Jak vypočítat výkon kotle na dřevo?

Napíšu, kdykoli budu mít náladu.
Začněme tedy:
Zkusme si spočítat kotel o výkonu 2 kW, palivové dřevo, s dohoříváním a ohřevem sekundárního vzduchu. Teplota vstupní vody 60 stupňů. Výstup je 80.
Chemické složení palivového dřeva
C-51 %
H-6%
0 42,5-%
N-0,5 %.
Jedná se o složení hořlavé hmoty (bez vlhkosti a popela). Po prohrabání referenčních knih jsem zjistil následující: minimální vlhkost palivového dřeva při přirozeném sušení je 30 %. Obsah popela 0,6-0,7 %.
Obsah popela jsem se rozhodl ignorovat.
Přepočítejme složení paliva na pracovní hmotnost. (Vynásobte (100-30)/100)
Máme:
C- 35,7 %
H – 4,2 %
O- 29,75 %
N-0,35 %
W- 30 % (vlhkost).
Vypočítejme potřebné množství vzduchu.
Domluvme se, že následující reakce probíhají.
Na roštu veškerý kyslík reaguje s palivem.
C + O2 = C2
H2 + 0,5 = H2.
Dále se při průchodu horkým palivem CO2 redukuje na CO.
C2 + C = 2CO.
Molekuly vody jsou houževnatější, a proto se nepodílejí na rozpadech a disociacích (přijímáno jako axiom, i když tomu tak je).
Dále plyny vstupují do sekundární spalovací komory, kde se CO sloučí se sekundárním vzduchem a spálí se na CO2.
Navrhuji počítat kotel zpětně:
Souhlasím s tím, že před sekundární komorou se všechen uhlík spálil na CO a všechny ostatní komponenty se řídily normálním vzorem. V sekundární komoře spalujeme pouze CO na CO2.
No, poslední předpoklad: na roštu úplně dole je dřevěné uhlí (uhlík), jehož vlhkost a těkavé látky se dávno vypařily a spálily.

Pojďme si spočítat náklady.
C + O2 = CO2 nebo 12 + 2*16 = 44 (gramů na mol)
V 1 kg našeho mokrého palivového dřeva je 357 gramů uhlíku neboli 357/12 = 29,75 mol. Soudě podle reakce kyslíku bude také zapotřebí 29,75 mol a podle hmotnosti 29,75 * 32 = 952 gramů.
Nyní přejděme k vodíku:
v reakci H2 + 0,5 = H2O nebo 2 gramy + 2 gramů = 16. Naše palivové dříví obsahuje 18 gr. čistý vodík nebo 42 mol. Spalování vyžaduje kyslík 21 * 21 = 16 gramů.
Celková potřeba kyslíku je 952 + 336 -297,5 = 991 gramů (nezapomeňte, že samotné palivové dříví kyslík obsahuje a my ho odebíráme.).
S vědomím, že vzduch obsahuje 21 % O2 a 79 % N2, zjistíme potřebné množství vzduchu pro úplné spálení 1 kg palivového dřeva: 991/0,21 = 4719 gramů.
To znamená, že hmotnost výfukových plynů bude 5719 gramů.
Složení plynů je následující:
CO2 – 1309 g.
H2- 378 + 300 = 678 g.
N2 – 3763 gr.
Hmotnosti složek jsem zjistil z reakčních rovnic plus přidal hmotnost obsahu v palivovém dříví (voda, dusík).
Nyní zjistíme spalné teplo našeho palivového dřeva pomocí Memdělejevova vzorce:
Q=339*C + 1256*V – 109*O – 25,14(9*V+W) kJ/kg otrok. masy.
Dostal jsem 12430 kJ/kg.
Nyní najdeme teoretickou teplotu spalování. K tomu najdeme tepelnou kapacitu pro každý plyn a poté celkovou tepelnou kapacitu celé směsi.
Tepelná kapacita: CO2=8,61+0,00485T volání/mol deg
N2 = 7,855 + 0,0013 T
H2 = 6,92 + 0,000613T.
CO2=1309/44=29,75 molů.
N2 = 3763/28 = 134.4 mol
H2 = 678/18 = 37.66 mol
Součástky vynásobíme jejich počtem (8.61+0.00485T)*29.75=256.1+0.144T
(7.855+0.0013Т)*134.4=1055+0.174Т
(6.92+0.000613Т)*37.66=260.6+0.023Т
Sečteme to a dostaneme tepelnou kapacitu našich plynů = 1572.3 + 0.341 cal/deg. Převeďte na jouly vynásobením 4.187=6583.2+1.427T j/deg.
Řekněme, že teplota spalování je 1400 stupňů, pak bude tepelná kapacita rovna = 6583.2 + 1.427 * 1400 = 8581 J/stupeň.
podělením spalného tepla 12430 kJ tepelnou kapacitou dostaneme 12430000/8581=1448 stupňů. Skoro jsem to pochopil! Tato teplota by teoreticky měla být za dohořívací komorou (bez zohlednění ohřevu sekundárního vzduchu).
Nyní se podíváme na komoru přídavného spalování. Jak jsme se již shodli, dochází v něm k reakci 2CO + O2 = 2CO2. Když víme, že máme 2 molu CO29.75, z reakční rovnice vidíme, že do komory je dodáváno 29.75 molu CO a 14.875 molu O2. nebo 833 gramů CO a 476 gramů O2 (2266 gramů vzduchu obsahujících 1709 gramů dusíku a 476 gramů kyslíku)
Přepočítáme složení plynů, které budou před kamerou následující:
833 g CO
3763-1709=1973gr N2
678 g H2.
Víme také, že při spalování 1 molu Co se uvolní 67.6 kcal/mol tepla. Z našich 29.75 molů se uvolní 29.75 * 67.6 = 2011 kcal neboli 8420 kJ. to znamená, že před kamerou bylo 12430-8420 = 4010 kJ tepla. Zjistíme teplotu plynů před komorou. Složení plynů je známé, stejně jako tepelné kapacity. Mám 950 stupňů, teď se podíváme na rošty. Probíhá na nich reakce C+O2=CO2. dále v regenerační zóně probíhá reakce CO2 + C = 2CO, ke které dochází absorpcí energie, ve stejné zóně se uvolňují těkavé látky a kyslík obsažené ve dřevě. ALE nás zajímá teplota na roštu Teoretická teplota na roštu bude cca 1500 stupňů, ale přenos tepla sáláním zde hraje obrovskou roli, protože nahoře v rekuperační zóně dochází k reakci se spotřebou tepla, že. je přenos energie. Množství předávaného tepla sáláním závisí na ploše roštu a na teplotním rozdílu (na 4. mocninu dle mých výpočtů při ploše roštu 0.02 metru čtverečních) teplotě na roštu bude 955 stupňů (pro výkon 2 kW).
Nyní přichází ta zábavná část. Řekněme, že topeniště má rozměry 10*20*30 cm, spočítejme tepelné ztráty přes 2 boční stěny. celková plocha stěny 0.1*0.3*2=0.06 m5. Předpokládejme, že tloušťka cihlové zdi je 0.05 cm = 0.08 m. součinitel tepelné vodivosti žáruvzdorného materiálu = 0.08 W/m*deg. Tepelná ztráta bude 950*0.05/1520=1520 W/m0.06. A skrz naše zdi 91*XNUMX=XNUMX wattů.
Vezmeme-li účinnost našeho kotle 85 %, zjistíme spotřebu paliva 2*3600/12430*0.85=0.681 kg/hod nebo 0.19 gramu za sekundu. Tepelný výkon proudu plynu před dohořívací komorou bude 0.19*4010=762W. Odečteme ztráty přes stěny 91 wattů a ve skutečnosti máme 671 wattů. Skutečná teplota před kamerou bude 671/762*950=836 stupňů.
a po komoře (kromě ohřevu) 1440*(0.19*12430-91)/0.19*12430=1384 stupňů

Sekundární ohřívač vzduchu.
Nastavíme teplotu, kterou chceme v dopalovací komoře dostat, například 1500 stupňů. se sekundárním vzduchem musíte přidat následující množství tepla:
1500/1384*12430-12430=1041 kJ/kg palivového dřeva nebo 1041*0.19=198 wattů. Jak si pamatujeme, potřebujeme 2266 g/kg paliva nebo 0.43 g/s sekundárního vzduchu
Tepelná kapacita vzduchu je 1 J/gram st. Potom je teplota sekundárního vzduchu 198/0.43*1=460 stupňů.
Součinitel prostupu tepla plyn-vzduch je 20 W/metr čtvereční. Protože se náš vzduch pohybuje směrem k plynům, vypočítáme průměrný logaritmický teplotní rozdíl takto: dT1=1500-460=1040
dT2=1384-0=1384

dt=(1384-1040)/ln(1384/1040)=1203 град
teplosměnná plocha 198/20*1203=0.0082 čtverečních metrů nebo 82 cm čtverečních. Podobně vypočítáme tepelné ztráty bočními stěnami v komoře. 0.15*0.4*2=0.12 m0.05 plochy. Tepelná ztráta při tloušťce 0.08m bude 1500*(1384+2/0.05)/2307=2307 W/m0.12. pro naše stěny 276*XNUMX=XNUMXW. vstupní teplota výměníku tepla
1440*(12430*0.19-91-276)/12430=1216 град.

Správný výpočet výkonu kotle na tuhá paliva je polovina úspěchu. Nemá smysl přeplácet instalaci zvýšené produktivity, příliš slabé zařízení neuspokojí současné požadavky. Vycházet byste měli z aktuálních tepelných ztrát v objektu. Závisí na celé řadě faktorů, včetně stavebních materiálů a přítomnosti vyhřívaných podlah.

Výpočty ploch

Nejprve se podívejme, jak vypočítat výkon kotle na tuhá paliva na základě plochy areálu, tato metoda se používá nejčastěji. V ruských klimatických podmínkách vyžaduje vytápění 10 metrů čtverečních asi 1 kW. Pokud je plocha budovy 100 metrů, dostaneme 10 kW. Jsou to přibližné výpočty, ale dávají obecnou představu.

Kromě toho lze použít korekční faktory. Norma 1 kW na metr čtvereční plochy platí pro místnosti s výškou stropu do 2.7 m, v ostatních případech je potřeba vyšší výkon. 20% se k výsledné hodnotě připočte ihned, pokud bude kotel využíván k vytápění i ohřevu vody.

Faktor tepelných ztrát do výpočtu. Bez ohledu na použité palivo (plyn, dřevo, nafta) to bude:

• 15 % pro ventilaci;
• 35 % se špatnou izolací stěn;
• 15 % na studené podlahy.

Vezměte v úvahu každou nuanci – získáte teplý a pohodlný domov.

Můžete použít jednoduchý vzorec: W = S*Wsp., kde

• S je plocha vytápěných prostor v metrech čtverečních;
• W – výkon zařízení, kW;
• Wsp je ukazatel specifického výkonu, průměrná hodnota pro konkrétní klimatickou zónu se bere jako vodítko.

Koupit ten nejvýkonnější?

Někteří kupující se rozhodnou nemyslet na to, jak vypočítat kotel na tuhá paliva, ale jednoduše vzít nejvýkonnější instalaci. Ano, můžete to udělat, ale zaplatíte více, než byste mohli. Produktivní zařízení je drahé na nákup a provoz, přispívá ke zvýšenému zatížení hydraulických systémů, způsobuje poruchy v jejich provozu a neustálé poruchy.

Výše uvedené problémy částečně odstraňuje modulační hořák, který má na starosti úpravu síly hoření. Pokud je ale rozdíl mezi optimálním a skutečným výkonem velký, hořák nemusí vždy hořet, nemusí fungovat správně a kotel začne pracovat impulzivně. Nemá smysl přeplácet za superúčinnou instalaci, zejména proto, že základní výpočty jsou jednoduché.

Další doporučení

Při výpočtu výkonu kotle na tuhá paliva je také třeba vzít v úvahu, že:

1. Tepelný výkon (tedy objem tepla vytvořeného za hodinu) závisí na fázi spalování a použitém palivu. Nejedná se o stabilní ukazatele.
2. Výrobcem deklarovaný jmenovitý výkon lze dosáhnout při spalování antracitové třídy. Jedná se o nejdražší uhlí, má maximální výhřevnost. U ostatních typů je nutné použít korekční faktory. U černého uhlí to bude 1.05, hnědého 1.18, briket 1.25, suchého palivového dřeva 1.25, vlhkého polena 3.33. Bez použití korekčních faktorů jsou předběžná výpočetní data velmi přibližná.
3. Výrobce definuje jmenovitý tepelný výkon jako průměrný výkon generovaný instalací za hodinu při plném zatížení antracitovým uhlím. Režim spalování použitý ve výpočtech je normální, s přebytkem kyslíku. V první a čtvrté hodině produkuje kotel maximální výkon, ve druhé a třetí hodině jen asi 30 % z celkových hodnot. Průměrná možnost bude uvedena v nominálních ukazatelích.
4. Výkonová rezerva k průměrné spotřebě energie by měla být přibližně 30 %. Pokryje nezapočítané tepelné ztráty, vyrovná nesrovnalosti v kvalitě paliva s deklarovanými parametry, prodlouží spalování každé zátěže a pokryje požadavky na přípravu teplé vody. Někdy se rezerva zvýší o 100-200 %, ale optimální varianta by byla 30 %.
5. Pouze pyrolýzní kotle hoří déle než 12 hodin. Aby tuhé palivo fungovalo po takovou dobu, je nutné spustit režim doutnání, čímž vzniká v peci nedostatek kyslíku. Zároveň se sníží účinnost spalování paliva a zvýší se obsah popela. Výrobci v zásadě nedoporučují časté zapínání kotle v tomto režimu.
6. Některá paliva hoří rychle, jiná pomalu. Pokud si výběrem nejste jisti, podívejte se na recenze, proveďte výpočty pro každou možnost a nechte si poradit od vedoucího prodejny.

Tepelný výkon pro topný systém lze volitelně vypočítat během nejchladnějšího pětidenního období zim posledních let. To je přibližně -19–23 °C. Během topného období systém spotřebuje asi polovinu vypočtené tepelné zátěže. Čím je tedy venku tepleji, tím déle jeden náklad hoří.

Firma Kotel 52 nabízí kvalitní vybavení do privátů a pomáhá při výběru. Kotle na odpadní teplo pyrolýzy na tuhá paliva splňují průmyslové normy a jsou v záruce.

Užitečné informace k tématu: