簡介
熱負荷是指城市集中 供熱系統的用戶在單位時間內所需的熱量。它是制訂城市供熱規劃和設計供熱系統的重要依據,也是對供熱系統設計進行技術經濟分析的重要原始資料。集中供熱系統的熱負荷主要有採暖、通風、熱水供應和生產工藝等熱負荷。其中採暖和通風用熱是季節性熱負荷,而熱水供應和生產 熱負荷計算公式工藝用熱則多是常年性熱負荷。季節性熱負荷隨氣候條件而變化,在一年中變化很大,但在一天內波動較小。常年性熱負荷受氣候條件影響較小,在一年中變化不大,但在一天內波動大,特別是對非全天需熱的用戶 。
生產工藝熱負荷
主要用於生產過程的加熱、烘乾、蒸煮、清洗等工藝,或用於拖動機械的動力設備(如汽錘、汽泵等)。由於用熱設備和用熱方式繁多, 生產工藝熱負荷一般按實測數據,或用單位產量的耗熱概算指標估算。如無實測資料,可參考工廠以往的燃料耗量、鍋爐效率等因素估算熱負荷。在確定供熱系統的熱負荷時,除綜合上述各種用戶的熱負荷外,還應加上熱網的熱損失。由於用戶一般並非同時滿負荷、連續用熱,因此,還需確定系統的平均熱負荷值、最大熱負荷值、設備的 同時使用係數等,以便選擇熱源和設計供熱系統 。
爐膛容積熱負荷
每小時送入爐膛單位容積的平均熱量,稱爐膛容積熱負荷或熱強度,以符號qv表示,單位是KW/m3或KJ。 對於一定參數、一定容量的鍋爐,qv值取得小,爐膛容積就大;qv值取得大,爐膛容積就小。爐膛容積過小,燃料在爐內停留時間短,不能保證燃料的完全燃燒,同時能敷設水冷壁的面積小,爐溫高,易引起結渣。爐膛容積過大,爐內溫度低,對燃燒不利,還增加了金屬消耗量。 qv值的合理選用,主要根據燃料特性,特別是揮發分含量的高低,以及排渣方式來確定。揮發分低的無煙煤,不易著火燃燒,qv值應取小一些,爐膛容積可大一些,延長燃料在爐內的停留時間。液態排渣煤粉爐的爐內溫度高,對燃料的著火燃燒有利,qv值可比固態排渣煤粉爐的大一些,即其爐膛容積VL可比固態排渣煤粉爐的VL小一些 。
熱負荷的計算公式
當內能、動能、勢能的變化量可以忽略且無軸功時,輸入系統的熱量與離開系統的熱量應平衡,由此可得出傳熱設備的熱量平衡方程式為:
Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6
式中Q1-物料帶入設備的熱量,kJ;Q2-加熱劑或冷卻劑傳給設備及所處理物料的熱量,kJ;Q3-過程的熱效應,kJ;Q4-物料帶出設備的熱量,kJ;Q5-加熱或冷卻設備所消耗的熱量或冷量,kJ;Q6-設備向環境散失的熱量,kJ。
在上式時,應注意除Q1和Q4外,其它Q值都有正負兩種情況。例如,當反應放熱時,Q3取"+"號;反之,當反應吸熱時,Q3取"?"號,這與熱力學中的規定正好相反。
由式(5-1)可求出Q2,即設備的熱負荷。若Q2為正值,表明需要向設備及所處理的物料提供熱量,即需要加熱;反之,則表明需要從設備及所處理的物料移走熱量,即需要冷卻。此外,對於間歇操作,由於不同時間段內的操作情況可能不同,因此,應按不同的時間段分別計算Q2的值,並取其最大值作為設備熱負荷的設計依據 。