Приложение Ж (справочное). Примеры для метода расчета циклической работы котла

Приложение Ж
(справочное)

Примеры для метода расчета циклической работы котла

Ж.1 Модулирующий конденсационный котел

Ж.1.1 Входные данные (таблицы Ж.1-Ж.3)

Таблица Ж.1 - Данные котла

Описание	Обозначение, ссылки	Значение
Тип котла	-	Модулирующий конденсационный котел
Номинальная мощность (теплопроизводительность)		74 кВт
Тепловые потери через дымоход при включенной горелке (полная нагрузка)		4%
Температура воды, возвращающейся в котел, при условиях испытания		60°С
Потребление электрической мощности вспомогательного оборудования котла при полной нагрузке (перед горелкой)		210 Вт
Потребление электрической мощности вспомогательного оборудования котла (за горелкой)		0 Вт (прямое подключение к распределительной подсистеме, нет первичного насоса)
Данные из таблиц со значениями по умолчанию
Исходная мощность		74 кВт; если значение не установлено, его принимают равным
Поправочный коэффициент для расчета	, таблица В.1	0,045%/°С; конденсационный котел
Показатель степени для фактора нагрузки для расчета	, таблица B.2	0,1; стальной котел
Тепловые потери через обшивку котла	, таблица В.3, формула (В.1)	Котел с высоким КПД с хорошей изоляцией;
Фактор снижения тепловых потерь через обшивку котла	, таблица В.4	0,7; котел, расположенный в котельной
Показатель степени для фактора нагрузки для расчета	, таблица В.5	0; непрерывная циркуляция воды
Тепловые потери через дымоход при выключенной горелке	, таблица В.6	0,2%; котел с автоматическим закрытием воздухозаборника при выключенной горелке
Показатель степени для фактора нагрузки для расчета	, таблица В.7	0; непрерывная циркуляция воды
Температура в испытательной лаборатории для и	, В.2.2, В.2.3	20°С
Средняя температура воды в котле при условиях испытания для и	, В.2.2, В.2.3	70°С
Фактор рекуперации	, таблица В.9	0,8; по умолчанию
Фактор рекуперации	, таблица В.9	0,8; по умолчанию
Дополнительные данные для модулирующей горелки
Минимальная мощность топки котла		18 кВт
Тепловые потери через дымоход при включенной горелке (минимальная нагрузка)		3%
Потребление электрической мощности вспомогательного оборудования котла при минимальной мощности топки		60 Вт
Дополнительные данные для конденсационного котла
Разность температур между температурой воды, возвращающейся в котел, и температурой отработанного газа (полная нагрузка)		25°С
Содержание кислорода в сухом отработанном газе (полная нагрузка)		3%
Дополнительные данные из таблиц со значениями по умолчанию для конденсационного котла
Относительная влажность воздуха сгорания	, таблица В.14	50%
Относительная влажность отработавшего газа	, таблица В.14	100%
Дополнительные данные для конденсационного многоступенчатого или модулирующего котла
Разность температур между температурой воды, возвращающейся в котел, и температурой отработавшего газа при минимальной мощности топки		6°С
Содержание кислорода в отработанном газе при минимальной мощности топки		4%

Таблица Ж.2 - Данные в соответствии с проектом или другими частями настоящего стандарта

Описание	Обозначение	Значение
Время работы теплогенератора		2 592 000 с = 720 ч а)
Теплопроизводительность теплогенератора		80,9 ГДж = 22 472
Средняя температура при теплогенерации б)		48,9°С
Температура в обратном трубопроводе при теплогенерации б)		37,7°С
Расход при распределении		1 207 л/ч
Температура в помещении, в котором установлен котел		13°С (значение по умолчанию для котельной, таблица В.4)
Температура воздуха сгорания		8°С (месячная средняя наружная температура)
а) Оценка в примере: 30 дней, непрерывная работа. б) Температура при теплогенерации равна средней температуре при распределении. См. пример расчета в И.6. приложения И.

Таблица Ж.3 - Данные в соответствии с топливом

Описание	Обозначение	Значение
Топливо	-	Природный газ (Гронинген)
Высшая теплотворная способность		35 169
Низшая теплотворная способность		31 652
Стехиометрическое количество сухого воздуха		8,4
Стехиометрическое количество сухого отработавшего газа		7,7
Стехиометрическое влагосодержание		1,405
Примечание - Данные таблицы В.13.

Ж.1.2 Метод расчета (таблица Ж.4)

Таблица Ж.4 - Метод расчета

Этап метода	Ссылки	Детали расчета и результаты
Расчет средней температуры в котле и температуры в обратном трубопроводе	И.2	Прямое подключение теплогенератора; =48,9°С; =37,7°С
Выбор метода расчета	-	Котел является модулирующим и оснащен конденсационным котлом, поэтому применяют метод расчета по 5.4.7 с дополнениями по 5.4.8
Расчет  a)
Расчет температуры отработанного газа	5.4.8.7, формула (74)	=37,7°С + 6°С=43,7°С [, применяемое в формуле (74)]
Расчет фактического объема отработавшего газа	5.4.8.7, формула (75)	применяемое в формуле (75)]
Расчет фактического воздуха сгорания	5.4.8.7, формула (76)	=8,4 + 9,52 - 7,7 = 10,22
Расчет влажности насыщения воздуха и отработавшего газа	5.4.8.7, таблица 3	при =8°С; при =43,7°С;
Расчет абсолютной влажности воздуха сгорания	5.4.8.7, формула (77)
Расчет абсолютной влажности отработавшего газа	5.4.8.7, формула (78)
Конденсатный баланс	5.4.8.7, формула (79)
Расчет удельной скрытой теплоты конденсации	5.4.8.7, формула (80)
Расчет фактической скрытой теплоты конденсации	5.4.8.7, формула (82)
Расчет фактора рекуперации теплоты конденсации	5.4.8.7, формула (83)
Пробуют метод для одноступенчатого котла с использованием выходных данных по минимальной мощности
Шаг 1	5.4.6	Один теплогенератор: =80,9 ГДж
Шаг 2	5.4.6	Время работы: =720 ч
Шаг 3	5.4.6	Устанавливают =1
Шаг 4	5.4.3, формула (40)
	Формула (41)
	Формула (44)
Шаг 5	5.4.5 формула (50)
	Формула (52)
	Формула (53)	=34,6 /0,80=43,2
Шаг 6	5.4.6, формула (54)
Шаг 7	5.4.6	После каждой итерации получаются следующие результаты: =1,685...1,685...1,685
Так как окончательное значение больше 1, горелка модулирует мощность между минимальной и максимальной, а рассчитывают по методу 5.4.7.3
Шаг 1	5.4.7.3	Один теплообразователь: =80,9 ГДж
Шаг 2	5.4.3, формула (41)
Шаг 3	5.4.3, формула (40)
Шаг 4	5.4.5, формула (50)
Шаг 5	5.4.7.3	=74 кВт
Шаг 6а	5.4.7.3, формула (58)
Шаг 6b	5.4.8.6, формула (72)
Шаг 6с	5.4.8.6, формула (73)
Шаг 6d	5.4.8.7	Расчет с использованием =37,7°С + 25°С=62,7°С и дает: =8,99 ; =9,69 ; при =8°С; при =62,7°С; г; г; г; =0%, так как
Шаг 6e	5.4.8.6, формула (71)	=3% - 0% = 3%
Шаг 7	5.4.7.3, формула (59)
Шаг 8	5.4.7.3 формула (60)
Шаг 9	5.4.7.3	Повторная итерация с шага 6 с использованием =32,347 кВт
Шаг 6а (вторая итерация)	5.4.7.3, формула (58)
Шаг 6b (вторая итерация)	5.4.8.6, формула (72)
Шаг 6с (вторая итерация)	5.4.8.6 формула (73)
Шаг 6d (вторая итерация)	5.4.8.7	Расчет с использованием =37,7°С + 10,9°С = 48,6°С и дает: =9,38 ; =10,08 ; при =8°С; при =48,6°С; г; г; г; =2,382 кДж/г; =3,59%
Шаг 6e (вторая итерация)	5.4.8.6, формула (71)	=2,26%-3,59%=-1,34%
Шаг 7 (вторая итерация)	5.4.7.3, формула (59)
Шаг 8 (вторая итерация)	5.4.7.3, формула (60)
Шаг 9 (дополнительные итерации)	5.4.7.3	Дополнительные итерации с шага 6 дают следующие значения для : 30,991 кВт ... 30,988 кВт и сходятся к 30,988 кВт
Шаг 10	5.4.7.3, формула (61)
Шаг 11	5.4.7.3, формула (62)
Шаг 12	5.4.7.3, формула (63)
Шаг 13	5.4.7.3, формула (64)
Шаг 14	5.4.7.3, формула (65)
а) Расчет относительно единицы массы топлива ( в данном примере). Примечание - Все показанные итерации сходятся за два или три прохода.

Ж.1.3 Выходные данные (связь с ГОСТ Р 54860, ГОСТ Р 54856, ГОСТ Р 56778, ГОСТ Р 56776) (таблица Ж.5)

Таблица Ж.5 - Выходные данные

Описание	Обозначение	Значение
Потребность в теплоте сгорания топлива		22 311 = 80 321 МДж
Общие тепловые потери при теплогенерации		- 106 = -382 МДж
Вспомогательная энергия		68,2
Рекуперируемые тепловые потери		0 = 0 МДж

Ж.2 Стандартный атмосферный котел двухпозиционного регулирования

Ж.2.1 Входные данные (таблицы Ж.6, Ж.7)

Таблица Ж.6 - Данные котла

Описание	Обозначение ссылки	Значение
Тип котла	-	Одноступенчатый атмосферный котел
Номинальная мощность (теплопроизводительность)		74 кВт
Средняя температура воды в котле при условиях испытания для		70°С
Данные из таблиц со значениями по умолчанию
Исходная мощность	, 5.4.1	74 кВт; если значение не установлено, его принимают равным
Тепловые потери через дымоход при включенной горелке (полная нагрузка)	, таблица В.1	12 %; атмосферный котел
Поправочный коэффициент для расчета	, таблица В.1	0,045%/°С; атмосферный котел
Показатель степени для фактора нагрузки для расчета	, таблица В.2	0,15; чугунный котел
Тепловые потери через обшивку котла	, таблица В.3, формула (В.1)	Старый котел с посредственной изоляцией;
Фактор снижения тепловых потерь через обшивку котла	, таблица В.4	0,7; котел, расположенный в котельной
Показатель степени для фактора нагрузки для расчета	, таблица В.5	0; непрерывная циркуляция воды
Тепловые потери через дымоход при выключенной горелке	, таблица В.6	1,6%; атмосферный котел на газовом топливе, высота дымохода >10 м
Показатель степени для фактора нагрузки для расчета	, таблица В.7	0; непрерывная циркуляция воды
Температура в испытательной лаборатории для и	, В.2.2, В.2.3	20°С
Средняя температура воды в котле при условиях испытания для и	, В.2.2, В.2.3	70°С
Вспомогательная мощность перед камерой сгорания	, В.3, таблица В.8, формула (В.2)	=40 Вт (атмосферная горелка); =0,148 Вт (атмосферная горелка); n=1 (атмосферная горелка);
Вспомогательная мощность за камерой сгорания	, В.3, таблица В.8, формула (В.2)	=100 Вт (все котлы); =2 Вт (все котлы); n=1 (все котлы);
Фактор рекуперации	, таблица В.9	0,8; по умолчанию
Фактор рекуперации	, таблица В.9	0,8; по умолчанию

Таблица Ж.7 - Данные в соответствии с проектом или другими частями настоящего стандарта

Описание	Обозначение	Значение
Время работы теплогенератора		2 592 000 с = 720 ч а)
Теплопроизводительность теплогенератора		80,9 ГДж = 22 472
Средняя температура при теплогенерации б)		48,9°С
Температура в обратном трубопроводе при теплогенерации б)		37,7°С
Расход при распределении		1 207 л/ч
Температура в помещении, в котором установлен котел		13°С (значение по умолчанию для котельной, таблица В.4)
а) Оценка в примере: 30 дней, непрерывная работа. б) Температура при теплогенерации равна средней температуре при распределении. См. пример расчета в И.6 приложения И.

Ж.2.2 Метод расчета (таблица Ж.8)

Таблица Ж.8 - Метод расчета

Этап метода	Ссылки	Детали расчета и результаты
Расчет средней мощности теплогенерации
Расчет расхода котла, температуры в обратном трубопроводе и средней температуры	И.3, формула (И.4), формула (И.5), И.5, формула (И.11)	Независимый расход. Расход при теплогенерации выше, чем расход при распределении; =70°С (расчетное и установленное значение); ;
Метод для одноступенчатого котла согласно 5.4.6
Ша 1	5.4.6	Один теплообразователь: =80,9 ГДж
Шаг 2	5.4.6	Время работы: =720 ч
Шаг 3	5.4.6	Устанавливают =1
Шаг 4	5.4.3, формула (40), формула (41), формула (44)	; ;
Шаг 5	5.4.5, формула (50), формула (52), формула (53)	; ;
Шаг 6	5.4.6, формула (54)
Шаг 7	5.4.6	Повторная итерация с шага 4 с использованием =0,516
Шаг 4 (вторая итерация)	5.4.3, формула (40), формула (41), формула (44)	; ;
Шаг 5 (вторая итерация)	5.4.5, формула (50), формула (52), формула (53)	; ;
Шаг 6 (вторая итерация)	5.4.6, формула (54)
Шаг 7 (дополнительные итерации)	5.4.6	После каждой итерации получаются следующие дополнительные результаты: =0,510...0,510...0,510, и сходится к 0,510 ( сходится к 197,3 )
Шаг 8	5.4.6, формула (55)
Шаг 9	5.4.6, формула (56)
Примечание - Все показанные итерации сходятся за два или три прохода.

Ж.2.3 Выходные данные (таблица Ж.9)

Таблица Ж.9 - Выходные данные

Описание	Обозначение	Значение
Потребность в теплоте сгорания топлива		27 169 = 97 808 МДж
Общие тепловые потери при теплогенерации		4 855 = 17 478 МДж
Вспомогательная энергия		197,3
Рекуперируемые тепловые потери		0 = 0 МДж