнения": советуют 0,4.
    Получаем объем закладки на 1 час: 7 / 400 /0,4 = 0,044 м3.
    Приняв длину поленьев равной 60 см, а высоту топки 50 см, рассчитаем ширину:
    0,044 / 0,5 / 0,6 = 0,1466 м, т.е. всего 15 см.

    Заложим частоту хождения к котлу 1 раз в 4 часа, следовательно, закладка дров увеличивается в 4 раза:
    0,044 * 4 = 0,176 м3.
    Приняв длину поленьев равной 60 см, а высоту топки 50 см, рассчитаем ширину:
    0,176 / 0,5 / 0,6 = 0,586 м, т.е. возьмем 60 см.

    Имeeм размеры топки котлa:
    ширинa 50, высотa 60, длинa 60.

    В топкe у нaс идeт тeплообмeн излучeниeм. Его покa и рaссмотрим.
    Если топливо лeжит нa колосникaх, то рaскaлeнноe до крaснa оно излучaeт тeпло во всe стороны.
    Это тeпло поглощaeтся стeнкaми топки. Если б мы имeли идeaльноизолировaнныe стeнки, то из топки выходило бы плaмя
    с тeмпeрaтурой 1400 грaд, т.е с максимально возможной температурой.
    У нас этого нет, поэтому принимаем следующие допущения:

    1. То тепло, которое излучается под колосники, не теряется, а нагревает воздух, идущий в топку.
    2. Фронтовая стенка и загрузочная дверка утеплена и тепло не теряется.
    3. На верхнюю стенку противоположную колосникам лучи падают перпендикулярно, а на боковые - под углом
    и поэтому на боковые стенки мы принимаем интенсивность излучения в 2 раза меньше.
    4. Топливо сгорая излучает тепло, соответственно газы остывают до какой-то температуры.
    В свою очередь газы тоже излучают тепло и, опять же, охлаждаются.
    Чтоб не бить котел на зоны и не просчитывать каждую мы принимаем какую-то равновесную температуру газов.
    Принимаем Т=500 град.
    Соответственно количество тепла, на которое охладятся газы с 1400 до нашей температуры Т есть количество тепла,
    которое излучат газы с этой температурой на стенки топки.

    Ищем эквивалентную площадь топки:
    - Потолочная стенка 0,5*0,6=0,3 кв.м.
    - Боковые стенки (2*0,6*0,6 + 0,5*0,6) / 2 (интенсивность) = 0,51 кв.м.
    Итого 0,81 кв.м.

    Если нужное количество газов охлаждается с 1400 до 500 град, то смотрим пропорцию:
    20 Квт - при 1400 градусах,
    Х КВт - при 500 градусах
    Х = 20КВт / 1400 гр. * 500 гр. = 7,14 квт.
    Отданное (излучаемое) газами тепло это разница: 20КВт - 7,14 КВт = 12,86 квт.

    Газы с Т=500 отдадут тепло:
    Q = 5,67 * ((Т+273)/100)^4, т.е в 4 степени. = 5,67 * (500+273)/100)^4 = 20244 Вт/кв.м.

    У нас площадь стенок топки 0,81 кв.метра.
    Тепло, воспринятое стенками топки Qт = 20244 * 0,81 = 16379 Вт или 16,4 КВт.

    Получилось, что теплообменник топки сожрал больше, чем отдали газы (16,4 > 12,86).

    Снижаем температуру газов до 450:
    Х = 20КВт / 1400гр. * 450 гр. = 6,428 КВт
    Отданное (излучаемое) газами тепло это разница: 20КВт - 6,428 КВт = 13,572 квт.

    Газы с Т=450 отдадут тепло:
    Q = 5,67 * ((Т+273)/100)^4, т.е в 4 степени. = 5,67 * (450+273)/100)^4 = 15493 Вт/кв.м.
    Тепло, воспринятое стенками топки Qт = 15493 * 0,81 = 12549 Вт или 12,5 КВт.

    Получилось, примерно одинаково: 12,5 ~ 12,86. Если опять сожрал - снова уменьшаем температуру.
    Должно получиться расчетное по пропорции.

    Итого мы получили топку, выдающую мощность почти 13 КВт.


    Посчитаем экономайзер (конвекторную часть котла):

    Температура газов на выходе из топки 500 градусов.
    Заберем 400 градусов экономайзером, чтобы в дымоход уходили газы с температурой 100 градусов (пока не знаем для чего именно такая температура).

    При сгорании древесины на 1 кг дров требуется 4,7 кг воздуха. Таким образом,
    из 1 кг дров получается 5,7 кг газов.
    Рассчитаем, сколько газов сгорит в одну секунду:
    7 кг дров * 5,7 газов / 3600 = 0,01108 кг. т.е 11,08 грамм, пусть даже 12.

    Теплоемкость газов принимаем 1,1 дж/грамм градус.

    Кол-во тепла будет: 400 * 12 * 1,1=5280 Вт.

    Температуру воды по всему объему примем 80 град.

    Наибольшая разница температур дТб = 500-80=420 град.
    Наименьшая дТм = 100 - 80 = 20 град.

    Среднелогарифмический температурный напор:
    дТ=(420-20)/ ln(420/20)= 400 / 3,044 = 131,4 градуса.

    Коэфициент теплопередачи газы-стенка-вода принимаем 30 Вт/кв.м. град.
    Ищем площадь теплообменника. F = 5280 / (30*131,4) = 5280 / 3942 = 1,339 кв.м.

    Посчитаем сколько труб понадобится:
    Выход из топки шириной 50 см. примем за ширину основания теплообменника,
    длину возьмем 40 см.

    В площадь 50х40 вписываются 20 труб диаметром 57мм. (Диаметр трубы надо тоже обсчитать отдельно).
    Площадь поверхности одной трубы длиной допустим 38 см, равна:
    R = 0,057 / 2 = 0,0285 м.
    L = 2 * 3.14159 * R = 0,179 кв.м.

    S = L окружности * 0,48 = 0,179 * 0,38 = 0,06802 кв.м

    20 труб дадут общую площадь = 1,3604 кв.м., что перекрывает расчетную 1,339 кв.м. Получилось!

    Таким образом мы получили еще 5,28 КВт мощности.
    Итог ~ 18 КВт."
     
    Останнє редагування модератором: 20 лип 2014
    Ches, leshiy_40 та Voyutichi подобається це.
  2. Тарасюк

    Тарасюк Майстер

    Повідомлення:
    223
    Симпатії:
    69
    Адреса:
    Коломия
    З тепловитрат приміщення
    --- добавлено: 26 сен 2014 в 12:47 ---
    Поділюся своїми думками:
    Опісля підрахунку тепловитрат проектуємо котел.Свої розрахунки проводив під шахтник.Отже на потужність впливає кількість палива яка згорає в даний момент + газ.

    50х60= 30 дцм кв.При висоті поріжка ,який притаманний шахтним котлам, - 10 см.,маємо 30 літрів деревини(або і 35 якщо враховувати і верхній шар ) + газ.
    30 літрів ділимо на щільність завантаження 60% та на густину дуба 0.8,та множимо на теплотворність деревини.
    14.4х3квт.(середнє значення )=43.2 квт\год(ого!)+газ
    З непровіриних джерел - 1см топлива згорає за 10 хв.
    Щось приблизно так.Я не спец
     
    Останнє редагування модератором: 4 жов 2014
  3. Тарасюк

    Тарасюк Майстер

    Повідомлення:
    223
    Симпатії:
    69
    Адреса:
    Коломия
    gam-ua, У вас гарні розрахунки тільки трохи складні для мене.
    Теплотворність д-ни: 2.5-3 квт. з поправкою на вологість

    А тяга?Та налипання смоли._180 гр.цельсія
    Мммм...чим більший шлях проходження гарячих газів тим кращий теплозйом.Приклад:турболізатори
     

Поділитися цією сторінкою