Θερμοφυσικές ιδιότητες των καυσαερίων. Η πυκνότητα των καυσαερίων υπολογίζεται με τον τύπο
2. Η θερμότητα που μεταφέρεται από τα καυσαέρια. Προσδιορίστε τη θερμοχωρητικότητα καπναέριοσε tux = 8000C;
3. Απώλεια θερμότητας μέσω της τοιχοποιίας από θερμική αγωγιμότητα.
Απώλεια μέσα από το θησαυροφυλάκιο
Το πάχος του θησαυρού είναι 0,3 m, το υλικό είναι πυρόπηλος. Δεχόμαστε ότι η θερμοκρασία εσωτερική επιφάνειατο θησαυροφυλάκιο είναι ίσο με τη θερμοκρασία των αερίων.
Μέση θερμοκρασία φούρνου:
Για αυτή τη θερμοκρασία, επιλέγουμε τον συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας του πυριτικού υλικού:
Έτσι, οι απώλειες μέσω του θησαυροφυλάκιου είναι:
όπου α είναι ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας από την εξωτερική επιφάνεια των τοίχων στον αέρα του περιβάλλοντος, ίσος με 71,2 kJ / (m2 * h * 0С)
Απώλειες μέσα από τα τείχη. Η τοιχοποιία έγινε σε δύο στρώσεις (σαμότ 345 mm, διατομίτης 115 mm)
Επιφάνεια τοίχου, m2:
Μεθοδική ζώνη
Ζώνη συγκόλλησης
Ζώνη ατονίας
Τέλος
Πλήρης επιφάνεια τοίχου 162,73 m2
Με γραμμική κατανομή θερμοκρασίας στο πάχος του τοίχου μέση θερμοκρασίαΤο chamotte θα είναι ίσο με 5500C και ο διατομίτης - 1500C.
Ως εκ τούτου.
Συνολικές απώλειες από τοιχοποιία
4. Απώλειες θερμότητας με νερό ψύξης, σύμφωνα με πρακτικά δεδομένα, παίρνουμε ίσες με το 10% Qx της άφιξης, δηλαδή Qх + Qr
5. Οι μη λογιστικές απώλειες θεωρούνται ότι είναι το 15% Q του κέρδους θερμότητας
Ας κάνουμε την εξίσωση ισορροπία θερμότηταςφούρνους
Το ισοζύγιο θερμότητας του κλιβάνου συνοψίζεται στον Πίνακα 1. 2
Τραπέζι 1
πίνακας 2
| Κατανάλωση kJ / h | % |
| Η θερμότητα που δαπανάται για τη θέρμανση του μετάλλου
| 53 |
| θερμότητα των καυσαερίων | 26 |
| απώλειες μέσω τοιχοποιίας
| 1,9 |
| απώλειες νερού ψύξης | 6,7 |
| ακαταλόγιστες απώλειες | 10,6 |
| Σύνολο: | 100 |
Η ειδική κατανάλωση θερμότητας για θέρμανση 1 κιλού μετάλλου θα είναι
Επιλογή και υπολογισμός καυστήρων
Υποθέτουμε ότι υπάρχουν εγκατεστημένοι καυστήρες σωλήνα σε σωλήνα στον κλίβανο.
Στις ζώνες συγκόλλησης υπάρχουν 16 τεμάχια, στη ζώνη βασάνου 4 τεμάχια. σύνολοκαυστήρες 20 τεμ. Εμείς ορίζουμε εκτιμώμενο ποσόαέρας που έρχεται σε έναν καυστήρα.
Vв - ωριαία κατανάλωση αέρα.
TV - 400 + 273 = 673 K - θερμοκρασία θέρμανσης αέρα.
N είναι ο αριθμός των καυστήρων.
Η πίεση αέρα μπροστά από τον καυστήρα λαμβάνεται ως 2,0 kPa. Ως εκ τούτου, η απαιτούμενη ροή αέρα παρέχεται από τον καυστήρα DBV 225.
Προσδιορίστε την εκτιμώμενη ποσότητα αερίου ανά καυστήρα.
VG = B = 2667 ωριαία κατανάλωση καυσίμου;
TG = 50 + 273 = 323 K - θερμοκρασία αερίου;
N είναι ο αριθμός των καυστήρων.
8. Υπολογισμός του ανακτητή
Για τη θέρμανση του αέρα, σχεδιάζουμε ένα μεταλλικό βρόχο ανάκτησης από σωλήνες με διάμετρο 57 / 49,5 mm με διάταξη διαδρόμου του βήματος τους
Αρχικά δεδομένα για τον υπολογισμό:
Ωριαία κατανάλωση καυσίμου В = 2667 kJ / h;
Κατανάλωση αέρα ανά 1 m3 καυσίμου Lα = 13,08 m3 / m3.
Η ποσότητα των προϊόντων καύσης από 1 m3 καύσιμου αερίου Va = 13,89 m3 / m3.
Θερμοκρασία θέρμανσης αέρα tv = 4000С;
Η θερμοκρασία των καυσαερίων από τον κλίβανο είναι tux = 8000C.
Ωριαία κατανάλωση αέρα:
Ωριαία έξοδος καπνού:
Η ωριαία ποσότητα καπνού που διέρχεται από τον ανακτητή, λαμβάνοντας υπόψη την απώλεια καπνού για το χτύπημα και μέσω του αποσβεστήρα παράκαμψης και της αναρρόφησης αέρα.
Ο συντελεστής m, λαμβάνοντας υπόψη την απώλεια καπνού, είναι 0,7.
Ο συντελεστής λαμβάνοντας υπόψη τη διαρροή αέρα στους χοίρους είναι 0,1.
Θερμοκρασία καπνού μπροστά από τον ανακτητή, λαμβάνοντας υπόψη τις διαρροές αέρα.
όπου iux είναι η θερμική περιεκτικότητα των καυσαερίων σε tux = 8000С
Αυτή η περιεκτικότητα σε θερμότητα αντιστοιχεί στη θερμοκρασία καπνού tD = 7500C. (βλ. Εικ. 67 (3))
Κατά την κατασκευή μιας σόμπας, ιδανικά, θέλετε να έχετε ένα σχέδιο που θα παρέχει αυτόματα τόσο αέρα όσο χρειάζεται για την καύση. Με την πρώτη ματιά, αυτό μπορεί να γίνει με καμινάδα... Πράγματι, όσο πιο έντονα καίγονται τα ξύλα, όσο περισσότερα καυτά καυσαέρια θα πρέπει να είναι, τόσο μεγαλύτερο θα πρέπει να είναι το βύθισμα (μοντέλο καρμπυρατέρ). Αλλά αυτό δεν ισχύει. Το βύθισμα δεν εξαρτάται καθόλου από την ποσότητα των καυτών καυσαερίων που παράγονται. Βύθισμα είναι η πτώση πίεσης στο σωλήνα από την κεφαλή του σωλήνα μέχρι την εστία. Καθορίζεται από το ύψος του σωλήνα και τη θερμοκρασία των καυσαερίων ή μάλλον από την πυκνότητά τους.
Η έλξη καθορίζεται από τον τύπο:
F = A (p σε - p d) h
όπου F είναι η ώθηση, A είναι ο συντελεστής, p in είναι η πυκνότητα του εξωτερικού αέρα, p d είναι η πυκνότητα των καυσαερίων, h το ύψος της καμινάδας
Η πυκνότητα των καυσαερίων υπολογίζεται με τον τύπο:
p d = p in (273 + t in) / (273 + t d)
όπου t in και t d είναι η θερμοκρασία σε βαθμούς Κελσίου του εξωτερικού ατμοσφαιρικού αέρα έξω από την καμινάδα και των καυσαερίων στην καμινάδα.
Η ταχύτητα κίνησης των καυσαερίων στον σωλήνα (ογκομετρικός ρυθμός ροής, δηλαδή η ικανότητα αναρρόφησης του σωλήνα) σολδεν εξαρτάται καθόλου από το ύψος του σωλήνα και καθορίζεται από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των καυσαερίων και του εξωτερικού αέρα, καθώς και από την περιοχή διατομήκαμινάδα. Από αυτό προκύπτει μια σειρά από πρακτικά συμπεράσματα.
Πρώτα, οι καμινάδες γίνονται ψηλά καθόλου για να αυξηθεί η ροή του αέρα μέσω της εστίας, αλλά μόνο για να αυξηθεί το ρεύμα (δηλαδή η πτώση πίεσης στον σωλήνα). Αυτό είναι πολύ σημαντικό για να αποτραπεί η ανατροπή του βυθίσματος (καπνός από τη σόμπα) σε περίπτωση ανατροπής του αέρα (η τιμή του βυθίσματος πρέπει πάντα να υπερβαίνει την πιθανή ανατροπή του αέρα).
κατα δευτερον, είναι βολικό να ρυθμίζετε τη ροή του αέρα με τη βοήθεια συσκευών που αλλάζουν την περιοχή της ελεύθερης διατομής του σωλήνα, δηλαδή με τη βοήθεια βαλβίδων. Με αύξηση της διατομής του καναλιού της καμινάδας, για παράδειγμα, διπλάσια, μπορεί να αναμένεται περίπου διπλάσια αύξηση της ογκομετρικής ροής αέρα μέσω της εστίας.
Ας το εξηγήσουμε αυτό με ένα απλό και ενδεικτικό παράδειγμα. Έχουμε δύο πανομοιότυπους φούρνους. Τα συνδυάζουμε σε ένα. Παίρνουμε μια διπλάσια σόμπα με διπλάσια ποσότητα καμένου ξύλου, με διπλάσια ροή αέρα και εμβαδόν διατομής του σωλήνα. Ή (που είναι το ίδιο), εάν όλο και περισσότερα καυσόξυλα καίγονται στην εστία, τότε είναι απαραίτητο να ανοίγετε όλο και περισσότερο τις βαλβίδες στον σωλήνα.
Τρίτον, εάν η σόμπα καίγεται κανονικά σε σταθερή κατάσταση και επιπλέον αφήσουμε τη ροή κρύου αέρα μέσα στην εστία πέρα από τα αναμμένα ξύλα στην καμινάδα, τότε τα καυσαέρια θα κρυώσουν αμέσως και η ροή του αέρα μέσω της σόμπας θα μειωθεί. Σε αυτή την περίπτωση, τα καυσόξυλα που καίγονται θα αρχίσουν να ξεθωριάζουν. Δηλαδή, δεν φαίνεται να επηρεάζουμε άμεσα τα καυσόξυλα και να κατευθύνουμε μια πρόσθετη ροή πέρα από τα καυσόξυλα, αλλά αποδεικνύεται ότι ο σωλήνας μπορεί να διοχετεύει λιγότερα καυσαέρια από πριν, όταν αυτή η πρόσθετη ροή αέρα απουσίαζε. Ο ίδιος ο σωλήνας θα μειώσει τη ροή του αέρα για το ξύλο, που ήταν προηγουμένως, και, επιπλέον, δεν θα αφήσει να εισέλθει πρόσθετη ροή κρύου αέρα. Με άλλα λόγια, η καμινάδα θα είναι κλειδωμένη.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι διαρροές κρύου αέρα μέσα από τις σχισμές στις καμινάδες, η υπερβολική ροή αέρα στην εστία και πράγματι οποιαδήποτε απώλεια θερμότητας στην καμινάδα, που οδηγεί σε μείωση της θερμοκρασίας των καυσαερίων, είναι τόσο επιβλαβείς.
Τέταρτον, όσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής αεριοδυναμικής αντίστασης της καμινάδας, τόσο μικρότερη είναι η κατανάλωση αέρα. Δηλαδή, είναι επιθυμητό να γίνουν τα τοιχώματα της καμινάδας όσο το δυνατόν πιο λεία, χωρίς δίνες και χωρίς στροφές.
Πέμπτος, όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία των καυσαερίων, τόσο πιο δραματικά αλλάζει ο ρυθμός ροής του αέρα με τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας των καυσαερίων, γεγονός που εξηγεί την κατάσταση αστάθειας της λειτουργίας του σωλήνα όταν ενεργοποιείται ο κλίβανος.
Στην έκτη, στο υψηλές θερμοκρασίεςΟ ρυθμός ροής των καυσαερίων είναι ανεξάρτητος από τη θερμοκρασία των καυσαερίων. Δηλαδή, με μια ισχυρή καύση του κλιβάνου, η κατανάλωση αέρα παύει να αυξάνεται και αρχίζει να εξαρτάται μόνο από το τμήμα του σωλήνα.
Ζητήματα αστάθειας δεν προκύπτουν μόνο κατά την ανάλυση των θερμικών χαρακτηριστικών ενός σωλήνα, αλλά και κατά την εξέταση της δυναμικής των ροών αερίου σε έναν σωλήνα. Πράγματι, η καμινάδα είναι ένα πηγάδι γεμάτο με ελαφρύ καυσαέριο. Εάν αυτό το ελαφρύ καυσαέριο δεν ανέβει πολύ γρήγορα προς τα πάνω, τότε είναι πιθανό ότι ο βαρύς εξωτερικός αέρας μπορεί απλώς να πνιγεί στο ελαφρύ αέριο και να δημιουργήσει μια πτώση προς τα κάτω στη στοίβα. Αυτή η κατάσταση είναι ιδιαίτερα πιθανή όταν τα τοιχώματα της καμινάδας είναι κρύα, δηλαδή κατά την ανάφλεξη του κλιβάνου.
Ρύζι. 1. Σχέδιο κίνησης αερίου σε κρύα καμινάδα: 1 - εστία. 2 - παροχή αέρα μέσω του φυσητήρα. 3-καμινάδα? 4 - βαλβίδα πύλης. 5 - δόντι τζάκι? 6-καυσαέρια? 7-βύθιση κρύου αέρα? 8 - ροή αέρα που προκαλεί την ανατροπή της ώθησης.
α) ομαλή ανοιχτή κάθετη σωλήνα
β) σωλήνας με βαλβίδα και δόντι
γ) σωλήνας με άνω βαλβίδα
Στερεά βέλη - η κατεύθυνση κίνησης των ελαφρών καυτών καυσαερίων. Διακεκομμένα βέλη - οι κατευθύνσεις της προς τα κάτω ροής κρύου βαρέως αέρα από την ατμόσφαιρα.
Στο ρύζι. 1αένας κλίβανος φαίνεται σχηματικά, στον οποίο τροφοδοτείται αέρας 2 και τα καυσαέρια 6 απομακρύνονται μέσω της καμινάδας. ατμοσφαιρικός αέρας 7, φτάνοντας ακόμα και στην εστία. Αυτή η πτώση ροής μπορεί να αντικαταστήσει την "κανονική" ροή αέρα μέσω του φυσητήρα 2. Ακόμα κι αν η σόμπα είναι κλειδωμένη σε όλες τις πόρτες και όλοι οι αποσβεστήρες εισαγωγής αέρα είναι κλειστοί, η σόμπα μπορεί να καεί λόγω του αέρα που έρχεται από πάνω. Παρεμπιπτόντως, αυτό συμβαίνει συχνά όταν καίγονται κάρβουνα κλειστές πόρτεςφούρνους. Μπορεί ακόμη και να συμβεί πλήρης ανατροπή του βυθίσματος: αέρας θα εισέλθει από πάνω μέσω του σωλήνα και τα καυσαέρια θα εξέλθουν από την πόρτα.
Στην πραγματικότητα, στο εσωτερικό τοίχωμα της καμινάδας υπάρχουν πάντα ανωμαλίες, συσσωρεύσεις, τραχύτητα, κατά τη σύγκρουση με τις οποίες τα καυσαέρια και τα αντίθετα κατερχόμενα ρεύματα ψυχρού αέρα στροβιλίζονται και αναμιγνύονται μεταξύ τους. Ταυτόχρονα, η κρύα ροή αέρα προς τα κάτω ωθείται προς τα έξω ή, όταν θερμαίνεται, αρχίζει να ανεβαίνει, αναμιγνύεται με θερμά αέρια.
Η επίδραση του ξεδιπλώματος των προς τα κάτω ρευμάτων του ψυχρού αέρα προς τα πάνω ενισχύεται με την παρουσία μερικώς ανοιχτών βαλβίδων, καθώς και του λεγόμενου δοντιού, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως στην τεχνολογία κατασκευής τζακιών ( ρύζι. 1β). Το δόντι εμποδίζει τη ροή κρύου αέρα από την καμινάδα στο χώρο του τζακιού και έτσι εμποδίζει το τζάκι να καπνίσει.
Τα καθοδικά ρεύματα αέρα στην καμινάδα είναι ιδιαίτερα επικίνδυνα σε ομίχλη: τα καυσαέρια δεν μπορούν να εξατμίσουν τις μικρότερες σταγόνες νερού, ψύχονται, το ρεύμα μειώνεται και μπορεί ακόμη και να ανατραπεί. Ταυτόχρονα, η σόμπα καπνίζει πολύ, δεν φουντώνει.
Για τον ίδιο λόγο, οι σόμπες με υγρές καμινάδες καπνίζουν έντονα. Κορυφαίες βαλβίδες ( ρύζι. 1γ), ρυθμίζεται ανάλογα με την ταχύτητα των καυσαερίων στην καμινάδα. Ωστόσο, η λειτουργία τέτοιων βαλβίδων είναι άβολη.
Ρύζι. 2. Εξάρτηση του συντελεστή περίσσειας αέρα a από το χρόνο θέρμανσης του κλιβάνου (συμπαγής καμπύλη). Η διακεκομμένη καμπύλη είναι η απαιτούμενη κατανάλωση αέρα G αναλώσιμου για την πλήρη οξείδωση των προϊόντων καύσης καυσόξυλων (συμπεριλαμβανομένης της αιθάλης και των πτητικών ουσιών) στα καυσαέρια (σε σχετικές μονάδες). Η καμπύλη με παύλα είναι ο πραγματικός ρυθμός ροής αέρα G του σωλήνα που παρέχεται από το βύθισμα του σωλήνα (σε σχετικές μονάδες). Ο λόγος περίσσειας αέρα είναι το πηλίκο του διαχωρισμού του σωλήνα G με την κατανάλωση G
Ένα σταθερό και αρκετά ισχυρό βύθισμα προκύπτει μόνο αφού τα τοιχώματα της καμινάδας έχουν ζεσταθεί, κάτι που διαρκεί πολύ, επομένως δεν υπάρχει πάντα αρκετός αέρας στην αρχή της ροής. Ο λόγος περίσσειας αέρα είναι μικρότερος από ένα και η σόμπα καπνίζει ( ρύζι. 2). Και το αντίστροφο: στο τέλος της θέρμανσης, η καμινάδα παραμένει ζεστή, το βύθισμα παραμένει για μεγάλο χρονικό διάστημα, αν και τα καυσόξυλα έχουν ήδη πρακτικά καεί (ο συντελεστής περίσσειας αέρα είναι περισσότερο από ένα). Οι μεταλλικοί φούρνοι με καμινάδες με μεταλλική μόνωση φτάνουν στον τρόπο λειτουργίας γρηγορότερα λόγω της χαμηλής θερμοχωρητικότητας τους σε σύγκριση με τις καμινάδες από τούβλα.
Η ανάλυση των διεργασιών στην καμινάδα μπορεί να συνεχιστεί, αλλά είναι ήδη τόσο σαφές ότι ανεξάρτητα από το πόσο καλός είναι ο ίδιος ο φούρνος, όλα τα πλεονεκτήματά του μπορούν να ακυρωθούν από μια κακή καμινάδα. Φυσικά, ιδανικά η καμινάδα θα έπρεπε να αντικατασταθεί. σύγχρονο σύστημαεξαναγκασμένη εξαγωγή καυσαερίων μέσω ηλεκτρικού ανεμιστήρα με μεταβλητό ρυθμό ροής και με προκαταρκτική συμπύκνωση της υγρασίας από τα καυσαέρια. Ένα τέτοιο σύστημα, μεταξύ άλλων, θα μπορούσε να καθαρίσει τα καυσαέρια από την αιθάλη, το μονοξείδιο του άνθρακα και άλλες επιβλαβείς ακαθαρσίες, καθώς και να ψύξει τα εκφορτιζόμενα καυσαέρια και να παρέχει ανάκτηση θερμότητας.
Όλα αυτά όμως είναι στο μακρινό μέλλον. Για τον καλοκαιρινό κάτοικο και τον κηπουρό, η καμινάδα μπορεί μερικές φορές να γίνει πολύ πιο ακριβή από την ίδια τη σόμπα, ειδικά στην περίπτωση της θέρμανσης ενός σπιτιού πολλαπλών επιπέδων. Οι καμινάδες της σάουνας είναι συνήθως απλούστερες και μικρότερες, αλλά η απόδοση θερμότητας της σόμπας μπορεί να είναι πολύ υψηλή. Τέτοιοι σωλήνες, κατά κανόνα, είναι πολύ ζεστοί σε όλο τους το μήκος, σπινθήρες και τέφρα συχνά πετούν έξω από αυτούς, αλλά η απώλεια συμπύκνωσης και αιθάλης είναι αμελητέα.
Εάν εξακολουθείτε να σχεδιάζετε να χρησιμοποιήσετε το κτίριο λουτρών μόνο ως λουτρό, τότε ο σωλήνας μπορεί να κατασκευαστεί χωρίς μόνωση. Εάν το μπάνιο θεωρείται από εσάς ως τόπος πιθανής διαμονής (προσωρινή διαμονή, διανυκτερεύσεις), ειδικά το χειμώνα, τότε είναι πιο σκόπιμο να κάνετε τον σωλήνα αμέσως μονωμένο, και υψηλής ποιότητας, "δια βίου". Ταυτόχρονα, οι σόμπες μπορούν να αλλάξουν τουλάχιστον κάθε μέρα, το σχέδιο μπορεί να επιλεγεί πιο επιτυχημένα και πιο κατάλληλα και ο σωλήνας θα είναι ο ίδιος.
Τουλάχιστον αν η σόμπα είναι σε λειτουργία μακρά καύση(καυσόξυλα που σιγοκαίει), τότε η μόνωση του σωλήνα είναι απολύτως απαραίτητη, καθώς σε χαμηλές ισχύς (1 - 5 kW) ένας μη μονωμένος μεταλλικός σωλήνας θα παγώσει εντελώς, το συμπύκνωμα θα ρέει άφθονο, το οποίο στους πιο σοβαρούς παγετούς μπορεί ακόμη και να παγώσει και να φράξει τον σωλήνα με πάγος. Αυτό είναι ιδιαίτερα επικίνδυνο με την παρουσία διχτυού και ομπρελών με μικρά ανοίγματα. Οι απαγωγείς σπινθήρων ενδείκνυνται για εντατική θέρμανση το καλοκαίρι και εξαιρετικά επικίνδυνοι για αδύναμες λειτουργίες καύσης καυσόξυλων το χειμώνα. Λόγω πιθανής απόφραξης των σωλήνων με πάγο, η τοποθέτηση εκτροπέων και ομπρελών σε καμινάδεςαπαγορεύτηκε το 1991 (και στις καμινάδες φούρνους αερίουακόμη νωρίτερα).
Για τους ίδιους λόγους, δεν πρέπει να παρασυρθείτε με το ύψος του σωλήνα - το επίπεδο του βυθίσματος δεν είναι τόσο σημαντικό για μια μη περιστρεφόμενη σόμπα σάουνας. Εάν αρχίσει να καπνίζει, μπορείτε πάντα να αερίζετε γρήγορα το δωμάτιο. Αλλά το ύψος πάνω από την κορυφογραμμή της οροφής (τουλάχιστον 0,5 m) πρέπει να τηρηθεί για να αποφευχθεί η ανατροπή της ώσης σε ριπές ανέμου. Σε επίπεδες στέγες, ο σωλήνας πρέπει να προεξέχει πάνω από το κάλυμμα του χιονιού. Σε κάθε περίπτωση, είναι καλύτερο να έχετε έναν σωλήνα χαμηλότερο, αλλά πιο ζεστό (από ψηλότερο, αλλά πιο κρύο). Οι ψηλοί σωλήνες είναι πάντα κρύοι και επικίνδυνοι για χρήση το χειμώνα.
Οι κρύες καμινάδες έχουν πολλά μειονεκτήματα. Ταυτόχρονα, οι μη μονωμένοι, αλλά όχι πολύ μακροί σωλήνες σε μεταλλικούς κλιβάνους θερμαίνονται γρήγορα κατά την ανάφλεξη (πολύ πιο γρήγορα από τους σωλήνες από τούβλα), παραμένουν ζεστοί με έντονη θέρμανση και ως εκ τούτου χρησιμοποιούνται πολύ ευρέως στα λουτρά (και όχι μόνο σε λουτρά), ειδικά επειδή είναι σχετικά φθηνά. Οι σωλήνες αμιαντοτσιμέντου δεν χρησιμοποιούνται σε μεταλλικούς κλιβάνους, καθώς είναι βαρείς και επίσης καταρρέουν όταν υπερθερμαίνονται με θραύσματα που πετούν.
Ρύζι. 3. Τα πιο απλά σχέδια μεταλλικών καμινάδων: 1 - στρογγυλή μεταλλική καμινάδα. 2 - αλεξικέραυνος. 3 - ένα καπάκι για την προστασία του σωλήνα από την ατμοσφαιρική βροχόπτωση. 4 - δοκάρια? 5 - τόρνο στέγης. 6 - ξύλινες ράβδουςμεταξύ δοκών (ή δοκών) για το σχεδιασμό ανοίγματος πυρκαγιάς (κοπής) στην οροφή ή την οροφή (εάν είναι απαραίτητο). 7 - κορυφογραμμή στέγης. οκτώ - μαλακή οροφή(υλικό στέγης, υδροστεκλοϊζόλη, μαλακά πλακάκια, κυματοειδές χαρτόνι-πίσσα, κ.λπ.) 9 - μεταλλικό φύλλο για στέγες και επικάλυψη του ανοίγματος (επιτρέπεται η χρήση επίπεδου φύλλου οξειδίου - ηλεκτρική μονωτική σανίδα αμιαντοτσιμέντου). 10 - μεταλλικό μαξιλάρι αποστράγγισης. 11 - σφράγιση αμιάντου του κενού (άρθρωση). 12 - μεταλλικό καπάκι βίδρας. 13 - δοκάρια οροφής (με πλήρωση του χώρου με μόνωση). 14 - επένδυση οροφής. 15 - σοφίτα (εάν είναι απαραίτητο). 16 - μεταλλικό φύλλο κοπής οροφής. 17 - μεταλλικές ενισχυτικές γωνίες. 18 - μεταλλικό κάλυμμα της κοπής οροφής (εάν είναι απαραίτητο). 19 - μη εύφλεκτη ανθεκτική στη θερμότητα μόνωση (διογκωμένη άργιλος, άμμος, περλίτης, ορυκτοβάμβακας). 20 - προστατευτικό κάλυμμα (μεταλλικό φύλλο πάνω από ένα στρώμα από χαρτόνι αμιάντου πάχους 8 mm). 21 - μεταλλική θωράκιση του σωλήνα.
α) μη μονωμένος σωλήνας.
β) ένας θερμικά μονωμένος θωρακισμένος σωλήνας με αντίσταση μεταφοράς θερμότητας τουλάχιστον 0,3 m 2 - deg / W (που ισοδυναμεί με πάχος τούβλου 130 mm ή πάχος μόνωσης ορυκτοβάμβακα 20 mm).
Στο ρύζι. 3που παρουσιάζονται είναι τυπικά διαγράμματα καλωδίωσης μη μονωμένων μεταλλικοί σωλήνες... Ο ίδιος ο σωλήνας θα πρέπει να αγοραστεί από ανοξείδωτο χάλυβα με πάχος τουλάχιστον 0,7 mm. Η πιο τρέχουσα διάμετρος του ρωσικού σωλήνα είναι 120 mm, η φινλανδική - 115 mm.
Σύμφωνα με το GOST 9817-95, η περιοχή διατομής μιας καμινάδας πολλαπλών περιστροφών πρέπει να είναι τουλάχιστον 8 cm 2 ανά 1 kW ονομαστικής θερμικής ισχύος που απελευθερώνεται στον κλίβανο όταν καίγεται ξύλο. Αυτή η ισχύς δεν πρέπει να συγχέεται με την παραγωγή θερμότητας ενός κλιβάνου που καταναλώνει θερμότητα που απελευθερώνεται από την εξωτερική επιφάνεια από τούβλα του κλιβάνου στο δωμάτιο σύμφωνα με το SNiP 2.04.05-91. Αυτή είναι μια από τις πολλές παρεξηγήσεις μας κανονιστικά έγγραφα... Δεδομένου ότι οι σόμπες που καταναλώνουν θερμότητα συνήθως θερμαίνονται μόνο 2-3 ώρες την ημέρα, η ισχύς στον κλίβανο είναι περίπου δέκα φορές μεγαλύτερη από την ισχύ της απελευθέρωσης θερμότητας από την επιφάνεια μιας σόμπας από τούβλα.
Την επόμενη φορά θα μιλήσουμε για τα χαρακτηριστικά της εγκατάστασης καμινάδων.
Στην καύση του άνθρακα του καυσίμου στον αέρα, σύμφωνα με την εξίσωση (21C + 2102 + 79N2 = 21C02 + 79N2), κάθε όγκος CO2 στα προϊόντα καύσης αντιστοιχεί σε 79: 21 = 3,76 όγκους N2.
Φλεγόμενος ανθρακίτης, κοκαλιάρικο κάρβουνοκαι άλλοι τύποι καυσίμων με υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, σχηματίζονται προϊόντα καύσης που είναι κοντά σε σύνθεση με προϊόντα καύσης άνθρακα. Στην καύση υδρογόνου σύμφωνα με την εξίσωση
42H2 + 2102 + 79N2 = 42H20 + 79N2
Για κάθε όγκο Н20, υπάρχουν 79:42 = 1,88 όγκοι αζώτου.
Στα προϊόντα καύσης φυσικών, υγροποιημένων αερίων και αερίων φούρνου οπτάνθρακα, υγρών καυσίμων, καυσόξυλων, τύρφης, καφέ άνθρακα, μακράς φλόγας και αερίου άνθρακα και άλλων καυσίμων με σημαντική περιεκτικότητα σε υδρογόνο στην εύφλεκτη μάζα ένας μεγάλος αριθμός απόυδρατμούς, που μερικές φορές υπερβαίνει τον όγκο του CO2. Η παρουσία υγρασίας στην κορυφή
|
Πίνακας 36 Θερμοχωρητικότητα, kcal / (m3. ° С) |
Το ζωντανό, φυσικά, αυξάνει την περιεκτικότητα σε υδρατμούς στα προϊόντα καύσης.
Η σύνθεση των προϊόντων πλήρους καύσης των κύριων τύπων καυσίμων στον στοιχειομετρικό όγκο αέρα δίνεται στον πίνακα. 34. Από τα στοιχεία αυτού του πίνακα φαίνεται ότι στα προϊόντα καύσης όλων των τύπων καυσίμων, η περιεκτικότητα σε N2 υπερβαίνει σημαντικά τη συνολική περιεκτικότητα σε C02-f-H20 και στα προϊόντα καύσης άνθρακα είναι 79%.
Τα προϊόντα καύσης υδρογόνου περιέχουν 65% N2, στα προϊόντα καύσης φυσικών και υγροποιημένων αερίων, βενζίνη, μαζούτ και άλλα είδη καυσίμων υδρογονανθράκων, η περιεκτικότητά του είναι 70-74%.
Ρύζι. 5. Ογκομετρική θερμοχωρητικότητα
Προϊόντα καύσης
4 - προϊόντα καύσης άνθρακα
5 - προϊόντα καύσης υδρογόνου
Η μέση θερμική ικανότητα των προϊόντων πλήρους καύσης που δεν περιέχουν οξυγόνο μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο
C = 0,01 (Cc02C02 + Cso2S02 + C „20H20 + CN2N2) kcal / (m3- ° C), (VI. 1)
Όπου Cc0g, Cso2, CHa0, CNa είναι οι ογκομετρικές θερμοχωρητικότητες διοξειδίου του άνθρακα, διοξειδίου του θείου, υδρατμών και αζώτου και CO2, S02, H20 και N2 είναι η περιεκτικότητα των αντίστοιχων συστατικών στα προϊόντα καύσης, % (vol.).
Σύμφωνα με αυτό, ο τύπος (VI. 1) έχει την ακόλουθη μορφή:
C = 0,01 (Cc02 /? 02 + CHj0H20-bCNi! N2) kcal / (m3 "° C). (VI.2)
Η μέση ογκομετρική θερμοχωρητικότητα των CO2, H2O και N2 στο εύρος θερμοκρασίας από 0 έως 2500 ° C δίνεται στον πίνακα. 36. Οι καμπύλες που χαρακτηρίζουν τη μεταβολή της μέσης ογκομετρικής θερμοχωρητικότητας αυτών των αερίων με την αύξηση της θερμοκρασίας φαίνονται στο Σχ. 5.
Από αυτά που δίνονται στον πίνακα. 16 δεδομένα και καμπύλες που απεικονίζονται στο Σχ. 5, είναι ορατό το εξής:
1. Η ογκομετρική θερμοχωρητικότητα του CO2 υπερβαίνει σημαντικά τη θερμοχωρητικότητα του H20, η οποία, με τη σειρά της, υπερβαίνει τη θερμοχωρητικότητα του N2 σε ολόκληρο το εύρος θερμοκρασίας από 0 έως 2000 ° C.
2. Η θερμοχωρητικότητα του CO2 αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας ταχύτερα από τη θερμοχωρητικότητα του H20 και η θερμοχωρητικότητα του H20 είναι ταχύτερη από τη θερμοχωρητικότητα του N2. Ωστόσο, παρόλα αυτά, οι σταθμισμένες μέσες ογκομετρικές θερμικές ικανότητες των προϊόντων καύσης άνθρακα και υδρογόνου σε στοιχειομετρικός όγκοςο αέρας διαφέρει ελάχιστα.
Αυτή η κατάσταση, κάπως απροσδόκητη εκ πρώτης όψεως, οφείλεται στο γεγονός ότι στα προϊόντα πλήρους καύσης άνθρακα στον αέρα, για κάθε κυβικό μέτρο CO2, που έχει την υψηλότερη ογκομετρική θερμοχωρητικότητα, υπάρχουν 3,76 m3 N2 με ελάχιστη ογκομετρικοό
|
Μέση ογκομετρική θερμοχωρητικότητα προϊόντων καύσης άνθρακα και υδρογόνου στη θεωρητικά απαιτούμενη ποσότητα αέρα, kcal / (m3- ° С)
|
Θερμοχωρητικότητα και στα προϊόντα της καύσης υδρογόνου για κάθε κυβικό μέτρο υδρατμών, των οποίων η ογκομετρική θερμοχωρητικότητα είναι μικρότερη από αυτή του COg, αλλά μεγαλύτερη από αυτή του N2, υπάρχει η μισή ποσότητα αζώτου (1,88 m3).
Ως αποτέλεσμα, οι μέσες ογκομετρικές θερμικές ικανότητες των προϊόντων καύσης άνθρακα και υδρογόνου στον αέρα ισοπεδώνονται, όπως φαίνεται από τα δεδομένα στον Πίνακα. 37 και σύγκριση των καμπυλών 4 και 5 στο Σχ. 5. Η διαφορά στις σταθμισμένες μέσες θερμοχωρητικότητες των προϊόντων καύσης άνθρακα και υδρογόνου στον αέρα δεν υπερβαίνει το 2%. Φυσικά, οι θερμικές ικανότητες των προϊόντων καύσης ενός καυσίμου που αποτελείται κυρίως από άνθρακα και υδρογόνο σε στοιχειομετρικό όγκο αέρα βρίσκονται σε μια στενή περιοχή μεταξύ των καμπυλών 4 και 5 (σκιασμένη στο Σχ. 5) ..
Πλήρη προϊόντα καύσης διαφόρων τύπων. Τα καύσιμα στον στοιχειομετρικό αέρα στο εύρος θερμοκρασίας από 0 έως 2100 ° C έχουν την ακόλουθη θερμοχωρητικότητα, kcal / (m3> ° C):
Διακυμάνσεις στη θερμοχωρητικότητα των προϊόντων καύσης ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙτα καύσιμα είναι σχετικά μικρά. Εχω στερεό καύσιμομε υψηλή περιεκτικότητα σε υγρασία (καυσόξυλα, τύρφη, καφέ άνθρακας κ. κλπ)... Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι κατά την καύση καυσίμου με υψηλή περιεκτικότητα σε υγρασία στα προϊόντα καύσης αυξάνεται η περιεκτικότητα σε υδρατμούς, ο οποίος έχει μεγαλύτερη θερμοχωρητικότητα σε σύγκριση με το διατομικό αέριο - άζωτο.
Τραπέζι Το σχήμα 38 δείχνει τις μέσες ογκομετρικές θερμοχωρητικότητες των προϊόντων πλήρους καύσης, μη αραιωμένες με αέρα, για διαφορετικές θερμοκρασίες.
Πίνακας 38
|
Μέσες θερμικές ικανότητες καυσίμων και προϊόντων καύσης αέρα που δεν έχουν αραιωθεί με αέρα στο εύρος θερμοκρασίας από 0 έως t ° C
|
Η αύξηση της περιεκτικότητας σε υγρασία στο καύσιμο αυξάνει τη θερμική ικανότητα των προϊόντων καύσης λόγω της αύξησης της περιεκτικότητας σε υδρατμούς σε αυτά στο ίδιο εύρος θερμοκρασίας, σε σύγκριση με τη θερμική ικανότητα των προϊόντων καύσης καυσίμου με χαμηλότερη υγρασία περιεχόμενο, και ταυτόχρονα μειώνει τη θερμοκρασία καύσης του καυσίμου λόγω αύξησης του όγκου των προϊόντων καύσης λόγω του ζεύγους νερού.
Με την αύξηση της περιεκτικότητας σε υγρασία στο καύσιμο, η ογκομετρική θερμοχωρητικότητα των προϊόντων καύσης σε ένα δεδομένο εύρος θερμοκρασίας αυξάνεται και, ταυτόχρονα, το εύρος θερμοκρασίας μειώνεται από 0 έως £ max λόγω μείωσης της τιμής<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).
Αυτό καθιστά δυνατή τη σημαντική απλοποίηση του προσδιορισμού των θερμιδομετρικών και των υπολογισμένων θερμοκρασιών καύσης (σύμφωνα με τη μέθοδο που περιγράφεται στο Κεφάλαιο VII). Το επιτρεπόμενο σφάλμα σε αυτή την περίπτωση συνήθως δεν υπερβαίνει το 1%, ή 20 °.
Από την εξέταση των καμπυλών 4 και 5 στο Σχ. 5 μπορεί να φανεί ότι οι λόγοι των θερμικών ικανοτήτων των προϊόντων πλήρους καύσης άνθρακα σε στοιχειομετρικό όγκο αέρα στο εύρος θερμοκρασίας από 0 έως t ° C, για παράδειγμα, από 0 έως
|
Θερμοχωρητικότητα προϊόντων καύσης από 0 έως t'mayL διαφόρων τύπων στερεών καυσίμων με περιεκτικότητα σε υγρασία από 0 έως 40%, σε στοιχειομετρικό όγκο αέρα
|
200 και από 0 έως 2100 ° C είναι πρακτικά ίσες με την αναλογία των θερμοχωρητικοτήτων των προϊόντων καύσης υδρογόνου στα ίδια εύρη θερμοκρασίας. Η καθορισμένη αναλογία των θερμοχωρητικοτήτων C' παραμένει πρακτικά σταθερή για τα προϊόντα πλήρους καύσης διαφόρων τύπων καυσίμων σε στοιχειομετρικό όγκο αέρα.
Τραπέζι 40 δείχνει τις αναλογίες των θερμικών ικανοτήτων των προϊόντων πλήρους καύσης καυσίμου με χαμηλή περιεκτικότητα έρματος, που μετατρέπονται σε αέρια προϊόντα καύσης (ανθρακίτης, οπτάνθρακας, άνθρακας, υγρό καύσιμο, φυσικό, πετρέλαιο, αέρια φούρνου οπτάνθρακα, κ.λπ.) εύρος θερμοκρασίας από 0 έως t ° C και στο εύρος θερμοκρασίας από 0 έως 2100 ° C. Δεδομένου ότι η παραγωγή θερμότητας αυτών των καυσίμων είναι κοντά στους 2100 ° C, η υποδεικνυόμενη αναλογία των θερμοχωρητικοτήτων C' είναι ίση με την αναλογία των θερμοχωρητικοτήτων στην περιοχή θερμοκρασίας από 0 έως t και από 0 έως tm & x-
Τραπέζι Το 40 δείχνει επίσης τις τιμές της τιμής C που υπολογίζεται για τα προϊόντα καύσης καυσίμου με υψηλή περιεκτικότητα σε έρμα, το οποίο περνά σε αέρια προϊόντα καύσης κατά την καύση του καυσίμου, δηλαδή υγρασία σε στερεά καύσιμα, άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα στα αέρια. Η θερμαντική ικανότητα των ενδεικνυόμενων τύπων καυσίμων (ξύλο, τύρφη, καφέ άνθρακας, μικτή γεννήτρια, αέρας και αέρια υψικαμίνου) είναι ίση με 1600-1700 ° C.
Πίνακας 40
|
Ο λόγος των θερμοχωρητικοτήτων των προϊόντων καύσης C' και του αέρα K στο εύρος θερμοκρασίας από 0 έως t ° C προς τη θερμική ικανότητα των προϊόντων καύσης από 0 έως (uax
|
Όπως μπορείτε να δείτε από τον πίνακα. 40, οι τιμές C' και K διαφέρουν ελάχιστα ακόμη και για προϊόντα καύσης καυσίμου με διαφορετική περιεκτικότητα έρματος και απόδοση θερμότητας.
Κρατικό εκπαιδευτικό ίδρυμα τριτοβάθμιας επαγγελματικής εκπαίδευσης
Κρατικό Πολυτεχνείο Σαμαρά
Τμήμα Χημικής Τεχνολογίας και Βιομηχανικής Οικολογίας
ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ
στον κλάδο "Τεχνική θερμοδυναμική και θερμική μηχανική"
Θέμα: Υπολογισμός της μονάδας αξιοποίησης της θερμότητας των απαερίων ενός τεχνολογικού κλιβάνου
Συμπλήρωσε: Φοιτητής Ryabinina E.A.
ZF course III ομάδα 19
Έλεγχος από: Σύμβουλος Churkina A.Yu.
Σαμαρά 2010
Εισαγωγή
Τα περισσότερα χημικά εργοστάσια παράγουν θερμικά απόβλητα υψηλής και χαμηλής θερμοκρασίας, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δευτερεύοντες ενεργειακοί πόροι (RER). Αυτά περιλαμβάνουν καυσαέρια από διάφορους λέβητες και κλιβάνους διεργασίας, κρύα ρεύματα, νερό ψύξης και απόβλητο ατμό.
Η θερμική VER καλύπτει σε μεγάλο βαθμό τη ζήτηση θερμότητας μεμονωμένων βιομηχανιών. Για παράδειγμα, στη βιομηχανία αζώτου περισσότερο από το 26% της ζήτησης θερμότητας ικανοποιείται λόγω του WER, στη βιομηχανία σόδας - περισσότερο από 11%.
Ο αριθμός των χρησιμοποιούμενων ΑΠΕ εξαρτάται από τρεις παράγοντες: τη θερμοκρασία των ΑΠΕ, τη θερμική τους ισχύ και τη συνέχεια της εξόδου.
Επί του παρόντος, η πιο διαδεδομένη είναι η αξιοποίηση της θερμότητας των αποβλήτων βιομηχανικών αερίων, τα οποία έχουν δυναμικό υψηλής θερμοκρασίας για όλες σχεδόν τις πυροτεχνικές διεργασίες και μπορούν να χρησιμοποιηθούν συνεχώς στις περισσότερες βιομηχανίες. Η θερμότητα των απόβλητων αερίων είναι το κύριο συστατικό του ενεργειακού ισοζυγίου. Χρησιμοποιείται κυρίως για τεχνολογικούς, και σε ορισμένες περιπτώσεις - για ενεργειακούς σκοπούς (σε λέβητες απόβλητης θερμότητας).
Ωστόσο, η ευρεία χρήση θερμικών ΑΠΕ υψηλής θερμοκρασίας συνδέεται με την ανάπτυξη μεθόδων αξιοποίησης, συμπεριλαμβανομένης της θερμότητας πυρακτώσεως σκωριών, προϊόντων κ.λπ., νέων μεθόδων αξιοποίησης της θερμότητας των απαερίων, καθώς και με τη βελτίωση του σχεδιασμού του υπάρχοντος εξοπλισμού χρήσης. .
1. Περιγραφή του τεχνολογικού σχήματος
Σε φούρνους σωλήνων που δεν έχουν θάλαμο μεταφοράς ή σε φούρνους τύπου ακτινοβολίας, αλλά με σχετικά υψηλή αρχική θερμοκρασία του θερμαινόμενου προϊόντος, η θερμοκρασία των καυσαερίων μπορεί να είναι σχετικά υψηλή, γεγονός που οδηγεί σε αυξημένες απώλειες θερμότητας, μείωση της απόδοσης του κλιβάνου και υψηλότερη κατανάλωση καυσίμου. Επομένως, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί η θερμότητα των καυσαερίων. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί είτε με τη χρήση θερμαντήρα αέρα, ο οποίος θερμαίνει τον αέρα που παρέχεται στον κλίβανο για καύση καυσίμου, είτε με την εγκατάσταση λεβήτων απορριπτόμενης θερμότητας, που καθιστούν δυνατή την απόκτηση των υδρατμών που απαιτούνται για τις τεχνολογικές ανάγκες.
Ωστόσο, για να πραγματοποιηθεί θέρμανση αέρα, απαιτείται πρόσθετο κόστος για την κατασκευή ενός θερμαντήρα αέρα, ενός φυσητήρα, καθώς και πρόσθετη κατανάλωση ενέργειας που καταναλώνεται από τον κινητήρα του ανεμιστήρα.
Για να διασφαλιστεί η κανονική λειτουργία του θερμαντήρα αέρα, είναι σημαντικό να αποτραπεί η πιθανότητα διάβρωσης της επιφάνειάς του από την πλευρά της ροής των καυσαερίων. Αυτό το φαινόμενο είναι δυνατό όταν η θερμοκρασία της επιφάνειας ανταλλαγής θερμότητας είναι κάτω από τη θερμοκρασία του σημείου δρόσου. Στην περίπτωση αυτή, μέρος των καυσαερίων, που έρχεται σε άμεση επαφή με την επιφάνεια του θερμαντήρα αέρα, ψύχεται σημαντικά, οι υδρατμοί που περιέχονται σε αυτά συμπυκνώνονται μερικώς και, απορροφώντας το διοξείδιο του θείου από τα αέρια, σχηματίζουν ένα επιθετικό ασθενές οξύ.
Το σημείο δρόσου αντιστοιχεί στη θερμοκρασία στην οποία η πίεση των κορεσμένων υδρατμών είναι ίση με τη μερική πίεση των υδρατμών που περιέχονται στα καυσαέρια.
Μία από τις πιο αξιόπιστες μεθόδους προστασίας από τη διάβρωση είναι η προθέρμανση του αέρα με κάποιο τρόπο (για παράδειγμα, σε θερμάστρες νερού ή ατμού) σε θερμοκρασία πάνω από το σημείο δρόσου. Τέτοια διάβρωση μπορεί επίσης να συμβεί στην επιφάνεια των σωλήνων μεταφοράς, εάν η θερμοκρασία της πρώτης ύλης που εισέρχεται στον κλίβανο είναι κάτω από το σημείο δρόσου.
Η πηγή θερμότητας για την αύξηση της θερμοκρασίας του κορεσμένου ατμού είναι η αντίδραση οξείδωσης (καύσης) του πρωτογενούς καυσίμου. Τα καυσαέρια που σχηματίζονται κατά την καύση εκχωρούν τη θερμότητά τους στην ακτινοβολία και στη συνέχεια στους θαλάμους μεταφοράς στο ρεύμα τροφοδοσίας (υδροατμούς). Υπέρθερμος ατμός εισέρχεται στον καταναλωτή και τα προϊόντα καύσης βγαίνουν από τον κλίβανο και εισέρχονται στον λέβητα απορριμμάτων θερμότητας. Στην έξοδο του WHB, κορεσμένοι υδρατμοί τροφοδοτούνται πίσω στον κλίβανο υπερθέρμανσης ατμού και τα καυσαέρια, που ψύχονται από το νερό τροφοδοσίας, εισέρχονται στον θερμαντήρα αέρα. Από τον αναθερμαντήρα αέρα, τα καυσαέρια πηγαίνουν στο KTAN, όπου το νερό που ρέει μέσω του πηνίου θερμαίνεται και πηγαίνει κατευθείαν στον καταναλωτή και τα καυσαέρια - στην ατμόσφαιρα.
2. Υπολογισμός του κλιβάνου
2.1 Υπολογισμός της διαδικασίας καύσης
Προσδιορίστε την καθαρή θερμογόνο δύναμη του καυσίμου Q R n... Εάν το καύσιμο είναι ένας μεμονωμένος υδρογονάνθρακας, τότε η θερμογόνος δύναμη του Q R nίση με την τυπική θερμότητα καύσης μείον τη θερμότητα εξάτμισης του νερού στα προϊόντα καύσης. Μπορεί επίσης να υπολογιστεί από τις τυπικές θερμικές επιδράσεις του σχηματισμού αρχικών και τελικών προϊόντων με βάση τον νόμο Hess.
Για ένα καύσιμο που αποτελείται από μείγμα υδρογονανθράκων, προσδιορίζεται η θερμότητα της καύσης, αλλά ο κανόνας της προσθετικότητας:
που Q pi n- θερμότητα καύσης Εγώ-go εξάρτημα καυσίμου?
y i- συγκέντρωση Εγώ-μεταβείτε το συστατικό καυσίμου σε κλάσματα μονάδας, τότε:
Q R n εκ = 35,84 ∙ 0,987 + 63,80 ∙ 0,0033+ 91,32 ∙ 0,0012+ 118,73 ∙ 0,0004 + 146,10 ∙ 0,0001 = MJ / 35,75 m.
Μοριακή μάζα καυσίμου:
Μ μ = Σ Μ ι ∙ y i ,
που Μ ι- μοριακή μάζα Εγώ-go συστατικό καυσίμου, ως εκ τούτου:
M m = 16.042 ∙ 0.987 + 30.07 ∙ 0.0033 + 44.094 ∙ 0.0012 + 58.120 ∙ 0.0004 + 72.15 ∙ 0.0001 + 0.0001 + 44.0001 + 0.0001 + 0.0001 + 44.
kg / m 3,
τότε Q R n εκ, εκφρασμένο σε MJ / kg, ισούται με:
MJ / kg.
Τα αποτελέσματα των υπολογισμών συνοψίζονται στον πίνακα. ένας:
Σύνθεση καυσίμου Τραπέζι 1
Ας προσδιορίσουμε τη στοιχειακή σύνθεση του καυσίμου,% (μάζα):
,
που n i C , NIH , n i N , n i O- τον αριθμό των ατόμων άνθρακα, υδρογόνου, αζώτου και οξυγόνου στα μόρια των επιμέρους συστατικών που αποτελούν το καύσιμο·
Περιεκτικότητα κάθε συστατικού καυσίμου, wt. %;
x i- το περιεχόμενο κάθε συστατικού του καυσίμου, λένε. %;
Μ ι- μοριακή μάζα μεμονωμένων εξαρτημάτων καυσίμου.
Μ μείναι η μοριακή μάζα του καυσίμου.
Έλεγχος της σύνθεσης :
C + H + O + N = 74,0 + 24,6 + 0,2 + 1,2 = 100% (μάζα).
Ας προσδιορίσουμε τη θεωρητική ποσότητα αέρα που απαιτείται για την καύση 1 kg καυσίμου, προσδιορίζεται από τη στοιχειομετρική εξίσωση της αντίδρασης καύσης και την περιεκτικότητα σε οξυγόνο στον ατμοσφαιρικό αέρα. Εάν είναι γνωστή η στοιχειακή σύνθεση του καυσίμου, η θεωρητική ποσότητα αέρα L 0, kg / kg, υπολογίζεται με τον τύπο:
Στην πράξη, για να εξασφαλιστεί η πληρότητα της καύσης του καυσίμου, μια περίσσεια ποσότητα αέρα εισάγεται στον κλίβανο, βρίσκουμε τον πραγματικό ρυθμό ροής αέρα στο α = 1,25:
μεγάλο = αL 0 ,
που μεγάλο- πραγματική κατανάλωση αέρα.
α - συντελεστής περίσσειας αέρα,
μεγάλο = 1,25 ∙ 17,0 = 21,25 kg / kg.
Ειδικός όγκος αέρα (n.a.) για καύση 1 kg καυσίμου:
που ρ σε= 1.293 - πυκνότητα αέρα υπό κανονικές συνθήκες,
m 3 / kg.
Ας βρούμε την ποσότητα των προϊόντων καύσης που σχηματίζονται κατά την καύση 1 kg καυσίμου:
Εάν η στοιχειακή σύνθεση του καυσίμου είναι γνωστή, τότε η σύσταση μάζας των καυσαερίων ανά 1 kg καυσίμου με την πλήρη καύση του μπορεί να προσδιοριστεί με βάση τις ακόλουθες εξισώσεις:
που m CO2 , m Η2Ο , m N2 , m O2είναι η μάζα των αντίστοιχων αερίων, kg.
Συνολική ποσότητα προϊόντων καύσης:
Μ σ. από = m CO2 + m H2O + m N2 + m O2,
Μ σ. από= 2,71 + 2,21 + 16,33 + 1,00 = 22,25 kg / kg.
Ελέγχουμε την τιμή που προκύπτει:
που W f- ειδική κατανάλωση ατμού ακροφυσίου κατά την καύση υγρού καυσίμου, kg / kg (για καύσιμο αερίου W f = 0),
Δεδομένου ότι το καύσιμο είναι αέριο, παραμελούμε την περιεκτικότητα σε υγρασία στον αέρα και παραμελούμε την ποσότητα των υδρατμών.
Ας βρούμε τον όγκο των προϊόντων καύσης υπό κανονικές συνθήκες, που σχηματίζονται κατά την καύση 1 kg καυσίμου:
που m i- τη μάζα του αντίστοιχου αερίου που σχηματίζεται κατά την καύση 1 kg καυσίμου.
ρ i- η πυκνότητα αυτού του αερίου υπό κανονικές συνθήκες, kg / m 3.
Μ ι- μοριακή μάζα του δεδομένου αερίου, kg / kmol.
22,4 - μοριακός όγκος, m 3 / kmol,
m 3 / kg; 
m 3 / kg;
m 3 / kg; 
m 3 / kg.
Συνολικός όγκος προϊόντων καύσης (α.α.) στην πραγματική κατανάλωση αέρα:
V = V CO2 + V H2O + V N2 + V O2 ,
V = 1,38 + 2,75+ 13,06 + 0,70 = 17,89 m3 / kg.
Πυκνότητα προϊόντων καύσης (α.α.):
kg / m 3.
Ας βρούμε τη θερμοχωρητικότητα και την ενθαλπία των προϊόντων καύσης 1 kg καυσίμου στο εύρος θερμοκρασίας από 100 ° C (373 K) έως 1500 ° C (1773 K), χρησιμοποιώντας τα δεδομένα στον Πίνακα. 2.
Μέσες ειδικές θερμοχωρητικότητες αερίων με p, kJ / (kg ∙ K) πίνακας 2
| t, ° С |
|||||
Ενθαλπία καυσαερίων που σχηματίζεται κατά την καύση 1 kg καυσίμου:
που με CO2 , με Η2Ο , με Ν2 , με Ο2- μέση ειδική θερμική ικανότητα σε σταθερή πίεση που αντιστοιχεί στο γκαζόν σε θερμοκρασία t, kJ / (kg K);
με τ- η μέση θερμική ικανότητα των καυσαερίων που σχηματίζεται κατά την καύση 1 kg καυσίμου σε θερμοκρασία t, kJ / (kg K);
στους 100 ° C: kJ / (kg ∙ K);
στους 200 ° C: kJ / (kg ∙ K);
στους 300 ° C: kJ / (kg ∙ K);
στους 400 ° C: kJ / (kg ∙ K);
στους 500 ° C: kJ / (kg ∙ K);
στους 600 ° C: kJ / (kg ∙ K);
στους 700 ° C: kJ / (kg ∙ K);
στους 800 ° C: kJ / (kg ∙ K);
στους 1000 ° C: kJ / (kg ∙ K);
στους 1500 ° C: kJ / (kg ∙ K);
Τα αποτελέσματα των υπολογισμών συνοψίζονται στον πίνακα. 3.
Ενθαλπία προϊόντων καύσης Πίνακας 3
Σύμφωνα με τον πίνακα. 3 Δημιουργήστε ένα γράφημα εξάρτησης H t = φά ( t ) (εικ. 1) βλέπε συνημμένο .
2.2 Υπολογισμός του ισοζυγίου θερμότητας του κλιβάνου, της απόδοσης του κλιβάνου και της κατανάλωσης καυσίμου
Ροή θερμότητας που λαμβάνεται από τον ατμό στον κλίβανο (χρήσιμο θερμικό φορτίο):
που σολ- η ποσότητα υπερθερμασμένου υδρατμού ανά μονάδα χρόνου, kg / s.
H vp1και H vp2
Θεωρούμε τη θερμοκρασία των καυσαερίων στους 320 ° C (593 K). Οι απώλειες θερμότητας από την ακτινοβολία στο περιβάλλον θα ανέλθουν στο 10%, με το 9% από αυτές να χάνεται στον θάλαμο ακτινοβολίας και το 1% στο θάλαμο μεταφοράς. Η απόδοση του κλιβάνου είναι η t = 0,95.
Παραμελούμε την απώλεια θερμότητας από χημική υποκαύση, καθώς και την ποσότητα θερμότητας του εισερχόμενου καυσίμου και αέρα.
Προσδιορίστε την απόδοση του κλιβάνου:
που Ε- ενθαλπία προϊόντων καύσης στη θερμοκρασία των καυσαερίων που εξέρχονται από τον κλίβανο, t yh; η θερμοκρασία των καυσαερίων συνήθως λαμβάνεται στους 100 - 150 ° C υψηλότερη από την αρχική θερμοκρασία της πρώτης ύλης στην είσοδο του κλίβανου. q ιδρώτα- Απώλεια θερμότητας από ακτινοβολία στο περιβάλλον, % ή κλάσμα του Q όροφος ;
Κατανάλωση καυσίμου, kg / s:
kg / s.
2.3 Υπολογισμός του θαλάμου ακτινοβολίας και του θαλάμου μεταφοράς
Ρυθμίζουμε τη θερμοκρασία των καυσαερίων στο πέρασμα: t Π= 750 - 850 ° C, δεχόμαστε
t Π= 800 ° C (1073 K). Ενθαλπία προϊόντων καύσης στη θερμοκρασία στο πέρασμα
H Π= 21171,8 kJ / kg.
Ροή θερμότητας που λαμβάνεται από υδρατμούς σε σωλήνες ακτινοβολίας:
που Ν n είναι η ενθαλπία των προϊόντων καύσης στη θερμοκρασία των καυσαερίων στο πέρασμα, kJ / kg.
η t είναι η απόδοση του κλιβάνου. συνιστάται να το πάρετε ίσο με 0,95 - 0,98.
Ροή θερμότητας που λαμβάνεται από υδρατμούς σε σωλήνες μεταφοράς:
Η ενθαλπία των υδρατμών στην είσοδο του ακτινοβόλου τμήματος θα είναι:
kJ / kg.
Παίρνουμε την τιμή της απώλειας πίεσης στο θάλαμο μεταφοράς ∆ Π Προς το= 0,1 MPa, τότε:
Π Προς το = Π - Π Προς το ,
Π Προς το= 1,2 - 0,1 = 1,1 MPa.
Θερμοκρασία εισόδου υδρατμών στο ακτινοβόλο τμήμα t Προς το= 294 ° C, τότε η μέση θερμοκρασία της εξωτερικής επιφάνειας των ακτινοβολούμενων σωλήνων θα είναι:
που Δt- τη διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας της εξωτερικής επιφάνειας των σωλήνων ακτινοβολίας και της θερμοκρασίας των υδρατμών (πρώτων υλών) που θερμαίνονται στους σωλήνες· Δt= 20 - 60 ° C;
ΠΡΟΣ ΤΟ.
Μέγιστη θερμοκρασία καύσης σχεδιασμού:
που προς το- μειωμένη θερμοκρασία του αρχικού μείγματος καυσίμου και αέρα. λαμβάνεται ίση με τη θερμοκρασία του αέρα που παρέχεται για καύση.
ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ.- ειδική θερμοχωρητικότητα προϊόντων καύσης σε θερμοκρασία tΠ;
° C.
Στο t μέγ = 1772,8 ° C και t n = 800 ° C πυκνότητα θερμότητας μιας απολύτως μαύρης επιφάνειας q sγια διαφορετικές θερμοκρασίες της εξωτερικής επιφάνειας των σωλήνων ακτινοβολίας έχει τις ακόλουθες τιμές:
Θ, ° С 200 400 600
q s, W / m 2 1,50 ∙ 10 5 1,30 ∙ 10 5 0,70 ∙ 10 5
Κατασκευάζουμε ένα βοηθητικό γράφημα (Εικ. 2) βλέπε συνημμένο, σύμφωνα με την οποία βρίσκουμε τη θερμική πυκνότητα στους Θ = 527 ° C: q s= 0,95 ∙ 10 5 W / m 2.
Υπολογίζουμε τη συνολική ροή θερμότητας που εισάγεται στον κλίβανο:
Προκαταρκτική τιμή για την περιοχή μιας ισοδύναμης απολύτως μαύρης επιφάνειας:
m 2.
Παίρνουμε το βαθμό κοσκινίσματος της τοιχοποιίας Ψ = 0,45 και για α = 1,25 βρίσκουμε ότι
H s /H μεγάλο = 0,73.
Ισοδύναμη επίπεδη επιφάνεια:
m 2.
Δεχόμαστε την τοποθέτηση σωλήνων σε μία σειρά και ένα βήμα μεταξύ τους:
μικρό = 2ρε n= 2 ∙ 0,152 = 0,304 μ. Για αυτές τις τιμές, ο συντελεστής μορφής ΠΡΟΣ ΤΟ = 0,87.
Το μέγεθος της θωρακισμένης επιφάνειας τοιχοποιίας:
m 2.
Επιφάνεια θέρμανσης σωλήνων ακτινοβολίας:
m 2.
Επιλέγουμε φούρνο BB2, οι παράμετροι του:
επιφάνεια θαλάμου ακτινοβολίας, m 2 180
επιφάνεια θαλάμου μεταφοράς, m 2 180
μήκος εργασίας του κλιβάνου, m 9
πλάτος θαλάμου ακτινοβολίας, m 1,2
εκτέλεση β
μέθοδος καύσης καυσίμου χωρίς φλόγα
διάμετρος σωλήνα θαλάμου ακτινοβολίας, mm 152 × 6
διάμετρος σωλήνων θαλάμου μεταφοράς, mm 114 × 6
Ο αριθμός των σωλήνων στο θάλαμο ακτινοβολίας:
που ρε n - εξωτερική διάμετρος σωλήνων στο θάλαμο ακτινοβολίας, m.
μεγάλοδάπεδο - χρήσιμο μήκος σωλήνων ακτινοβολίας που πλένονται από τη ροή καυσαερίων, m,
μεγάλοόροφος = 9 - 0,42 = 8,2 m,
.
Πυκνότητα θερμότητας της επιφάνειας των ακτινοβολούμενων σωλήνων:
W / m 2.
Προσδιορίστε τον αριθμό των σωλήνων του θαλάμου μεταφοράς:
Τα τακτοποιούμε σε μοτίβο σκακιέρας των 3 σε μία οριζόντια σειρά. Βήμα μεταξύ σωλήνων S = 1,7 ρε n = 0,19 m.
Η μέση διαφορά θερμοκρασίας καθορίζεται από τον τύπο:
° C.
Συντελεστής μεταφοράς θερμότητας στο θάλαμο μεταφοράς:
W / (m 2 ∙ K).
Η θερμική πυκνότητα της επιφάνειας των σωλήνων μεταφοράς καθορίζεται από τον τύπο:
W / m 2.
2.4 Υδραυλικός υπολογισμός του πηνίου του κλιβάνου
Ο υδραυλικός υπολογισμός του πηνίου του κλιβάνου είναι ο προσδιορισμός της απώλειας πίεσης των υδρατμών σε σωλήνες ακτινοβολίας και μεταφοράς.
που σολ
ρ στο V.P. - πυκνότητα υδρατμών σε μέση θερμοκρασία και πίεση στον θάλαμο μεταφοράς, kg / m 3.
ρεк - εσωτερική διάμετρος σωλήνων μεταφοράς, m;
z k είναι ο αριθμός των ροών στο θάλαμο μεταφοράς,
Κυρία.
ν k = 3.311 ∙ 10 -6 m 2 / s.
Τιμή κριτηρίου Reynolds:
Μ.
Απώλεια πίεσης τριβής:
Pa = 14,4 kPa.
Pa = 20,2 kPa.
όπου ο Σ ζ να
- αριθμός γύρων.
Συνολική απώλεια πίεσης:
2.5 Υπολογισμός της απώλειας πίεσης των υδρατμών στο θάλαμο ακτινοβολίας
Μέση ταχύτητα υδρατμών:
που σολ- κατανάλωση υπερθέρμανσης ατμού στον κλίβανο, kg / s.
ρ r vp - πυκνότητα υδρατμών σε μέση θερμοκρασία και πίεση στον θάλαμο μεταφοράς, kg / m 3.
ρε p είναι η εσωτερική διάμετρος των σωλήνων μεταφοράς, m.
z p είναι ο αριθμός των ροών στον θάλαμο εξαερισμού,
Κυρία.
Κινηματικό ιξώδες υδρατμών σε μέση θερμοκρασία και πίεση στον θάλαμο μεταφοράς ν p = 8,59 ∙ 10 -6 m 2 / s.
Τιμή κριτηρίου Reynolds:
Συνολικό μήκος σωλήνα σε ευθύγραμμο τμήμα:
Μ.
Συντελεστής υδραυλικής τριβής:
Απώλεια πίεσης τριβής:
Pa = 15,1 kPa.
Απώλειες πίεσης για να ξεπεραστεί η τοπική αντίσταση:
Pa = 11,3 kPa,
όπου ο Σ ζ σελ= 0,35 - συντελεστής αντίστασης όταν περιστρέφεται κατά 180 ºС,
- αριθμός γύρων.
Συνολική απώλεια πίεσης:
Οι υπολογισμοί έχουν δείξει ότι ο επιλεγμένος κλίβανος θα παρέχει τη διαδικασία υπερθέρμανσης υδρατμών σε μια δεδομένη λειτουργία.
3. Υπολογισμός του λέβητα απόβλητης θερμότητας
Ας βρούμε τη μέση θερμοκρασία των καυσαερίων:
που t 1 - θερμοκρασία των καυσαερίων στην είσοδο,
t 2 - θερμοκρασία των καυσαερίων στην έξοδο, ° С.
° C (538 K).
Ροή μάζας καυσαερίων:
όπου B είναι η κατανάλωση καυσίμου, kg / s.
Για τα καυσαέρια, η ειδική ενθαλπία προσδιορίζεται με βάση τα δεδομένα του Πίνακα. 3 και εικ. 1 με τον τύπο:
Ενθαλπίες ψυκτικών Πίνακας 4
Ροή θερμότητας που μεταδίδεται από καυσαέρια:
που Ν 1 και H 2 - ενθαλπία καυσαερίων στις θερμοκρασίες εισόδου και εξόδου του θαλάμου καύσης, αντίστοιχα, που σχηματίζεται κατά την καύση 1 kg καυσίμου, kJ / kg.
B - κατανάλωση καυσίμου, kg / s.
η 1 και η 2 - ειδικές ενθαλπίες καυσαερίων, kJ / kg,
Ροή θερμότητας που λαμβάνεται από το νερό, W:
που η ku είναι ο συντελεστής χρήσης θερμότητας στο KU. η ky = 0,97;
σολ n - χωρητικότητα ατμού, kg / s.
ηέως VP - ενθαλπία κορεσμένου υδρατμού σε θερμοκρασία εξόδου, kJ / kg.
η n σε - νερό τροφοδοσίας entaligaya, kJ / kg,
Η ποσότητα υδρατμών που λαμβάνεται στο KU καθορίζεται από τον τύπο:
kg / s.
Ροή θερμότητας που λαμβάνεται από το νερό στη ζώνη θέρμανσης:
που ησε - ειδική ενθαλπία νερού σε θερμοκρασία εξάτμισης, kJ / kg.
Ροή θερμότητας που μεταφέρεται από τα καυσαέρια στο νερό στη ζώνη θέρμανσης (χρήσιμη θερμότητα):
που η x - ειδική ενθαλπία των καυσαερίων σε θερμοκρασία t x, επομένως:
kJ / kg.
Ενθαλπία καύσης για 1 kg καυσίμου:
Σύκο. 1 θερμοκρασία καπναγωγού που αντιστοιχεί στην τιμή H x = 5700,45 kJ / kg:
t x = 270 ° C.
Μέση διαφορά θερμοκρασίας στη ζώνη θέρμανσης:
° C.
270 καυσαέρια 210 Λαμβάνοντας υπόψη τον δείκτη αντίθετης ροής:
που ΠΡΟΣ ΤΟ f - συντελεστής μεταφοράς θερμότητας.
m 2.
Μέση διαφορά θερμοκρασίας στη ζώνη εξάτμισης:
° C.
320 καυσαέρια 270 Λαμβάνοντας υπόψη τον δείκτη αντίθετης ροής:
187 υδρατμοί 187
Επιφάνεια ανταλλαγής θερμότητας στη ζώνη θέρμανσης:
που ΠΡΟΣ ΤΟ f - συντελεστής μετάδοσης m6;
m 2.
Συνολική επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας:
φά = φά n + φάεσύ,
φά= 22,6 + 80 = 102,6 m 2.
Σύμφωνα με το GOST 14248-79, επιλέγουμε έναν τυπικό εξατμιστή θαλάμου ατμών με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
διάμετρος περιβλήματος, mm 1600
αριθμός δεσμίδων σωλήνων 1
αριθμός σωλήνων σε μια δέσμη 362
επιφάνεια ανταλλαγής θερμότητας, m 2 170
επιφάνεια διατομής μιας διαδρομής
μέσω σωλήνων, m 2 0,055
4. Θερμική ισορροπία του θερμοσίφωνα
Ατμοσφαιρικός αέρας με θερμοκρασία t ° σε-xεισέρχεται στη συσκευή, όπου θερμαίνεται σε μια θερμοκρασία t x σε-xλόγω της θερμότητας των καυσαερίων.
Η κατανάλωση αέρα, kg / s προσδιορίζεται με βάση την απαιτούμενη ποσότητα καυσίμου:
που V- κατανάλωση καυσίμου, kg / s.
μεγάλο- πραγματική κατανάλωση αέρα για καύση 1 kg καυσίμου, kg / kg,
Τα καυσαέρια, που εκπέμπουν τη θερμότητά τους, ψύχονται από t dgZ = t dg2πριν t dg4 .
=
που H 3και H 4- ενθαλπία καυσαερίων σε θερμοκρασίες t dg3και t dg4αντίστοιχα, kJ / kg,
Ροή θερμότητας που λαμβάνεται από τον αέρα, W:
που με in-x- μέση ειδική θερμοχωρητικότητα αέρα, kJ / (kg K);
0,97 - απόδοση του θερμαντήρα αέρα,
Τελική θερμοκρασία αέρα ( t x σε-x) προσδιορίζεται από την εξίσωση του ισοζυγίου θερμότητας:
ΠΡΟΣ ΤΟ.
5. Θερμικό ισοζύγιο ΚΤΑΝ
Μετά τον θερμαντήρα αέρα, τα καυσαέρια εισέρχονται σε μια συσκευή επαφής με ένα ενεργό ακροφύσιο (KTAN), όπου η θερμοκρασία τους μειώνεται από t dg5 = t dg4στη θερμοκρασία t dg6= 60 ° C.
Η απομάκρυνση της θερμότητας των καυσαερίων πραγματοποιείται με δύο ξεχωριστά ρεύματα νερού. Το ένα ρεύμα έρχεται σε άμεση επαφή με τα καυσαέρια και το άλλο ανταλλάσσει θερμότητα μαζί τους μέσω του τοιχώματος του πηνίου.
Ροή θερμότητας που εκπέμπεται από καυσαέρια, W:
που H 5και H 6- ενθαλπία καυσαερίων σε θερμοκρασία t dg5και t dg6αντίστοιχα, kJ / kg,
Η ποσότητα του νερού ψύξης (σύνολο), kg / s, προσδιορίζεται από την εξίσωση του ισοζυγίου θερμότητας:
όπου η είναι η απόδοση του ΚΤΑΝ, η = 0,9,
kg / s.
Ροή θερμότητας που λαμβάνεται από το νερό ψύξης, W:
που Ζ νερό- κατανάλωση νερού ψύξης, kg / s:
με νερό- ειδική θερμοχωρητικότητα νερού, 4,19 kJ / (kg K);
t n νερόκαι t στο νερό- θερμοκρασία νερού στην είσοδο και έξοδο του ΚΤΑΝ, αντίστοιχα,
6. Υπολογισμός της απόδοσης της μονάδας ανάκτησης θερμότητας
Κατά τον προσδιορισμό της τιμής της απόδοσης του συνθετικού συστήματος ( η tu) χρησιμοποιείται η παραδοσιακή προσέγγιση.
Ο υπολογισμός της απόδοσης της μονάδας ανάκτησης θερμότητας πραγματοποιείται σύμφωνα με τον τύπο:
7. Λειτουργική αξιολόγηση συστήματος «φούρνος – λέβητας σπατάλης θερμότητας».
Η μέθοδος εξεργίας ανάλυσης ενεργειακά-τεχνολογικών συστημάτων επιτρέπει την πιο αντικειμενική και ποιοτική εκτίμηση των ενεργειακών απωλειών, οι οποίες δεν αποκαλύπτονται με κανέναν τρόπο κατά τη διάρκεια μιας συμβατικής αξιολόγησης χρησιμοποιώντας τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής. Σε αυτήν την περίπτωση, ως κριτήριο αξιολόγησης χρησιμοποιείται η αποτελεσματικότητα της εξέργειας, η οποία ορίζεται ως ο λόγος της εκχωρούμενης εξέργειας προς την εξέργεια που παρέχεται στο σύστημα:
που Ε υπο- εξέργεια καυσίμου, MJ / kg.
Ε τρύπα- η εξέργεια που γίνεται αντιληπτή από τη ροή των υδρατμών στον κλίβανο και τον λέβητα απόβλητης θερμότητας.
Στην περίπτωση αερίου καυσίμου, η παρεχόμενη εξέργεια είναι το άθροισμα της εξέργειας του καυσίμου ( Ε υπο1) και εξέργεια αέρα ( Ε υπο2):
που N nκαι Αλλά- ενθαλπία αέρα στη θερμοκρασία της εισόδου του κλιβάνου και στη θερμοκρασία περιβάλλοντος, αντίστοιχα, kJ / kg.
Οτι- 298 Κ (25°C);
ΔS- μεταβολή στην εντροπία του αέρα, kJ / (kg K).
Στις περισσότερες περιπτώσεις, το μέγεθος της εξέργειας του αέρα μπορεί να αγνοηθεί, δηλαδή:
Η κατανεμημένη εξέργεια για το υπό εξέταση σύστημα αποτελείται από την ενέργεια που γίνεται αντιληπτή από τους υδρατμούς στον κλίβανο ( E otv1), και η ενέργεια που γίνεται αντιληπτή από τους υδρατμούς στο KU ( E otv2).
Για μια ροή ατμού που θερμαίνεται σε φούρνο:
που σολ- κατανάλωση ατμού στον κλίβανο, kg / s.
N VP1και H vp2- ενθαλπία υδρατμών στην είσοδο και την έξοδο από τον κλίβανο, αντίστοιχα, kJ / kg.
ΔS vp- μεταβολή στην εντροπία των υδρατμών, kJ / (kg K).
Για τη ροή των υδρατμών που λαμβάνεται στο KU:
που G n- κατανάλωση ατμού στη μονάδα λέβητα, kg / s.
h σε vp- ενθαλπία κορεσμένων υδρατμών στην έξοδο του WHB, kJ / kg.
h n σεείναι η ενθαλπία του νερού τροφοδοσίας στην είσοδο στο CH, kJ / kg.
Ε τρύπα = E οπή 1 + E τρύπα 2 ,
Ε τρύπα= 1965,8 + 296,3 = 2262,1 J / kg.
συμπέρασμα
Μετά τον υπολογισμό της προτεινόμενης εγκατάστασης (αξιοποίηση της θερμότητας των απαερίων του τεχνολογικού κλιβάνου), μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι για μια δεδομένη σύνθεση καυσίμου, παραγωγικότητα κλιβάνου για υδρατμούς και άλλους δείκτες - η τιμή της απόδοσης του συνθετικού συστήματος είναι υψηλό, επομένως - η εγκατάσταση είναι αποτελεσματική. Αυτό φάνηκε και από την αξιολόγηση της εξεργίας του συστήματος «φούρνος - απόβλητα-λέβητας θερμότητας», ωστόσο, όσον αφορά το ενεργειακό κόστος, η εγκατάσταση αφήνει πολλά περιθώρια και απαιτεί βελτίωση.
Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας
1. Χαράζ Δ .ΚΑΙ... Τρόποι χρήσης δευτερογενών ενεργειακών πόρων στις χημικές βιομηχανίες / D. I. Kharaz, B. I. Psakhis. - Μ .: Chemistry, 1984 .-- 224 p.
2. Σκόμπλο Α . ΚΑΙ... Διεργασίες και συσκευές της βιομηχανίας διύλισης πετρελαίου και πετροχημικών / A. I. Skoblo, I. A. Tregubova, Yu. K., Molokanov. - 2η έκδ., Rev. και προσθέστε. - Μ .: Chemistry, 1982 .-- 584 p.
3. Παβλόφ Κ .φά... Παραδείγματα και εργασίες για την πορεία διεργασιών και συσκευών της χημικής τεχνολογίας: Σχολικό βιβλίο. Εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια / K. F. Pavlov, P. G. Romankov, A. A. Noskov; Εκδ. P.G. Romankova. - 10η έκδ., Rev. και προσθέστε. - L .: Chemistry, 1987 .-- 576 p.
παράρτημα
