Физическите свойства на димните газове. Комин, изчисление. Описание на технологичната схема
Когато устройството за пещ в идеалния случай искам да имам дизайн, който автоматично дава толкова въздух, колкото е необходимо за изгаряне. На пръв поглед това може да се направи с помощта на комин. Всъщност, толкова по-интензивно изгаряне на дърва за огрев, толкова по-горещо димни газовеКолкото по-голяма трябва да бъде тягата (модел на карбуратора). Но това не е така. Тягата не зависи от количеството образувани горещи газове. Тягата е спадът на налягането в тръбата от резервоара на тръбата преди горивото. Определя се от височината на тръбата и температурата на димните газове, или по-скоро тяхната плътност.
Тягата се определя по формулата:
F \u003d a (p b - p d) h
където f е тяга, и коефициентът, p b е плътността на външния въздух, p d - плътността на димните газове, h е височината на тръбата
Плътността на димните газове се изчислява по формулата:
p d \u003d p в (273 + t в) / (273 + t)
където t b и t d е температурата в градуси по Целзий от външен атмосферен въздух извън тръбата и димните газове в тръбата.
Скоростта на движение на димните газове в тръбата (обемното потребление, т.е. всмукателната способност на тръбата) Г. Тя не зависи от височината на тръбата и се определя от разликата в температурата на димните газове и външния въздух, както и площта напречно сечение комин. Оттук и броя на практическите заключения.
ПървоДимните тръби са направени високо на всички, за да се увеличи въздухът през пето място, но само за да се увеличи тягата (т.е. спадът на налягането в тръбата). Много е важно да се предотврати преобръщането на тягата (заглушаване на пещта) с витроща (величината на тягата трябва винаги да надвишава възможното резервно копие на вятъра).
Второ, регулирайте въздушния поток, удобно с помощта на устройства, които променят площта на живото напречно сечение на тръбата, т.е. с помощта на клапани. С увеличаване на напречното сечение на коминния канал, например, два пъти - можете да очаквате приблизително двойно увеличение на обемния въздушен поток през горивото.
Нека го обясним прост и визуален пример. Имаме две еднакви фурни. Ние ги комбинираме в едно. Получаваме двойна пещ с двойна дърва за огрев, с двустранно потребление на въздух и напречно сечение. Или (което е същото), ако повече от дърва за огрев, да избухне в Fifuel, тогава трябва да отворите клапаните на тръбата все повече и повече.
ТретоАко печката изгаря нормално в стабилния режим, и ние ще добавим студен въздушен поток от горящите дърва за огрев в пето, димните газове ще дойдат незабавно, а въздушният поток през фурната ще бъде намален. В същото време изгарянето на дърва за огрев ще започне да избледнява. Тоест, изглежда, че директно на дърва за огрев не засягат и изпращат допълнителен поток от дърва за огрев и се оказва, че тръбата може да пропусне по-малко димните газове, отколкото преди, когато този допълнителен въздушен поток отсъства. Самата тръба ще намали потока въздух на дърва за огрев, който преди това беше и освен това не позволява допълнителен поток от студен въздух. С други думи, димната тръба работи.
Ето защо е толкова вредно за суперзвездата на студената въздух през прорезите в димните тръби, ненужните въздушни потоци в горивната клетка и наистина всяка топлинна светлина в комина, което води до намаляване на температурата на димните газове.
ЧетвъртоКолкото по-голям е коефициентът на газо-динамична устойчивост на комина, по-малко въздушен поток. Това означава, че стените на комина за предпочитане се извършват толкова гладки, без усукване и без завои.
ПетиКолкото по-малка е температурата на димните газове, толкова по-рязко променя въздушния поток по време на флуктуациите в температурата на димните газове, което обяснява положението на оголване на тръбата под запалването на пещта.
На шесто място, P. високи температури Въздухният поток на димните газове не зависи от температурата на димните газове. Това означава, със силен по-голям от пещта, въздушният поток престава да се увеличава и започва да зависи само от напречното сечение на тръбата.
Въпросите на нестабилността възникват не само при анализиране на топлинните характеристики на тръбата, но и при разглеждането на динамиката на газовите потоци в тръбата. Всъщност коминът е добре изпълнен със светли комини. Ако този лек дим газове не се издига не много бързо, тогава вероятността не е изключена, че тежък външен въздух може просто да се удави в лекия газ и да създаде падане надолу в тръбата. Това е особено вероятно за такава ситуация със студените стени на комина, т.е. по време на отвъдморската пещ.
Фиг. 1. Схема за движение на газ в студен комин: 1 - гориво; 2 - Доставка на въздух чрез ядосан; 3-димна тръба; 4 - улов; 5 - камина; 6-димни газове; 7-неуспешен студен въздух; 8 - въздушен поток, причинявайки наклонена тяга.
а) гладка отворена вертикална тръба
б) тръба с клапан и зъб
в) тръба с горния клапан
Твърди стрелки - Насоки за движение на светли газове за горещи димни газове. Пунктирани стрелки - посока на движение на низходящи потоци от студен тежък въздух от атмосферата.
На фиг. 1а. Фурната е изобразена схематично, в която се доставят димните газове и се показват чрез димната тръба. атмосферен въздух. 7, постигане на гориво. Този инцидентен поток може да замени "обикновения" въздушен поток чрез объркана 2. Дори ако пещта е заключена до всички врати и всички клапани на отворите за всмукване на въздуха ще бъдат затворени, тогава фурната може да изгори поради въздуха отгоре. Между другото, толкова често се случва, когато точковите въглища затворени врати печки. Може дори да се случи пълно извиване на тягата: въздухът ще се появи на върха през тръбата и димните газове - излез през вратата.
В действителност, на вътрешната стена на комина, винаги има нередности, сгъстяване, грапавост, с чиито димни газове и противодействащи въздушни потоци се поставят и смесват един с друг. Студен въздушен поток надолу по веригата е избутан или отопление, започва да се издига с гореща газове.
Ефектът от разгръщането на студените въздушни потоци надолу по веригата се засилва в присъствието на частично отворени клапани, както и така наречените зъби, широко използвани при производството на камини. фиг. 1б). Зъбът предотвратява потока на студен въздух от тръбата в камината и по този начин предотвратява топенето на камината.
Въздушните потоци надолу по веригата в тръбата са особено опасни при мъгливо време: димните газове не могат да се изпарят най-малките капчици вода, охлаждат се, тягата се намалява и дори може да се наклони. Фурната е много пушене, тя не пламна.
По същата причина печките с сурови опушени тръби силно пушат. За да се предотврати появата на връзки, горните клапани са особено ефективни ( фиг. 1V.), регулирани в зависимост от скоростта на димните газове в комина. Въпреки това, функционирането на такива клапани е неудобно.
Фиг. 2. Зависимостта на коефициента на излишния въздух е от времето на протеста на пещта (твърда крива). Кривата на пунктира е необходимия дебит на въздуха g на потаването за пълното окисление на продуктите на дърва за огрев (включително сажди и летливи вещества) в димните газове (в относителни единици). Баркод-пунктирана крива - реалната консумация на въздух на тръбата, предоставена от тръбата (в относителни единици). Излишният въздушен коефициент е частно отделение g тръба на g popp
Стабилен и достатъчно силен натиск се осъществява само след нагряване на стените на димната тръба, което изисква значително време, така че в началото на въздуха протестиращо винаги липсва. Коефициентът на излишния въздух в същото време по-малко от един и димната пещ ( фиг. 2.). Обратно: В края на протата, димната тръба остава гореща, тягата се запазва за дълго време, въпреки че дървата за огрев вече е почти изгорена (излишният въздушен коефициент е повече от един). Металните пещи с метални затоплени димни тръби са по-бързи за режим поради ниска топлинна мощност в сравнение с тухлени тръби.
Анализът на процесите в комина може да бъде продължен, но вече е толкова ясно, че без значение колко е добра пещта, всичките му предимства могат да бъдат намалени до нула от лош комин. Разбира се, в перфектната версия, димната тръба ще трябва да замени модерна система Принудително изпускане на промиване с електрически вентилатор с регулируема консумация и с предварителна кондензация на влага от димни газове. Такава система, наред с други неща, може да почисти димните газове от сажди, въглероден окис и други вредни примеси, както и охлаждане на димните газове и да осигури възстановяване на топлина.
Но всичко това е в далечна гледна точка. За декамта и градинар, димната тръба понякога може да стане много по-скъпа от самата пещ, особено в случай на нагряване на многостепенна къща. Забранените димни тръби обикновено са по-прости и по-къси, но нивото на топлинна енергия на пещта може да бъде много голямо. Такива тръби, като правило, са силно пуснати по цялата дължина, те често летят искри и пепел, но конденза и сажди, които са незначително.
Ако планирате да използвате баня, само като баня, след това тръбата може да бъде направена и плътна. Ако банята мисли от вас и като възможност за престой (временно пребиваване, нощувка), особено през зимата, тогава е по-целесъобразно да се направи изолирана и качествено "за цял живот." Печките могат да се сменят поне всеки ден, да вземете дизайна на мръсните и по-подробно, а тръбата ще бъде същата.
Поне ако печката работи в режим дълго горящо (Сушене), тогава изолацията на тръбата е абсолютно необходимо, тъй като при ниски съоръжения (1 - 5 kW), тесната метална тръба ще стане напълно студена, кондензатът ще бъде изобилно, който в най-силните студове дори може да се изкачи и ще се изкачи и припокриване на тръбата. Това е особено опасно в присъствието на искри и чадъри с малки пропуски. Incrochovers са подходящи за интензивни протести през лятото и са изключително опасни за слаби режими на дърва за огрев през зимата. Благодарение на възможното запушване на тръбите лед, инсталирането на дефлектори и чадъри коминни тръби беше забранен през 1991 г. (и в комини газови пещи Още по-рано).
Според същите съображения не е необходимо да се включва в височината на тръбата - нивото на тягата не е толкова важно за не-свободна фурна. Ако ще се симулира, винаги можете бързо да проветрите стаята. Но трябва да се наблюдава височината над хребета на покрива (не по-малка от 0,5 m), за да се предотврати наклонената тяга по време на пориви на вятъра. На нежните покриви тръбата трябва да изпълнява снежната покривка. Във всеки случай е по-добре да имаш тръба надолу, но по-топла (това, което е по-високо, но по-студено). Високите тръби през зимата са винаги студени и опасни в експлоатация.
Тръбите за студени димни тръби имат много недостатъци. В същото време, заплетени, но не много дълги тръби върху метални пещи по време на екстракторите бързо (много по-бързо от тухлени тръби), остават горещи с енергичен протест и следователно в баните (и не само в баните) се използват много широко , особено след като са сравнително евтини. Asbic циментови тръби върху метални пещи не се използват, тъй като те имат много тегло, а също така унищожават при прегряване с покълването на фрагменти.
Фиг. 3. Най-простият дизайн на метални димни тръби: 1 - метален кръгъл комин; 2 - пенливи; 3 - капачка за защита на тръбата от атмосферни валежи; 4 - греди; 5 - ламбери; 6. - Drainy Brucki. между гредите (или лъчи) за регистрация на пожар (рязане) в покрива или припокриване (ако е необходимо); 7 - Roof Rootle; осем - мек покрив (гума, хидроххоизол, мека тераса, гофрирани картон-битумни листове и др.); 9 - Метален лист за покривни подови настилки и припокриване на изхода (е позволено да се използва плосък лист на Aceida - асбо-циментова електрическа изолационна платка); 10 - Метална дренажна облицовка; 11 - азбест запечатване на разликата (съвместно); 12 - метална капачка; 13 - таванни греди (с пълнене на пространството по изолация); 14 - покритие на тавана; 15 - пола на тавана (ако е необходимо); 16 - Рязане на метален таван; 17 - ъгли за подсилване на метал; 18 - Метален капак на таванното рязане (ако е необходимо); 19 - изолация неплатеми топлоустойчиви (керамзит, пясък, перлит, мини); 20 - защитна подложка (метален лист на слой от азбест картон с дебелина 8 mm); 21 - метална тръба.
а) тръба, която не е маркирана;
б) топлоизолираната екранирана тръба с резистентност към топлопредаване от най-малко 0,3 m 2 -град / W (който е еквивалентен на дебелината на тухлата 130 mm или дебелината на изолацията на Minvata тип 20 mm).
На фиг. 3. Представени типични монтажни схеми на заплетени метални тръби. Самата тръба трябва да бъде закупена от неръждаема стомана с дебелина най-малко 0,7 mm. Най-диаметърът на руската тръба е 120 мм, финландски - 115 мм.
Според Gost 9817-95, напречното сечение на множествения комин трябва да бъде най-малко 8 cm 2 на 1 kW от номиналната топлова сила, пусната в огъня при изгаряне на дърва за огрев. Тази сила не трябва да се бърка с топлинната мощност на фурната, освободена от външната тухлена повърхност на пещта към стаята чрез Snip 2.04.05-91. Това е едно от многобройните ни недоразумения. регулаторни документи. Тъй като пещите за топлинни сушилня обикновено са пълни само 2-3 часа на ден, тогава захранването в пещта е около десет пъти силата на освобождаване на топлина от повърхността на тухлената пещ.
Следващия път ще говорим за характеристиките на тръбата за наводнение.
2. топлина, отнесена от оставянето на газове. Ние определяме топлинния капацитет на димните газове в Tukh \u003d 8000s;
3. Загуба на топлина чрез зидана за топлопроводимост.
Загуби чрез арка
Дебелината на арката е 0,3 m, формата на материала. Приемаме тази температура вътрешна повърхност Арката е равна на температурата на газовете.
Средната температура в пещта:
При тази температура ние избираме коефициента на топлопроводимост на ламотен материал:
По този начин загубите през арката са:
където α е коефициентът на топлопреминаване от външната повърхност на стените към околния въздух, равен на 71.2 kJ / (m2 * h * 0C)
Загуби през стените. Зидарията на стените е направена от двуслоен (вал 345 mm, диатоми 115 mm)
Квадратна стена, m2:
Методическа зона
Зона за заваряване
Томил Зона
Разкъсан
Пълна площ на стените 162.73 м2
С линейно измерване на температурата на дебелината на стената средна температура Шумът ще бъде равен на 5500C и diatomitia 1500C.
Следователно.
Пълни загуби през зидария
4. Топлинни загуби с охлаждаща вода според практическите данни, които приемаме равни на 10% QX пристигане, т.е. qx + q
5. Неизвестни загуби вземат в размер на 15% Q на пристигане на топлината
Направете уравнение термичен баланс печка
Термичният баланс на пещта, който се коордира в таблица 1; 2.
маса 1
Таблица 2.
| CD / H консумация | % |
| Топлина, изразходвана за отопление на метал
| 53 |
| топлина на изходящите газове | 26 |
| загуби през зидария
| 1,9 |
| загуби за охлаждане | 6,7 |
| непрекъснати загуби | 10,6 |
| ОБЩА СУМА: | 100 |
Специфична консумация на топлина за отопление 1 кг метал ще бъде
Изборът и изчисляването на горелката
Приемаме, че фурните са инсталирани горелки от типа "тръба в тръбата".
В заваръчни зони от 16 броя, в 4бр. Общия брой на горелки 20pcs. Определи изчислено число Въздух идва на горелка.
ВV-часов въздушен поток;
Телевизор - 400 + 273 \u003d 673 K - температура на отопление на въздух;
N - броя на горелките.
Налягането на въздуха пред горелката приема 2.0 kPa. От това следва, че необходимата потребление на въздух гарантира DBV 225 горелка.
Ние определяме изчисленото количество газ на горелка;
VG \u003d B \u003d 2667 часа разход на гориво;
TG \u003d 50 + 273 \u003d 323 K - температура на газа;
N - броя на горелките.
8. Изчисляване на възстановяването
За отопление на въздух, ние проектираме метален контур за отопление от тръби с диаметър 57 / 49.5 mm с коридорна позиция
Първоначални данни за изчисление:
Почетен разход на гориво b \u003d 2667 kJ / h;
Въздушен поток на 1 m3 гориво La \u003d 13.08 m3 / m3;
Количеството горивни продукти от 1 m3 запалимо газове Vα \u003d 13.89 m3 / m3;
Температура на отопление TB \u003d 4000С;
Температурата на изходящите газове от пещта \u003d 8000s.
Час въздушен поток:
Изход за димния час:
Почасово количество дим, преминаващ през рекуператора, като се вземе предвид загубата на дим върху чукане и чрез байпас за доставка на канали и въздух.
Коефициентът m, като се вземе предвид загубата на дим, отнема 0.7.
Коефициентът, като се вземат предвид въздушното подценяване в сметките, ние приемаме 0.1.
Температурата на дима пред рекуператора, като се вземат предвид подаването на въздух;
където i - топлинно съдържащи газове в tuch \u003d 8000s
Това генериране на топлина съответства на температурата на дима TD \u003d 7500C. (виж фиг.67 (3))
Горещо изгаряне. Най-ниската топлинна изгаряне на суха газообразна горила QF варира в широки граници от 4 до 47 MJ / m3 и зависи от неговия състав - съотношението и качеството на запалимия и негарим
Компоненти. Най-малката стойност на QF в домейн газа, чиято средно състав е около 30%, съставена от горими газове (главно въглероден оксид СО) и приблизително 60% от неплатеми азот N2. Повечето
Стойността на QF в свързани газове, която се характеризира с повишено съдържание на тежки въглеводороди. Топлината на изгарянето на природните газове варира в тесния обхват QF \u003d 35.5 ... 37.5 MJ / m3.
По-ниската топлина на изгарянето на отделни газове, включени в състава на газообразните горива, е дадена в таблица. 3.2. Относно методите за определяне на топлината на изгаряне на газообразно гориво, виж раздел 3.
Плътност. Има абсолютна и относителна газова плътност.
Абсолютната плътност на газа RG, \u200b\u200bkg / m3 е масата на газ, който идва на 1 m3 от този газ в този газ. При изчисляване на плътността на отделен газ, обемът на километра е равен на 22.41 m3 (както за перфектния газ).
Относителната плътност на газа ROTT е съотношението на абсолютната газова плътност при нормални условия и подобна плътност на въздуха:
Rott \u003d rg / pv \u003d rg / 1,293, (6.1)
Където RG, съответно, абсолютната плътност на газа и въздуха при нормални условия, kg / m3. Относителната плътност на газовете обикновено се използва за сравняване на различни газове помежду си.
Стойностите на абсолютната и относителната плътност на простите газове са показани в таблица. 6.1.
Плътността на газовата смес на PJM, kg / m3 се определя въз основа на правилото за добавяне, според което свойствата на газовете се сумират чрез обемната им фракция в сместа:
Където XJ е обемното съдържание на 7-ми газ в горивото,%; (RG); - плътността на J-тата газ, включена в горивото, kg / m3; Броя на отделните газове в горивото.
Стойностите на плътността на газообразните горива са показани в таблица. Стр.5.
Плътността на газовете p, kg / m3, в зависимост от температурата и налягането, може да се изчисли по формулата
Където P0 е плътността на газа при нормални условия (T0 \u003d 273 K и P0 \u003d 101.3 kPa), kg / m3; P и t-, съответно, валидно налягане, KPA и абсолютна газова температура, К.
Почти всички видове газообразни горива са по-леки от въздуха, така че когато изтича газът се натрупва под етажите. От съображения за сигурност преди започване на котела, липсата на газ се проверява в най-вероятните места на неговия клъстер.
Вискозитетът на газ се увеличава с нарастваща температура. Стойностите на динамичния вискозитет на R, PA-C могат да бъдат изчислени от емпиричното уравнение на Siezer - Lend
Таблица 6.1.
Характеристики на компонентите на газовото гориво (при T - O ° C Chr \u003d 101.3 kPa)
|
Химически |
Моларна маса m, |
Плътност |
Обем концентрат |
||
|
Име Газа |
Абсолютен |
Относително |
Граници на запалимост на газ в смес с въздух,% |
||
|
Горими газове |
|||||
|
Пропилен |
|||||
|
Въглероден оксид |
|||||
|
Водороден сулфид |
|||||
|
Непланими газове |
|||||
|
Въглероден двуокис |
|||||
|
серен диоксид |
|||||
|
Кислород |
|||||
|
Въздушна атмосфера. |
|||||
|
ВОДА PAR. |
Където P0 е коефициентът на динамичния вискозитет на газа при нормални условия (g0 \u003d 273 К и Р0 - 101.3 kPa), PA-C; T - абсолютна температура на газа, k; C е коефициент в зависимост от вида газ, К, се приема в таблица. 6.2.
За смес от газове динамичният коефициент на вискозитет може да бъде приблизително определен от стойностите на вискозитета на отделните компоненти:
Където GJ е масова част от J-та газ в горивото,%; Динамичният вискозитет на J-тия компонент, PA-C; P е броят на отделните газове в горивото.
На практика, коефициентът на кинематичен вискозитет V, m2 / c, който
RY, свързан с динамичен вискозитет p чрез плътността p зависимост
V \u003d p / p. (6.6)
Като се вземат предвид (6.4) и (6.6), коефициентът на кинематичен вискозитет V, m2 / s, в зависимост от налягането и температурата, може да бъде изчислен по формулата
Където V0 е коефициентът на кинематичния вискозитет на газа при нормални условия (Th \u003d 273 К и Р0 \u003d 101.3 kPa), m2 / s; p и g-съответно валидно налягане, kPa и абсолютна газова температура, k; C е коефициент в зависимост от вида газ, К, се приема в таблица. 6.2.
Стойностите на кинематичните коефициенти на вискозитет за газообразни горива са показани в таблица. Стр.9.
Таблица 6.2.
Коефициентите на вискозитета и топлопроводимостта на газови горивни компоненти
(при t \u003d 0 ° С IR \u003d 101.3 kPa)
|
Име Газа |
Коефициент на вискозитет |
Коефициентът на топлопроводимост на YO3, W / (m-k) |
Ceff Seserld с, към |
|
|
Динамично R-106, PA-C |
Kinematic V-106, m2 / s |
|||
|
Горими газове |
||||
|
Пропилен |
||||
|
Въглероден оксид |
||||
|
Водороден сулфид |
||||
|
Непланими газове Въглероден двуокис |
||||
|
Кислород |
||||
|
Въздушен атмосферен въздух |
||||
|
Водна пара при 100 ° C |
Топлопроводимост. Молекулярният трансфер на мощност в газове се характеризира с коефициента на топлопроводимост 'k, \u200b\u200bw / (m-k). Коефициентът на топлопроводимост е обратно пропорционален на налягането и се увеличава с нарастваща температура. Стойностите на коефициента на X могат да бъдат изчислени по формулата на SEORERAND
Където X, 0 е коефициентът на топлопроводимост на газа при нормални условия (G0 \u003d 273 K и PO \u003d 101.3 kPa), w / (m-k); P и t-, съответно, валидното налягане, KPA и абсолютната температура на газа, К; C е коефициент в зависимост от вида газ, К, се приема в таблица. 6.2.
Стойностите на коефициентите на топлопроводимост за газообразни горива са показани в таблица. Стр.9.
Топлинният капацитет на газообразното гориво, класифициран с 1 m3 сух газ, зависи от неговия състав и обикновено се дефинира като
4л \u003d 0. , 01 (CH2N2 + SS0 +
SSN4SH4 + CSO2COG + - + CX. X;), (6.9) където CH2, CRS0, Schsch, SS02, ..., CX. - топлинен капацитет на компоненти на горивни компоненти, съответно водород, въглероден оксид, метан, въглероден диоксид и / и компонент, kJ / (m3-k); H2, CO, CH4, C02, ..., xg--
Топлинният капацитет на запалимите компоненти на газообразните горива е показан в таблица. Стр.6, неганима - в таблица. Стр.7.
Топлинния капацитет на мокро газообразно гориво
SGGTL, kJ / (m3-k) се определя като
<тл = ctrn + 0,00124cHzq йтля, (6.10) где drTn- влагосодержание газообразного топлива,
Експлозия. Смес от горив газ с въздух в определени пропорции в присъствието на пожар или дори искри може да експлодира, т.е., процесът на неговото запалване и изгаряне със скорост, близки до скоростта на звуково разпространение. Експлозивните горивни газови концентрации във въздуха зависят от химическия състав и световните свойства. Обемните концентрационни граници на запалване за отделните горими газове в сместа с въздух преди това са показани в таблица. 6.1. Водородът има най-широките граници на запалването (4 ..74% по обем) и въглероден оксид (12.5 ... 74%). За природен газ, средните ниски и горни граници на запалване са съответно 4.5 и 17%; за кокс - 5.6 и 31%; За домейн - 35 и 74%.
Токсичност. При токсичност, способността на газа да предизвика отравяне на живите организми. Степента на токсичност зависи от вида на газа и неговата концентрация. Най-опасните газови компоненти в това отношение са въглероден оксид и хидроводородния сулфид H2S.
Токсичността на газовите смеси се определя главно чрез концентрацията на най-токсичния компонент, присъстващ в сместа, като вредният му ефект, като правило, се засилва забележимо в присъствието на други вредни газове.
Наличието и концентрацията във въздуха на вредните газове могат да бъдат определени от специален инструмент - газов анализатор.
Почти всички природни газове не миришат. За да се открие изтичане на газ и мерки за безопасност, природният газ преди допускането до магистралата е коефициент, т.е. е наситен с вещество, което има остра миризма (например меркаптан).
Горещо изгаряне различни видове Горивото се колебае широко. За мазут, например, тя е над 40 MJ / kg, и за домейн газ и някои марки горивни колби - около 4 MJ / kg. Съставът на енергийните горива също варира значително. Така, същите качествени характеристики в зависимост от вида и марката за гориво могат да бъдат рязко различни между тях количествено.
Определени характеристики на горивото. За сравнителен анализ в ролята на характеристиките, обобщаването на качеството на горивото, се използват дадените характеристики на горивата,% -kg / MJ, които обикновено се изчисляват по формулата
Където Hg е показател за качеството на работното гориво,%; Q [- специфична топлинна изгаряне (по-ниска), MJ / kg.
Така например, за изчисляване на горното
Влажност на сяра сяра S "P и
Азот n ^ p (за работното състояние на горивото)
Формула (7.1) придобива следния формуляр,% -kg / MJ:
Toc o "1-3" h z kp \u003d kl gt; (7.2)
4F \u003d L7E [; (7.3)
SNP. \u003d S '/ §; (7.4)
^ p \u003d n7 q [. (7.5)
Като зрителен пример, следното сравнение е показателно за изгарянето на различни горива в котлите на една и съща топлинна енергия. Така че, сравнение на намалената влажност на въглищата
Марки 2B (W VIP \u003d 3.72% -kg / MJ) и Назаров
2B въглища (W ^ p \u003d 3.04% -kg / mj) показва, че в първия случай количеството влага, въведено в горивната котел, ще бъде около 1.2 пъти повече, отколкото във второто, въпреки факта, че работната влажност в Въглища близо до Москва (W [31%) е по-малко от това
Nazarovsky въглища (WF \u003d 39%).
Условно гориво. В енергийния сектор за сравняване на ефективността на употребата на гориво в различни котелни инсталации, концепцията за условно гориво се въвежда, за да се планира производството и потреблението на гориво в икономическите изчисления. Това гориво се приема като условно гориво, специфичната топлина на горенето (по-ниска), чиято в работното състояние е равна на QY t \u003d 29300 kJ / kg (или. \\ T
7000 kcal / kg).
За всяко естествено гориво има така нареченият безразмерен термичен еквивалент Е, който може да бъде по-голям или по-малък от един:
При изгаряне на горивен въглерод във въздуха уравнението (21С + 2102 + 79N2 \u003d 21C02 + 79N2) на всеки обем C02 в горивни продукти представлява 79: 21 \u003d 3.76 том N2.
При изгаряне на антрацит, кльощави въглища и други видове горива с високо съдържание на въглерод, продуктите на горенето се формират в близост до състава на въглеродните продукти на горенето. При изгаряне на водород чрез уравнение
42H2 + 2102 + 79N2 \u003d 42H20 + 79N2
На всеки том H20 представлява 79:42 \u003d 1.88 обем азот.
В изгарянето на естествени, втечнени и коксови газове, течно гориво, дърва за огрев, торф, кафяви въглища, дълги пламъчни и газови въглища и други видове горива със значително съдържание на водород в горима маса, голямо количество водна пара се образува, понякога надвишава тома C02. Наличието на влага в горната част
|
Таблица 36. Топлинен капацитет, kcal / (mw ° C) |
Живейте, естествено, увеличава съдържанието на водните пари в горивните продукти.
Състав на продуктите пълно изгаряне Основните видове гориво в шарната хиометричен обем са дадени в таблица. 34. От тези тази таблица може да се види, че в продуктите на изгарянето на всички видове гориво, съдържанието на N2 значително надвишава общото съдържание на C02-F-H20 и в продуктите от въглеродни изгаряния това е 79%.
Изгарянето на водород съдържа 65% N2, в горивните продукти на естествени и втечнени газове, бензин, мазут и други видове въглеводородни горива, неговото съдържание е 70-74%.
Фиг. 5. Обемната топлинна мощност
Продукти изгаряне
4 - Продукти за изгаряне на въглерод
5 - Продукти за горене на водород
Средната топлинна мощност на пълните продукти на горенето, които не съдържат кислород, могат да бъдат изчислени по формулата
C \u003d 0.01 (CC02C02 + CSO2S02 + С "20Н20 + CN2N2) kcal / (m3- ° C), (vi. 1)
Където CC0G, CSO2, SINA0, CNA е обемният топлинен капацитет на въглероден диоксид, газ, водна пара и азот и C02, S02, H20 и N2 е съдържанието на съответните компоненти в горивни продукти,% (обем).
В съответствие с това формулата (VI. 1) придобива следната форма:
C \u003d 0.01. (CC02 / 02 + Chj0H20-BCNI! N2) Kcal / (m3 ° С). (Vi.2)
Средната обемна топлинна мощност C02, Н20 и N2 в температурния диапазон от 0 до 2500 ° С е дадена в таблица. 36. Криви, характеризиращи промяната в средния обемна топлинна мощност на тези газове с повишаване на температурата, са показани на фиг. пет.
От тези, показани в таблица. 16 Данни и криви, изобразени на фиг. 5, можете да видите следното:
1. Големият топлинен капацитет на С02 значително надвишава топлинния капацитет Н20, който от своя страна надвишава топлинния капацитет N2 по време на температурния диапазон от 0 до 2000 ° С.
2. Топлинният капацитет на C02 се увеличава с нарастваща температура по-бързо от топлинния капацитет Н20, а топлинният капацитет Н20 е по-бърз от топлинния капацитет N2. Въпреки това, въпреки това, среднопретегленият обемна топлинна мощност на изгарянето на въглерод и горелката на водорода в стехиометричния обем въздух се различава малко.
Посочената позиция, донякъде неочаквана на пръв поглед, се дължи на факта, че в продуктите на пълно изгаряне на въглерод във въздуха за всеки кубичен метър C02, който има най-високия обемна топлинна мощност, представлява 3,76 m3 n2 с минимален обемно
|
Средна обемна топлинна мощност на въглеродни и водородни изгаряне на теоретично необходимото количество въздух, KCAL / (m3- ° C)
|
Топлинен капацитет и в изгаряне на водород за всеки кубичен метър водна пара, чиято обемна топлинна мощност е по-малка от тази на SHO, но повече от в N2, има половин по-малко количество азот (1.88 m3).
В резултат на това е подравнена средната обемна топлинна мощност на въглеродните и водородите във въздуха, както може да се види от таблицата с данни. 37 и сравнение на кривите 4 и 5 на фиг. 5. Разликата в среднопретеглените топлоснабдяване на изгарянето на въглерод и водород във въздуха не надвишава 2%. Естествено, топлинният капацитет на горивните горива, състоящ се главно от въглерод и водород, в стехиометричния обем въздух, лежат в тясна площ между кривите 4 и 5 (засенчени на фиг. 5).
Пълни горивни продукти от различни видове; Горивото в стехиометричен въздух в температурния диапазон от 0 до 2100 ° C има следната топлинна мощност, KCAL / (m3\u003e ° C):
Чистачките в топлинния капацитет в горивните продукти от различни видове горива са сравнително малки. W. твърдо гориво с високо съдържание на влага (дърва за огрев, торф, кафяви въглища и т.н.) топлинният капацитет на горивни продукти в същия температурен диапазон е по-висок от този на горивото с ниско съдържание на влага (антрацит, каменни въглища, мазут, природен газ и др. ). Това се дължи на факта, че когато изгарянето на гориво с високо съдържание на влага в горивни продукти, съдържанието на водните пари има по-висок топлинен капацитет в сравнение с диоксидния газ - азот.
В раздела. 38 показва средната обемна топлинна мощност на пълните продукти на горенето, които не се разреждат с въздух за различни температурни диапазони.
Таблица 38.
|
Стойността на средните отрастрани, които не се разреждат с въздушно изгаряне и въздушно изгаряне в температурен диапазон от 0 до t ° C
|
Увеличаването на съдържанието на влага в горивото увеличава топлинния капацитет на горивните продукти поради увеличаването на съдържанието на водните пари в същия температурен диапазон в сравнение с топлинния капацитет на горивните продукти с по-ниско съдържание на влага и в същото време намалява температурата на горенето на горивото поради увеличаването на обема на горивните продукти поради водна двойка.
С увеличаване на съдържанието на влагата в горивото, топлинният капацитет на горивните продукти в даден температурен диапазон се увеличава и в същото време температурният диапазон от 0 до £ takh се намалява поради намаление на стойността<тах. ПОСКОЛЬКУ ТЄПЛОЄМКОСТЬ ГЭЗОВ уМвНЬ — шается с понижением температуры, теплоемкость продуктов сгорания топлива с различной влажностью в интервале температур от нуля до <тах для данного топлива претерпевает незначительные колебания (табл. 39). В соответствии с этим можно принять теплоемкость продуктов сгорания всех видов твердого топлива от 0 до tmax равной 0,405, жидкого топлива 0,401, природного, доменного и генераторного газов 0,400 ккал/(м3-°С).
Това дава възможност за значително опростяване на определянето на калориметричните и изчислените температури на горенето (съгласно процедурата, посочена в гл. VII). Точността на грешката обикновено не надвишава 1%, или 20 °.
От разглеждане на кривите 4 и 5 на фиг. 5 Може да се види, че съотношението на топлинни контейнери с пълно изгаряне на въглерод в стехиометричния обем въздух в температурния диапазон от 0 до t ° C, например от 0 до
|
Топлинния капацитет на продуктите от 0 до t'mayl от различни видове твърди горива със съдържание от 0 до 40% влага, в стехиометричен въздух
|
200 и от 0 до 2100 ° С са практически равни на съотношението на топлината на продуктите на изгарянето на водород в същите температурни интервали. Посоченото съотношение на топлинна мощност C "остава почти постоянно и за продуктите от пълно изгаряне на различни видове гориво в остатъка на стехиометона.
В раздела. 40 показва отношенията на продуктите на топлинна мощност на пълното изгаряне на гориво с малко съдържание на баласт, преместване в газообразни горивни продукти (антрацит, кокс, каменни въглища, течно гориво, естествено, масло, кокс газове и др.) варират от 0 до t ° C и в температурния диапазон от 0 до 2100 ° C. Тъй като топлинното производство на тези горива е близо до 2100 ° С, определеното съотношение на топлината с "е равно на съотношението на топлината в температурния диапазон от 0 до t и от 0 до tm & x-
В раздела. 40 се получават и стойности на стойността C ", преброени за продуктите за изгаряне на гориво с високо съдържание на баласт, движещи се при изгаряне на гориво в газообразни горивни продукти, т.е. влага в твърдо гориво, азот и въглероден диоксид в газообразни . Топлинна производителност на определени горива (дърва за огрев, торф, кафяви въглища, смесен генератор, въздух и доменни газове) е равен на 1600-1700 ° C.
Таблица 40.
|
Лечението на топлинна мощност на горивни продукти с "и въздух k в температурен диапазон от 0 до t ° C към топлинния капацитет на горивни продукти от 0 до (SCH
|
Както може да се види от таблицата. 40, стойности с "и малко се различават дори и за горивни продукти с различно съдържание на баласт и характеристики.
Държавна образователна институция по висше професионално образование
"Държавен Технически университет Самара"
Отдел "Химическа технология и промишлена екология"
Курсова работа
под дисциплината "Техническа термодинамика и топлотехника"
Тема: Изчисляване на инсталирането на топлината на отпадъчните газове на технологичната пещ
Завършен: студент Ryabinin E.A.
ZF курс III група 19
Проверено: консултант Churkina A.Yu.
Самара 2010.
Въведение
Повечето химически предприятия формират високи и ниски температурни отпадъци, които могат да се използват като вторични енергийни ресурси (WEP). Те включват изходящи газове с различни котли и технологични пещи, охладени потоци, охлаждаща вода и прекарват пара.
Thermal Wer до голяма степен покрива необходимостта от топлината на отделните индустрии. Така в азотната индустрия, за сметка на WEP, болът е доволен от 26% топлина, в промишлеността на содата - повече от 11%.
Количеството на използваните, зависи от три фактора: температура на WEP, тяхната термична сила и непрекъснатост на изхода.
Понастоящем изхвърлянето на топлина на газовете за производство на отработени газове е най-голямото разпространение, което почти всички процеси на премарване имат висок температурен потенциал и в повечето индустрии могат да се използват непрекъснато. Топлината на отработените газове е основният материален енергиен баланс. Използва се главно за технологични, а в някои случаи - както за енергийни цели (в котлите - уреди).
Въпреки това, широкото използване на високотемпературно термично WER е свързано с разработването на методи за използване, включително топлинни шлаки, продукти и др., Нови методи за изхвърляне на отпадъчни газове, както и с подобряване на проектите на съществуващи оборудване за използване.
1. Описание на технологичната схема
В тръбни пещи, които нямат конвекционни камери, или в лъчисто-конвекционни пещи, но имат относително висока начална температура на нагрявания продукт, температурата на отработените газове може да бъде относително висока, което води до увеличаване на загубата на топлина, намаление в ефективността на пещта и по-голям разход на гориво. Следователно е необходимо да се използва топлината на отработените газове. Това може да бъде постигнато или чрез използване на въздушен нагревател, въздух за отопление влиза в пещта за гориво или инсталиране на рециклирани отпадъци, които ви позволяват да получите водна пара, необходима за технологични нужди.
Въпреки това, допълнителни разходи за въздушния нагревател, вентилатора и допълнително потребление на електроенергия, консумирани от вентилатора, са необходими за извършване на въздушно отопление.
За да се осигури нормална работа на въздушния нагревател, е важно да се предотврати възможността за корозия на повърхността му от димната страна на димните газове. Това явление е възможно, когато температурата на топлообменната повърхност е под температурата на точката на оросяване; В този случай, част от димните газове, директно в контакт с повърхността на въздушния нагревател, се охлажда значително, съдържащите се в тях водните пари са частично кондензирани и абсорбиращ серен диоксид от газове, образува агресивна слаба киселина.
Точката на оросяване съответства на температурата, при която налягането на наситената пари вода се оказва равен на частичното налягане на водните пари, съдържащи се в димните газове.
Един от най-надеждните методи за защита от корозия е предварително нагряване на въздуха по какъвто и да е начин (например във вода или пара канал) до температура над точката на оросяване. Такава корозия може да възникне на повърхността на конвекционните тръби, ако температурата на суровината, която влиза в пещта, е по-ниска от точката на оросяване.
Източникът на топлина, за да се увеличи температурата на наситената пара, е окислителната реакция (изгаряне) на първичното гориво. Димните газове, образувани по време на изгаряне, придават на топлината си в радиация, и след това конвекционни камери със суров поток (водна двойка). Прегресната водна пара влиза в потребителя, а продуктите от горенето оставят фурната и влизат в котела за рециклиране. На изхода на KU, наситените водни пари пристигат обратно към захранването на прегряването на пара във фурната, и димните газове, които охлаждащата течност се въвежда в въздушния нагревател. От нагревателя на въздуха, димните газове отиват в палатката, където водата идваща върху бобината, която се отоплява и преминава към потребителя и димните газове в атмосферата.
2. Изчисляване на пещта
2.1 Изчисляване на процеса на изгаряне
Ние определяме ниската топлинна изгаряне на горивото Q. R. Н. . Ако горивото е отделен въглеводород, след това топлинно изгаряне Q. R. Н. Тя е равна на стандартната топлина на горенето минус топлината на изпаряване на водата в горивни продукти. Тя може също така да бъде изчислена в съответствие със стандартните топлинни ефекти от формирането на източника и крайните продукти въз основа на закона Gess.
За гориво, състоящо се от смес от въглеводороди, се определя топлината на горенето, но правилото на добавността:
където Q pi n. - топлина на изгаряне i. -ХО горивен компонент;
y I. - концентрация i. - компонент на горивото в фракции от едно, след това:
Q. R. Н. см = 35.84 ∙ 0.987 + 63.80 ∙ 0.00333+ 91.32 ∙ 0.0012+ 118.73 ∙ 0.0004 + 146.10 ∙ 0.0001 \u003d 35.75 MJ / m 3.
Моларна маса на горивото:
M m. = Σ M i. ∙ y I. ,
където M i. - Моларна маса i. -Хо горивен компонент, от тук:
M m \u003d. 16,042 ∙ 0,987 + 30.07 ∙ 0,0033 + 44.094 ∙ 0.0012 + 58,120 ∙ 0.0004 + 72.15 ∙ 0.0001 + 44.010 ∙ 0.001 + 28.01 ∙ 0.007 \u003d 16.25 kg / mol.
kg / m 3,
тогава Q. R. Н. см , изразено в MJ / kg, е равно на:
Mj / kg.
Резултатите от изчислението са намалени в таблицата. един:
Състав на горивото маса 1
Ние определяме елементарния състав на горивото,% (маса.):
,
където n I C. , nIH. , n i n. , n i o. - броя на въглерода, водородните атоми, азот и кислород в молекулите на отделни компоненти, включени в горивото;
Съдържанието на всеки компонент на горивото, масите. %;
x I. - съдържанието на всеки компонент на горивото, те казват. %;
M i. - моларна маса на отделни компоненти на горивото;
M m. - Моларна маса гориво.
Проверка на състава :
C + H + O + N \u003d 74.0 + 24,6 + 0.2 + 1.2 \u003d 100% (маса.).
Ние определяме теоретичното количество въздух, необходимо за изгаряне на 1 кг гориво, се определя от стехиометричното уравнение на горивната реакция и съдържанието на кислород в атмосферния въздух. Ако елементарният състав на горивото е известен теоретичното количество въздух L 0. , kg / kg, изчислен по формулата:
На практика се въвежда прекомерно количество въздух, за да се осигури пълнота на изгарянето на гориво в пещта, ние ще намерим валиден въздушен поток при α \u003d 1.25:
Л. = Αl. 0 ,
където Л. - валиден въздушен поток;
α - свръх въздушен коефициент,
Л. = 1.25 ∙ 17.0 \u003d 21.25 kg / kg.
Специфичен обем на въздуха (п. Y.) за изгаряне на 1 кг гориво:
където ρ B. \u003d 1,293 - плътност на въздуха при нормални условия, \\ t
m 3 / kg.
Ние намираме броя на горивните продукти, образувани при изгаряне на 1 кг гориво:
ако е известен елементарният състав на горивото, тогава масовият състав на димните газове на 1 kg гориво в пълното му изгаряне може да бъде определен на базата на следните уравнения: \\ t
където m CO2. , m h2o. , m n2. , m o2. - маса от подходящи газове, кг.
Общо горивни продукти:
м. стр. S. = m CO2 + m H2O + m N2 + m O2
м. стр. S. \u003d 2.71 + 2.21 + 16.33 + 1.00 \u003d 22.25 kg / kg.
Проверете получената стойност:
където W F. - специфична консумация на пара при изгаряне на течно гориво, kg / kg (за газово гориво W F. = 0),
Тъй като горивото е газ, съдържанието на влага във въздуха се пренебрегва и количеството на водната пара не се взема предвид.
Намерете обема на продуктите от горенето при нормални условия, образувани по време на изгаряне на 1 кг гориво: \\ t
където m i. - масата на съответния газ, генериран по време на изгарянето на 1 kg гориво;
ρ I. - плътност на този газ при нормални условия, kg / m 3;
M i. - Моларна маса на този газ, кг / км.
22.4 - Моларен обем, m 3 / kmol,
m 3 / kg; 
m 3 / kg;
m 3 / kg; 
m 3 / kg.
Общия обем на продуктите от горенето (п. Y.) в действителния поток на въздуха:
V \u003d V CO2 + V H2O + V N2 + V O2 ,
В. = 1.38 + 2.75+ 13.06 + 0.70 \u003d 17.89 m 3 / kg.
Плътността на горивните продукти (п. Y.):
kg / m 3.
Ще открием топлинния капацитет и енталпия от горивни продукти 1 kg гориво в температурния диапазон от 100 ° C (373 k) до 1500 ° C (1773 k), използвайки таблица с данни. 2.
Среден специфичен топлинен капацитет на газове с p, kj / (kg ∙ k) Таблица 2.
| t. , ° S. |
|||||
Енталпия от димни газове, образувани по време на изгаряне на 1 кг гориво: \\ t
където с CO2. , с H2O. , с N2. , с O2. - средно специфичен топлинен капацитет при постоянно налягане на съответната тревна площ при температури t. , Kj / (kg · k);
с Т. - средната топлинна мощност на димните газове, образувани по време на изгаряне на 1 kg гориво при температури t. , kJ / (kg k);
при 100 ° C: KJ / (kg ∙ k);
при 200 ° C: kJ / (kg ∙ k);
при 300 ° C: KJ / (kg ∙ k);
при 400 ° C: kJ / (kg ∙ k);
при 500 ° С: kJ / (kg ∙ k);
при 600 ° C: kJ / (kg ∙ k);
при 700 ° C: kJ / (kg ∙ k);
при 800 ° C: kJ / (kg ∙ k);
при 1000 ° C: KJ / (kg ∙ k);
при 1500 ° C: KJ / (kg ∙ k);
Резултатите от изчисленията се намаляват в таблицата. 3.
Enhaulpia Продукти на горенето Таблица 3.
Според таблицата. 3 Изградете график на зависимостта H Т. = е. ( t. ) (Фиг. 1) вижте прикачения файл .
2.2 Изчисляване на топлинния баланс на пещта, ефективността на пещта и разхода на гориво
Топлинния поток, възприеман с водна пара в пещта (полезен топлинен товар):
където Г. - количеството на прегрятата водна пара на единица време, kg / s;
H V1. и N vp2.
Температурата на течащите газове, равна на 320 ° C (593 k). Загубата на топлина чрез радиация към околната среда ще бъде 10%, а 9% от тях се губят в лъчистата камера и 1% в конвекция. Ефективността на пещта η \u003d 0.95.
Загуба на топлина от химическа носта, както и броя на топлината на входящото гориво и пренебрегване на въздуха.
Определете KPD пещта:
където How. - енталпични продукти от горене при температурата на димните газове, оставяйки фурната, t UK Шпакловка Температурата на изходящите димни газове обикновено се приема от 100 до 150 ° С над началната температура на суровината на входа на пещта; q POT. - загуба на топлина чрез радиация към околната среда,% или акции от Q Етаж ;
Консумация на гориво, kg / s:
kg / s.
2.3 Изчисляване на лъчистата камера и конвекционна камера
Ние определяме температурата на димните газове на прохода: t. Пс \u003d 750 - 850 ° С, приемам
t. Пс \u003d 800 ° С (1073 k). Енхалпия изгаряне на продукти при температура в прохода
Х. Пс \u003d 21171.8 kJ / kg.
Термичен поток, възприеман от водни пари в лъчисти тръби:
където Н. P - enthalpy от горивни продукти при температура на димните газове Pa Perevali, KJ / kg;
η t - ефективността на пещта; Препоръчва се да се приеме, равно на 0.95 - 0.98;
Термичен поток, възприеман с водна пара в конвекционни тръби:
Енталпията на водните пари на входа на лъчистата секция ще бъде:
Kj / kg.
Ние приемаме величината на загубата на натиск в конвекционната камера ∆ Пс. да се \u003d 0.1 MPa, след това:
Пс. да се = Пс. - Пс. да се ,
Пс. да се \u003d 1.2 - 0.1 \u003d 1.1 МРа.
Входната температура на водна пара в лъчистата секция t. да се \u003d 294 ° С, тогава средната температура на външната повърхност на лъчисти тръби ще бъде:
където Δt. - разликата между температурата на външната повърхност на лъчистите тръби и температурата на водните пари (суровини), нагрявани в тръбите; Δt. \u003d 20 - 60 ° С;
ДА СЕ.
Максимална изчислена температура на горене:
където дА СЕ. - намалената температура на първоначалната смес от гориво и въздух; Приема се равен на температурата на въздуха, доставян за изгаряне;
мЕРСИ. - специфичен топлинен капацитет на горивни продукти при температури t. P;
Р.с.
За t max. = 1772.8 ° С и t. P \u003d 800 ° C Топлоцентна позиция на абсолютно черна повърхност q S. За различни температури на външната повърхност на лъчисти тръби, следните стойности са:
Θ, ° C 200 400 600
q S. , W / m 2 1.50 ∙ 10 5 1.30 ∙ 10 5 0.70 ∙ 10 5
Ние изграждаме спомагателна графика (фиг. 2) вижте прикачения файл където откриваме топлина в θ \u003d 527 ° C: q S. \u003d 0.95 ∙ 10 5 w / m 2.
Изчисляваме пълния термичен поток, въведен в пещта:
Предварителна стойност на площта на еквивалентната абсолютно черна повърхност:
m 2.
Приемаме степента на екраниране на зидария ψ \u003d 0.45 и за α \u003d 1,25 откриваме това
H S. /Х. Л. = 0,73.
Стойността на еквивалентната плоска повърхност:
m 2.
Приемаме едноредово поставяне и стъпка между тях:
С. = 2д. Н. \u003d 2 ∙ 0.152 \u003d 0.304 m. За тези стойности формират фактор ДА СЕ = 0,87.
Величината на покритата повърхност на зидария:
m 2.
Повърхността на тръбите за отопление:
m 2.
Изберете BB2 пещ, нейните параметри:
радиационна камера повърхност, m 2 180
конвекторна камера, m 2 180
работна дължина пещ, m 9
ширина на радиационната камера, m 1,2
б. Изпълнение
метод на горенето на горивото пламък
диаметър на диаметъра на тръбата, mm 152 × 6
диаметър на тръбите от конвекционна камера, mm 114 × 6
Броят на тръбите в радиационната камера:
където д. Н е външният диаметър на тръбите в радиационната камера, m;
л. Пол - полезна дължина на лъчисти тръби, измити с димни газове, m,
л. Пол \u003d 9 - 0.42 \u003d 8,2 m,
.
Промяната на топлината на повърхността на лъчисти тръби:
W / m 2.
Определяме броя на тръбите на конвекционната камера:
Ние ги имаме в поръчка за проверка 3 в един хоризонтален ред. Стъпка между тръбите S \u003d 1.7 д. H \u003d 0.19 m.
Средната температурна разлика се определя по формулата:
Р.с.
Коефициент на пренос на топлина в конвекционната камера:
W / (m 2 ∙ k).
Промяната на топлината на повърхността на конвекционните тръби се определя по формулата:
W / m 2.
2.4 Хидравлично изчисление на печката
Хидравличното изчисление на пещната намотка е да се определи загубата на налягане на водните пари в радиантните и конвекционни тръби.
където Г.
ρ до v.p. - плътността на водните пари при средна температура и налягане в съставния камера, kg / m3;
д. k - вътрешния диаметър на конвекционните тръби, m;
z. K - броя на потоците в конвекционната камера, \\ t
госпожица.
ν K \u003d 3.311 ∙ 10 -6 m 2 / s.
Стойността на критерия на Рейнолдс:
м.
Загуба на натиск за триене:
Pa \u003d 14.4 kPa.
Pa \u003d 20.2 kPa.
където σ. ζ K.
- броя на завоите.
Обща загуба на налягане:
2.5 Изчисляване на загубата на налягане на водните пари в радиационната камера
Средна скорост на водната пара:
където Г. - консумация на прегряване в пещта на водните пари, kg / s;
ρ R.p. - плътността на водните пари при средна температура и налягане в съставния камера, kg / m3;
д. P - интрунов диаметър на конвекционни тръби, m;
z. P е броят на потоците в клетъчната камера,
госпожица.
Кинематичният вискозитет на водните пари при средна температура и налягане в конвекционната камера ν P \u003d 8.59 ∙ 10 -6 m 2 / s.
Стойността на критерия на Рейнолдс:
Общата дължина на тръбите на правата област:
м.
Коефициент на хидравлично триене:
Загуба на натиск за триене:
Pa \u003d 15.1 kPa.
Загуба на налягането при преодоляване на местната съпротива:
Pa \u003d 11.3 kPa,
където σ. ζ R. \u003d 0.35 - коефициентът на съпротивление при въртене 180 ºС,
- броя на завоите.
Обща загуба на налягане:
Изчисленията показват, че избраната пещ ще осигури процеса на прегряване на водните пари в даден режим.
3. Изчисляване на котелния уреди
Ние намираме средната температура на димните газове:
където t. 1 - температура на димните газове на входа,
t. 2 - температурата на димните газове при изхода, ° С;
° С (538 к).
Масов поток от димни газове:
където в - разхода на гориво, kg / s;
За димни газове, специфична енталпия определя въз основа на таблицата с данни. 3 и фиг. 1 по формула:
Енталпични топлинни превозвачи Таблица 4.
Топлинен поток, предаван чрез димни газове:
където Н. 1 I. Х. 2 - енталпия от димни газове при температура на входа и излизане от KU, съответно, образувани по време на изгаряне на 1 кг гориво, kJ / kg;
Б - разход на гориво, kg / s;
х. 1 I. х. 2 - специфични ентеши от димни газове, kj / kg,
Топлинен поток, възприеман от вода, W:
където η ku - коефициентът на използване на топлина в KU; η ku \u003d 0.97;
Г. n - изход от пара, kg / s;
х. към VP - енталпия от наситени водни пари при температурата на изхода, KJ / kg;
х. n в - нападаща питателна вода, kj / kg,
Количеството на водните пари, получени в KU, ние определяме формулата:
kg / s.
Топлинния поток, възприеман с вода в отоплителната зона:
където х. специфична енталпия вода при температура на изпаряване, KJ / kg;
Термичен поток, направен от димни газове с вода в отоплителната зона (полезна топлина):
където х. X - специфичен енталпин от димни газове при температури t. X, следователно:
kj / kg.
Стойността на изгарянето на 1 кг гориво: \\ t
На фиг. 1 температура на дим, съответстваща на стойност Х. x \u003d 5700.45 kJ / kg:
t. X \u003d 270 ° C.
Средната температурна разлика в отоплителната зона:
Р.с.
270 димни газове 210, като се вземат предвид индекса на противотока:
където ДА СЕ F - коефициент на пренос на топлина;
m 2.
Средната температурна разлика в зоната за изпаряване:
Р.с.
320 димни газове 270, като се вземат предвид индекса на противотока:
187 водна пара 187
Повърхността на топлообмен в отоплителната зона:
където ДА СЕ F - коефициент на Т6;
m 2.
Общата площ на топлообменната повърхност:
Е. = Е. N +. Е. u,
Е. \u003d 22.6 + 80 \u003d 102.6 m 2.
В съответствие с Gost 14248-79, ние избираме стандартен изпарител с пара пространство със следните характеристики:
диаметър на корпуса, mm 1600
броят на тръбните лъчи 1
броя тръби в един пакет 362
повърхностна топлообмен, m 2 170
пеене пеене
с тръби, m 2 0,055
4. Въздушен нагревател за топлина
Атмосферен въздух с температура t ° в x Влиза в устройството, където се загрява до температура t х в x Поради топлината на димните газове.
Въздухният поток, kg / s се определя въз основа на необходимото количество гориво: \\ t
където В - разход на гориво, kg / s;
Л. - валиден въздушен поток за изгаряне 1 кг гориво, kg / kg,
Димните газове, дават топлината им, охлажда се от t dhg. = t DG2. преди t DG4. .
=
където H 3. и H 4. - енталпията на димните газове при температури t DG3. и t DG4. Съответно, kj / kg,
Термичен поток, възприеман по въздух, W:
където с in-x - средния специфичен топлинен капацитет, kJ / (kg до);
0.97 - Ефективност на въздушния нагревател,
Крайната температура на въздуха ( t х в x) Определено от уравнението на топлината:
ДА СЕ.
5. Термичен баланс на ktana
След нагревателя на въздуха, димните газове влизат в контактния апарат с активна дюза (tant), където температурата им намалява от t DG5. = t DG4. до температура t DG6. \u003d 60 ° C.
Топлината на димните газове се отстранява с две отделни водни потоци. Един поток влиза в пряк контакт с димните газове, а другият се редува с тях топлина през стената на бобината.
Топлинен поток, даден от газове за дим, w:
където H 5. и H 6. - енталпията на димните газове при температури t DG5. и t DG6. Съответно, kj / kg,
Количеството на охлаждащата вода (общо), kg / s се определя от уравнението на топлинния баланс: \\ t
където η - kpd ktan, η \u003d 0.9,
kg / s.
Термичен поток, възприеман чрез охлаждаща вода, W:
където G вода - консумация на охлаждаща вода, kg / s:
с вода - специфичен капацитет на водата, 4.19 kJ / (kg до);
t n вода и t за вода - температура на водата на входа и изхода на Ktana, съответно,
6. Изчисляване на ефективността на инсталацията за отстраняване на топлината
При определяне на ефективността на синтезираната система ( η TU) се използва традиционният подход.
Изчисляването на ефективността на инсталацията за електроенергия се извършва по формулата:
7. Увеличителна оценка на системата на системата - система за водородна утилистор
Изкличният метод за анализиране на енергийните технологични системи позволява най-обективно и качествено оценката на загубите на енергия, които не са открити по никакъв начин с обичайната оценка, използвайки първия закон на термодинамиката. Като критерий за оценките в разглеждания случай се използва екстрацетна ефективност, която се определя като връзка на запазената екергия към екергета на изброените в системата: \\ t
където И холандски - EXSERTIX на горивото, MJ / kg;
E - Изпълнение, възприемано от потока на водните пари в пещта и оползотворяването на котела.
В случай на газообразно гориво външният външният екстериод е изпратен от жарното гориво ( E dt1.) и опериращия въздух ( E play2.):
където N N. и НЕ. - въздушна енталпия при входната температура в пещта на пещта и съответно температурата на амулсуване, kJ / kg;
ДА СЕ. - 298 К (25 ° С);
Δ. - промяна на ентропията на въздуха, kJ / (kg k).
В повечето случаи количеството на външния въздух може да бъде пренебрегнато, т.е.
Запазеното потребление за разглежданата система е направено от exsertiga, възприемано от водния ферибот в пещта ( E ANS1.), и екквигата, възприемана от вода ферибот в KU ( E AVD2.).
За потока на водните пари, нагрят в пещта:
където Г. - консумация на пара в пещта, kg / s;
N vp1. и N vp2. - enthalpy от водни пари на входа и изхода на пещта, съответно, kJ / kg;
ΔS vp. - промяна на ентропията на водните пари, kJ / (kg k).
За потока на водните пари, получени в KU:
където G N. - консумация на пара в ku, kg / s;
h до VP. - enthalpy от наситени водни пари на изхода на KU, KJ / kg;
h N B. - enthalpy от питателна вода на входа в KU, KJ / kg.
E = E dv1 + e ans2 ,
E \u003d 1965.8 + 296.3 \u003d 2262.1 J / kg.
Заключение
Провеждане на изчислението на предложената инсталация (използване на топлината на отработените газове на технологичната пещ), може да се заключи, че с този състав на горивото, работата на пещта на водна двойка, други индикатори - величината на Ефективността на синтезираната система е висока, така че инсталацията е ефективна; Това също показа екстраценалната оценка на системата "пещ-котелна котел", но при енергийни разходи инсталацията оставя много да се желае и изисква усъвършенстване.
Списък на използваната литература
1. ХАРАЗ Д. . И . Начини за използване на вторични енергийни ресурси в химическата промишленост / D. I. Kharaz, B. I. Psakhis. - m.: Химия, 1984. - 224 стр.
2. Skoblo A. . И . Процеси и устройства на петролната рафиниране и нефтохимическата индустрия / А. I. Skoblo, I. A. Tregubova, Yu. К., Молотонов. - 2-ри., Pererab. и добавете. - m.: Химия, 1982. - 584 p.
3. Павлов К. . Е. . Примери и задачи по степен на процеси и устройства на химическа технология: проучвания. Надбавка за университети / К. Ф. Павлов, П. Г. Романков, А. А. Сосков; Ед. П. Г. Ромакова. - 10-ти Ед., Перераб. и добавете. - L.: Химия, 1987. - 576 p.
приложение
