Suitsugaaside termofüüsikalised omadused. Suitsugaaside tihedus arvutatakse valemiga
2. heitgaaside poolt ärakantav soojus. Määratleme soojusmahtuvuse suitsugaasid temperatuuril tux = 8000C;
3. soojuskadu müüritise kaudu soojusjuhtivuse järgi.
Kaod läbi varahoidla
Võlvi paksus on 0,3 m, materjaliks šamott. Nõustume, et temperatuur sisepind võlv on võrdne gaaside temperatuuriga.
Ahju keskmine temperatuur:
Selle temperatuuri järgi valime šamottmaterjali soojusjuhtivuse koefitsiendi:
Seega on varakaod järgmised:
kus α on soojusülekandetegur seinte välispinnalt välisõhku, võrdne 71,2 kJ / (m2 * h * 0С)
Kaod läbi seinte. Seinte müüritis on kahekihiline (šamoti 345 mm, kobediatomiit 115 mm)
Seina pindala, m2:
metoodiline tsoon
keevitustsoon
Tomili tsoon
lõpp
Seina üldpind 162,73 m2
Lineaarse temperatuurijaotusega seina paksuse ulatuses keskmine temperatuuršamott on võrdne 5500C ja diatomiit 1500C.
Järelikult.
Täielik kadu müüritise tõttu
4. Praktiliste andmete kohaselt võetakse jahutusveega soojuskaod võrdseks 10% Qx tulust, see tähendab Qx + Qp
5. Aktsepteerime arvestamata kadusid 15% Q soojussisendist
Teeme võrrandi soojusbilanss ahjud
Ahju soojusbilanss on kokku võetud tabelis 1; 2
Tabel 1
tabel 2
| Kulu kJ/h | % |
| Metalli soojendamiseks kulutatud soojus
| 53 |
| suitsugaaside soojus | 26 |
| kaod müüritise tõttu
| 1,9 |
| jahutusvee kaod | 6,7 |
| arvestamata kahjud | 10,6 |
| Kokku: | 100 |
Soojuse erikulu 1 kg metalli soojendamiseks saab olema
Põletite valik ja arvutamine
Nõustume, et ahju paigaldatakse "toru torus" tüüpi põletid.
Keevitustsoonides on 16 tükki, hoidetsoonis 4 tükki. kogu summa põletid 20tk. Teeme kindlaks hinnanguline kogusõhk tuleb ühte põletisse.
Vв - õhutarbimine tunnis;
TV - 400 + 273 = 673 K - õhu soojendamise temperatuur;
N on põletite arv.
Eeldatakse, et õhurõhk põleti ees on 2,0 kPa. Sellest järeldub, et vajaliku õhuvoolu tagab põleti DBV 225.
Määrake hinnanguline gaasikogus põleti kohta;
VG \u003d V \u003d 2667 tunni kütusekulu;
TG \u003d 50 + 273 \u003d 323 K - gaasi temperatuur;
N on põletite arv.
8. Soojusvaheti arvutamine
Õhkkütteks projekteerime 57/49,5 mm läbimõõduga torudest metallist silmussoojusvaheti nende sammuga koridori paigutusega
Algandmed arvutamiseks:
Tunni kütusekulu B=2667 kJ/h;
Õhukulu 1 m3 kütuse kohta Lα = 13,08 m3/m3;
Põlemissaaduste kogus 1 m3 põlevgaasist Vα =13,89 m3/m3;
Õhkkütte temperatuur tv = 4000С;
Ahju suitsugaaside temperatuur tux=8000C.
Õhukulu tunnis:
Suitsu väljund tunnis:
Soojusvahetit läbiv suitsukogus tunnis, võttes arvesse suitsu kadu väljalöömisel ja möödavooluklapi kaudu ning õhulekkeid.
Koefitsient m, võttes arvesse suitsukadu, võtame 0,7.
Koefitsient, mis võtab arvesse sigade õhulekkeid, on 0,1.
Suitsu temperatuur soojusvaheti ees, võttes arvesse õhulekkeid;
kus iух on suitsugaaside soojussisaldus temperatuuril tух=8000С
See soojussisaldus vastab suitsutemperatuurile tD=7500C. (Vt Joon.67(3))
Ahju ehitamisel soovitakse ideaalis sellist konstruktsiooni, mis annaks automaatselt nii palju õhku, kui põlemiseks vaja läheb. Esmapilgul saab seda teha korsten. Tõepoolest, mida intensiivsemalt küttepuud põlevad, seda rohkem peaksid olema kuumad suitsugaasid, seda suurem peaks olema tõukejõud (karburaatori mudel). Aga ei ole. Süvis ei sõltu üldse tekkivate kuumade suitsugaaside hulgast. Tõmbe on rõhu langus torus torupeast tulekoldesse. Selle määrab toru kõrgus ja suitsugaaside temperatuur või õigemini nende tihedus.
Tõukejõud määratakse järgmise valemiga:
F \u003d A (p in - p d) h
kus F on tõukejõud, A on koefitsient, p in on välisõhu tihedus, p d on suitsugaasi tihedus, h on toru kõrgus
Suitsugaaside tihedus arvutatakse järgmise valemiga:
p d \u003d p in (273 + t tolli) / (273 + t d)
kus t in ja t d - torust väljapoole jääva välisõhu ja torus olevate suitsugaaside temperatuur Celsiuse kraadides.
Suitsugaaside kiirus torus (mahuvool, st toru imemisvõimsus) G ei sõltu üldse toru kõrgusest ja selle määrab suitsugaaside ja välisõhu temperatuuride erinevus, samuti pindala ristlõige korsten. Sellest järeldub mitmeid praktilisi järeldusi.
Esiteks, korstnad tehakse kõrgeks mitte selleks, et suurendada õhuvoolu läbi kamina, vaid ainult selleks, et suurendada tõmbejõudu (st rõhulangust torus). See on väga oluline, et tuulesurve korral (tõukejõu väärtus peab alati ületama võimalikku tuulerõhku) ära hoida tõmbe ümberminekut (ahju suitsemist).
Teiseks, õhuvoolu on mugav reguleerida seadmete abil, mis muudavad toru vaba osa pindala, see tähendab ventiilide abil. Kui korstna kanali ristlõikepindala suureneb näiteks kahekordselt, võib eeldada, et kamina läbiva õhuvoolu maht suureneb ligikaudu kaks korda.
Selgitame seda lihtsa ja illustreeriva näitega. Meil on kaks ühesugust ahju. Me ühendame need üheks. Saame kahekordse suurusega ahju, millel on kahekordne põlev puu, kahekordne õhuvool ja toru ristlõikepindala. Või (mis on sama asi), kui küttepuid lõõmab aina rohkem, siis tuleb järjest rohkem torul olevaid klappe avada.
Kolmandaks Kui ahi põleb normaalselt statsionaarses olekus ja lisaks laseme kaminasse külma õhu joa põlevatest puudest mööda korstnasse, siis suitsugaasid jahtuvad koheselt ja õhuvool läbi ahju väheneb. Samal ajal hakkavad põlevad küttepuud tuhmuma. See tähendab, et me justkui ei mõjuta otseselt küttepuid ja suuname lisavoolu küttepuudest mööda, kuid tuleb välja, et toru suudab läbida vähem suitsugaase kui varem, kui see lisaõhuvool puudus. Toru ise vähendab küttepuude õhuvoolu, mis oli varem, ja pealegi ei lase see sisse täiendavat külma õhu voolu. Ehk siis korsten ummistub.
Seetõttu on külma õhu lekkimine korstnapiludest, liigsed õhuvoolud koldes ja tõepoolest igasugune soojuskadu korstnas, mis põhjustab suitsugaaside temperatuuri langust, nii kahjulikud.
Neljandaks, mida suurem on korstna gaasidünaamilise takistuse koefitsient, seda väiksem on õhuvool. See tähendab, et korstna seinad on soovitav muuta võimalikult siledaks, ilma turbulentsideta ja ilma pööreteta.
Viiendaks, mida madalam on suitsugaaside temperatuur, seda järsemalt muutub õhuvool koos suitsugaaside temperatuuri kõikumisega, mis seletab toru ebastabiilsuse olukorda ahju süütamisel.
Kuuendal kohal, kell kõrged temperatuurid suitsugaasi voolukiirus ei sõltu suitsugaaside temperatuurist. See tähendab, et ahju tugeva kuumutamise korral lakkab õhuvool suurenemast ja hakkab sõltuma ainult toru ristlõikest.
Ebastabiilsusprobleemid tekivad mitte ainult toru soojuslike omaduste analüüsimisel, vaid ka torus toimuva gaasivoogude dünaamika arvessevõtmisel. Tõepoolest, korsten on kerge suitsugaasiga täidetud kaev. Kui see kerge suitsugaas väga kiiresti üles ei tõuse, siis on võimalus, et raske välisõhk võib lihtsalt vajuda kerggaasi sisse ja tekitada torus langeva allavoolu. See olukord on eriti tõenäoline, kui korstna seinad on külmad, see tähendab ahju süütamise ajal.
Riis. 1. Gaaside liikumise skeem külmas korstnas: 1 - kamin; 2 - õhu juurdevool läbi puhuri; 3-korsten; 4 - ventiil; 5 - korstna hammas; 6-suitsugaasid; 7-rike külm õhk; 8 - õhuvool, mis põhjustab tõukejõu ümberminekut.
a) sile avatud vertikaalne toru
b) klapi ja hambaga toru
c) toru ülemise ventiiliga
Tahked nooled näitavad kergete kuumade suitsugaaside liikumissuundi. Katkendlikud nooled näitavad atmosfäärist külma raske õhu allavoolu suundi.
peal riis. 1a skemaatiliselt on kujutatud ahju, millesse juhitakse õhk 2 ja suitsugaasid 6 eemaldatakse läbi korstna. atmosfääriõhk 7, ulatudes isegi tulekoldeni. See langev vool võib asendada "tavalist" õhuvoolu läbi puhuri 2. Isegi kui ahi on kõigi ustega lukus ja kõik õhuvõtu siibrid on suletud, võib ahi ikkagi ülevalt tuleva õhu tõttu põleda. Muide, just see juhtub sageli siis, kui kivisüsi põleb kell suletud uksed ahjud. Võib isegi tekkida tõmbe täielik ümberminek: õhk siseneb ülalt toru kaudu ja suitsugaasid väljuvad ukse kaudu.
Tegelikkuses on korstna siseseinal alati konarusi, väljakasvu, karedust, millega kokkupõrkel suitsugaasid ja vastutulevad külmad õhuvoolud keerlevad ja segunevad. Samal ajal surutakse külm allapoole suunatud õhuvool välja või hakkab kuumenedes kuumade gaasidega segatuna ülespoole tõusma.
Külma õhu allavoolu ülespoole pööramise efekt suureneb osaliselt avatud ventiilide, aga ka kaminate valmistamise tehnoloogias laialdaselt kasutatava nn hamba olemasolul ( riis. 1b). Hammas takistab külma õhu voolu korstnast kaminaruumi ja takistab seeläbi kamina suitsemist.
Õhu allavool korstnas on eriti ohtlik udusel ajal: suitsugaasid ei suuda välja aurustada pisemaidki veepiisku, need jahtuvad, tõukejõud väheneb ja võib isegi ümber minna. Samal ajal suitseb pliit tugevalt, ei sütti.
Samal põhjusel suitsevad palju niiskete korstnatega ahjud. Ülemised väravaventiilid on eriti tõhusad allavoolu ärahoidmisel ( riis. 1v), reguleeritav sõltuvalt suitsugaaside kiirusest korstnas. Kuid selliste ventiilide töö on ebamugav.
Riis. Joonis 2. Liigne õhukoefitsiendi a sõltuvus ahju kütmise ajast (tahke kõver). Punktiline kõver on nõutav õhukulu G kulu küttepuidu põlemisproduktide (sh tahma ja lenduvate ainete) täielikuks oksüdeerimiseks suitsugaasides (suhtelistes ühikutes). Katkendlike punktidega kõver on toru tegelik õhukulu G toru süvise järgi (suhtelistes ühikutes). Üleliigse õhu koefitsient on G toru eraldumise jagatis G voolu kohta
Stabiilne ja piisavalt tugev tõmme tekib alles pärast korstna seinte soojenemist, mis võtab kaua aega, mistõttu kütmise alguses jääb õhku alati väheks. Sel juhul on liigse õhu koefitsient väiksem kui ühtsus ja ahi suitseb ( riis. 2). Ja vastupidi: kütmise lõppedes jääb korsten kuumaks, tõmme püsib kaua, kuigi küttepuud on peaaegu ära põlenud (liigse õhu koefitsient on rohkem kui üks). Metallist soojustusega korstnaga metallahjud saavutavad režiimi kiiremini tänu nende madalale soojusmahtuvusele võrreldes telliskorstnatega.
Korstnas toimuvate protsesside analüüsi võib jätkata, kuid juba praegu on selge, et ükskõik kui hea ahi ise ka poleks, kõik selle eelised saab kehva korstnaga nulli viia. Muidugi ideaalis oleks korsten vaja välja vahetada kaasaegne süsteem suitsugaaside sundväljatõmme reguleeritava vooluhulgaga elektriventilaatori abil koos niiskuse eelkondenseerimisega suitsugaasidest. Selline süsteem võiks muuhulgas puhastada suitsugaase tahmast, vingugaasist ja muudest kahjulikest lisanditest, samuti jahutada väljuvaid suitsugaase ja tagada soojustagastus.
Kuid see kõik on kauges tulevikus. Suvise elaniku ja aedniku jaoks võib korsten mõnikord minna palju kallimaks kui ahi ise, eriti kui tegemist on mitmetasandilise maja kütmisega. Saunakorstnad on tavaliselt lihtsamad ja lühemad, kuid ahju soojusvõimsuse tase võib olla väga kõrge. Sellised torud on reeglina kogu pikkuses väga kuumad, neist lendavad sageli sädemeid ja tuhka, kuid kondensaat ja tahm on ebaolulised.
Kui praegu on plaanis saunahoonet kasutada vaid saunana, siis toru saab teha ka soojustamata. Kui mõelda ka supelmajale kui võimalikule viibimiskohale (ajutine elamine, ööbimised), eriti talvel, siis on otstarbekam toru koheselt soojustada ja pealegi kvalitatiivselt “eluaegseks”. Samas saab ahjusid vähemalt iga päev vahetada, disaini mugavamalt ja sobivamalt valida ning toru saab sama.
Vähemalt kui ahi on sisse lülitatud pikk põlemine(hõõguvad küttepuud), siis on torude isoleerimine igati vajalik, sest väikese võimsusega (1 - 5 kW) läheb isoleerimata metalltoru täiesti külmaks, voolab ohtralt kondensaati, mis kõige tugevama pakase korral võib isegi ära külmuda ja toru ummistuda. jää. See on eriti ohtlik sädemepüüdmisvõre ja väikeste vahedega vihmavarjude juuresolekul. Sädemepüüdjad on kasulikud intensiivsel kütmisel suvel ja äärmiselt ohtlikud nõrkade küttepuude põlemistingimuste korral talvel. Torude võimaliku jääga ummistumise tõttu paigaldatakse deflektorid ja vihmavarjud korstnad keelustati 1991. aastal (ja korstnatel gaasiahjud isegi varem).
Samadel põhjustel ei tohiks te toru kõrgusest vaimustuda - tagasilöögita saunaahju puhul pole tõukejõu tase nii oluline. Kui see suitseb, saate ruumi alati kiiresti õhutada. Kuid tuleb jälgida kõrgust katuseharjast (vähemalt 0,5 m), et vältida tõukejõu ümberminekut tuuleiilide ajal. Lamekatustel peaks toru lumikatte kohal välja ulatuma. Igal juhul on parem, kui toru on madalam, kuid soojem (kui kõrgem, kuid külmem). Kõrged korstnad on talvel alati külmad ja ohtlikud.
Külmadel korstnatel on palju puudusi. Samal ajal soojenevad metallpliitide isoleerimata, kuid mitte väga pikad torud süütamise ajal kiiresti (palju kiiremini kui telliskivitorud), püsivad intensiivsel kuumutamisel kuumad ja seetõttu kasutatakse neid vannides (ja mitte ainult vannides) väga laialdaselt. ), eriti kuna need on suhteliselt odavad. Asbesttsemendi torusid metallahjudel ei kasutata, kuna need on rasked ja vajuvad ka ülekuumenemisel kokku lendavate kildudega.
Riis. 3. Metallkorstnate lihtsaimad konstruktsioonid: 1 - metallist ümmargune korsten; 2 - sädemepüüdja; 3 - kork toru kaitsmiseks atmosfääri sademete eest; 4 - sarikad; 5 - katusekate; 6 - puitklotsid sarikate (või talade) vahele katusesse või lakke tuleava (lõike) kujundamiseks (vajadusel); 7 - katusehari; 8 - pehme katus(katusematerjal, hüdrostekloisool, pehmed plaadid, lainepapi-bituumeni lehed jne); 9 - metallplekk katusekatteks ja ava katmiseks (lubatud on kasutada lamedat aceid-lehte - eterniit-elektrisolatsiooniplaati); 10 - metallist äravoolupadi; 11 - pilu (vuugi) asbestitihendamine; 12 - metallist kork-saarmas; 13 - laetalad (ruumi täitmisega isolatsiooniga); 14 - lae vooder; 15 - pööningukorrus (vajadusel); 16 - lae lõikamise metallleht; 17 - metallist tugevdavad nurgad; 18 - lae lõike metallkate (vajadusel); 19 - mittesüttiv kuumakindel isolatsioon (paisutatud savi, liiv, perliit, mineraalvill); 20 - kaitsepadi (metallleht üle 8 mm paksuse asbestpapi kihi); 21 - metalltoru ekraan.
a) soojusisolatsioonita toru;
b) soojusisolatsiooniga varjestatud toru, mille soojusülekandetakistus on vähemalt 0,3 m 2 -deg / W (mis võrdub tellise paksusega 130 mm või mineraalvillast isolatsiooni paksusega 20 mm).
peal riis. 3 näitab tüüpilisi juhtmestiku skeeme isoleerimata metallist torud. Toru ise tuleks osta roostevabast terasest paksusega vähemalt 0,7 mm. Vene toru populaarseim läbimõõt on 120 mm, Soome oma 115 mm.
Vastavalt standardile GOST 9817-95 peab mitme pöördega korstna ristlõikepindala olema vähemalt 8 cm 2 1 kW puidu põletamisel ahjus eralduva nimisoojusvõimsuse kohta. Seda võimsust ei tohiks segi ajada soojusmahuka ahju soojusvõimsusega, mis vabastatakse ahju välisest tellispinnast ruumi vastavalt SNiP 2.04.05-91. See on üks meie paljudest arusaamatustest. normatiivdokumendid. Kuna soojamahukaid ahjusid köetakse tavaliselt vaid 2-3 tundi päevas, on ahju võimsus umbes kümme korda suurem tellisahju pinnalt soojuse vabanemise võimsusest.
Järgmisel korral räägime korstnate paigaldamise iseärasustest.
Kütuse süsiniku põletamisel õhus vastavalt võrrandile (21C + 2102 + 79N2 = 21C02 + 79N2), on iga põlemisproduktides sisalduva CO2 mahu kohta 79: 21 = 3,76 mahuosa N2.
Antratsiidi põletamisel toetu kivisüsi ja teistel kõrge süsinikusisaldusega kütustel tekivad põlemissaadused, mis on koostiselt sarnased süsiniku põlemissaadustega. Kui vesinikku põletatakse võrrandi järgi
42H2+2102+79N2=42H20+79N2
Iga H20 mahu kohta on 79:42 = 1,88 mahuosa lämmastikku.
Looduslike, veeldatud ja koksiahjugaaside, vedelkütuste, küttepuude, turba, pruunsöe, pika leegi- ja gaasisöe ning muude kütuste, mille põlevas massis on oluline vesinikusisaldus, põlemisproduktides, suur hulk veeaur, mis mõnikord ületab CO2 mahu. Niiskuse olemasolu ülaosas
|
Tabel 36 Soojusmaht, kcal/(m3. °C) |
Elus suurendab loomulikult veeauru sisaldust põlemisproduktides.
Peamiste kütuseliikide täieliku põlemise saaduste koostis stöhhiomeetrilises õhumahus on toodud tabelis. 34. Selle tabeli andmetest on näha, et kõigi kütuste põlemisproduktides ületab N2 sisaldus oluliselt C02-f-H20 kogusisaldust ning süsiniku põlemissaadustes on see 79%.
Vesiniku põlemisproduktid sisaldavad 65% N2, looduslike ja veeldatud gaaside, bensiini, kütteõli ja muude süsivesinikkütuste põlemissaadused sisaldavad 70-74% N2.
Riis. 5. Mahuline soojusmaht
Põlemisproduktid
4 - süsiniku põlemisproduktid
5 - vesiniku põlemisproduktid
Täieliku põlemisproduktide, mis ei sisalda hapnikku, keskmise soojusmahtuvuse saab arvutada valemiga
C \u003d 0,01 (Cc02C02 + Cso2S02 + Cn20H20 + CN2N2) kcal / (m3 - ° С), (VI. 1)
Kus Сс0г, Cso2, СНа0, CNa on süsinikdioksiidi, vääveldioksiidi, veeauru ja lämmastiku mahulised soojusmahud ning С02, S02, Н20 ja N2 vastavate komponentide sisaldus põlemisproduktides, % (maht) .
Vastavalt sellele valemile (VI. 1) on järgmine vorm:
C \u003d 0,01 (Cc02 /? 02 + CHj0H20-bCNi! N2) kcal / (m3 "°C). (VI.2)
CO2, H20 ja N2 keskmine mahuline soojusmahtuvus temperatuurivahemikus 0 kuni 2500 °C on toodud tabelis. 36. Kõverad, mis iseloomustavad nende gaaside keskmise mahulise soojusmahtuvuse muutust temperatuuri tõustes, on näidatud joonisel fig. viis.
Laualt. 16 andmed ja kõverad, mis on kujutatud joonisel fig. 5 näitab järgmist:
1. CO2 mahuline soojusmahtuvus ületab oluliselt H20 soojusmahtuvust, mis omakorda ületab N2 soojusmahtuvust kogu temperatuurivahemikus 0 kuni 2000 °C.
2. CO2 soojusmahtuvus suureneb temperatuuri tõustes kiiremini kui H20 soojusmahtuvus ja H20 soojusmahtuvus kiiremini kui N2 soojusmahtuvus. Kuid vaatamata sellele on süsiniku ja vesiniku põlemisproduktide kaalutud keskmised mahulised soojusmahud sisse stöhhiomeetriline mahtõhk erineb vähe.
Selline esmapilgul mõnevõrra ootamatu olukord on tingitud asjaolust, et süsiniku täieliku põlemise saadustes õhus on iga kuupmeetri CO2 kohta, millel on suurim soojusmahtuvus, 3,76 m3 N2 minimaalselt. mahuline
|
Süsiniku ja vesiniku põlemisproduktide keskmised mahulised soojusmahud teoreetiliselt vajalikus õhuhulgas, kcal/(m3-°С)
|
Soojusmahtuvus ning vesiniku põlemisproduktides iga kuupmeetri veeauru kohta, mille mahuline soojusmahtuvus on väiksem kui CO2 oma, kuid suurem kui N2 oma, on lämmastikku poole vähem (1,88 m3).
Selle tulemusena võrdsustuvad süsiniku ja vesiniku põlemissaaduste keskmised mahulised soojusmahud õhus, nagu on näha tabelis olevatest andmetest. 37 ja kõverate 4 ja 5 võrdlus joonistel fig. 5. Õhus leiduvate süsiniku ja vesiniku põlemissaaduste kaalutud keskmiste soojusvõimsuste erinevus ei ületa 2%. Loomulikult paiknevad peamiselt süsinikust ja vesinikust koosneva kütuse põlemissaaduste soojusmahud stöhhiomeetrilises õhumahus kitsas piirkonnas kõverate 4 ja 5 vahel (varjutatud joonisel 5).
Erinevate kihtide täieliku põlemise tooted; kütustel stöhhiomeetrilises õhus temperatuurivahemikus 0 kuni 2100 °C on järgmine soojusmahtuvus, kcal/(m3>°C):
Põlemissaaduste soojusmahtuvuse kõikumised mitmesugused kütused on suhteliselt väikesed. Kell tahke kütus kõrge niiskusesisaldusega (küttepuud, turvas, pruunsüsi jne) on põlemisproduktide soojusmahtuvus samas temperatuurivahemikus kõrgem kui madala niiskusesisaldusega kütusel (antratsiit, kivisüsi, kütteõli, maagaas jne) .) . Selle põhjuseks on asjaolu, et kõrge niiskusesisaldusega kütuse põlemisel põlemisproduktides suureneb veeauru sisaldus, millel on suurem soojusmahtuvus võrreldes kaheaatomilise gaasi - lämmastikuga.
Tabelis. 38 näitab õhuga lahjendamata täieliku põlemisproduktide keskmisi mahulisi soojusmahtuvusi erinevates temperatuurivahemikes.
Tabel 38
|
Õhuga lahjendamata kütuse ja õhu põlemissaaduste keskmise soojusmahtuvuse väärtus temperatuurivahemikus 0 kuni t ° С
|
Kütuse niiskusesisalduse suurenemine suurendab põlemisproduktide soojusmahtuvust, kuna nendes sisalduva veeauru sisaldus suureneb samas temperatuurivahemikus, võrreldes madalama niiskusega kütuse põlemissaaduste soojusmahtuvusega. sisaldus, ja samal ajal alandab kütuse põlemistemperatuuri veepaarist tingitud põlemisproduktide mahu suurenemise tõttu.
Kütuse niiskusesisalduse suurenemisega suureneb põlemisproduktide mahuline soojusmahtuvus antud temperatuurivahemikus ja samal ajal väheneb temperatuurivahemik 0-lt £max väärtuse vähenemise tõttu.<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).
See võimaldab oluliselt lihtsustada kalorimeetriliste ja arvutatud põlemistemperatuuride määramist (vastavalt VII peatükis kirjeldatud meetodile). Sel juhul lubatud viga ei ületa tavaliselt 1% või 20 °.
Võttes arvesse kõveraid 4 ja 5 joonistel fig. 5 on näha, et süsiniku täieliku põlemise saaduste soojusmahtuvuse suhe õhu stöhhiomeetrilises mahus temperatuurivahemikus 0 kuni t ° C, näiteks 0 kuni t ° C.
|
Erinevat tüüpi tahkekütuste põlemisproduktide soojusmahtuvus 0 kuni t'mayL niiskusesisaldusega 0 kuni 40%, õhu stöhhiomeetrilises mahus
|
200 ja 0 kuni 2100 °C on praktiliselt võrdne vesiniku põlemisproduktide soojusvõimsuste suhtega samades temperatuurivahemikes. Määratud soojusmahtuvuste suhe C' jääb erinevat tüüpi kütuste täielikul põlemisel stöhhiomeetrilises õhuhulgas praktiliselt konstantseks.
Tabelis. 40 näitab madala ballastisisaldusega kütuse täieliku põlemise saaduste soojusmahtuvust, mis läheb gaasilisteks põlemisproduktideks (antratsiit, koks, kivisüsi, vedelkütus, looduslikud, nafta, koksiahju gaasid jne). temperatuurivahemikus 0 kuni t ° С ja temperatuurivahemikus 0 kuni 2100 ° C. Kuna seda tüüpi kütuste soojusmahtuvus on ligi 2100 °C, on näidatud soojusmahtude suhe C' võrdne soojusmahtuvuse suhtega temperatuurivahemikus 0 kuni t ja 0 kuni tm&x-
Tabelis. 40 on näidatud ka C' väärtused, mis on arvutatud suure ballastisisaldusega kütuse põlemissaaduste jaoks, mis lähevad kütuse põlemisel gaasilisteks põlemisproduktideks, st niiskuseks tahkes kütuses, lämmastiks ja süsinikdioksiidiks gaasilises. kütust. Seda tüüpi kütuste (puit, turvas, pruunsüsi, segageneraator, õhk ja kõrgahjugaasid) soojusmahtuvus on 1600-1700 °C.
Tabel 40
|
Põlemissaaduste C' ja õhu K soojusmahtuvuse suhe temperatuurivahemikus 0 kuni t ° C põlemissaaduste soojusmahtuvusse 0 kuni
|
Nagu tabelist näha. 40, erinevad C' ja K väärtused vähe isegi erineva ballastisisalduse ja soojusvõimsusega kütuse põlemisproduktide puhul.
Riiklik erialane kõrgharidusasutus
"Samara osariigi tehnikaülikool"
Keemiatehnoloogia ja tööstusökoloogia osakond
KURSUSETÖÖ
erialal "Tehniline termodünaamika ja soojustehnika"
Teema: Protsessi ahju heitgaasidest soojuse taaskasutamise paigaldise arvutamine
Lõpetanud: üliõpilane Ryabinina E.A.
ZF kursuse III rühm 19
Kontrollis: konsultant Churkina A.Yu.
Samara 2010
Sissejuhatus
Enamik keemiaettevõtteid tekitab kõrge ja madala temperatuuriga soojusjäätmeid, mida saab kasutada sekundaarse energiaallikana (SER). Nende hulka kuuluvad erinevate katelde ja protsessiahjude suitsugaasid, jahutatud voolud, jahutusvesi ja heitgaasid.
Thermal VER katab suures osas üksikute tööstusharude soojavajaduse. Seega kaetakse lämmastikutööstuses VER abil üle 26% soojavajadusest, soodatööstuses üle 11%.
Kasutatavate HOR-ide arv sõltub kolmest tegurist: HOR-ide temperatuur, nende soojusvõimsus ja väljundi järjepidevus.
Praegu on kõige levinum tööstuslike heitgaaside soojuse kasutamine, millel on kõrge temperatuuripotentsiaal peaaegu kõigi tuletõrjeprotsesside 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 VER-ide laialdast kasutamist seostatakse aga utiliseerimismeetodite väljatöötamisega, sh kuumade räbude, toodete jne soojuse, uute meetodite väljatöötamisega heitgaaside soojuse kasutamiseks, aga ka soojuse kasutamise täiustamisega. olemasolevate kasutusseadmete projektid.
1. Tehnoloogilise skeemi kirjeldus
Konvektsioonkambrita toruahjudes või kiirgus-konvektsioon-tüüpi ahjudes, kus kuumutatava toote algtemperatuur on suhteliselt kõrge, võib suitsugaaside temperatuur olla suhteliselt kõrge, mis toob kaasa soojuskao suurenemise, ahju efektiivsuse vähenemise ja kütusekulu suurenemise. tarbimist. Seetõttu on vaja ära kasutada heitgaaside soojust. Seda on võimalik saavutada kas küttekeha põletamiseks ahju sisenevat õhku soojendava õhusoojendi abil või heitsoojuskatelde paigaldamisega, mis võimaldavad saada tehnoloogilisteks vajadusteks vajalikku veeauru.
Õhkkütte realiseerimiseks on aga vaja lisakulutusi nii õhusoojendi, puhurite ehitamiseks kui ka täiendavat voolutarbimist, mida tarbib puhuri mootor.
Õhusoojendi normaalse töö tagamiseks on oluline vältida selle pinna korrosiooni võimalust suitsugaasivoolu küljelt. See nähtus on võimalik, kui soojusvahetuspinna temperatuur on madalam kui kastepunkti temperatuur; samas osa suitsugaasidest, mis puutuvad vahetult kokku õhusoojendi pinnaga, jahutatakse oluliselt, neis sisalduv veeaur kondenseerub osaliselt ja gaasidest vääveldioksiidi neelates moodustab agressiivse nõrga happe.
Kastepunkt vastab temperatuurile, mille juures vee küllastunud aururõhk on võrdne suitsugaasides sisalduva veeauru osarõhuga.
Üks usaldusväärsemaid viise korrosiooni eest kaitsmiseks 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 oksüdatsioonireaktsioon (põlemine). Põlemisel tekkivad suitsugaasid eraldavad kiirguses oma soojuse ja seejärel konvektsioonikambrid toorainevoogu (auru). Ülekuumenenud veeaur siseneb tarbijasse ning põlemisproduktid väljuvad ahjust ja sisenevad heitsoojuskatlasse. KÜ väljalaskeava juures juhitakse küllastunud veeaur tagasi auru-ülekuumendusahju ning toiteveega jahutatud suitsugaasid sisenevad õhusoojendisse. Õhkküttekehast sisenevad suitsugaasid KTAN-i, kus läbi spiraali voolav vesi kuumutatakse ja läheb otse tarbijani ning suitsugaasid suunatakse atmosfääri.
2. Ahju arvutamine
2.1 Põlemisprotsessi arvutamine
Määrame kütuse põlemise madalama kütteväärtuse 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 kütteväärtus vastavalt liitereeglile:
kus Q pi n- põlemissoojus i-th kütuse komponent;
y i- keskendumine i- kütusekomponent ühiku osades, 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 \u0035 MJ /35,75
Kütuse molaarmass:
M m = Σ M i ∙ y i ,
kus M i- molaarmass i- kütusekomponent, siit:
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 + 40,001 + 44,001
kg/m3,
siis K R n cm, väljendatuna MJ/kg, on võrdne:
MJ/kg.
Arvutustulemused 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;
Kütuse iga komponendi sisaldus, wt. %;
x i- kütuse iga komponendi sisaldus, ütlevad nad. %;
M i on üksikute kütusekomponentide molaarmass;
M m on kütuse molaarmass.
Kompositsiooni kontroll :
C + H + O + N = 74,0 + 24,6 + 0,2 + 1,2 = 100% (mass).
Määrame 1 kg kütuse põletamiseks vajaliku teoreetilise õhuhulga, mis määratakse põlemisreaktsiooni ja atmosfääriõhu hapnikusisalduse stöhhiomeetrilisest võrrandist. Kui on teada kütuse elementaarne koostis, siis õhu teoreetiline kogus L0, kg/kg, arvutatakse järgmise valemiga:
Praktikas juhitakse kütuse põlemise täielikkuse tagamiseks ahju liigne kogus õhku, leiame tegeliku õhuvoolu α = 1,25:
L = aL 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 mCO2 , mH2O , mN2 , mO2- vastavate gaaside mass, kg.
Põlemissaaduste koguhulk:
m p. s = m CO2 + m H2O + m N2 + m O2,
m p. s= 2,71 + 2,21 + 16,33 + 1,00 = 22,25 kg/kg.
Saadud väärtuse kontrollimine:
kus W f- pihusti auru erikulu vedelkütuse põlemisel, kg/kg (gaasikütusel W f = 0),
Kuna kütus on gaas, siis jätame tähelepanuta õhu niiskusesisalduse ega arvesta veeauru hulka.
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 on antud gaasi molaarmass, kg/kmol;
22,4 - molaarmaht, m 3 / kmol,
m3/kg; 
m3/kg;
m3/kg; 
m 3 / kg.
Põlemissaaduste kogumaht (n.a.) tegeliku õhuvoolu juures:
V = V CO2 + V H2O + V N2 + V O2 ,
V = 1,38 + 2,75 + 13,06 + 0,70 \u003d 17,89 m 3 / kg.
Põlemissaaduste tihedus (n.a):
kg/m3.
Leiame 1 kg kütuse põlemisproduktide 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 vastava muru konstantsel rõhul temperatuuril t, kJ/(kg K);
koos t on 1 kg kütuse põlemisel temperatuuril tekkivate suitsugaaside keskmine soojusmahtuvus t, kJ/(kg K);
temperatuuril 100 °С: kJ/(kg∙K);
temperatuuril 200 °С: kJ/(kg∙K);
temperatuuril 300 °C: kJ/(kg∙K);
temperatuuril 400 °С: kJ/(kg∙K);
temperatuuril 500 °С: kJ/(kg∙K);
temperatuuril 600 °C: kJ/(kg∙K);
temperatuuril 700 °С: kJ/(kg∙K);
temperatuuril 800 °С: kJ/(kg∙K);
temperatuuril 1000 °С: 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
Ahjus veeauru poolt neelatud soojusvoog (kasulik soojuskoormus):
kus G- ülekuumendatud veeauru kogus ajaühikus, kg/s;
H vp1 Ja H vp2
Väljuvate suitsugaaside temperatuuriks võtame 320 °C (593 K). Kiirguse soojuskadu keskkonda on 10%, millest 9% kaob kiirguskambris ja 1% konvektsioonikambris. Ahju kasutegur η t = 0,95.
Tähelepanuta jäetakse keemilisest allapõlemisest tingitud soojuskaod, samuti sissetuleva kütuse ja õhu soojushulk.
Määrame ahju efektiivsuse:
kus uh on põlemisproduktide entalpia ahjust väljuvate suitsugaaside temperatuuril, t uh; tavaliselt eeldatakse, et väljuvate suitsugaaside temperatuur on 100–150 ° C kõrgem kui tooraine algtemperatuur ahju sisselaskeava juures; q higi- soojuskadu kiirgusest keskkonda, % või osa sellest Q korrus ;
Kütusekulu, kg/s:
kg/s.
2.3 Kiirguskambri ja konvektsioonikambri arvutamine
Seadistame suitsugaaside temperatuuri läbipääsul: t P\u003d 750–850 ° С, aktsepteerime
t P= 800 °C (1073 K). Põlemissaaduste entalpia läbipääsu temperatuuril
H P= 21171,8 kJ/kg.
Kiirgustorudes veeauru poolt neelatud soojusvoog:
kus H n on põlemisproduktide entalpia suitsugaasi temperatuuril läbipääsul, kJ/kg;
η t - ahju efektiivsus; soovitatav on võtta see 0,95–0,98;
Konvektsioonitorudes veeauru poolt neelatud soojusvoog:
Veeauru entalpia kiirgusosa sissepääsu juures on:
kJ/kg.
Aktsepteerime konvektsioonikambri rõhukadude väärtust ∆ P juurde= 0,1 MPa, siis:
P juurde = P - P juurde ,
P juurde= 1,2 - 0,1 = 1,1 MPa.
Kiirgussektsiooni veeauru sisselaskeava temperatuur t juurde= 294 °C, siis on kiirgustorude välispinna keskmine temperatuur:
kus Δt- kiirgustorude välispinna temperatuuri ja torudes soojendatava veeauru (tooraine) temperatuuri erinevus; Δt= 20 - 60 °С;
TO.
Maksimaalne kavandatud põlemistemperatuur:
kus t o- kütuse ja õhu esialgse segu alandatud temperatuur; võetakse võrdseks põlemiseks tarnitava õhu temperatuuriga;
TÄNUD.- põlemisproduktide erisoojusmaht temperatuuril t P;
°C.
Kell tmax = 1772,8 °С ja t n \u003d 800 ° C absoluutselt musta pinna soojustihedus qs kiirgustorude välispinna erinevate temperatuuride jaoks on järgmised väärtused:
Θ, °С 200 400 600
qs, W/m2 1,50 ∙ 10 5 1,30 ∙ 10 5 0,70 ∙ 10 5
Koostame abidiagrammi (joonis 2) vt lisa, mille järgi leiame soojustiheduse Θ = 527 °С juures: qs\u003d 0,95 ∙ 10 5 W / m 2.
Arvutame ahju kogu soojusvoo:
Täiesti musta pinnaga võrdväärse ala esialgne väärtus:
m 2.
Aktsepteerime müüritise sõelumisastet Ψ = 0,45 ja α = 1,25 puhul leiame, et
Hs /H l = 0,73.
Samaväärse tasase pinna väärtus:
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 väärtus:
m 2.
Kiirgustorude küttepind:
m 2.
Valime ahju BB2, selle parameetrid:
kiirguskambri pind, m 2 180
konvektsioonikambri pind, m 2 180
ahju tööpikkus, m 9
kiirguskambri laius, m 1,2
versioon b
kütuse põlemismeetod leegivaba
kiirguskambri toru läbimõõt, mm 152×6
konvektsioonikambri toru läbimõõt, mm 114×6
Torude arv kiirguskambris:
kus d n on kiirguskambri torude välisläbimõõt, m;
l põrand - kiirgustorude kasulik pikkus, pestud suitsugaaside vooluga, m,
l põrand = 9 - 0,42 = 8,2 m,
.
Kiirgustorude pinna termiline pinge:
W/m2.
Määrake konvektsioonikambri torude arv:
Järjestame need malelaua mustris 3 ühes horisontaalses reas. Torude vaheline samm S = 1,7 d h = 0,19 m.
Keskmine temperatuuride erinevus määratakse järgmise valemiga:
°C.
Soojusülekandetegur konvektsioonikambris:
W / (m 2 ∙ K).
Konvektsioonitorude pinna soojuspinge määratakse järgmise valemiga:
W/m2.
2.4 Ahju pooli hüdrauliline arvutus
Ahjuspiraali hüdrauliline arvutus seisneb veeauru rõhukao määramises kiirgus- ja konvektsioonitorudes.
kus G
ρ kuni v.p. - veeauru tihedus keskmisel temperatuuril ja rõhul konvektsioonikambris, kg / m 3;
d k – konvektsioonitorude siseläbimõõt, m;
z k on voolude arv konvektsioonikambris,
Prl.
ν k \u003d 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 auru kiirus:
kus G on ahjus ülekuumendatud veeauru voolukiirus, kg/s;
ρ r v.p. - veeauru tihedus keskmisel temperatuuril ja rõhul konvektsioonikambris, kg / m 3;
dр – konvektsioonitorude siseläbimõõt, m;
z p on voolude arv ventilatsioonikambris,
Prl.
Veeauru kinemaatiline viskoossus keskmisel temperatuuril ja rõhul konvektsioonikambris ν p \u003d 8,59 ∙ 10 -6 m 2 / s.
Reynoldsi kriteeriumi väärtus:
Torude kogupikkus sirgel lõigul:
m.
Hüdrauliline hõõrdetegur:
Hõõrdumise rõhukadu:
Pa = 15,1 kPa.
Rõhukadu kohaliku takistuse ületamiseks:
Pa = 11,3 kPa,
kus Σ ζ lk\u003d 0,35 - takistustegur 180 ºС pööramisel,
- pöörete arv.
Kogu rõhukadu:
Tehtud arvutused näitasid, et valitud ahi tagab veeauru ülekuumenemise antud režiimis.
3. Jääksoojuskatla arvutamine
Leia suitsugaaside keskmine temperatuur:
kus t 1 - suitsugaaside temperatuur sisselaskeava juures,
t 2 – väljuva suitsugaasi temperatuur, °С;
°C (538 K).
Suitsugaaside massivool:
kus B - kütusekulu, kg / s;
Suitsugaaside spetsiifilised entalpiad määratakse tabelis esitatud andmete alusel. 3 ja fig. 1 vastavalt valemile:
Jahutusvedelike entalpiad Tabel 4
Suitsugaaside kaudu edastatav soojusvoog:
kus H 1 ja H 2 - 1 kg kütuse põletamisel tekkinud suitsugaaside entalpia vastavalt KU sisse- ja väljalaskeava temperatuuril, kJ/kg;
B - kütusekulu, kg/s;
h 1 ja h 2 - suitsugaaside erientalpiad, kJ / kg,
Vee poolt tajutav soojusvoog, W:
kus η ku - soojuskasutuse koefitsient CU-s; η ku = 0,97;
G n - auruvõimsus, kg/s;
h k vp - küllastunud veeauru entalpia väljalasketemperatuuril, kJ/kg;
h n - toitevee entalpia, kJ/kg,
KÜ-s vastuvõetud veeauru kogus määratakse järgmise valemiga:
kg/s.
Soojusvoog, mida vesi küttetsoonis võtab:
kus h k in - vee erientalpia aurustumistemperatuuril, kJ / kg;
Suitsugaaside poolt veele ülekantav soojusvoog küttetsoonis (kasulik soojus):
kus h x on suitsugaaside erientalpia temperatuuril t x , siit:
kJ/kg.
1 kg kütuse põlemisentalpia väärtus:
Vastavalt joonisele fig. 1 väärtusele vastav suitsutoru temperatuur H x = 5700,45 kJ/kg:
t x = 270 °С.
Keskmine temperatuuride erinevus küttetsoonis:
°C.
270 suitsugaasid 210 Võttes arvesse vastuvooluindeksit:
kus TO f on soojusülekandetegur;
m 2.
Keskmine temperatuuride erinevus aurustumistsoonis:
°C.
320 suitsugaasid 270 Võttes arvesse vastuvooluindeksit:
187 veeaur 187
Soojusvahetuse pindala küttetsoonis:
kus TO f on soojusülekandetegur;
m 2.
Soojusvahetuse kogupindala:
F = F n + F sina,
F\u003d 22,6 + 80 \u003d 102,6 m 2.
Vastavalt standardile GOST 14248-79 valime standardse aururuumiga aurusti, millel on järgmised omadused:
korpuse läbimõõt, mm 1600
torukimpude arv 1
torude arv ühes kimbus 362
soojusvahetuspind, m 2 170
ühe löögi läbilõikepindala
läbivad torud, m 2 0,055
4. Õhusoojendi soojusbilanss
Atmosfääriõhk temperatuuriga t ° in-x siseneb seadmesse, kus see kuumutatakse temperatuurini t x in-x suitsugaaside kuumuse tõttu.
Õhukulu, kg / s, määratakse vajaliku kütusekoguse alusel:
kus IN- kütusekulu, kg/s;
L- tegelik õhukulu 1 kg kütuse põletamisel, kg/kg,
Suitsugaasid, mis eraldavad oma soojust, jahutatakse t dg3 = t dg2 enne t dg4 .
=
kus H3 Ja H4- suitsugaaside entalpiad temperatuuridel t dg3 Ja t dg4 vastavalt kJ/kg,
Õhuga tajutav 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 aktiivotsikuga (KTAN) kontaktaparatuuri, kus nende temperatuur langeb alates t dg5 = t dg4 temperatuurini t dg6= 60 °С.
Suitsugaaside soojus eemaldatakse kahe eraldiseisva veevooluga. Üks voog puutub otseselt kokku suitsugaasidega ja teine vahetab nendega soojust spiraali seina kaudu.
Suitsugaasidest eraldatud soojusvoog, W:
kus H5 Ja H6- suitsugaaside entalpiad temperatuuril t dg5 Ja t dg6 vastavalt kJ/kg,
Jahutusvee kogus (kokku), kg/s, määratakse soojusbilansi võrrandist:
kus η - KTAN efektiivsus, η = 0,9,
kg/s.
Jahutusvee poolt tajutav 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. Soojustagastusjaama kasuteguri arvutamine
Sünteesitud süsteemi efektiivsuse väärtuse määramisel ( η mu) kasutatakse traditsioonilist lähenemist.
Soojustagastusjaama kasuteguri arvutamine toimub järgmise valemi järgi:
7. Süsteemi "ahi – heitsoojuskatel" eksergihindamine
Eksergeetiline energiatehnoloogiliste süsteemide analüüsimeetod võimaldab kõige objektiivsemalt ja kvalitatiivsemalt hinnata energiakadusid, mida termodünaamika esimest seadust kasutades tavapärasel hindamisel mitte kuidagi ei tuvastata. Vaadeldaval juhul kasutatakse hindamiskriteeriumina eksergia efektiivsust, mis on defineeritud kui eemaldatud eksergia ja süsteemi antud eksergia suhe:
kus E sub- kütuse eksergia, MJ/kg;
E resp.- eksergia, mille võtab 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 entalpiad vastavalt ahju sisselasketemperatuuril ja ümbritseva õhu temperatuuril, kJ/kg;
See- 298 K (25 °С);
∆S- õhu entroopia muutus, kJ/(kg K).
Enamikul juhtudel võib õhueksergia väärtuse tähelepanuta jätta, see tähendab:
Vaadeldavale süsteemile määratud eksergia on ahjus veeauru poolt neelatud eksergia summa ( E resp1) ja eksergia, mille veeaur võtab CH-s ( E resp2).
Ahjus kuumutatud auruvoolu jaoks:
kus G- aurukulu ahjus, kg/s;
H vp1 Ja H vp2- veeauru entalpiad vastavalt ahju sisse- ja väljalaskeava juures, kJ/kg;
ΔS vp- veeauru entroopia muutus, kJ/(kg K).
HV-s saadava veeauru voolu jaoks:
kus G n- aurukulu CU-des, kg/s;
h kuni ptk- küllastunud veeauru entalpia KU väljalaskeava juures, kJ/kg;
h n sisse- toitevee entalpia KU sisselaskeava juures, kJ/kg.
E resp. = E otv1 + E otv2 ,
E resp.\u003d 1965,8 + 296,3 \u003d 2262,1 J / kg.
Järeldus
Pärast kavandatava paigaldise arvutuse (protsessiahju heitgaaside soojuse taaskasutamine) teostamist võime järeldada, et antud kütuse koostise, ahju tootlikkuse veeauru osas ja muude näitajate korral on küttekeha kasutegur. sünteesitud süsteem on kõrge, seega on paigaldamine tõhus; seda näitas ka süsteemi "ahi - heitsoojuskatel" eksergiahinnang, kuid energiakulude osas jätab paigaldus soovida ja vajab täiustamist.
Kasutatud kirjanduse loetelu
1. Haraz D .JA. Sekundaarsete energiaressursside kasutamise viisid keemiatööstuses / D. I. Kharaz, B. I. Psakhis. - M.: Keemia, 1984. - 224 lk.
2. Scoblo A . JA. Skoblo A.I., Tregubova I.A., Yu.K., Molokanov. - 2. väljaanne, muudetud. ja täiendav – M.: Keemia, 1982. – 584 lk.
3. Pavlov K .F. Näited ja ülesanded keemiatehnoloogia protsesside ja seadmete käigus: Proc. Käsiraamat ülikoolidele / K. F. Pavlov, P. G. Romankov, A. A. Noskov; Ed. P. G. Romankova. - 10. väljaanne, muudetud. ja täiendav - L.: Keemia, 1987. - 576 lk.
Lisa
