З намi у вашай хаце зауседы будзе цёпла!

Подписаться на обновления

Экономайзер

один из способов повышения КПД твердотопливного котла

экономайзер

Производители, выпускающие тт котлы, очень часто лукавят, завышая показатели их работы. И если уж угораздило несчастного клиента купить очередной «огненный ящик» то его ждет глубокое разочарование от результатов его работы и экономичности.
В данной статье мы рассмотрим один из способов повышения эффективности твердотопливных котлов у которых производитель сэкономил на теплообменнике.

Если у вас возникли вопросы по работе сайта звоните по телефону

+375-29-677-53-35

По этому номеру вы можете получить бесплатные консультации.

Для начала предлагаю разобраться с таким понятием как КПД и факторами от которых он зависит. Итак КПД – коэффициент полезного действия, который выражается в процентах и является отношением полезного тепла, идущего в систему отопления, к затраченному теплу. Тому теплу, которое мы могли бы получить или получили в топке, сжигая топливо.
На КПД влияют в сторону уменьшения такие факторы как:

1. Потеря тепла с уходящими газами.

Замечу одна из самых больших потерь. Согласитесь . Выбрасывать в трубу неотобранное от газов тепло – высшая степень расточительства. И поэтому при проектировании котлов первоочередной задачей является отобрать это тепло по максимуму.

2. Потеря с химическим недожогом.

кпд котла Мало сжечь в котле топливо, его нужно сжечь еще и правильно. В силу физики и химии процессов горения в топке котла получаются соединения, которые еще могли бы сгореть и отдать полезное тепло , однако для этого нужно определенные условия, которых в большинстве обычных тт котлов достичь не удается. Вот и вылетают эти горючие вещества в виде плотного дыма или сажи в дымоход. В некоторых случаях потери от химического недожога могут составлять 40-50 процентов. Как уменьшить эти потери мы рассмотрим уже в другой статье, а пока двинемся дальше.

3. Потеря с механическим недожогом.

Данный вид потерь связан с особенностью топлива. Если дрова уложенные на колосники сгорают без проблем, а просыпавшиеся в зольник тлеющие угли в конце концов сгорают или дотлевают там без особых сложностей , то с улем или торфом дело обстоит немного похуже. Уголь например, имея мелкую фракцию, так и не сгорев, может сразу просыпаться в зольник и в итоге оказаться в золоотвале. Торф, имея высокую зольность, может засыпать золой мелкие кусочки топлива которые в итоге тоже будут удалены из котла и выброшены. Но самое главное то, что при горении некоторых углей с высокой температурой зола начинает плавиться и как бы растекаться по кусочку угля и перекрывать доступ воздуха для горения. В итоге кусок угля покрывается коркой шлака и больше не горит. Случаи такие конечно редкие, но все же встречаются. Величина потерь с механическим недожогом невелика и как я уже писал присутствует не во всех котлах.

4. Потеря от излучения в окружающую среду.

В силу того , что в котле все-же идет реакция горения и в нем нагревается теплоноситель, корпус котла , дверки, патрубки и другие элементы будут иметь температуру выше, чем окружающий воздух. Соответственно котел будет отдавать тепло в котельную. Если котельная находится отдельно, то это конечно будет потеря, но в силу незначительности этой потери мы на ней подробно останавливаться не будем.

5. Потеря с теплом удаляемого шлака или золы.

Данная потеря актуальна для угольных энергетических котлов и для бытовых совсем неактуальна, поэтому рассматривать ее мы не будем, так как это уже будет «ловля блох».

Итак, как же повысить эффективность котла?
Конечно же установить дополнительный теплообменник (экономайзер) для снятия тепла с уходящих газов. Для этого нам понадобится узнать температуру этих самых газов на выходе из котла. Простейший способ – купить или отдолжить китайский мультиметр с встроенной термопарой и поместить ее кончик в середину дымовой трубы сразу на выходе из котла. Измерять температуру на поверхности будет совсем некорректно, так как из-за специфики гидравлики потока она может отличаться на пару сотен градусов.
После того, как мы определили температуру газов мы должны определить какую мощность нам удастся с них снять. Дело это не совсем простое ибо сложно определить состав газов и избыток воздуха в них, а тем более и массовый расход.
Поэтому поступим мы следующим образом.
1. Взвешиваем топливо.Например дрова.
2. Засекаем время, за которое наше топливо прогорелo.
3. Зная, что для сгорания 1 кг дров требуется порядка 4,7 кг воздуха принимаем , что со сгоревшим килограммом на выходе будет 5.7 кило газов.
4. Теплоемкость газов принимаем С=1,1 кдж/кг. То есть если охладить 1 кило газов на 1 градус, то можно получить 1,1 килоджоуля энергии.
Рассмотрим все эти расчеты на конкретном примере:
При сгорании 14,2 кило дров в течении 3, 5 часов на выходе из котла температура газов была 460 градусов. В час сгорало

14,2/3,5=4,05 кило дров.

При этом образовывалось:

G=4,05*5,7=23,08 кг дымовых газов.

Если мы хотим охладить газы с 460 до 140 градусов то за час мы снимем с них

Q=23,08*1,1*(460-140)=8124 килоджоуля тепла.

Дополнительная мощность получится

q=8124/3600=2,256 квт или 2256 Ватт.

Для того, чтоб посчитать необходимую площадь теплообменника и сварить все это нам необходимо вычислить температурный напор. Вычисляется он с помощью логарифмов. Для этого рисуется простейший график. Для упрощения расчетов просто примем, что вода в теплообменнике имеет температуру 75 градусов по всей длине. Тогда наибольшая разница температур между газами и водой будет

dTb=460-75=385 градусов

а наименьшая

dTb=140-75=65 градусов

Формула расчета температурного напора выглядит так:

dT=(dTb-dTm)/(Ln(dTb/dTm))

где Ln – натуральный логарифм.
температурный напор экономайзера Подставляем значения

dT=(385-65)/(Ln(385/65))=179,9 градусов

коэффициент теплопередачи от газов к воде обычно находится в пределах от 20 до 30 ватт/метр*градус. Мы примем этот коэффициент средним со значением k=25 ватт/метр*градус. Тогда площадь нашего экономайзера составит

F=Q/(K*dT)=2256/(25*179,9)=0,501 квадратных метров или 5010 квадратных сантиметров.

Для того , что бы не заузить дымоход и не нарушить тягу желательно сечение труб теплообменника делать суммарным сечением равным или большим чем сечением дымохода. Если например мы будем делать экономайзер из труб внутренним диаметром 50 мм, а дымоход имеет диаметр 160 мм то нам понадобится

(160*160)/(50*50)=10,24 труб или штук.

Нетрудно вычислить и длину труб.

L=5000/(3,14*11*5)=28,95 сантиметров или 290 миллиметров.

Как видим путем несложных расчетов нам удалось получить основные данные для изготовления экономайзера и существенного улучшения экономичности вашего котла. Если у вас появилось желание прекратить топить улицу и наконец повысить экономичность вашего котла, но вы испытываете затруднения с расчетами и изготовлением – пишите нам через форму обратной связи расположенной ниже и наша команда откликнется и поможет.