Вопрос к инженерам, тепловой расчет

Уважаемые коллеги.

Прошу Вашей помощи в расчете мощности твердотопливного котла а именно:

Как расчитать размеры топки водогрейного твердотопливного котла (материал - сталь) до 25 кВт под дрова.

Буду благодарен за любую информацию, формулы, ссылки, статьи и другое.

 

mike_fly
Присоединяюсь к Вашему вопросу. Мне тоже интересно.
С уважением Ах.

 

Как расчитать размеры топки водогрейного твердотопливного котла (материал - сталь) до 25 кВт под дрова.
Если использовать всю выделенную тепловую энергию, то в топке должно сгореть около 10 кг дров в час.
При этом котел должен работать как минимум в среднем режиме.
Но если вся эта тепловая энергия пройдет мимо системы отопления в трубу?
Тут расчетом одной топки не обойтись. Нужен расчет теплообменника.
Значит, вероятнее всего 10 кг дров в час будет мало...

 

Да ... неправильно выразился. Нужен расчет площади теплообменника

 

Значит так: с лучистым теплообменом не помогу: слишком сложно и долго описывать.
А при расчёте конвективного теплообмена коэфициент теплопередачи будет порядка 30 ватт/ метр.кв град( газы-вода) и 20 для( газы -воздух.) Т.е при разнице температур 1 град, через теплообменник в 1кв метр передается 30(20) вт энергии.

 

Давайте тогда я посложней задам вопрос. При сжиганию 1 кг топлива, от чего зависит температура отходящих дымогазов из топки без учета тепло-потер в через стенки топки ? Брат хим-состав дымогазов и считать энергию и уделную тепломкость дымогазов ? или есть болле простые решения ? И какая температура должна быт после теплобменника ? порядка 100-120 градусов ?

 

Уважаемый Glaz2137!

Или я не до конца понял, или не хватает одной величины а именно- обьема воды?


Можете подсказать какая площадь теплообменника должна быть у дровяного котла что-бы выйти на мощность 25 кВт самого котла.

 

если я правильно понял:

при температуре теплоносителя 90С и температуре отходящих газов 200С (техническое задание на параметры) для достижения мощности 25кВт требуется площадь теплообменика 7,57(57) м2. Лучистый теплообмен при этом не учитывается и идет в запас.

Как соотносятся доли конвективного и лучистого теплообмена при работе топки?

 

Температура теплоносителя верно. А для верхнего значения температуру нужно брать камере сгорания. Ведь максимальный теплообмен в теплообменн ике осущестляется в камере сгорания, где температура 750-850 градусов.

 

Температура теплоносителя верно. А для верхнего значения температуру нужно брать камере сгорания. Ведь максимальный теплообмен в теплообменн ике осущестляется в камере сгорания, где температура 750-850 градусов.
Возможно скоро в отношении воды как лучшего теплоносителя наступят перемены. Сейчас появились специальные терможидкости. В связи с этим возможно изменится расчет котлов.
"DW-Therm -90...+200 С

Спецификации:
Внешний вид и запах: прозрачная, бесцветная с характерным запахом
Содержание: 99%
Вязкость: 2,0-2,2 мм2/сек при 20 С
Плотность: 0,88 г/см3 при 15 С
Температура кипения: 228-235 С
Температура затвердевания: менее -137 С
Температура вспышки: 101 С
Температура воспламенения: 265 С

Свойства: DW-Therm HT - смесь изомерных триоксиланов, специально разработанная
для применения в закрытых контурах.

Признаки:
- Рабочий диапазон температур: -90...+200 С(закрытая система).
- Высокая термоокислительная стойкость при высоких температурах.
- Низкая вязкость при низких температурах.
- Низкая летучесть, приятный запах.
- Проста в использовании (не разбрызгивается как силиконовые масла).
- Хорошая совместимость с силиконовыми маслами.
- Не растворяется в воде.
- Не токсична.

DW-Therm +20...+330 С

Спецификации:
Внешний вид и запах: прозрачная, светлооранжевая
Содержание: 99,5%
Вязкость: 101 мм2/сек при 20 С
Плотность: 1,004 г/см3 при 20 С
Температура кипения: ок. 350 С
Температура затвердевания: -33 С
Температура вспышки: ок. 190 С
Температура воспламенения: ок. 390 С

Свойства:
DW-Therm HT - смесь частично гидрированных терфинилов, особенно пригодная для применения
в закрытых системах при работе на высоких температурах.

Признаки:
- Широкий рабочий диапазон температур +20...+330 С(закрытая система)
- Длительный срок эксплуатации при высоких температурах (3-4 года).
- Высокая теплопроводность.
- Высокая теплопроводность.
- Низкая степень окисляемости.
- Не относится к опасным и токсичным жидкостям."

 

И ни слова про теплоёмкость.

 

http://www.infolab.ru/huber/termogid.html
Glaz2137
Просто случайно нашел по ссылке Википедии
"Не существует теплоносителя, способного перекрыть весь диапазон от 0 до, скажем, 3000 Кельвина. У каждого вида теплоносителя есть свой рабочий диапазон, есть диапазон, в котором теплоноситель может находиться небольшое время без существенной деградации. Однако существуют специально разработанные терможидкости с расширенным рабочим диапазоном, который недостижим для воды, силиконовых масел и других классических теплоносителей."

 

Зачем вам об'ем воды? У вас есть теплообменник, который вы хотите рассчитать. 1.Задаете температуру газов на входе и выходе.
2. Задаёте температуру воды на входе и выходе.
3. Определяетесь с конструкцией теплообменника. Т.е движение будет прямоток или противоток.
4. Находите наибольшую и наименьшую разность температур на обоих концах теплообменника.
5. Вычисляете температурный напор по формуле:
дТ= дТ(большее)- дТ(меньшее)/ Ln(логарифм натуральный от частного дТ(больш)/дТ(меньш)).
6. Получили темп напор. Теперь вашу мощность в ваттах, делим на коэфициент ( 30 вт/ метр кв град) и делим на темп напор.
Получаем площадь теплообмена в кв метрах.

Еще с института помню нормы СНИП. Температура радиаторов не должна превышать 95 град. Мотивируется пожаробезопасностью. Вода под эти нормы подходит. Но её плюс в том, что она обладает большей теплоемкостью. Т.е нужно прокачивать меньшие расходы воды на передачу единицы тепла. Отсюда и вопрос.

 

Приведу пример. Вам нужно рассчитать площадь теплообмена на 25 квт.
Имеем газы: вход(выход из топки) 700 град, выход 100 град.
Температуру воды я принимаю: 70 вход, и 80 выход. Вода движется в одном направлении с газами.
Тогда дТ(больш)=700-70=630.
дТ(меньш)=100-80=20
Температурный напор дТ=(630-20)/Ln(630/20)=177 град
Площадь S=25000/(30*177)=4,7 кв.метра.
Это конвективный теплообмен! А в топке у вас идет лучистый, который намного эффективнее.

 

Но топка она для топки, а не для отбора тепла. Мы ведь в других темах боремся с этим для поддержания макс температуры в топке.

И как быт с этой температурой дымогазов после топки? И по примерам промышленности - получается порядка ~ 1 квадратного метра на 10 кВт. Так что Ваш пример верен при отборе только конвективно. Если часть топки окружена теплообменником - то уже меньше надо.