Продукты сгорания топлива дизельной электростанции используются для получения горячей воды при температуре 90оС в

Продукты сгорания топлива дизельной электростанции используются для получения горячей воды при температуре 90оС в трубчатом водоподогревателе; поступающая вода имеет температуру 50оС. Мощность электростанции 3000 кВт, удельный расход топлива 300 г/кВт ч, теплотворная способность топлива 42700 кДж/кг. Газы поступают в водоподогреватель при 700оС, а выходят при 100оС; КПД подогревателя 90%. Состав продуктов сгорания 1 кг топлива в кмолях следующий : СО2 – 0,07125; Н2О – 0,0725; О2 – 0,0215; N2 – 0,4883. Определить количество воды, подогреваемое в течении часа и процент использования теплоты топлива в подогревателе.

Определим часовой расход топлива по формуле:
B=b·N;кг/ч
где:
b=300 г/(кВт·ч)=0,3 кг/(кВт·ч) по заданию – удельный расход топлива
N =3000 кВт по заданию – мощность электростанции
B=0,3·3000=900 кг/ч
Определим количество теплоты, оставляемое в водоподогревателе каждым компонентом продуктов сгорания:
Qi=ki·cit1·t1-cit2·t2;кДж
где:
ki – количество i-того компонента в продуктах сгорания, кмоль/кг
cit1 – мольная теплоёмкость i-того компонента при начальной температуре продуктов сгорания t1=700℃; кДж/(кмоль·0С)
cit2 - мольная теплоёмкость i-того компонента при конечной температуре продуктов сгорания t2=100℃; кДж/(кмоль·0С)
QCO2=kCO2·cCO2t1·t1-cCO2t2·t2;кДж
где:
cCO2t1=46,91 кДж/(кмоль·0С) – мольная теплоемкость СO2 при температуре 700 0С
cCO2t2=38,27 кДж/(кмоль·0С) – мольная теплоемкость СO2 при температуре 100 0С
QCO2=0,07125·46,91·700-38,27·100=2067 кДж
QH2O=kH2O·cH2Ot1·t1-cH2Ot2·t2;кДж
cH2Ot1=36,59 кДж/(кмоль·0С) – мольная теплоемкость H2O при температуре 700 0С
cH2Ot2=33,63 кДж/(кмоль·0С) – мольная теплоемкость H2O при температуре 100 0С
QH2O=0,0725·36,59·700-33,63·100=1613,1 кДж
QO2=kO2·cO2t1·t1-cO2t2·t2;кДж
cO2t1=32,18 кДж/(кмоль·0С) – мольная теплоемкость O2при температуре 700 0С
cO2t2=29,55 кДж/(кмоль·0С) – мольная теплоемкость O2при температуре 100 0С
QO2=0,0215·32,18·700-29,55·100=420,8 кДж
QN2=kO2·cN2t1·t1-cN2t2·t2;кДж
cN2t1=30,49 кДж/(кмоль·0С) – мольная теплоемкость N2при температуре 700 0С
cN2t2=29,21 кДж/(кмоль·0С) – мольная теплоемкость N2при температуре 100 0С
QO2=0,4883·30,49·700-29,21·100=8995,5 кДж
Общее количество теплоты, оставляемое в водоподогревателе продуктами сгорания 1 кг топлива:
Q=Qi=2067+1613,1+420,8+8995,5=13096,4 кДж
Определим полезно использованную теплоту в подогревателе по формуле:
Qпол=Q·η;кДж
η=90%=0,9 по заданию – КПД подогревателя
Qпол=13096,4·0,9=11786,8 кДж
Определим процент использования теплоты топлива в подогревателе:
n=QполQт·100%
где:
Qт - теплотворная способность топлива, по заданию 42700 кДж/кг
n=11786,842700·100%=27,6%
Определим количество воды, подогреваемое в течении часа по формуле:
G=Qпол·Bcв·tг-tх·1000;м3/ч
где:
cв=4,187 кДж/(кг 0С) – средняя теплоемкость воды;
tг=90 ℃ по заданию - температура горячей воды;
tх=50 ℃ по заданию – температура воды поступающей в подогреватель
G=11786,8·9004,187·90-50·1000=63,33 м3/ч