ボイラー効率と燃料発熱量

概要

ボイラー効率は、水または蒸気に供給される有用な熱量を、燃料の燃焼によって放出される化学エネルギーと比較します。一般的に3つの指標が使用されます：

• 燃焼効率 — バーナーが燃料をどれだけ完全に消費するか。煙道ガス中の未燃燃料と過剰空気で評価されます。
• 熱効率 — 熱交換器が燃焼エネルギーを作動流体にどれだけ効果的に伝達するか。放射および対流損失を除きます。
• 燃料から流体への効率 — 流体が吸収するエネルギーと燃料で供給されるエネルギーの全体的な比率。すべての損失を考慮します。

実際には、「ボイラー効率」は文脈に応じて通常、熱効率または燃料から流体への効率を指します。

主要な公式

一般的な効率

$\eta = \frac{Q_{\text{out}}}{Q_{\text{in}}} \times 100\%$

液体（水）熱伝達流体によって出力される熱量

$Q_{\text{out}} = \dot{m} \cdot c_p \cdot \Delta T$

蒸気ボイラーによって出力される熱量（飽和での蒸発）

$Q_{\text{out}} = \dot{m} \cdot h_e$

正味発熱量（近似）

$\text{NCV} \approx 0.90 \times \text{GCV}$

変数

ボイラー効率計算機

入力と出力には、同じ基準の正の熱量率を使用してください。計算機は燃料から流体への効率を報告します。燃焼損失や煙道損失は推定しません。

単位換算器

この換算器の公称天然ガス値は1,000 Btu/ft³で、ソース範囲の中間値です。実際の発熱量はガス組成によって異なります。

燃料エネルギー含有量

ソースからの注記

• ソースの単位注記：1 Btu = 1055.06 J、1米国ガロン = 3.785e-3 m3 = 3.785 dm3（リットル）、1 ft3 = 0.02832 m3。
• 燃焼空気。 空気が多すぎると炉を冷却し有用な熱を運び去ります。少なすぎると不完全燃焼、未燃燃料、煙を引き起こします。
• 総発熱量と正味発熱量。 GCVには燃焼で生成される水に関連するエネルギーが含まれます。NCVは煙道に排出される水蒸気中のエネルギーを除外します。ソースは一般的な近似としてNCV ≈ GCV − 10%を示しているため、利用可能な場合は燃料固有のデータを使用してください。
• 天然ガス。 ソースは単一の固定発熱量ではなく950–1050 Btu/ft³を挙げています。

参考文献

• Engineering ToolBox — ボイラー効率