КПД котла и теплотворная способность топлива

Рассчитайте КПД передачи энергии от топлива к теплоносителю, оцените тепловую мощность и сравните высшую и низшую теплоту сгорания.

boilerefficiencyКалькулятор

Обзор

Эффективность котла сравнивает полезное тепло, передаваемое воде или пару, с химической энергией, выделяемой при сжигании топлива. Обычно используются три показателя:

Эффективность сгорания — насколько полно горелка сжигает топливо, оценивается по несгоревшему топливу и избытку воздуха в дымовых газах.
Тепловая эффективность — насколько эффективно теплообменник передает энергию сгорания рабочей среде, исключая потери на излучение и конвекцию.
Эффективность от топлива к рабочей среде — общее отношение энергии, поглощенной рабочей средой, к энергии, подведенной с топливом, с учетом всех потерь.

На практике «эффективность котла» обычно относится к тепловой эффективности или эффективности от топлива к рабочей среде в зависимости от контекста.

Основные формулы

Общая эффективность

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

Тепло, передаваемое жидкой (водой) теплоносителем

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

Тепло, передаваемое паровым котлом (испарение при насыщении)

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

Низшая теплота сгорания (приблизительно)

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

Переменные

Символ	Описание	Typical Unit
$\eta$	Boiler efficiency	%
$Q_{\text{out}}$	Heat exported to fluid	kW
$Q_{\text{in}}$	Heat supplied by fuel	kW
$\dot{m}$	Mass flow rate	kg/s
$c_p$	Specific heat capacity of fluid	kJ/(kg·°C)
$\Delta T$	Temperature difference (outlet − inlet)	°C
$h_e$	Evaporation energy at saturation pressure	kJ/kg
GCV	Gross calorific value of fuel	kJ/kg or Btu/unit
NCV	Net calorific value of fuel	kJ/kg or Btu/unit

Калькулятор эффективности котла

Эффективность котла от топлива к рабочей среде

Тепло, передаваемое рабочей среде(kW)

Тепло, подведенное с топливом(kW)

Используйте положительные, соответствующие друг другу тепловые потоки для входных и выходных данных. Калькулятор показывает эффективность от топлива к рабочей среде; он не оценивает потери на сгорание или в дымоходе.

Конвертер единиц

Конвертер единиц энергии котла

Тепловой расход(kW)

Энергия топлива(Btu)

Топливное масло(gal)

Природный газ(ft3)

Номинальное значение теплоты сгорания природного газа в этом конвертере составляет 1000 БТЕ/фт³, что является серединой диапазона источника. Фактическая теплота сгорания зависит от состава газа.

Теплотворная способность топлива

9 строк

Мазут — Теплотворная способность. Значения из источника; для природного газа указан диапазон.
Fuel	Единица	Energy (Btu)
Мазут № 1	Gallon	137400
Мазут № 2	Gallon	139600
Мазут № 3	Gallon	141800
Мазут № 4	Gallon	145100
Мазут № 5	Gallon	148800
Мазут № 6	Gallon	152400
Природный газ	cu. ft.	950 - 1050
Propane	cu. ft.	2550
Butane	cu. ft.	3200

Источник: engineeringtoolbox.com

Примечания из источника

Примечания к единицам источника: 1 БТЕ = 1055,06 Дж, 1 амер. галлон = 3,785·10⁻³ м³ = 3,785 дм³ (литр), и 1 фут³ = 0,02832 м³.
Воздух для горения. Избыток воздуха охлаждает топку и уносит полезное тепло; недостаток приводит к неполному сгоранию, несгоревшему топливу и образованию дыма.
Высшая и низшая теплота сгорания. ВТВ включает энергию, связанную с водой, образующейся при сгорании. НТВ исключает энергию водяного пара, уходящего в дымовую трубу. Источник указывает приближение НТВ ≈ ВТВ − 10%, поэтому по возможности используйте данные, специфичные для конкретного вида топлива.
Природный газ. В источнике указан диапазон 950–1050 БТЕ/фт³, а не одно фиксированное значение теплоты сгорания.

Источники

Engineering ToolBox — КПД котла

Источник: engineeringtoolbox.com