Версия для печати
Приложение Ж. 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) | Фcmb | 74 кВт |
| Тепловые потери через дымоход при включенной горелке (полная нагрузка) | ach,on | 4% |
| Температура воды, возвращающейся в котел, при условиях испытания ach,on | 0gnr,w,r,test | 60°С |
| Потребление электрической мощности вспомогательного оборудования котла при полной нагрузке (перед горелкой) | Pbr | 210 Вт |
| Потребление электрической мощности вспомогательного оборудования котла (за горелкой) | Ppmp | 0 Вт (прямое подключение к распределительной подсистеме, нет первичного насоса) |
| Данные из таблиц со значениями по умолчанию | ||
| Исходная мощность | Фref |
74 кВт;
если значение не установлено, его принимают равныv |
| Поправочный коэффициент для расчета ach,on,corr |
fcorr,ch,on, таблица В.1 |
0,045%/°С;
конденсационный котел |
| Показатель степени для фактора нагрузки для расчета ach,on,corr |
nch,on, таблица В.2 |
0,1;
стальной котел |
| Тепловые потери через обшивку котла |
age, таблица В.3, формула (В.1) |
Котел с высоким КПД с хорошей изоляцией;
|
| Фактор снижения тепловых потерь через обшивку котла |
kge,rvd, таблица В.4 |
0,7;
котел, расположенный в котельной |
| Показатель степени для фактора нагрузки для расчета age,corr |
nge, таблица В.5 |
0;
непрерывная циркуляция воды |
| Тепловые потери через дымоход при выключенной горелке |
ach,off, таблица В.6 |
0,2%;
котел с автоматическим закрытием воздухозаборника при выключенной горелке |
| Показатель степени для фактора нагрузки для расчета ach,off,corr |
nch,off, таблица В.7 |
0;
непрерывная циркуляция воды |
| Температура в испытательной лаборатории для age и ach,off |
0brm,test,i, В.2.2, В.2.3 |
20°С |
| Средняя температура воды в котле при условиях испытания для age и ach,off |
0gnr,w,m,test, В.2.2, В.2.3 |
70°С |
| Фактор рекуперации Рbr |
kbr, таблица В.9 |
0,8;
по умолчанию |
| Фактор рекуперации Рpmp |
kpmp, таблица В.9 |
0,8;
по умолчанию |
| Дополнительные данные для модулирующей горелки | ||
| Минимальная мощность топки котла | Фcmb,min | 18 кВт |
| Тепловые потери через дымоход при включенной горелке (минимальная нагрузка) | ach,on,min | 3% |
| Потребление электрической мощности вспомогательного оборудования котла при минимальной мощности топки | Pbr,min | 60 Вт |
| Дополнительные данные для конденсационного котла | ||
| Разность температур между температурой воды, возвращающейся в котел, и температурой отработанного газа (полная нагрузка) | 0wfg | 25°С |
| Содержание кислорода в сухом отработанном газе (полная нагрузка) | XO2,fg,dry | 3% |
| Дополнительные данные из таблиц со значениями по умолчанию для конденсационного котла | ||
| Относительная влажность воздуха сгорания |
Xair, таблица В.14 |
таблица В.14
50% |
| Относительная влажность отработавшего газа |
Xfg, 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 | 0wfg,min | 6°С |
| Содержание кислорода в отработанном газе при минимальной мощности топки | XO2,fg,dry,min | 4% |
Таблица Ж.2 - Данные в соответствии с проектом или другими частями настоящего стандарта
| Описание | Обозначение | Значение |
|---|---|---|
| Время работы теплогенератора | tgen | 2592000 с=720 ч |
| Теплопроизводительность теплогенератора | QH,gen,out | 80,9 ГДж=22472 кВт·ч |
| Средняя температура при теплогенерации б) | 0gen,f | 48,9°С |
| Температура в обратном трубопроводе при теплогенерации б) | 0gen,r | 37,7°С |
| Расход при распределении | Vdis | 1207 л/ч |
| Температура в помещении, в котором установлен котел | 0brm,i | 13°С (значение по умолчанию для котельной, таблица В.4) |
| Температура воздуха сгорания | 0air | 8°С (месячная средняя наружная температура) |
|
a) 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 | Hs | 35169 кДж/Нм3 |
| Низшая теплотворная способность | Hi | 31652 кДж/Нм3 |
| Стехиометрическое количество сухого воздуха | Vair,st,dry | 8,4 Нм3/Нм3 |
| Стехиометрическое количество сухого отработавшего газа | Vfg,st,dry | 7,7 Нм3/Нм3 |
| Стехиометрическое влагосодержание | mH2O,st | 1,405 кг/Нм3 |
| 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; 0gnr,w,m=0gen,m=48,9°C; 0gnr,w,r=0gen,r=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 аcond,min a) | ||
| Расчет температуры отработанного газа | 5.4.8.7, формула (74) | 0fg=37,7°С + 6°С=43,7°С [0wfg, применяемое в формуле (74)] |
| Расчет фактического объема отработавшего газа | 5.4.8.7, формула (75) |
 |
| Расчет фактического воздуха сгорания | 5.4.8.7, формула (76) | Vair,dry=8,4 м3 + 9,52 м3 - 7,7 м3=10,22 м3 |
| Расчет влажности насыщения воздуха и отработавшего газа | 5.4.8.7, таблица 3 |
mH2O,air,sat=9,45 г/м3 при 0air=8°С; mH2O,fg,sat=77,84 г/м3 при 0tg=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: QH,gnr,out=80,9 ГДж |
| Шаг 2 | 5.4.6 | Время работы: tgnr=720 ч |
| Шаг 3 | 5.4.6 | Устанавливают ßcmb=1 |
| Шаг 4 | 5.4.3, формула (40) | ach,on,corr=[3%+(37,7°С - 60°С)·0,045%/°С]·10,1 - 5,39%=-3,39; |
| Формула (41) |
 |
|
| Формула (44) |
 |
|
| Шаг 5 |
5.4.5, формула (50) |
Qbr=60 Вт·0,80·720 ч=34,6 кВт·ч |
| Формула (52) | Qpmp=0 Вт·0,80·720 ч=0 кВт·ч | |
| Формула (53) | WH,gnr,aux=34,6 кВт·ч/0,80=43,2 кВт·ч | |
| Шаг 6 |
5.4.6, формула (54) |
 |
| Шаг 7 | 5.4.6 |
После каждой итерации получаются следующие результаты: ßcmb=1,685 ... 1,685 ... 1,685 |
| Так как окончательное значение больше 1, горелка модулирует мощность между минимальной и максимальной, а Фcmb,avg рассчитывают по методу 5.4.7.3 | ||
| Шаг 1 | 5.4.7.3 | Один теплообразователь: QH,gen,out=80,9 ГДж |
| Шаг 2 | 5.4.3, формула (41) |
 |
| Шаг 3 | 5.4.3, формула (40) |
ach,on,min,corr=[3% + (37,7°С - 60°С)·0,045%/°С]·1=2%; ach,on,max,corr=[4% + (37,7°С - 60°С)·0,045%/°С]·1=3% |
| Шаг 4 |
5.4.5, формула (50) |
Qbr=210 Вт·0,80·720 ч=121 кВт·ч; Qbr,min=60 Вт·0,80·720 ч=34,6 кВт·ч |
| Шаг 5 | 5.4.7.3 | Фcmb,avg=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 acond с использованием 0fg=37,7°С + 25°С=62,7°С и Vfg,dry=8,99 м; Vair,dry=9,69 м; mH2O,air,sat=9,45 г/м при 0air=8°С; mH2O,air,sat=226,11 г/м при 0fg=62,7°С; mH2O,air=46 г; mH2O,fg=2032 г; mH2O,coud=-581 г; acond,avd=0%, так как mH2O,cond<0 |
| Шаг 6е |
5.4.8.6, формула (71) |
ach,on,avg,cond=3% - 0%=3% |
| Шаг 7 | 5.4.7.3, формула (59) |
 |
| Шаг 8 | 5.4.7.3 |
 |
| Шаг 9 | 5.4.7.3 | Повторная итерация с шага 6 с использованием Фcmb,avg=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 acond с использованием 0fg=37,7°С + 10,9°С=48,6°С и Vfg,dry=9,38 м3; Vair,dry=10,08 м3; mH2O,air,set=9,45 г/м3 при 0air=8°С; mH2O,fg,set=103,98 г/м при 0fg=48,6°С; mH2O,air=48 г; mH2O,fg=975 г; mH2O,cond=478 г; hcond,fg=2,382 кДж/г; acond,avg=3,59% |
| Шаг 6е (вторая итерация) | 5.4.8.6, формула (71) | ach,on,avg,cond=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 Фcmb,avg: 30,991 кВт ... 30,988 кВт и сходятся к 30,988 кВт |
| Шаг 10 | 5.4.7.3, формула (61) | ЕH,gen,in=30,988 кВт·720 ч=22311 кВт·ч=80321 МДж |
| Шаг 11 | 5.4.7.3, формула (62) |
 |
| Шаг 12 | 5.4.7.3, формула (63) | WH,gen,aux=720 ч·(94,8 Вт + 0 Вт)=68,2 кВт·ч |
| Шаг 13 | 5.4.7.3, формула (64) | WH,gen,aux,rvd=720 ч·(94,8 Вт·0,8 + 0 Вт·0,8)=54,6 кВт·ч=197 МДж |
| Шаг 14 | 5.4.7.3, формула (65) | QH,gen,ls=22311 кВт·ч - 22472 кВт·ч + 55 кВт·ч=-106 кВт·ч=-382 МДж |
|
a)Расчет относительно единицы массы топлива (Нм3 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 | ЕH,gen,in | 22311 кВт·ч=80321 МДж |
| Общие тепловые потери при теплогенерации | QH,gen,ls | -106 кВт·ч=-382 МДж |
| Вспомогательная энергия | WH,gen,aux | 68,2 кВт·ч |
| Рекуперируемые тепловые потери | QH,gen,ls,rbl | 0 кВт·ч=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) | Фcmb | 74 кВт |
| Средняя температура воды в котле при условиях испытания для | 0gnr,w,m,test | 70°С |
| Данные из таблиц со значениями по умолчанию | ||
| Исходная мощность |
Фref, 5.4.1 |
74 кВт; если значение не установлено, его принимают равным Фcmb |
| Тепловые потери через дымоход при включенной горелке (полная нагрузка) |
ach,on, таблица В.1 |
12%; атмосферный котел |
| Поправочный коэффициент для расчета ach,on,corr |
fcorr,ch,on, таблица В.1 |
0,045%/°С; атмосферный котел |
| Показатель степени для фактора нагрузки для расчета ach,on,corr |
nch,on таблица В.2 |
0,15; чугунный котел |
| Тепловые потери через обшивку котла |
age, таблица В.3, формула (В.1) |
Старый котел с посредственной изоляцией;
|
| Фактор снижения тепловых потерь через обшивку котла |
kge,rvd, таблица В.4 |
0,7; котел, расположенный в котельной |
| Показатель степени для фактора нагрузки для расчета age,corr |
nge, таблица В.5 |
0; непрерывная циркуляция воды |
| Тепловые потери через дымоход при выключенной горелке |
ach,off, таблица В.6 |
1,6%; атмосферный котел на газовом топливе, высота дымохода >10 м |
| Показатель степени для фактора нагрузки для расчета ach,off,corr |
nch,off, таблица В.7 |
0; непрерывная циркуляция воды |
| Температура в испытательной лаборатории для age и ach,off |
0brm,test,i, В.2.2, В.2.3 |
20°С |
| Средняя температура воды в котле при условиях испытания для age и ach,off |
0gnr,w,m,test, В.2.2, В.2.3 |
70°С |
| Вспомогательная мощность перед камерой сгорания |
Рbr, В.3, таблица В.8, формула (В.2) |
с3=40 Вт (атмосферная горелка); c4= 0,148 Вт (атмосферная горелка); n=1 (атмосферная горелка);
|
| Вспомогательная мощность за камерой сгорания |
Рpmp, В.3, таблица В.8, формула (В.2) |
с3=100 Вт (все котлы); с4=2 Вт (все котлы); n=1 (все котлы);
|
| Фактор рекуперации Рbr |
kbr, таблица В.9 |
0,8; по умолчанию |
| Фактор рекуперации Рpmp |
kpmp, 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 | tgen | 2592000 с=720 ч а) |
| Теплопроизводительность теплогенератора | QH,gen,out | 80,9 ГДж=22472 кВт·ч |
| Средняя температура при теплогенерации б) | 0gen,f | 48,9°С |
| Температура в обратном трубопроводе при теплогенерации б) | 0gen,f | 37,7°С |
| Расход при распределении | Vdis | 1207 л/ч |
| Температура в помещении, в котором установлен котел | 0brm,i | 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;
|
| Метод для одноступенчатого котла согласно 5.4.6 | ||
| Шаг 1 | 5.4.6 | Один теплообразователь: QH,gen,out=80,9 ГДж |
| Шаг 2 | 5.4.6 | Время работы: tgen=720 ч |
| Шаг 3 | 5.4.6 | Устанавливают ßcmb=1 |
| Шаг 4 |
5.4.3, формула (40), формула (41), формула (44) |
 |
| Шаг 5 |
5.4.5, формула (50), формула (52), формула (53) |
Q=51 Вт·0,80·720 ч·1=29,4 кВт·ч; Q=248 Вт·0,80·720 ч=142,8 кВт·ч; W=29,4 кВт·ч/0,8+142,8 кВт·ч/0,8=215 кВт·ч |
| Шаг 6 |
5.4.6, формула (54) |
 |
| Шаг 7 | 5.4.6 | Повторная итерация с шага 4 с использованием ßcmb=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) |
Qbr=51 Вт·0,80·720 ч·0,516=15,2 кВт·ч; Qpmp=248 Вт·0,80·720 ч=142,8 кВт·ч; WH,gen,aux=15,2 кВт·ч/0,8+142,8 кВт·ч/0,8=197,5 кВт·ч |
| Шаг 6 (вторая итерация) |
5.4.6, формула (54) |
 |
| Шаг 7 (дополнительные итерации) | 5.4.6 |
После каждой итерации получаются следующие дополнительные результаты: ßcmb=0,510 ... 0,510 ... 0,510, и ßcmb сходится к 0,510 (WH,gen,aux сходится к 197,3 кВт·ч) |
| Шаг 8 |
5.4.6, формула (55) |
EH,gen,in=74 кВт·720 ч·0,51=27169 кВт·ч=97808 МДж |
| Шаг 9 |
5.4.6, формула (56) |
QH,gen,ls=27169 кВт·ч - 22472 кВт·ч + 15 кВт·ч + 143 кВт·ч=4855 кВт·ч=17478 МДж |
| 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 | ЕH,gen,in | 27169 кВт·ч=97808 МДж |
| Общие тепловые потери при теплогенерации | QH,gen,ls | 4855 кВт·ч=17478 МДж |
| Вспомогательная энергия | WH,gen,aux | 197,3 кВт·ч |
| Рекуперируемые тепловые потери | QH,gen,ls,rbl | 0 кВт·ч=0 МДж |
<< назад /к содержанию / вперед >>
