Suitsugaaside tihedus temperatuuri funktsioonina. Gaaside termofüüsikalised omadused ja omadused. Ktana soojusbilanss

Tabelis toodud väärtuste põhjal saab kindlaks teha gaasiliste põlemisproduktide termofüüsikalised omadused, mis on vajalikud erinevate parameetrite sõltuvuse arvutamiseks antud gaasilise keskkonna temperatuurist. Eelkõige saadakse soojusmahtuvuse näidatud sõltuvused järgmisel kujul:

C psm = a -1/ d,

kus a = 1,3615803; b = 7,0065648; c = 0,0053034712; d = 20,761095;

C psm = a + bT sm + cT 2 sm,

kus a = 0,94426057; b = 0,00035133267; c = -0,0000000539.

Esimest sõltuvust eelistatakse ligikaudse täpsuse osas, teist sõltuvust saab kasutada väiksema täpsusega arvutuste tegemiseks.

Suitsugaaside füüsikalised parameetrid
(at P = 0,0981 MPa; R CO2 = 0,13; lk H20 = 0,11; R N2 = 0,76)

t, ° С γ, Nm -3 koos p, W (m 2 ° С) -1 λ · 10 2, W (m · K) -1 a· 10 6, m 2 · s -1 μ · 10 6, Pa · s v· 10 6, m 2 · s -1 Pr
12,704 1,04 2,28 16,89 15,78 12,20 0,72
9,320 1,07 3,13 30,83 20,39 21,54 0,69
7,338 1,10 4,01 48,89 24,50 32,80 0,67
6,053 1,12 4,84 69,89 28,23 45,81 0,65
5,150 1,15 5,70 94,28 31,69 60,38 0,64
4,483 1,18 6,56 121,14 34,85 76,30 0,63
3,973 1,21 7,42 150,89 37,87 93,61 0,62
3,561 1,24 8,27 183,81 40,69 112,10 0,61
3,237 1,26 9,15 219,69 43,38 131,80 0,60
2,953 1,29 10,01 257,97 45,91 152,50 0,59
2,698 1,31 10,90 303,36 48,36 174,30 0,58
2,521 1,32 11,75 345,47 40,90 197,10 0,57
2,354 1,34 12,62 392,42 52,99 221,00 0,56

LISA 3

(viide)

Õhukanalite ja ventiilide õhu- ja suitsuläbilaskvus

1. Suitsutõrjesüsteemide ventilatsioonikanalitega seotud lekete või õhulekete määramiseks võib kasutada järgmisi valemeid, mis saadakse tabeliandmete ligikaudse lähendamise teel:

H-klassi õhukanalite puhul (rõhuvahemikus 0,2–1,4 kPa): ΔL = a(R - b)Koos, kus ΔL- õhulekked (lekked), m 3 / m 2 · h; R- rõhk, kPa; a = 10,752331; b = 0,0069397038; Koos = 0,66419906;

klassi P õhukanalite puhul (rõhuvahemikus 0,2 - 5,0 kPa): kus a = 0,00913545; b =-3,1647682 x 10 8; c =-1,2724412 x 10 9; d = 0,68424233.

2. Tavaliselt suletud tulekustutussiibrite puhul vastavad suitsu- ja gaasiläbilaskvuskindluse spetsiifilise karakteristiku arvväärtused, sõltuvalt gaasi temperatuurist, andmetele, mis on saadud erinevate toodete katsestendil katsebaasis. VNIIPO:

1. Üldsätted... 2 2. Algandmed. 3 3. Väljatõmbesuitsu ventilatsioon. 4 3.1. Põlemissaaduste eemaldamine otse põlemisruumist. 4 3.2. Põlemisproduktide eemaldamine põlemisruumiga külgnevatest ruumidest. 7 4. Varustage suitsuventilatsioon. 9 4.1. Õhu sissevool sisse trepikojad... 9 4.2. Õhu sissevool sisse lifti šahtid.. 14 4.3. Esiku lukkude õhuvarustus .. 16 4.4. Kompenseeriv õhuvarustus. 17 5. Tehnilised andmed varustus. 17 5.1. Väljatõmbesuitsu ventilatsioonisüsteemide seadmed. 17 5.2. Toitesuitsu ventilatsioonisüsteemide seadmed. 21 6. Tuletõrjerežiimid. 21 Kasutatud kirjandus .. 22 Lisa 1. Ruumide tulekoormuse põhiparameetrite määramine. 22 Lisa 2. Suitsugaaside termofüüsikalised omadused. 24 Lisa 3. Õhukanalite ja ventiilide õhu- ja suitsuläbilaskvus. 25

Põlemissoojus. Kuiva gaaskütuse alumine kütteväärtus Qf varieerub laias vahemikus 4-47 MJ / m3 ja sõltub selle koostisest - põleva ja mittesüttiva kütuse vahekorrast ja kvaliteedist.

Komponendid. Väikseim Qf väärtus on kõrgahjugaasil, mille keskmine koostis on umbes 30% põlevaid gaase (peamiselt süsinikmonooksiid CO) ja umbes 60% mittepõlevast lämmastikust N2. Suurim

Qf väärtus seotud gaasidele, mille koostist iseloomustab raskete süsivesinike suurenenud sisaldus. Maagaaside põlemissoojus kõigub kitsas vahemikus Qf = 35,5 ... 37,5 MJ / m3.

Gaaskütuseid moodustavate üksikute gaaside madalaim põlemissoojus on toodud tabelis. 3.2. Gaaskütuste kütteväärtuse määramise meetodid leiate 3. jaost.

Tihedus. Eristage gaaside absoluutset ja suhtelist tihedust.

Gaasi absoluutne tihedus pg, kg / m3, on gaasi mass 1 m3 selle gaasi poolt hõivatud ruumala kohta. Üksiku gaasi tiheduse arvutamisel võetakse selle kilomooli mahuks 22,41 m3 (nagu ideaalse gaasi puhul).

Gaasi suhteline tihedus Rotn on normaaltingimustes gaasi absoluuttiheduse ja sama õhutiheduse suhe:

Ротн = Рг / Рв = Рг / 1,293, (6,1)

Kus pg, pE - vastavalt gaasi ja õhu absoluuttihedus normaaltingimustes, kg / m3. Erinevate gaaside omavaheliseks võrdlemiseks kasutatakse tavaliselt gaaside suhtelist tihedust.

Lihtgaaside absoluutse ja suhtelise tiheduse väärtused on toodud tabelis. 6.1.

Gaasisegu tihedus pjM, kg / m3, määratakse liitereegli alusel, mille kohaselt summeeritakse gaaside omadused vastavalt nende mahuosale segus:

kus Xj on 7. gaasi mahusisaldus kütuses, %; (lk); on kütuses sisalduva j-nda gaasi tihedus, kg / m3; n on üksikute gaaside arv kütuses.

Gaaskütuste tiheduse väärtused on toodud tabelis. A.5.

Gaaside tiheduse p, kg / m3, sõltuvalt temperatuurist ja rõhust, saab arvutada valemi abil

kus p0 on gaasi tihedus normaaltingimustes (T0 = 273 K ja p0 = 101,3 kPa), kg / m3; p ja T – vastavalt tegelik rõhk kPa ja gaasi absoluutne temperatuur K.

Peaaegu igat tüüpi gaaskütused on õhust kergemad, nii et lekke korral koguneb gaas lagede alla. Ohutuse tagamiseks tuleb enne katla käivitamist kindlasti kontrollida gaasi puudumist selle kõige tõenäolisemates kogunemiskohtades.

Gaaside viskoossus suureneb temperatuuri tõustes. Dünaamilise viskoossuse koefitsiendi p, Pa-s väärtusi saab arvutada empiirilise Sezer-Land võrrandi abil

Tabel 6.1

Gaaskütuse komponentide omadused (t - О ° С chr = 101,3 kPa)

Keemiline

molaarmass M,

Tihedus

Puistekontsentraat

Gaasi nimi

Absoluutne

Sugulane

Õhuga segatud gaasi tsioonsüttimise piirid, %

Tuleohtlikud gaasid

Propüleen

Vingugaas

Vesiniksulfiid

Mittesüttivad gaasid

Süsinikdioksiid

vääveldioksiid

Hapnik

Atmosfääri õhk.

Veeaur

kus p0 on gaasi dünaamilise viskoossuse koefitsient normaaltingimustes (G0 = 273 K ja p0 - 101,3 kPa), Pa-s; T on gaasi absoluutne temperatuur, K; C on gaasi tüübist sõltuv koefitsient K, mis on võetud vastavalt tabelile. 6.2.

Gaasisegu puhul saab dünaamilise viskoossuse koefitsiendi ligikaudselt määrata üksikute komponentide viskoossuse väärtuste põhjal:

kus gj on j-nda gaasi massiosa kütuses, %; Tsu on j-nda komponendi dünaamilise viskoossuse koefitsient Pa-s; n on üksikute gaaside arv kütuses.

Praktikas kasutatakse laialdaselt kinemaatilise viskoossuse koefitsienti V, m2 / s, mis
ry on seotud dünaamilise viskoossusega p läbi tiheduse p sõltuvuse kaudu

V = p / p. (6.6)

Võttes arvesse (6.4) ja (6.6), saab kinemaatilise viskoossuse koefitsiendi v, m2 / s, sõltuvalt rõhust ja temperatuurist, arvutada valemiga

kus v0 on gaasi kinemaatilise viskoossuse koefitsient normaaltingimustes (Go = 273 K ja p0 = 101,3 kPa), m2 / s; p ja G – vastavalt tegelik rõhk kPa ja gaasi absoluuttemperatuur K; C on gaasi tüübist sõltuv koefitsient K, mis on võetud vastavalt tabelile. 6.2.

Gaaskütuste kinemaatilise viskoossuse koefitsientide väärtused on toodud tabelis. A.9.

Tabel 6.2

Gaaskütuse komponentide viskoossuse ja soojusjuhtivuse koefitsiendid

(temperatuuril t = 0 °С ir = 101,3 kPa)

Gaasi nimi

Viskoossusindeks

Soojusjuhtivuse koefitsient NO3, W / (m-K)

Sutherlandi koefitsient C, K

Dünaamiline p-106, Pa-s

Kinemaatiline v-106, m2 / s

Tuleohtlikud gaasid

Propüleen

Vingugaas

Vesiniksulfiid

Mittesüttivad gaasid

Süsinikdioksiid

Hapnik

Atmosfääriõhk

Aurutage 100 ° C juures

Soojusjuhtivus. Molekulaarset energiaülekannet gaasides iseloomustab soojusjuhtivuse koefitsient 'k, W / (m-K). Soojusjuhtivuse koefitsient on pöördvõrdeline rõhuga ja suureneb temperatuuri tõustes. Koefitsiendi X väärtusi saab arvutada Sutherlandi valemi abil

Kus X, 0 on gaasi soojusjuhtivuse koefitsient normaaltingimustes (G0 = 273 K ja Po = 101,3 kPa), W / (m-K); p ja T – vastavalt tegelik rõhk kPa ja gaasi absoluuttemperatuur K; C on gaasi tüübist sõltuv koefitsient K, mis on võetud vastavalt tabelile. 6.2.

Gaaskütuste soojusjuhtivuse koefitsientide väärtused on toodud tabelis. A.9.

Gaaskütuse soojusmahtuvus 1 m3 kuiva gaasi kohta sõltub selle koostisest ja on üldiselt määratletud kui

4L = 0, 01 (СН2Н2 + Ссос0 +

СН4СН4 + сСо2сОг + - + cx. X;), (6.9) kus cH2, cC0, cCsh, cC02, ..., cx. - kütuse koostisosade, vastavalt vesiniku, süsinikmonooksiidi, metaani, süsinikdioksiidi ja i-nda komponendi soojusmahtuvus, kJ / (m3-K); H2, CO, CH4, CO2, ..., Xg--

Gaaskütuse põlevate komponentide soojusmahtuvused on toodud tabelis. Punkt 6, mittesüttiv – tabelis. A.7.

Märg gaaskütuse erisoojus

Crgtl, kJ / (m3-K), on määratletud kui

<тл = ctrn + 0,00124cHzq йтля, (6.10) где drTn- влагосодержание газообразного топлива,

Plahvatusohtlikkus. Põlevgaasi ja õhu segu teatud vahekorras tulekahju või isegi sädeme olemasolul võib plahvatada, see tähendab, et selle süttimis- ja põlemisprotsess toimub heli levimiskiirusele lähedase kiirusega. Tuleohtliku gaasi plahvatusohtlik kontsentratsioon õhus oleneb gaasi keemilisest koostisest ja omadustest. Üksikute õhuga segatud põlevate gaaside süttimise mahulised kontsentratsioonipiirid on toodud tabelis varem. 6.1. Suurimad süttivuspiirid on vesinikul (4 .. .74 mahuprotsenti) ja süsinikmonooksiidil (12,5… 74%). Maagaasi puhul on keskmine alumine ja ülemine süttivuspiir vastavalt 4,5 ja 17 mahuprotsenti; koksiahju jaoks - 5,6 ja 31%; domeeni jaoks - 35 ja 74%.

Toksilisus. Toksilisuse all mõistetakse gaasi võimet põhjustada elusorganismide mürgistust. Toksilisuse aste sõltub gaasi tüübist ja selle kontsentratsioonist. Kõige ohtlikumad gaasikomponendid selles osas on süsinikmonooksiid CO ja vesiniksulfiid H2S.

Gaasisegude toksilisuse määrab peamiselt segus leiduvatest komponentidest kõige mürgisemate komponentide kontsentratsioon, samas kui selle kahjulik toime suureneb reeglina märgatavalt teiste kahjulike gaaside juuresolekul.

Kahjulike gaaside olemasolu ja kontsentratsiooni õhus saab määrata spetsiaalse seadmega - gaasianalüsaatoriga.

Peaaegu kõik maagaasid on lõhnatud. Gaasilekke tuvastamiseks ja ohutusmeetmete võtmiseks maagaas lõhnastatakse enne torujuhtmesse sisenemist, st küllastatakse terava lõhnaga ainega (näiteks merkaptaanid).

Erinevate kütuste kütteväärtus on väga erinev. Näiteks kütteõli puhul on see üle 40 MJ / kg ning kõrgahjugaasi ja mõnede põlevkivimarkide puhul umbes 4 MJ / kg. Ka energiakütuste koostis on väga erinev. Seega võivad samad kvalitatiivsed omadused olenevalt kütuse tüübist ja margist üksteisest kvantitatiivselt järsult erineda.

Antud kütuseomadused. Kütuse kvaliteeti üldistavate karakteristikute rolli võrdlevaks analüüsiks kasutatakse kütuse antud omadusi,% -kg / MJ, mis üldjuhul arvutatakse valemiga

kus xg on töökütuse kvaliteedi näitaja,%; Q [- eripõlemissoojus (madalaim), MJ / kg.

Nii näiteks vähendatud arvutamiseks

Vääveltuha niiskusesisaldus S „p ja

Lämmastik N ^ p (kütuse tööoleku jaoks)

Valem (7.1) on järgmisel kujul,% -kg / MJ:

TOC o "1-3" h z KP = Kl GT; (7.2)

4ph = l7e [; (7.3)

Snp= S ’/ Єї; (7.4)

^ p = N7 Q [. (7,5)

Illustreeriva näitena on soovituslik järgnev võrdlus eeldusel, et sama soojusvõimsusega kateldes põletatakse erinevaid kütuseid. Niisiis, Moskva lähedal kivisöe vähenenud niiskusesisalduse võrdlus

2B klass (WЈp = 3,72% -kg / MJ) ja Nazarov-

Kivisüsi 2B (W ^ p = 3,04% -kg / MJ) näitab, et esimesel juhul on katla ahju kütusega sisestatud niiskuse hulk ligikaudu 1,2 korda suurem kui teisel, hoolimata asjaolust, et tööniiskus kivisöest Moskva lähedal (W [= 31%) on väiksem kui

Nazarovski kivisüsi (Wf = 39%).

Tavaline kütus. Energeetikas on erinevate katlajaamade kütusekasutuse efektiivsuse võrdlemiseks, tootmise ja kütusekulu planeerimiseks majandusarvutustes kasutusele võetud ekvivalentkütuse mõiste. Etalonkütuseks võetakse selline kütus, mille eripõlemissoojus (väikseim) tööolekus võrdub Qy T = 29300 kJ / kg (või

7000 kcal / kg).

Iga loodusliku kütuse jaoks on nn mõõtmeteta soojusekvivalent E, mis võib olla suurem või väiksem kui üks:

Niiske õhk on kuiva õhu ja veeauru segu. Küllastumata õhus on niiskus ülekuumendatud auru olekus ja seetõttu saab niiske õhu omadusi ligikaudselt kirjeldada ideaalgaaside seadustega.

Niiske õhu peamised omadused on järgmised:

1. Absoluutne niiskus g, mis määrab 1 m 3 niiskes õhus sisalduva veeauru koguse. Veeaur hõivab kogu segu mahu, seetõttu on absoluutne õhuniiskus võrdne 1 m 3 veeauru massiga või aurutihedusega, kg / m 3

2. Suhteline õhuniiskus j väljendatakse õhu absoluutse niiskuse ja selle maksimaalse võimaliku niiskuse suhtega samal rõhul ja temperatuuril või 1 m 3 niiskes õhus sisalduva veeauru massi ja massi suhtega. veeauru, mis on vajalik 1 m 3 niiske õhu täielikuks küllastamiseks samal rõhul ja temperatuuril.

Suhteline niiskus määrab õhu niiskusküllastuse astme:

, (1.2)

kus on veeauru osarõhk, mis vastab selle tihedusele Pa; - küllastunud auru rõhk samal temperatuuril, Pa; - maksimaalne võimalik auru kogus 1 m 3 küllastunud niiskes õhus, kg / m 3; - aurutihedus selle osarõhul ja niiske õhu temperatuuril, kg / m 3.

Seos (1.2) kehtib ainult siis, kui võib eeldada, et vedeliku aur on ideaalne gaas kuni küllastusastmeni.

Niiske õhu tihedus r on veeauru ja kuiva õhu tiheduste summa 1 m 3 niiske õhu osarõhul niiske õhu temperatuuril T, KOHTA:

(1.3)

kus on kuiva õhu tihedus selle osarõhul 1 m 3 niiskes õhus, kg / m 3; - kuiva õhu osarõhk, Pa; - kuiva õhu gaasikonstant, J / (kg × K).

Väljendades ja olekuvõrrandiga õhu ja veeauru jaoks saame

, (1.5)

kus on õhu ja veeauru massivoolukiirus, kg / s.

Need võrdsused kehtivad sama mahu kohta V niiske õhk ja sama temperatuur. Jagades teise võrdsuse esimesega, saame niiskusesisalduse kohta teise avaldise

. (1.6)

Asendades siin õhu J / (kg × K) ja veeauru J / (kg × K) gaasikonstantide väärtused, saame niiskusesisalduse väärtuse, väljendatuna veeauru kilogrammides 1 kg kuiva õhu kohta.



. (1.7)

Osaõhurõhu asendamine väärtusega, kus eelmisest ja V- õhurõhk samades ühikutes nagu R, saame õhurõhu all oleva niiske õhu jaoks

. (1.8)

Seega sõltub õhu niiskusesisaldus antud õhurõhul ainult veeauru osarõhust. Maksimaalne võimalik niiskusesisaldus õhus, kust

. (1.9)

Kuna küllastusrõhk tõuseb koos temperatuuriga, sõltub maksimaalne võimalik niiskuse hulk, mida õhk võib sisaldada, selle temperatuurist ja mida rohkem, seda kõrgem on temperatuur. Kui võrrandid (1.7) ja (1.8) on lahendatud ja jaoks, siis saame

(1.10)

. (1.11)

Niiske õhu maht kuupmeetrites 1 kg kuiva õhu kohta arvutatakse valemiga

(1.12)

Niiske õhu erimaht v, m 3 / kg, määratakse niiske õhu mahu jagamisel segu massiga 1 kg kuiva õhu kohta:

Niisket õhku kui soojuskandjat iseloomustab entalpia (kilodžaulides 1 kg kuiva õhu kohta), mis võrdub kuiva õhu ja veeauru entalpiate summaga

(1.14)

kus on kuiva õhu erisoojusmaht, kJ / (kg × K); t- õhutemperatuur, ° С; i- ülekuumendatud auru entalpia, kJ / kg.

1 kg kuiva küllastunud veeauru entalpia madalal rõhul määratakse empiirilise valemiga, kJ / kg:

kus on konstantne koefitsient, mis on ligikaudu võrdne auru entalpiaga temperatuuril 0 ° C; = 1,97 kJ / (kg × K) - auru erisoojusvõimsus.

Väärtuste asendamine i avaldisesse (1,14) ja võttes kuiva õhu erisoojusmahtuvuse konstantse väärtusega 1,0036 kJ / (kg × K), leiame niiske õhu entalpia kilodžaulides 1 kg kuiva õhu kohta:

Märggaasi parameetrite määramiseks kasutatakse võrrandeid, mis on sarnased ülalpool käsitletutega.

, (1.17)

kus on katsegaasi gaasikonstant; R- gaasi rõhk.

Gaasi entalpia, kJ / kg,

kus on gaasi erisoojusmaht, kJ / (kg × K).

Gaasi absoluutne niiskusesisaldus:

. (1.19)

Õhk-vesi soojuskandjate kontaktsoojusvahetite arvutamisel saate kasutada tabelis olevaid andmeid. 1,1-1,2 või arvutatud sõltuvused õhu (1,24-1,34) ja vee (1,35) füüsikalis-keemiliste parameetrite määramiseks. Suitsugaaside puhul võib kasutada tabelis 1 toodud andmeid. 1.3.

Märggaasi tihedus, kg / m 3:

, (1.20)

kus on kuiva gaasi tihedus temperatuuril 0 ° C, kg / m 3; M g, M p - gaasi ja auru molekulmassid.

Märggaasi dünaamiline viskoossuse koefitsient, Pa × s:

, (1.21)

kus on veeauru dünaamilise viskoossuse koefitsient, Pa × s; - kuiva gaasi dünaamilise viskoossuse koefitsient, Pa × s; - auru massikontsentratsioon, kg / kg.

Märg gaasi erisoojusmaht, kJ / (kg × K):

Märggaasi soojusjuhtivuse koefitsient, W / (m × K):

, (1.23)

kus k Kas adiabaatiline astendaja; V- koefitsient (monatoomiliste gaaside jaoks V= 2,5; kaheaatomiliste gaaside jaoks V= 1,9; kolmeaatomiliste gaaside jaoks V = 1,72).

Tabel 1.1. Kuiva õhu füüsikalised omadused ( R= 0,101 MPa)

t, °C , kg / m 3 , kJ / (kg × K) , W / (m × K) , Pa × s , m 2 / s Pr
-20 1,395 1,009 2,28 16,2 12,79 0,716
-10 1,342 1,009 2,36 16,7 12,43 0,712
1,293 1,005 2,44 17,2 13,28 0,707
1,247 1,005 2,51 17,6 14,16 0,705
1,205 1,005 2,59 18,1 15,06 0,703
1,165 1,005 2,67 18,6 16,00 0,701
1,128 1,005 2,76 19,1 16,96 0,699
1,093 1,005 2,83 19,6 17,95 0,698
1,060 1,005 2,90 20,1 18,97 0,696
1,029 1,009 2,96 20,6 20,02 0,694
1,000 1,009 3,05 21,1 21,09 0,692
0,972 1,009 3,13 21,5 22,10 0,690
0,946 1,009 3,21 21,9 23,13 0,688
0,898 1,009 3,34 22,8 25,45 0,686
0,854 1,013 3,49 23,7 27,80 0,684
0,815 1,017 3,64 24,5 30,09 0,682
0,779 1,022 3,78 25,3 32,49 0,681
0,746 1,026 3,93 26,0 34,85 0,680
0,674 1,038 4,27 27,4 40,61 0,677
0,615 1,047 4,60 29,7 48,33 0,674
0,566 1,059 4,91 31,4 55,46 0,676
0,524 1,068 5,21 33,6 63,09 0,678
0,456 1,093 5,74 36,2 79,38 0,687
0,404 1,114 6,22 39,1 96,89 0,699
0,362 1,135 6,71 41,8 115,4 0,706
0,329 1,156 7,18 44,3 134,8 0,713
0,301 1,172 7,63 46,7 155,1 0,717
0,277 1,185 8,07 49,0 177,1 0,719
0,257 1,197 8,50 51,2 199,3 0,722
0,239 1,210 9,15 53,5 233,7 0,724

Kuiva õhu termofüüsikalisi omadusi saab ligikaudselt hinnata järgmiste võrranditega.

Kuiva õhu kinemaatiline viskoossus temperatuuril -20 kuni +140 ° C, m 2 / s:

Pa; (1.24)

ja 140 kuni 400 ° C, m 2 / s:

. (1.25)

Tabel 1.2. Küllastunud vee füüsikalised omadused

t, °C , kg / m 3 , kJ / (kg × K) , W / (m × K) , m 2 / s , N/m Pr
999,9 4,212 55,1 1,789 -0,63 756,4 13,67
999,7 4,191 57,4 1,306 0,7 741,6 9,52
998,2 4,183 59,9 1,006 1,82 726,9 7,02
995,7 4,174 61,8 0,805 3,21 712,2 5,42
992,2 4,174 63,5 0,659 3,87 696,5 4,31
988,1 4,174 64,8 0,556 4,49 676,9 3,54
983,2 4,179 65,9 0,478 5,11 662,2 2,98
977,8 4,187 66,8 0,415 5,70 643,5 2,55
971,8 4,195 67,4 0,365 6,32 625,9 2,21
965,3 4,208 68,0 0,326 6,95 607,2 1,95
958,4 4,220 68,3 0,295 7,52 588,6 1,75
951,0 4,233 68,5 0,272 8,08 569,0 1,60
943,1 4,250 68,6 0,252 8,64 548,4 1,47
934,8 4,266 68,6 0,233 9,19 528,8 1,36
926,1 4,287 68,5 0,217 9,72 507,2 1,26
917,0 4,313 68,4 0,203 10,3 486,6 1,17
907,4 4,346 68,3 0,191 10,7 466,0 1,10
897,3 4,380 67,9 0,181 11,3 443,4 1,05
886,9 4,417 67,4 0,173 11,9 422,8 1,00
876,0 4,459 67,0 0,165 12,6 400,2 0,96
863,0 4,505 66,3 0,158 13,3 376,7 0,93

Märg gaasi tihedus, kg / m 3.

Riiklik erialane kõrgharidusasutus

Samara Riiklik Tehnikaülikool

Keemiatehnoloogia ja tööstusökoloogia osakond

KURSUSETÖÖ

erialal "Tehniline termodünaamika ja soojustehnika"

Teema: Tehnoloogilise ahju heitgaaside soojuse ärakasutamise ühiku arvutamine

Lõpetanud: üliõpilane Ryabinina E.A.

ZF kursuse III rühm 19

Kontrollis: konsultant Churkina A.Yu.

Samara 2010

Sissejuhatus

Enamik keemiatehast tekitab kõrge ja madala temperatuuriga soojusjäätmeid, mida saab kasutada sekundaarse energiaallikana (RER). Nende hulka kuuluvad erinevate katelde ja protsessiahjude heitgaasid, jahutatud voolud, jahutusvesi ja heitaur.

Thermal VER katab suures osas üksikute tööstusharude soojavajaduse. Näiteks lämmastikutööstuses rahuldatakse tänu WER-ile üle 26% soojavajadusest, soodatööstuses - üle 11%.

Kasutatavate RES-i arv sõltub kolmest tegurist: taastuvenergia temperatuurist, soojusvõimsusest ja väljundi järjepidevusest.

Praegu on enim levinud tööstuslike heitgaaside soojuse ärakasutamine, millel on kõrge temperatuuripotentsiaal peaaegu kõigi tuletehniliste protsesside jaoks ja mida saab pidevalt kasutada enamikus tööstusharudes. Heitgaasisoojus on energiabilansi põhikomponent. Seda kasutatakse peamiselt tehnoloogilistel ja mõnel juhul ka energia tarbeks (jääksoojuskateldes).

Kõrgtemperatuuriliste termiliste taastuvenergia laialdast kasutamist seostatakse aga kasutusmeetodite väljatöötamisega, sealhulgas hõõglampide, toodete jms soojuse, uute heitgaasisoojuse utiliseerimise meetodite arendamisega, aga ka olemasolevate utiliseerimisseadmete konstruktsioonide täiustamisega. .

1. Tehnoloogilise skeemi kirjeldus

Toruahjudes, millel puudub konvektsioonkamber, või kiirgus-konvektsioon-tüüpi ahjudes, kus kuumutatava toote algtemperatuur on suhteliselt kõrge, võib heitgaaside temperatuur olla suhteliselt kõrge, mis põhjustab soojuskao suurenemist, ahju efektiivsuse langus ja suurem kütusekulu. Seetõttu on vaja ära kasutada heitgaaside soojust. Seda on võimalik saavutada kas õhkküttekeha abil, mis soojendab ahju antava õhu kütuse põletamiseks või paigaldades heitsoojuskatel, mis võimaldab saada tehnoloogilisteks vajadusteks vajalikku veeauru.

Õhkkütte teostamiseks on aga vaja lisakulutusi nii õhusoojendi, puhuri ehitamiseks kui ka täiendavat voolutarbimist, mida tarbib puhuri mootor.

Õhusoojendi normaalse töö tagamiseks on oluline vältida selle pinna korrosiooni võimalust suitsugaasivoolu küljel. See nähtus on võimalik, kui soojusvahetuspinna temperatuur on alla kastepunkti temperatuuri; sel juhul osa suitsugaasidest, mis puutuvad vahetult kokku õhusoojendi pinnaga, jahutatakse oluliselt, neis sisalduv veeaur kondenseerub osaliselt ja neelates gaasidest vääveldioksiidi, moodustab agressiivse nõrga happe.

Kastepunkt vastab temperatuurile, mille juures küllastunud veeauru rõhk on võrdne suitsugaasides sisalduva veeauru osarõhuga.

Üks usaldusväärsemaid korrosioonivastaseid kaitsemeetodeid on õhu eelsoojendamine mingil viisil (näiteks vee- või aurukuumutites) kastepunktist kõrgemale temperatuurile. Selline korrosioon võib tekkida ka konvektsioonitorude pinnal, kui ahju siseneva tooraine temperatuur on alla kastepunkti.

Küllastunud auru temperatuuri tõstmise soojusallikaks on primaarkütuse oksüdatsiooni (põlemis) reaktsioon. Põlemisel tekkivad suitsugaasid loovutavad kiirguses oma soojuse ja seejärel konvektsioonikambrid toitevoolule (veeaurule). Ülekuumendatud aur siseneb tarbijasse ning põlemisproduktid väljuvad ahjust ja sisenevad heitsoojuskatlasse. WHB väljalaskeava juures juhitakse küllastunud veeaur tagasi auru ülekuumenemisahju ja toiteveega jahutatud suitsugaasid sisenevad õhusoojendisse. Õhksoojendist lähevad suitsugaasid KTAN-i, kus läbi spiraali voolav vesi soojendatakse ja läheb otse tarbijani ning suitsugaasid - atmosfääri.

2. Ahju arvutamine

2.1 Põlemisprotsessi arvutamine

Määrake kütuse alumine kütteväärtus K R n... Kui kütus on individuaalne süsivesinik, siis selle kütteväärtus K R n võrdne standardse põlemissoojusega, millest on lahutatud põlemisproduktides sisalduva vee aurustumissoojus. Seda saab arvutada ka Hessi seaduse alusel alg- ja lõppsaaduste moodustumise standardsete soojusefektide põhjal.

Süsivesinike segust koosneva kütuse puhul määratakse põlemissoojus, kuid liitlikkuse reegel:

kus Q pi n- põlemissoojus i-go kütuse komponent;

y i- keskendumine i- kütusekomponent ühiku murdosades, siis:

K R n cm = 35,84 ∙ 0,987 + 63,80 ∙ 0,0033+ 91,32 ∙ 0,0012+ 118,73 ∙ 0,0004 + 146,10 ∙ 0,0001 = 35,75 MJ / m

Kütuse molaarmass:

M m = Σ M i ∙ y i ,

kus M i- molaarmass i- mine kütusekomponent, seega:

M m = 16,042 ∙ 0,987 + 30,07 ∙ 0,0033 + 44,094 ∙ 0,0012 + 58,120 ∙ 0,0004 + 72,15 ∙ 0,987 + 30,07 ∙ 0,0001 + 44,094 ∙ 0,0004 + 72,15 ∙ 0,0004 + 72,15 ∙ = 0,0001 ∙ 2,0 0,0001 + 44,001 0,010 44,0

kg/m3,

siis K R n cm, väljendatuna MJ / kg, on võrdne:

MJ / kg.

Arvutuste tulemused on kokku võetud tabelis. üks:

Kütuse koostis Tabel 1

Määrame kütuse elementide koostise,% (mass):


,

kus n i C , NIH , n ja N , n i O- süsiniku-, vesiniku-, lämmastiku- ja hapnikuaatomite arv kütuse moodustavate üksikute komponentide molekulides;

Iga kütusekomponendi sisaldus, wt. %;

x i- kütuse iga komponendi sisaldus, ütlevad nad. %;

M i- üksikute kütusekomponentide molaarmass;

M m on kütuse molaarmass.

Kompositsiooni kontrollimine :

C + H + O + N = 74,0 + 24,6 + 0,2 + 1,2 = 100% (mass).


Määrame 1 kg kütuse põletamiseks vajaliku teoreetilise õhuhulga, see määratakse põlemisreaktsiooni ja atmosfääriõhu hapnikusisalduse stöhhiomeetrilisest võrrandist. Kui on teada kütuse elementaarne koostis, siis õhu teoreetiline kogus L 0, kg / kg, arvutatakse järgmise valemiga:

Praktikas juhitakse kütuse põlemise täielikkuse tagamiseks ahju liigne kogus õhku, leiame tegeliku õhuvoolu kiiruse α = 1,25 juures:

L = αL 0 ,

kus L- tegelik õhukulu;

α - liigse õhu koefitsient,

L = 1,25 ∙ 17,0 = 21,25 kg / kg.

Õhu erimaht (n.a.) 1 kg kütuse põletamiseks:

kus ρ sisse= 1,293 - õhu tihedus tavatingimustes,

m 3 / kg.


Leiame 1 kg kütuse põletamisel tekkivate põlemisproduktide koguse:

kui on teada kütuse elementaarne koostis, saab suitsugaaside massikoostise 1 kg kütuse kohta selle täielikul põlemisel määrata järgmiste võrrandite alusel:

kus m CO2 , m H2O , m N2 , m O2 on vastavate gaaside mass, kg.

Põlemissaaduste koguhulk:

m lk alates = m CO2 + m H2O + m N2 + m O2,

m lk alates= 2,71 + 2,21 + 16,33 + 1,00 = 22,25 kg / kg.

Kontrollime saadud väärtust:

kus W f- düüsiauru erikulu vedelkütuse põletamisel, kg / kg (gaasikütusel W f = 0),


Kuna kütus on gaas, siis jätame tähelepanuta õhu niiskuse ja veeauru koguse.

Leiame 1 kg kütuse põletamisel tekkivate põlemisproduktide mahu normaaltingimustes:

kus m i- 1 kg kütuse põlemisel tekkinud vastava gaasi mass;

ρ i- selle gaasi tihedus tavatingimustes, kg / m 3;

M i- antud gaasi molaarmass, kg / kmol;

22,4 - molaarmaht, m ​​3 / kmol,

m 3 / kg; m 3 / kg;

m 3 / kg; m 3 / kg.

Põlemissaaduste kogumaht (n.a) tegeliku õhutarbimise juures:

V = V CO2 + V H2O + V N2 + V O2 ,

V = 1,38 + 2,75+ 13,06 + 0,70 = 17,89 m3 / kg.

Põlemissaaduste tihedus (n.a):


kg/m3.

Leiame 1 kg kütuse põlemissaaduste soojusmahtuvuse ja entalpia temperatuurivahemikus 100 °C (373 K) kuni 1500 °C (1773 K), kasutades tabeli andmeid. 2.

Gaaside keskmised erisoojusmahud p, kJ / (kg ∙ K) tabel 2

t, ° С

1 kg kütuse põletamisel tekkivate suitsugaaside entalpia:

kus CO2-ga , H2O-ga , N2-ga , O2-ga- keskmised erisoojusvõimsused konstantsel rõhul, mis vastavad murule temperatuuril t, kJ / (kg K);

koos t- 1 kg kütuse põlemisel temperatuuril tekkivate suitsugaaside keskmine soojusmahtuvus t, kJ / (kg K);

temperatuuril 100 °C: kJ / (kg ∙ K);


temperatuuril 200 °C: kJ / (kg ∙ K);

temperatuuril 300 °C: kJ / (kg ∙ K);

temperatuuril 400 °C: kJ / (kg ∙ K);

temperatuuril 500 ° C: kJ / (kg ∙ K);

temperatuuril 600 °C: kJ / (kg ∙ K);

temperatuuril 700 ° C: kJ / (kg ∙ K);

temperatuuril 800 °C: kJ / (kg ∙ K);

temperatuuril 1000 ° C: kJ / (kg ∙ K);

temperatuuril 1500 ° C: kJ / (kg ∙ K);


Arvutuste tulemused on kokku võetud tabelis. 3.

Põlemissaaduste entalpia Tabel 3

Tabeli järgi. 3 koostage sõltuvusgraafik H t = f ( t ) (joonis 1) vt lisa .

2.2 Ahju soojusbilansi, ahju kasuteguri ja kütusekulu arvutamine

Auruga saadud soojusvoog ahjus (kasulik soojuskoormus):

kus G- ülekuumendatud veeauru kogus ajaühiku kohta, kg / s;

H vp1 ja H vp2


Võtame suitsugaaside temperatuuriks 320 °C (593 K). Kiirguse soojuskaod keskkonda ulatuvad 10%ni, millest 9% kaob kiirguskambris ja 1% konvektsioonikambris. Ahju kasutegur on η t = 0,95.

Jätame tähelepanuta keemilise allpõletamise soojuskadu, samuti sissetuleva kütuse ja õhu soojushulka.

Määrake ahju efektiivsus:

kus Uh- põlemisproduktide entalpia ahjust väljuvate suitsugaaside temperatuuril, t yh; heitgaaside temperatuur on tavaliselt 100–150 ° C kõrgem kui tooraine algtemperatuur ahju sissepääsu juures; q higi- soojuskadu kiirgusest keskkonda, % või osa sellest Q korrus ;

Kütusekulu, kg/s:

kg/s.

2.3 Kiirguskambri ja konvektsioonikambri arvutamine

Määrame läbipääsul suitsugaaside temperatuuri: t P= 750 - 850 ° С, aktsepteerime

t P= 800 °C (1073 K). Põlemissaaduste entalpia läbipääsu temperatuuril

H P= 21171,8 kJ / kg.

Veeauru poolt kiirgustorudes vastuvõetud soojusvoog:

kus N n on põlemisproduktide entalpia läbipääsu suitsugaaside temperatuuril, kJ / kg;

η t on ahju kasutegur; soovitatav on võtta see 0,95–0,98;

Veeauru poolt vastuvõetud soojusvoog konvektsioonitorudes:

Veeauru entalpia kiirgusosa sissepääsu juures on:

kJ / kg.


Võtame rõhukao väärtuse konvektsioonikambris ∆ P To= 0,1 MPa, siis:

P To = P - P To ,

P To= 1,2 - 0,1 = 1,1 MPa.

Veeauru sisenemise temperatuur kiirgavasse sektsiooni t To= 294 ° С, siis on kiirgustorude välispinna keskmine temperatuur:

kus Δt- kiirgustorude välispinna temperatuuri ja torudes kuumutatud veeauru (tooraine) temperatuuri erinevus; Δt= 20-60 °C;

TO.

Maksimaalne kavandatud põlemistemperatuur:

kus t o- kütuse ja õhu algsegu alandatud temperatuur; võetakse võrdseks põlemiseks tarnitava õhu temperatuuriga;

TÄNUD.- põlemisproduktide erisoojusmaht temperatuuril t P;


°C

Kell t max = 1772,8 °C ja t n = 800 °C absoluutselt musta pinna soojustihedus q s kiirgustorude välispinna erinevate temperatuuride jaoks on järgmised väärtused:

Θ, ° С 200 400 600

q s, W / m 2 1,50 ∙ 10 5 1,30 ∙ 10 5 0,70 ∙ 10 5

Koostame abigraafiku (joonis 2) vt lisa, mille järgi leiame soojustiheduse Θ = 527 ° C juures: q s= 0,95 ∙ 10 5 W / m 2.

Arvutame ahju kogu soojusvoo:

Samaväärse absoluutselt musta pinna pindala esialgne väärtus:

m 2.

Võtame müüritise sõelumisastmeks Ψ = 0,45 ja α = 1,25 korral leiame, et

H s /H l = 0,73.


Samaväärne tasane pind:

m 2.

Aktsepteerime torude üherealist paigutust ja sammu nende vahel:

S = 2d n= 2 ∙ 0,152 = 0,304 m. Nende väärtuste puhul on vormitegur TO = 0,87.

Varjestatud müüritise pinna suurus:

m 2.

Kiirgustorude küttepind:

m 2.

Valime BB2 ahju, selle parameetrid:

kiirguskambri pind, m 2 180

konvektsioonikambri pind, m 2 180

ahju tööpikkus, m 9

kiirguskambri laius, m 1,2

hukkamine b

leegivaba kütuse põletamise meetod

kiirguskambri toru läbimõõt, mm 152 × 6

konvektsioonikambri torude läbimõõt, mm 114 × 6

Torude arv kiirguskambris:

kus d n - kiirguskambri torude välisläbimõõt, m;

l põrand - suitsugaasivooluga pestud kiirgustorude kasulik pikkus, m,

l põrand = 9 - 0,42 = 8,2 m,

.

Kiirgustorude pinna soojustihedus:

W/m2.

Määrake konvektsioonikambri torude arv:


Järjestame need malelaua mustris 3 ühes horisontaalses reas. Torude vaheline samm S = 1,7 d n = 0,19 m.

Keskmine temperatuuride erinevus määratakse järgmise valemiga:

°C

Soojusülekande koefitsient konvektsioonikambris:

W / (m 2 ∙ K).

Konvektsioonitorude pinna soojustihedus määratakse järgmise valemiga:

W/m2.

2.4 Ahju pooli hüdrauliline arvutus

Ahju spiraali hüdrauliline arvutus on veeauru rõhukadu määramine kiirgus- ja konvektsioonitorudes.


kus G

ρ V.P-le. - veeauru tihedus keskmisel temperatuuril ja rõhul konvektsioonikambris, kg / m 3;

dк - konvektsioonitorude siseläbimõõt, m;

z k on voolude arv konvektsioonikambris,

Prl.

ν k = 3,311 ∙ 10 -6 m 2 / s.

Reynoldsi kriteeriumi väärtus:

m.


Hõõrdumise rõhukadu:

Pa = 14,4 kPa.

Pa = 20,2 kPa.

kus Σ ζ kuni

- pöörete arv.

Kogu rõhukadu:

2.5 Veeauru rõhukao arvutamine kiirguskambris

Keskmine veeauru kiirus:

kus G- ahjus ülekuumenenud auru tarbimine, kg / s;

ρ r vp - veeauru tihedus keskmisel temperatuuril ja rõhul konvektsioonikambris, kg / m 3;

d p on konvektsioonitorude siseläbimõõt, m;

z p on voolude arv ventilatsioonikambris,

Prl.

Veeauru kinemaatiline viskoossus keskmisel temperatuuril ja rõhul konvektsioonikambris ν p = 8,59 ∙ 10 -6 m 2 / s.

Reynoldsi kriteeriumi väärtus:

Toru kogupikkus sirgel lõigul:

m.


Hüdrauliline hõõrdetegur:

Hõõrdumise rõhukadu:

Pa = 15,1 kPa.

Rõhukaod kohaliku takistuse ületamiseks:

Pa = 11,3 kPa,

kus Σ ζ lk= 0,35 - takistustegur 180 ºС pööramisel,

- pöörete arv.

Kogu rõhukadu:


Arvutused on näidanud, et valitud ahi tagab veeauru ülekuumenemise antud režiimis.

3. Jääksoojuskatla arvutamine

Leiame suitsugaaside keskmise temperatuuri:

kus t 1 - suitsugaaside temperatuur sisselaskeava juures,

t 2 - suitsugaaside temperatuur väljalaskeava juures, ° С;

°C (538 K).

Suitsugaasi massivool:

kus B on kütusekulu, kg/s;

Suitsugaaside puhul määratakse spetsiifiline entalpia tabelis toodud andmete alusel. 3 ja fig. 1 valemiga:

Jahutusvedelike entalpiad Tabel 4

Suitsugaaside kaudu edastatav soojusvoog:

kus N 1 ja H 2 - 1 kg kütuse põletamisel tekkinud suitsugaaside entalpia vastavalt põlemiskambri sisselaske- ja väljalasketemperatuuril, kJ / kg;

B - kütusekulu, kg / s;

h 1 ja h 2 - suitsugaaside erientalpiad, kJ / kg,

Vee poolt vastuvõetud soojusvoog, W:

kus η ku on soojuskasutuse koefitsient KÜ-s; η ky = 0,97;

G n - auruvõimsus, kg / s;

h kuni VP - küllastunud veeauru entalpia väljalasketemperatuuril, kJ / kg;

h n in - entalygaya toitevesi, kJ / kg,

KÜ-s vastuvõetud veeauru kogus määratakse järgmise valemiga:

kg/s.

Vee poolt vastuvõetud soojusvoog küttetsoonis:

kus h in - vee erientalpia aurustumistemperatuuril, kJ / kg;

Suitsugaaside poolt veele ülekantav soojusvoog küttetsoonis (kasulik soojus):

kus h x - suitsugaaside spetsiifiline entalpia temperatuuril t x, seega:

kJ / kg.


Põlemise entalpia 1 kg kütuse kohta:

Joonis fig. 1 väärtusele vastav suitsutoru temperatuur H x = 5700,45 kJ / kg:

t x = 270 °C.

Keskmine temperatuuride erinevus küttetsoonis:

°C

270 suitsugaasid 210 Võttes arvesse vastuvooluindeksit:


kus TO f - soojusülekandetegur;

m 2.

Keskmine temperatuuride erinevus aurustumistsoonis:


°C

320 suitsugaasid 270 Võttes arvesse vastuvooluindeksit:

187 veeaur 187


Soojusvahetuse pindala küttetsoonis:

kus TO f - koefitsient m6ülekanne;

m 2.

Soojusülekande kogupindala:

F = F n + F sina,

F= 22,6 + 80 = 102,6 m 2.

Vastavalt standardile GOST 14248-79 valime standardse aurukambriga aurusti, millel on järgmised omadused:

korpuse läbimõõt, mm 1600

torukimpude arv 1

torude arv ühes kimbus 362

soojusvahetuspind, m 2 170

ühe löögi ristlõike pindala

läbivad torud, m 2 0,055

4. Õhusoojendi termiline tasakaal

Atmosfääriõhk temperatuuriga t ° in-x siseneb seadmesse, kus see soojeneb temperatuurini t x in-x suitsugaaside kuumuse tõttu.

Õhukulu, kg / s, määratakse vajaliku kütusekoguse alusel:

kus V- kütusekulu, kg / s;

L- tegelik õhukulu 1 kg kütuse põletamisel, kg / kg,

Suitsugaasid, mis eraldavad oma soojust, jahutatakse t dgZ = t dg2 enne t dg4 .

=

kus H 3 ja H 4- suitsugaaside entalpia temperatuuridel t dg3 ja t dg4 vastavalt kJ / kg,

Õhuga vastuvõetud soojusvoog, W:


kus koos in-x- õhu keskmine erisoojusmaht, kJ / (kg K);

0,97 - õhusoojendi efektiivsus,

Lõplik õhutemperatuur ( t x in-x) määratakse soojusbilansi võrrandist:

TO.

5. KTANi soojusbilanss

Pärast õhusoojendit sisenevad suitsugaasid aktiivse otsikuga (KTAN) kontaktaparaati, kus nende temperatuur langeb alates t dg5 = t dg4 temperatuurini t dg6= 60 °C.

Suitsugaaside soojuse eemaldamine toimub kahe eraldi veevooluga. Üks voog puutub otseselt kokku suitsugaasidega ja teine ​​vahetab nendega soojust läbi spiraali seina.

Suitsugaasidest eralduv soojusvoog, W:

kus H 5 ja H 6- suitsugaaside entalpia temperatuuril t dg5 ja t dg6 vastavalt kJ / kg,

Jahutusvee kogus (kokku), kg / s, määratakse soojusbilansi võrrandist:

kus η on KTANi efektiivsus, η = 0,9,

kg/s.


Jahutusvee poolt vastuvõetud soojusvoog, W:

kus G vesi- jahutusvee tarbimine, kg / s:

veega- vee erisoojusmaht, 4,19 kJ / (kg K);

t n vett ja t vette- veetemperatuur vastavalt KTAN-i sisse- ja väljalaskeava juures,

6. Soojustagastusseadme kasuteguri arvutamine

Sünteesitud süsteemi efektiivsuse väärtuse määramisel ( η tu) kasutatakse traditsioonilist lähenemist.

Soojustagastusseadme efektiivsuse arvutamine toimub järgmise valemi järgi:

7. Süsteemi "ahi – heitsoojuskatel" eksergiline hindamine

Energeetikatehnoloogiliste süsteemide analüüsi eksergiameetod võimaldab kõige objektiivsemalt ja kvalitatiivsemalt hinnata energiakadusid, mis tavapärase, termodünaamika esimest seadust kasutava hindamise käigus kuidagi välja ei tule. Sel juhul kasutatakse hindamiskriteeriumina eksergia efektiivsust, mis on määratletud kui eraldatud eksergia ja süsteemi tarnitud eksergia suhe:

kus E sub- kütuse eksergia, MJ / kg;

E auk- eksergia, mida tajub veeauru vool ahjus ja heitsoojuskatlas.

Gaaskütuse puhul on tarnitud eksergia kütuse eksergia summa ( E alam1) ja õhueksergia ( E ala2):

kus N n ja Aga- õhu entalpia vastavalt ahju sissepääsu temperatuuril ja ümbritseva keskkonna temperatuuril, kJ / kg;

See- 298 K (25 °C);

ΔS- õhu entroopia muutus, kJ / (kg K).


Enamikul juhtudel võib õhu eksergia suuruse tähelepanuta jätta, see tähendab:

Vaadeldavale süsteemile eraldatud eksergia koosneb eksergiast, mida tajub veeaur ahjus ( E otv1) ja KU-s veeauru poolt tajutav eksergia ( E otv2).

Ahjus kuumutatud aurujoa jaoks:

kus G- auru tarbimine ahjus, kg / s;

N VP1 ja H vp2- veeauru entalpia vastavalt ahju sisse- ja väljapääsul, kJ / kg;

ΔS vp- veeauru entroopia muutus, kJ / (kg K).

KÜ-s vastuvõetud veeauru voolu jaoks:

kus G n- auru tarbimine katlaüksuses, kg / s;

h kuni vp- küllastunud veeauru entalpia WHB väljalaskeava juures, kJ / kg;

h n sisse on toitevee entalpia CH sisselaskeava juures, kJ / kg.

E auk = E auk 1 + E auk 2 ,

E auk= 1965,8 + 296,3 = 2262,1 J / kg.


Järeldus

Pärast kavandatava paigaldise (tehnoloogilise ahju heitgaaside soojuse ärakasutamine) arvutamist võib järeldada, et antud kütuse koostise, ahju veeauru tootlikkuse ja muude näitajate puhul on sünteesitud süsteemi efektiivsuse väärtus. on kõrge, seega - paigaldus on tõhus; Seda näitas ka “ahi - heitsoojuskatel” süsteemi eksergiahinnang, kuid energiakulude osas jätab paigaldus soovida ja vajab täiustamist.

Kasutatud kirjanduse loetelu

1. Kharaz D .JA... Sekundaarsete energiaressursside kasutamise viisid keemiatööstuses / D. I. Kharaz, B. I. Psakhis. - M .: Keemia, 1984 .-- 224 lk.

2. Skoblo A . JA... Nafta rafineerimise ja naftakeemiatööstuse protsessid ja seadmed / A. I. Skoblo, I. A. Tregubova, Yu. K., Molokanov. - 2. väljaanne, Rev. ja lisage. - M .: Keemia, 1982 .-- 584 lk.

3. Pavlov K .F... Näited ja ülesanded keemiatehnoloogia protsesside ja seadmete käigus: Õpik. Käsiraamat ülikoolidele / K. F. Pavlov, P. G. Romankov, A. A. Noskov; Ed. P. G. Romankova. - 10. väljaanne, Rev. ja lisage. - L .: Keemia, 1987 .-- 576 lk.

Lisa

mob_info