Účinnost z hlediska spalovacího zařízení
Účinnost spalovacího zařízení ηf popisuje výtěžnost citelného tepla vznikajícího při spalování paliva. Je určena výpočtem termických ztrát qA ve spalinách vztažených k úrovni teplot v okolním prostředí. Nespálené zbytky paliva zůstávají v olejových a plynových spalovacích zařízeních nezohledněny, neboť v praxi nesmí nastávat v množství, které by bylo pro posuzování relevantní.
Výhřevnost, spalné teplo a kondenzační teplo - více informací
Účinnost spalovací techniky se vztahuje k výhřevnosti paliva a počítá se tak, že se spalinové ztráty odečtou z maximálně dosažitelných 100 %.
Přebytek vzduchu
Přebytek vzduchu je kvocient ze skutečně přiváděného a stechiometricky potřebného množství vzduchu.
Zjednodušená rovnice pro přepočet obsahu kyslíku ve spalinách platí pouze pro poměr spalin – vzduchu ~ 1.
|
λ |
Přebytek vzduchu |
|
ṁL |
Skutečné teplo |
|
ṁL, st |
Stechiometrické teplo |
|
O2 |
Obsah kyslíku [obj-%] |
Pro výpočet spalinových ztrát jsou určeny podíly CO2 nebo O2 ve spalinách a teplotní rozdíl mezi spalinami a okolní prostorovou teplotou. Navíc jsou třeba maximální podíly CO2 spalinách závislé na příslušném palivu a Siegertův faktor f závisející na naměřeném obsahu O2.
Pokud se měří pouze obsah oxidu uhličitého v suchých spalinách, platí následující přepočet:
|
Siegertův faktor |
Siegertův faktor |
||
|
Palivo |
CO2,max |
f1 = f (O2 = 0 %) |
f2 = f (O2 = 5 %) |
|
Zemní plyn L |
11,67 % |
0,4792 |
0,4530 |
|
Zemní plyn H |
11,94 % |
0,4731 |
0,4469 |
|
Topný olej EL |
15,31 % |
0,4535 |
0,4342 |
|
Topný olej SA |
16,02 % |
0,4570 |
0,4389 |
|
Propan |
13,69 % |
0,4575 |
0,4352 |
|
Propan-Butan |
13,78 % |
0,4570 |
0,4349 |
|
Butan |
13,99 % |
0,4563 |
0,4346 |
|
Zemní plyn GZ35 |
11,12 % |
0,4871 |
0,4611 |
|
Zemní plyn GZ41,5 |
11,67 % |
0,4604 |
0,4358 |
|
Zemní plyn GZ50 |
11,67 % |
0,4835 |
0,4569 |
|
Střední olej HL Schwechat |
15,72 % |
0,4534 |
0,4348 |
|
Střední olej CLU 3 |
16,11 % |
0,4458 |
0,4285 |
Siegertův faktor různých paliv
|
Výpočet Siegertova faktoru pro libovolný obsah kyslíku v suchých spalinách O2:
|
Souvislosti mezi obsahem kyslíku v suchých spalinách, přebytkem vzduchu a Siegertovým faktorem
|
|
21 % (21 % – O2) |
|
|
Zemní plyn L |
|
|
Zemní plyn H |
|
|
Topný olej EL |
|
|
Topný olej SA |
|
|
Zemní plyn L |
|
|
Zemní plyn H |
|
|
Topný olej EL |
|
|
Topný olej SA |
|
|
Propan |
|
|
Propan-Butan |
|
|
Butan |
|
|
Zemní plyn GZ35 |
|
|
Zemní plyn GZ41,5 |
|
|
Zemní plyn GZ50 |
|
|
Střední olej HL Schwechat |
|
|
Střední olej CLU 3 |
Upozornění:
- K přebytku vzduchu: zemní plyn GZ 41,5/50, propan, butan, propan-butan téměř stejný se zemním plynem L, proto není znázorněn.
- Střední olej CLU 3 a střední olej HL Schwechat mezi křivkami topný olej EL a SA, proto není znázorněn.
Účinnost spalovacího zařízení z plného výkonu do zhruba 35 % částečného výkonu parního kotlového zařízení stoupá. Přebytek vzduchu a tím i obsah CO2 naměřený v suchých spalinách se zvyšuje pouze nepatrně, zatímco teplota spalin díky lepšímu využití teplosměnné plochy v kotli klesá. Při částečném výkonu < 35 % pak převažuje zde nezbytný vyšší přebytek vzduchu a účinnost spalovacího zařízení opět klesá.
Účinnost spalovacího zařízení zjišťuje například při měření emisí kominík nebo zákaznický servis. Tepelné ztráty sáláním a odváděním na povrch kotle zde nejsou zohledněny.
V následujícím diagramu je palivo zemní plyn H znázorněno v závislosti na účinnosti spalovacího zařízení na teplotě spalin při různém přebytku vzduchu. Čím vyšší je teplota spalin, tím nižší je účinnost.
Z diagramu je také možno jednoduše rozpoznat, že speciálně při vysokých teplotách spalin je nárůst účinnosti díky nízkému přebytku vzduchu, tedy nízkým hodnotám λ, obzvláště vysoký.
Průběh účinnosti v závislosti na přebytku vzduchu λ bez kondenzace, jako příklad pro zemní plyn H
|
|
λ = 1 (O2 = 0 %) |
|
|
λ = 1,1 (O2 = 2,14 %) |
|
|
λ = 1,15 (O2 = 3,09 %) |
|
|
λ = 1,2 (O2 = 3,96 %) |
|
|
λ = 1,25 (O2 = 4,77 %) |
|
|
λ = 1,3 (O2 = 5,52 %) |
