Коэффициент избытка воздуха в топке αт принимают в зависимости от вида топлива и способа его сжигания. Избыток воздуха, по мере движения продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата, увеличивается. Это вызвано тем, что для котлов, работающих под разрежением, давление продуктов сгорания в топке и газоходах меньше барометрического давления окружающего воздуха. Поэтому через обмуровку происходит присос атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата. При расчетах температуру этого воздуха принимают 20…30 °С, а значения присосов воздуха – по нормативным данным.
Для выполнения теплового расчета газовый тракт котельного агрегата делят на ряд самостоятельных участков в зависимости от типа котла. Коэффициент избытка воздуха для каждой поверхности нагрева подсчитывают путем прибавления к αт соответствующих присосов воздуха Δα, а в результате такого суммирования имеем – Σ Δα.
Присосы воздуха Δα для каждого элемента котла равны:
• 0,05 – для первого конвективного пучка (газохода), фестона (с камерой догорания), пароперегревателя, воздухоподогревателя;
• 0,1 – для второго конвективного пучка (газохода), конвективной шахты, чугунного и стального экономайзера с обшивкой;
• 0,15…0,2 – для чугунного экономайзера без обшивки.
Теоретические объемы воздуха V 0, трехатомных газов V RO2, азота V 0N2, водяных паров V 0H2O, м3/м3 или м3/кг, выбирают из [5, табл. 2.8 или 2.9] для соответствующего вида топлива. Средний коэффициент избытка воздуха αср для каждой поверхности нагрева определяют как среднее арифметическое значений коэффициента избытка воздуха до α ' и после α '' газохода. Результаты расчета действительных объемов продуктов сгорания по газоходам теплогенератора сводят в таблицы. Расчеты выполняют на 1 м3 природного газа или на 1 кг жидкого топлива.
Количество теплоты, содержащейся в воздухе или продуктах сгорания, называют теплосодержанием или энтальпией. Расчет энтальпий продуктов сгорания производят для каждой поверхности нагревапри действительных коэффициентах избытка воздуха, когда α > 1. Причем расчет производят для всеговозможного диапазона температур топочных газов и соответствующей поверхности нагрева 100…2000°С.
Вначале вычисляют энтальпию газов – трехатомных, азота, водяных паров и воздуха, при соответствующей температуре в топке, фестоне и конвективном пучке для водогрейного котла или топке, газоходе и водяном экономайзере для парового котла.
При расчете для каждой поверхности нагрева рекомендуется определять значения энтальпий лишь в пределах, немного превышающих реально возможные температуры. Температуру топочных газов, °С, задают в диапазонах: для топки и камеры догорания – 800…2000, фестона – 800…1100, пароперегревателя – 600…1000, конвективных пучков (газоходов) – 200…900, водяного экономайзера и воздухоподогревателя – 100…300.
Энтальпию трехатомных газов I RO2, азота I 0N2, водяных паров I 0H2O, избыточного воздуха Δ I в, вычисляют по формулам:
I RO2 = V RO2 · (c ϑ)RO2;
I 0N2= V 0N2 · (c ϑ)N2;
I 0H2O = V 0H2O · (c ϑ)H2O;
Δ I в = (α i −1) · V 0 · (c ϑ)в,
где V 0, V RO2, V 0N2, V 0H2O – теоретические объемы соответственно воздуха, трехатомных газов, азота и водяных паров, м3/м3 или м3/кг; (с ϑ)RO2, (c ϑ)N2, (c ϑ)H2O, (c ϑ)в – энтальпии 1 м3 трехатомных газов, азота, водяных паров и воздуха, кДж/м3, кДж/кг.
Общую энтальпию продуктов сгорания I г (последний столбец) при соответствующих температуре и коэффициенте избытка воздуха вычисляют суммированием числовых значений по горизонтали:
I г= I RO2+ I 0N2+ I 0H2O+ Δ I в.
По расчетным данным, на миллиметровой бумаге, в удобном для прочтения масштабе, строят диаграмму I – ϑ продуктов сгорания. Построенная диаграмма I – ϑ, для продуктов сгорания данного вида топлива позволяет в последующих расчетах по температуре топочных газов определять их энтальпию или, наоборот, по энтальпии продуктов сгорания – их температуру.
