Propriétés physiques de l'air, des gaz et de l'eau. Propriétés thermophysiques des gaz de combustion La densité de gaz de combustion à différentes températures
Lorsque la combustion de carburant de carburant dans l'air, l'équation (21C + 2102 + 79N2 \u003d 21C02 + 79N2) sur chaque volume C02 dans les produits de combustion représente 79: 21 \u003d 3,76 volume N2.
Lorsque la combustion d'anthracite, de charbons maigres et d'autres types de carburant à haute teneur en carbone, les produits de combustion sont formés près de la composition de produits de combustion de carbone. Lorsque la combustion d'hydrogène par équation
42h2 + 2102 + 79N2 \u003d 42h20 + 79N2
Sur chaque volume H20 comptes pour 79:42 \u003d 1,88 volume d'azote.
Dans les produits de combustion des gaz naturels, liquéfiés et de coke, combustible liquide, bobine de bois de chauffage, charbon brun, charbon de feu long et gazeux et autres types de carburant avec une teneur significative d'hydrogène dans une masse combustible est formée un grand nombre de Vapeur d'eau, dépassant parfois le volume C02. La présence d'humidité dans le dessus
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Tableau 36. Capacité thermique, KCAL / (MW. ° C) |
LIVE, Naturellement, augmente la teneur en vapeur d'eau dans les produits de combustion.
Composition des produits combustion complète Les principaux types de carburant dans le volume chiométrique à vapeur sont donnés dans le tableau. 34. À partir de ceux-ci, on peut constater que, dans des produits de combustion de tous types de carburant, la teneur en N2 dépasse de manière significative la teneur totale de C02-F-H20 et dans les produits de combustion de carbone, il est de 79%.
Les produits de combustion d'hydrogène contiennent 65% N2, dans les produits de combustion des gaz naturels et liquéfiés, de l'essence, du mazout et d'autres types de combustibles hydrocarbonés, sa teneur est de 70 à 74%.
Figure. 5. Capacité de chaleur volumétrique
Combustion de produits
4 - Produits de combustion de carbone
5 - Produits de combustion d'hydrogène
La capacité de chaleur moyenne des produits de combustion complètes qui ne contiennent pas d'oxygène peut être calculée par la formule
C \u003d 0,01 (CC02C02 + CSO2S02 + C "20H20 + CN2N2) KCAL / (M3- ° C), (VI. 1)
Lorsque CC0G, CSO2, Sina0, CNA, la capacité de chaleur volumétrique du dioxyde de carbone, du gaz soufre, de la vapeur d'eau et de l'azote, et C02, S02, H20 et N2 sont la teneur des composants correspondants dans les produits de combustion,% (volume).
Conformément à cela, la formule (VI. 1) acquiert le formulaire suivant:
C \u003d 0,01. (CC02 /? 02 + CHJ0H20-BCNI! N2) KCAL / (M3 "° С). (Vi.2)
La capacité de chaleur volumétrique moyenne C02, H20 et N2 dans la plage de température de 0 à 2500 ° C est donnée dans le tableau. 36. Les courbes caractérisant la variation de la capacité de chaleur volumétrique moyenne de ces gaz avec une augmentation de la température sont illustrées à la Fig. cinq.
De ceux montrés dans le tableau. 16 données et courbes décrites à la Fig. 5, vous pouvez voir ce qui suit:
1. La capacité thermique en vrac de C02 dépasse de manière significative la capacité thermique H20, qui dépasse à son tour la capacité de chaleur N2 dans la plage de température de 0 à 2000 ° C.
2. La capacité de chaleur de C02 augmente avec une température croissante plus rapidement que la capacité de chaleur H20 et la capacité de chaleur H20 est plus rapide que la capacité de chaleur N2. Cependant, malgré cela, la capacité de chaleur volumétrique moyenne pondérée de la combustion de la combustion de carbone et d'hydrogène dans le volume stoechiométrique d'air diffère peu.
La position spécifiée, quelque peu inattendue à première vue, est due au fait que, dans les produits de la combustion complète de carbone dans l'air pour chaque mètre cube de C02, qui présente la capacité de chaleur volumétrique la plus élevée, représente 3,76 m3 N2 avec un minimum de volumétrique volumétrique.
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Capacité de chaleur volumétrique moyenne des produits de combustion de carbone et d'hydrogène dans une quantité théoriquement nécessaire d'air, KCAL / (m3- ° C)
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Capacité thermique et produits de combustion d'hydrogène pour chaque mètre cube de vapeur d'eau, dont la capacité de chaleur volumétrique est inférieure à celle du sho, mais plus que dans N2, il y a une demi-quantité d'azote (1,88 m3).
En conséquence, la capacité de chaleur volumétrique moyenne des produits de combustion de carbone et d'hydrogène dans l'air est alignée, comme on peut le voir à partir de la table de données. 37 et comparaison des courbes 4 et 5 de la Fig. 5. La différence dans les produits d'alimentation en chaleur moyenne pondérée de la combustion du carbone et de l'hydrogène dans l'air ne dépasse pas 2%. Naturellement, la capacité thermique des produits de combustion de carburant constitué principalement de carbone et d'hydrogène, dans le volume stoechiométrique d'air, se situant dans une zone étroite entre les courbes 4 et 5 (ombragée de la figure 5) ..
Produits de combustion complètes de différents types; Le carburant dans l'air stœchiométrique dans la plage de température de 0 à 2100 ° C présente la capacité thermique suivante, KCAL / (M3\u003e ° C):
Essuie-glaces en capacité thermique dans les produits de combustion différentes espèces Le carburant est relativement petit. W. carburant solide Avec une teneur élevée en humidité (bois de chauffage, tourbe, brouillons, etc.) La capacité thermique des produits de combustion dans la même plage de température est supérieure à celle du carburant à faible teneur en humidité (anthracite, charbons en pierre, huile de carburant, gaz naturel, etc. ). Cela est dû au fait que lorsque la combustion de carburant avec une teneur élevée en humidité dans les produits de combustion, la teneur en vapeur d'eau a une capacité thermique plus élevée par rapport au dioxyde de gaz - azote.
Dans l'onglet. 38 montre la capacité de chaleur volumétrique moyenne des produits de combustion complètes qui ne sont pas dilués avec de l'air pour différentes plages de température.
Tableau 38.
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La valeur de la chaleur moyenne non diluée avec la combustion d'air et la combustion d'air dans la plage de température de 0 à t ° C
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L'augmentation de la teneur en humidité dans le carburant augmente la capacité de chaleur des produits de combustion dues à l'augmentation de la teneur en vapeur d'eau dans la même plage de température par rapport à la capacité thermique des produits de combustion de carburant avec une teneur en humidité inférieure et réduit en même temps La température de combustion du carburant due à l'augmentation du volume de produits de combustion dues au couple d'eau.
Avec une augmentation de la teneur en humidité dans le combustible, la capacité de chaleur en vrac des produits de combustion dans une plage de température donnée augmente et, en même temps, la plage de température de 0 à £ Takh est réduite en raison d'une diminution de la valeur de la valeur.<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).
Cela permet de simplifier de manière significative la détermination des températures de combustion calorimétriques et calculées (selon la procédure décrite dans CH. VII). La précision de l'erreur ne dépasse généralement pas 1%, ou 20 °.
De la considération des courbes 4 et 5 de la Fig. 5 On peut voir que le rapport entre les conteneurs de chaleur de combustion complète de carbone dans le volume stoechiométrique d'air dans la plage de température de 0 à t ° C, par exemple de 0 à
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Capacité thermique des produits de combustion de 0 à T'MayL de divers types de combustibles solides avec une teneur allant de 0 à 40% d'humidité, dans un volume d'air stœchiométrique
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200 et de 0 à 2100 ° C sont pratiquement égaux au rapport de la chaleur des produits de la combustion d'hydrogène dans les mêmes intervalles de température. Le rapport spécifié de la capacité de chaleur C 'reste presque constant et pour les produits de combustion complète de divers types de carburant dans le volume d'air de stoichiométon.
Dans l'onglet. 40 montre les relations de produits de capacité de chaleur de la totalité de combustion de carburant avec une petite teneur en ballast, se déplaçant dans des produits à combustion gazeux (anthracite, coke, charbons en pierre, carburant liquide, gaz naturel, gaz à coke, etc.) vont de 0 à t ° C et dans la plage de température de 0 à 2100 ° C. Étant donné que la production de chaleur de ces carburants est proche de 2100 ° C, le rapport spécifié de la capacité de chaleur avec 'est égal au rapport de capacité de chaleur dans la plage de température de 0 à t et de 0 à TM & x-
Dans l'onglet. 40 sont également donnés des valeurs de la valeur c ', comptées pour les produits de combustion de carburant avec une teneur élevée de ballast, se déplaçant lors de la combustion de carburant dans des produits de combustion gazeuse, c'est-à-dire une humidité dans le carburant solide, l'azote et le dioxyde de carbone dans le gazoux . La productivité thermique des combustibles spécifiés (bois de chauffage, tourbe, brouillons, générateur mixte, gaz et gaz de domaine) est égal à 1600-1700 ° C.
Tableau 40.
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Le traitement de la capacité de chaleur des produits de combustion avec 'et de l'air k dans une plage de température de 0 à t ° C à la capacité thermique des produits de combustion de 0 à (SCH
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Comme on peut le voir de la table. 40, valeurs avec 'et à peu diffèrent même pour les produits de combustion de carburant avec une teneur différente de ballast et de la chaleur.
État pédagogique de l'enseignement supérieur d'une formation professionnelle supérieure
"Université technique de Samara State"
Département "Technologie chimique et écologie industrielle"
Travail de cours
sous la discipline "Technique thermodynamique et ingénierie thermique"
Sujet: Calcul de l'installation de la chaleur des gaz de déchets du four technologique
Terminé: Étudiant Ryabinin E.A.
Cours zf III Groupe 19
Vérifié: consultant churkina a.yu.
Samara 2010
introduction
La plupart des entreprises chimiques ont formé des déchets thermiques élevés et basse température, qui peuvent être utilisés comme ressources énergétiques secondaires (WEP). Ceux-ci incluent des gaz sortants de diverses chaudières et des fours technologiques, des ruisseaux refroidis, de l'eau de refroidissement et de la vapeur usée.
Thermal Wer couvre largement la nécessité de la chaleur des industries individuelles. Ainsi, dans l'industrie de l'azote, au détriment de la WEP, la Bole est satisfaite d'un besoin de chaleur de 26%, dans l'industrie de la Soda - plus de 11%.
La quantité de WER utilisée dépend de trois facteurs: la température de la WeP, leur puissance thermique et la continuité de sortie.
Actuellement, l'élimination de la chaleur des gaz de production d'échappement a été la plus grande répartition, que presque tous les processus de lutte contre les incendies ont un potentiel de température élevé et que la plupart des industries peuvent être utilisées en permanence. La chaleur des gaz d'échappement est la principale balance énergétique de fond. Il est principalement utilisé pour la technologie et, dans certains cas, à la fois à des fins énergétiques (dans les chaudières - UTILISERS).
Cependant, l'utilisation généralisée de Thermal Thermo-Thermique à haute température est associée au développement de méthodes d'utilisation, notamment à la chaleur chaude chaude, aux produits, etc., de nouvelles méthodes d'élimination de la chaleur des gaz d'échappement, ainsi que de l'amélioration des conceptions de la conception existante. équipement d'utilisation.
1. Description du schéma technologique
Dans les fours tubulaires qui n'ont pas de chambres à convection, ni dans des fours de type à convection par rayonnement, mais ayant une température initiale relativement élevée du produit chauffant, la température des gaz d'échappement peut être relativement élevée, ce qui entraîne une perte de chaleur accrue, une diminution dans l'efficacité de la fournaise et une plus grande consommation de carburant. Par conséquent, il est nécessaire d'utiliser la chaleur des gaz d'échappement. Cela peut être réalisé soit en utilisant un chauffe-air, de l'air chauffant entrant dans le four à combustion de carburant, soit l'installation de recyclars de déchets qui vous permettent d'obtenir une vapeur d'eau nécessaire aux besoins technologiques.
Cependant, des coûts supplémentaires du chauffe-air, de la soufflante et d'une consommation d'électricité supplémentaire consommée par le moteur de ventilateur sont nécessaires pour effectuer le chauffage de l'air.
Pour assurer le fonctionnement normal du chauffe-air, il est important d'empêcher la possibilité d'une corrosion de sa surface du côté de la combustion des gaz de combustion. Ce phénomène est possible lorsque la température de la surface d'échange de chaleur est inférieure à la température du point de rosée; Dans ce cas, une partie des gaz de combustion, directement en contact avec la surface du chauffe-air, est considérablement refroidie, la vapeur d'eau contenue en eux est partiellement condensée et absorbe du dioxyde de soufre des gaz, forme l'acide faible agressif.
Le point de rosée correspond à la température à laquelle la pression de l'eau de vapeur saturée s'avère égale à la pression partielle de la vapeur d'eau contenue dans des gaz de combustion.
L'une des méthodes de protection contre la corrosion les plus fiables est un préchauffage de l'air de quelque manière que ce soit (par exemple, dans l'eau ou le canal de vapeur) à une température supérieure au point de rosée. Une telle corrosion peut se produire sur la surface des tuyaux de convection, si la température de la matière première entrant dans le four est inférieure à celle du point de rosée.
La source de chaleur, pour augmenter la température d'une vapeur saturée, est la réaction d'oxydation (combustion) du carburant primaire. Les gaz de fumée formés lors de la combustion donnent leur chaleur en rayonnement, puis des chambres à convection avec un débit brut (paire d'eau). La vapeur d'eau surchauffée entre le consommateur et les produits de combustion quittent le four et entrent dans la chaudière de recycleur. À la sortie de la KU, la vapeur d'eau saturée arrive à la fourniture de surchauffe à la vapeur dans le four et les gaz de combustion, ce qui refroidit l'eau nutritive est entrée dans le chauffe-air. De l'appareil de chauffage à l'air, les gaz de combustion vont à la tente, où l'eau venant sur la bobine est chauffée et va directement au consommateur et les gaz de combustion dans l'atmosphère.
2. Calcul du four
2.1 Calcul du processus de brûlage
Nous définissons la faible combustion de chaleur du carburant Q. R N. . Si le carburant est un hydrocarbure individuel, puis de la combustion de chaleur Q. R N. Il est égal à la chaleur standard de la combustion moins la chaleur de l'évaporation de l'eau dans les produits de combustion. Il peut également être calculé en fonction des effets thermiques standard de la formation de produits source et de produits finis basés sur la loi Gess.
Pour le carburant constitué d'un mélange d'hydrocarbures, la chaleur de la combustion est déterminée, mais la règle d'additivité:
où Q pi n. - Chaleur de combustion jE. -Ho Composant de carburant;
y I. - Concentration jE. -Go Composant de carburant en fractions d'un, puis:
Q. R N. cm = 35.84 ∙ 0.987 + 63,80 ∙ 0.00333+ 91.32 0.0012+ 118.73 ∙ 0,0004 + 146.10 ∙ 0,0001 \u003d 35,75 MJ / m 3.
Masse molaire de carburant:
M. = Σ M i. ∙ y I. ,
où M i. - masse molaire jE. -Ho Composant de carburant, d'ici:
M m \u003d. 16,042 ∙ 0,987 + 30.07 ∙ 0 0033 + 44.094 ∙ 0,0012 + 58,120 ∙ 0,0004 + 72,15 ∙ 0,0001 + 44.15 ∙ 0.001 + 28.01 ∙ 0,007 \u003d 16,25 kg / mol.
kg / m 3,
ensuite Q. R N. cm , exprimé en MJ / kg, est égal à:
Mj / kg.
Les résultats du calcul sont réduits dans le tableau. une:
Composition du carburant Tableau 1
Nous définissons la composition élémentaire du carburant,% (masse):
,
où n i C. , nIH. , n i n. , n i O. - le nombre de carbone, d'atomes d'hydrogène, d'azote et d'oxygène dans les molécules de composants individuels inclus dans le carburant;
Le contenu de chaque composant de carburant, masses. %;
x I. - Le contenu de chaque composant de carburant, disent-ils. %;
M i. - masse molaire de composants individuels du carburant;
M. - masse molaire de carburant.
Vérification de la composition :
C + H + O + N \u003d 74.0 + 24,6 + 0,2 + 1.2 \u003d 100% (masse.).
Nous définissons la quantité théorique d'air requise pour l'incinération de 1 kg de carburant, elle est déterminée à partir de l'équation stoechiométrique de la réaction de combustion et de la teneur en oxygène dans l'air atmosphérique. Si la composition élémentaire du carburant, la quantité théorique d'air est connue L 0. , kg / kg, calculé par la formule:
En pratique, une quantité excessive d'air est introduite pour assurer la complétude de la combustion de carburant dans le four, nous trouverons un flux d'air valide à α \u003d 1,25:
L. = αl 0 ,
où L. - flux d'air valide;
α - coefficient d'air en excès,
L. = 1,25 ∙ 17.0 \u003d 21,25 kg / kg.
Volume d'air spécifique (n. Y.) pour la combustion de 1 kg de carburant:
où ρ B. \u003d 1 293 - Densité d'air dans des conditions normales,
m 3 / kg.
Nous trouvons le nombre de produits de combustion formés lors de la combustion de 1 kg de carburant:
si la composition élémentaire du carburant est connue, la composition de masse de gaz de combustion par 1 kg de carburant dans sa combustion complète peut être déterminée sur la base des équations suivantes:
où m CO2. , m h2o. , m n2. , m O2. - Masse de gaz appropriés, kg.
Produits de combustion totale:
m. p. S. = m CO2 + M H2O + M N2 + M O2
m. p. S. \u003d 2.71 + 2.21 + 16.33 + 1,00 \u003d 22,25 kg / kg.
Vérifiez la valeur obtenue:
où W F. - Consommation spécifique de vapeur de buse lors de la combustion de carburant liquide, kg / kg (pour le carburant de gaz W F. = 0),
Étant donné que le carburant est gazeux, la teneur en humidité dans l'air est négligée et la quantité de vapeur d'eau ne prend pas en compte.
Trouvez le volume de produits de combustion dans des conditions normales formées lors de la combustion de 1 kg de carburant:
où m i. - la masse du gaz correspondant généré lors de la combustion de 1 kg de carburant;
ρ I. - densité de ce gaz dans des conditions normales, kg / m 3;
M i. - masse molaire de ce gaz, kg / kmol;
22.4 - Volume molaire, m 3 / kmol,
m 3 / kg; 
m 3 / kg;
m 3 / kg; 
m 3 / kg.
Le volume total de produits de combustion (n. Y.) dans le flux d'air réel:
V \u003d V CO2 + V H2O + V N2 + V O2 ,
V. = 1.38 + 2.75+ 13.06 + 0,70 \u003d 17,89 m 3 / kg.
La densité de produits de combustion (n. Y.):
kg / m 3.
Nous trouverons la capacité de chaleur et l'enthalpie de produits de combustion 1 kg de carburant dans la plage de températures allant de 100 ° C (1773 k) à 1500 ° C (1773 k) à l'aide d'une table de données. 2.
Capacité thermique spécifique moyenne des gaz avec p, kj / (kg ∙ k) Tableau 2
| t. , ° S. |
|||||
Enthalpie de gaz de combustion formée lors de la combustion de 1 kg de carburant:
où avec CO2. , avec H2O. , avec n2. , avec O2. - capacité de chaleur moyenne spécifique à la pression constante de la pelouse correspondante à des températures t. , Kj / (kg · k);
avec T. - la capacité de chaleur moyenne des gaz de combustion formée lors de la combustion de 1 kg de carburant à des températures t. , kj / (kg k);
à 100 ° C: kj / (kg ∙ k);
à 200 ° C: kj / (kg ∙ k);
à 300 ° C: kj / (kg ∙ k);
à 400 ° C: kj / (kg ∙ k);
à 500 ° C: kj / (kg ∙ k);
à 600 ° C: kj / (kg ∙ k);
à 700 ° C: kj / (kg ∙ k);
à 800 ° C: kj / (kg ∙ k);
à 1000 ° C: kj / (kg ∙ k);
à 1500 ° C: kj / (kg ∙ k);
Les résultats des calculs sont réduits dans le tableau. 3.
Enlèvement Produits de combustion Tableau 3.
Selon le tableau. 3 Construire un calendrier de dépendance H t. = f. ( t. ) (Fig. 1) voir pièce jointe .
2.2 Calcul de la balance thermique du four, de l'efficacité du four et de la consommation de carburant
Le flux de chaleur, perçu par la vapeur d'eau dans le four (charge thermique utile):
où G. - la quantité de vapeur d'eau surchauffée par unité de temps, kg / s;
H v1. et N vp2.
Prenez la température des gaz de combustion à l'écoulement égal à 320 ° C (593 K). La perte de chaleur par rayonnement à l'environnement sera de 10% et 9% d'entre elles sont perdues dans la chambre radieuse et 1% en convection. L'efficacité du four η t \u003d 0,95.
Perte de chaleur de Nosta chimique, ainsi que le nombre de chaleur de carburant entrant et de négligence de l'air.
Déterminez le four KPD:
où Comment - Produits d'enthalpie de combustion à la température des gaz de combustion quittant le four, t UK ; La température des gaz de combustion sortante est généralement prise de 100 à 150 ° C au-dessus de la température initiale de la matière première à l'entrée de la fournaise; q pot - perte de chaleur par rayonnement à l'environnement,% ou actions de Q étage ;
Consommation de carburant, kg / s:
kg / s.
2.3 Calcul de la caméra radiante et de la caméra de convection
Nous définissons la température des gaz de combustion sur le laissez-passer: t. P \u003d 750 - 850 ° C, accepter
t. P \u003d 800 ° С (1073 K). Enlèvement de produits de combustion à une température de la passe
H. P \u003d 21171.8 KJ / kg.
Flux thermique, perçu par la vapeur d'eau dans des tuyaux radiants:
où N. P - enthalpie de produits de combustion à la température des gaz de combustion PA pervali, kj / kg;
η t - l'efficacité du four; Il est recommandé de le prendre égal à 0,95 - 0,98;
Flux thermique, perçu par la vapeur d'eau dans les tuyaux de convection:
L'enthalpie de vapeur d'eau à l'entrée de la section radieuse sera la suivante:
Kj / kg.
Nous acceptons l'ampleur de la perte de pression dans la chambre de convection ∆ P. à \u003d 0.1 MPa, puis:
P. à = P. - P. à ,
P. à \u003d 1.2 - 0,1 \u003d 1.1 MPa.
Température d'entrée de vapeur d'eau dans la section radiante t. à \u003d 294 ° C, la température moyenne de la surface extérieure des tuyaux radiants sera la suivante:
où ΔT. - la différence entre la température de la surface extérieure des tuyaux radiants et la température de la vapeur d'eau (matières premières) chauffées dans les tuyaux; ΔT. \u003d 20 - 60 ° C;
À.
Température de combustion calculée maximale:
où À. - la température réduite du mélange initial de carburant et d'air; Il est accepté égal à la température de l'air fourni à la combustion;
mERCI. - Capacité de chaleur spécifique des produits de combustion à des températures t. P;
° С.
Pour t max = 1772.8 ° C et t. P \u003d 800 ° C thermique de surface absolument noire q S. Pour différentes températures de la surface extérieure des tuyaux radiants, les valeurs suivantes sont:
Θ, ° C 200 400 600
q S. , W / m 2 1.50 ∙ 10 5 1,30 ∙ 10 5 0,70 ∙ 10 5
Nous construisons une carte auxiliaire (Fig. 2) voir pièce jointe Où nous trouvons de la chaleur à θ \u003d 527 ° C: q S. \u003d 0,95 ∙ 10 5 W / m 2.
Nous calculons le flux thermique complet introduit dans la fournaise:
Valeur préliminaire de la zone de la surface absolument noire équivalente:
m 2.
Nous acceptons le degré de blindage de maçonnerie ψ \u003d 0,45 et pour α \u003d 1,25 nous trouvons que
H S. /H. L. = 0,73.
La valeur de la surface plane équivalente:
m 2.
Nous acceptons le placement des tuyaux à rangée et l'étape entre eux:
S. = 2rÉ. N. \u003d 2 ∙ 0,152 \u003d 0,304 m. Pour ces valeurs, facteur de forme À = 0,87.
La magnitude de la surface de maçonnerie couverte:
m 2.
La surface des tuyaux radiants de chauffage:
m 2.
Sélectionnez Furnace BB2, ses paramètres:
surface de la chambre de rayonnement, M 2 180
surface de la chambre de convection, M 2 180
longueur de travail Four, M 9
largeur de la chambre de rayonnement, M 1,2
b. Exécution
méthode de combustion de carburant Flame
diamètre du rayonnement de diamètre du tuyau, mm 152 × 6
diamètre des tubes de chambre à convection, mm 114 × 6
Le nombre de tuyaux dans la chambre de rayonnement:
où rÉ. H est le diamètre extérieur des tuyaux dans la chambre de rayonnement, M;
l. Paul - Longueur utile des tuyaux radiants, lavés par des gaz de combustion, M,
l. sexe \u003d 9 - 0,42 \u003d 8,2 m,
.
Le changement de chaleur de la surface des tuyaux radiants:
W / m 2.
Nous déterminons le nombre de tuyaux de la chambre de convection:
Nous les avons dans un ordre de vérificateur 3 en une rangée horizontale. Étape entre les tuyaux S \u003d 1,7 rÉ. H \u003d 0,19 m.
La différence de température moyenne est déterminée par la formule:
° С.
Coefficient de transfert de chaleur dans la chambre de convection:
W / (m 2 ∙ k).
Le changement de chaleur de la surface des tuyaux de convection est déterminé par la formule:
W / m 2.
2.4 Calcul hydraulique de la bobine de poêle
Le calcul hydraulique de la bobine du four est de déterminer la perte de pression de vapeur d'eau dans des tuyaux radiants et de convection.
où G.
ρ V.P. - la densité de vapeur d'eau à une température moyenne et à une pression dans la chambre de concentration, kg / m 3;
rÉ. k - le diamètre intérieur des tuyaux de convection, M;
z. K - le nombre de flux dans la chambre de convection,
mme.
ν K \u003d 3,311 ∙ 10 -6 m 2 / s.
La valeur du critère Reynolds:
m.
Perte de pression pour friction:
Pa \u003d 14.4 kPa.
PA \u003d 20,2 kPa.
où σ. ζ K.
- le nombre de tours.
Perte de pression totale:
2.5 Calcul de la perte de pression de la vapeur d'eau dans la chambre de radiation
Vitesse moyenne de la vapeur d'eau:
où G. - Consommation de surchauffe dans le four de vapeur d'eau, kg / s;
ρ R.p. - la densité de vapeur d'eau à une température moyenne et à une pression dans la chambre de concentration, kg / m 3;
rÉ. P - diamètre intrunémique des tuyaux de convection, m;
z. P est le nombre de flux dans la chambre de la cellule,
mme.
La viscosité cinématique de la vapeur d'eau à une température moyenne et une pression dans la chambre de convection ν P \u003d 8,59 ∙ 10 -6 m 2 / s.
La valeur du critère Reynolds:
La longueur totale des tuyaux sur la zone droite:
m.
Coefficient de frottement hydraulique:
Perte de pression pour friction:
PA \u003d 15,1 kPa.
Perte de pression pour surmonter la résistance locale:
Pa \u003d 11,3 kPa,
où σ. ζ R. \u003d 0,35 - le coefficient de résistance lors de la rotation de 180 ºС,
- le nombre de tours.
Perte de pression totale:
Les calculs ont montré que le four sélectionné fournira le processus de surchauffe de la vapeur d'eau en mode donné.
3. Calcul de l'utilisation de la chaudière
Nous trouvons la température moyenne des gaz de combustion:
où t. 1 - température des gaz de combustion à l'entrée,
t. 2 - la température des gaz de combustion à la sortie, ° C;
° С (538 K).
Flux de masse de gaz de combustion:
là où la consommation de carburant, kg / s;
Pour les gaz de combustion, enthalpie spécifique détermine basé sur la table de données. 3 et la Fig. 1 par formule:
Transporteurs de chaleur en entrée Tableau 4.
Flux de chaleur transmis par des gaz fumeurs:
où N. 1 I. H. 2 - l'enthalpie de gaz de combustion à la température de l'entrée et la sortie de Ku, respectivement, formée lors de la combustion de 1 kg de carburant, KJ / kg;
B - Consommation de carburant, kg / s;
h. 1 I. h. 2 - enthousiasme spécifiques de gaz de combustion, kj / kg,
Flux de chaleur, perçu par l'eau, W:
où η Ku - le coefficient d'utilisation de la chaleur à Ku; η ku \u003d 0,97;
G. n - sortie de vapeur, kg / s;
h. VP - enthalpie de vapeur d'eau saturée à la température de sortie, KJ / kg;
h. n Intallant de l'eau nutritive, kj / kg,
La quantité de vapeur d'eau obtenue à Ku, nous définissons la formule:
kg / s.
Le flux de chaleur, perçu par l'eau dans la zone de chauffage:
où h. enthalpie d'eau spécifique à la température d'évaporation, KJ / kg;
Flux thermique fabriqué par des gaz de combustion d'eau dans la zone de chauffage (chaleur utile):
où h. X - enthalpie spécifique de gaz de combustion à des températures t. X, Par conséquent:
kj / kg.
La valeur de la combustion de 1 kg de carburant:
En figue. 1 température de fumée correspondant à la valeur H. x \u003d 5700.45 KJ / kg:
t. x \u003d 270 ° C.
La différence de température moyenne dans la zone de chauffage:
° С.
270 gaz de combustion 210, en tenant compte de l'indice de contre-courant:
où À F - coefficient de transfert de chaleur;
m 2.
La différence de température moyenne dans la zone d'évaporation:
° С.
320 gaz de combustion 270, en tenant compte de l'indice de contre-courant:
187 Vapeur d'eau 187
La surface de l'échange de chaleur dans la zone de chauffage:
où À F-t6 coefficient;
m 2.
La surface totale de la surface d'échange de chaleur:
F. = F. N +. F. u,
F. \u003d 22.6 + 80 \u003d 102,6 m 2.
Conformément au GOST 14248-79, nous choisissons un évaporateur standard avec un espace de vapeur avec les caractéristiques suivantes:
diamètre de boîtier, mm 1600
le nombre de poutres 1
le nombre de tuyaux dans un ensemble 362
exchange de chaleur de surface, M 2 170
chanter célibataire
par des tuyaux, m 2 0,055
4. Chauffage d'air de balance de chaleur
Air atmosphérique avec température t ° dans x Entre le périphérique où chauffe la température t x en x En raison de la chaleur des gaz de combustion.
Le flux d'air, kg / s est déterminé en fonction de leur quantité de carburant requise:
où DANS - consommation de carburant, kg / s;
L. - flux d'air valide pour brûler 1 kg de carburant, kg / kg,
Gaz de combustion, céder leur chaleur, refroidie de t DHG = t DG2. avant que t DG4 .
=
où H 3. et H 4. - L'enthalpie de gaz de combustion à des températures t DG3 et t DG4 En conséquence, kj / kg,
Flux thermique, perçu par l'air, W:
où avec in-x - la capacité de chaleur spécifique moyenne, KJ / (kg à);
0,97 - Efficacité du chauffe-air,
Température de l'air ultime ( t x en x) Déterminé à partir de l'équation de la balance de chaleur:
À.
5. Balance thermique de Ktana
Après l'appareil de chauffage d'air, les gaz de combustion pénètrent dans l'appareil de contact avec une buse active (TANTON), où leur température diminue de t DG5 = t DG4 à la température t DG6. \u003d 60 ° C.
La chaleur des gaz de combustion est éliminée par deux flux d'eau distincts. Un flux entre en contact direct avec les gaz de combustion, et l'autre est alterné avec eux chaleureusement à travers la paroi de la bobine.
Flux de chaleur donné par des gaz fumeurs, W:
où H 5. et H 6. - L'enthalpie de gaz de combustion à des températures t DG5 et t DG6. En conséquence, kj / kg,
La quantité d'eau de refroidissement (totale), kg / s est déterminée à partir de l'équation de la balance de chaleur:
où η - kpd ktan, η \u003d 0,9,
kg / s.
Flux thermique, perçu par de l'eau de refroidissement, W:
où G de l'eau - Consommation d'eau de refroidissement, kg / s:
avec de l'eau - capacité de chaleur de l'eau spécifique, 4,19 kj / (kg à);
t n eau et t à l'eau - température de l'eau à l'entrée et à la sortie de Ktana, respectivement,
6. Calcul de l'efficacité de l'installation de l'enlèvement de chaleur
Lors de la détermination de l'efficacité du système synthétisé ( η TU) L'approche traditionnelle est utilisée.
Le calcul de l'efficacité de l'installation de l'électricité est effectué par la formule:
7. Évaluation exergétique du système du système - Système Utilistor Coile
La méthode d'analyse d'analyse des systèmes technologiques de l'énergie permet d'évaluer les pertes énergétiques les plus objectivement et qualitativement, qui ne sont détectées de quelque manière que ce soit avec l'estimation habituelle à l'aide de la première loi de thermodynamique. En tant que critère d'estimation dans le cas considéré, une efficacité extractique est utilisée, qui est définie comme la relation de l'exergy réservé à l'exergy de la liste énumérée dans le système:
où E néerlandais - exsert de carburant, MJ / kg;
E n'importe quel - Exserty, perçu par le flux de vapeur d'eau dans le four et l'utilisation de la chaudière.
Dans le cas du carburant gazeux, l'extériorique externe est consigné de l'exserve carburant ( E dt1) Et l'air exserve ( E play2.):
où N n. et NON. - enthalpie d'air à la température de l'entrée dans la fournaise de la fournaise et la température de l'ambulsion, respectivement, KJ / kg;
À. - 298 K (25 ° C);
Δs. - Changement d'entropie d'air, kj / (kg k).
Dans la plupart des cas, la quantité d'exsertion d'air peut être négligée, c'est-à-dire:
L'exsert réservé pour le système à l'étude est constitué d'exsetiga, perçu par le ferry de l'eau dans le four ( E ans1), et l'exsiiga, perçue par le ferry de l'eau à Ku ( E avd2.).
Pour le flux de vapeur d'eau chauffée dans le four:
où G. - consommation de vapeur dans le four, kg / s;
N vp1. et N vp2. - enthalpie de vapeur d'eau à l'entrée et à la sortie du four, respectivement, kj / kg;
ΔS vp - Changement d'entropie de vapeur d'eau, kj / (kg k).
Pour le flux de vapeur d'eau obtenue à Ku:
où G n. - consommation de vapeur à KU, kg / s;
h à vp - enthalpie de vapeur d'eau saturée à la sortie de Ku, KJ / kg;
h n b. - Enthalpie d'eau nutritive à l'entrée de Ku, KJ / kg.
E n'importe quel = E DV1 + E ANS2 ,
E n'importe quel \u003d 1965.8 + 296.3 \u003d 2262.1 J / kg.
Conclusion
Effectuant le calcul de l'installation proposée (utilisation de la chaleur des gaz d'échappement du four technologique), on peut conclure qu'avec cette composition du carburant, la performance du four sur une paire d'eau, d'autres indicateurs - la magnitude de L'efficacité du système synthétisé est élevée. L'installation est donc efficace; Cela a également montré l'évaluation extractique du système "Fouruaire-chaudière-chaudière", mais à l'énergie coûte que l'installation laisse beaucoup à désirer et nécessite un raffinement.
Liste des littérature d'occasion
1. Kharaz D. . ET . Façons d'utiliser des ressources énergétiques secondaires dans les industries chimiques / D. I. KHARAZ, B. I. PSAKHIS. - M.: Chimie, 1984. - 224 p.
2. Skoblo A. . ET . Processus et dispositifs du raffinage de l'huile et de l'industrie pétrochimique / A. I. Skoblo, I. A. Tregubova, Yu. K., Molokanov. - 2e éd., Pererab. et ajouter. - M.: Chimie, 1982. - 584 p.
3. Pavlov K. . F. . Exemples et tâches au taux de processus et de dispositifs de technologie chimique: études. Allocation pour les universités / K. F. Pavlov, P. G. Romankov, A. A. Soskov; Ed. P. G. ROMAKOVA. - 10ème éd., Pererab. et ajouter. - L.: Chimie, 1987. - 576 p.
application
Combustion de chaleur. La combustion de chaleur la plus basse du carburant gazeux sec QF varie considérablement de 4 à 47 mJ / m3 et dépend de sa composition - le rapport et la qualité de combustibles et non combustibles
Composants. La plus petite valeur de QF dans le gaz de domaine, dont la composition moyenne est d'environ 30% composée de gaz combustibles (principalement des oxydes de carbone) et d'environ 60% de l'azote non combustible N2. Les plus
La valeur de QF dans les gaz associés, caractérisée par une teneur accrue d'hydrocarbures lourds. La chaleur de la combustion des gaz naturels varie dans la gamme étroite QF \u003d 35.5 ... 37,5 mJ / m3.
La chaleur inférieure de la combustion de gaz individuels inclus dans la composition des combustibles gazeux est indiqué dans le tableau. 3.2. Sur les méthodes de détermination de la chaleur de la combustion du combustible gazeux, voir la section 3.
Densité. Il existe une densité de gaz absolue et relative.
La densité absolue du gaz RG, kg / m3, est la masse de gaz, qui vient de 1 m3 de ce gaz dans ce gaz. Lors du calcul de la densité d'un gaz séparé, le volume de son kilomètre est pris égal à 22,41 m3 (comme pour le gaz parfait).
La densité de gaz relative RTT est le rapport de la densité de gaz absolue dans des conditions normales et une densité d'air similaire:
ROTT \u003d RG / PV \u003d RG / 1 293, (6.1)
Lorsque RG, respectivement, la densité absolue du gaz et de l'air dans des conditions normales, kg / m3. La densité relative des gaz est généralement utilisée pour comparer divers gaz entre eux.
Les valeurs de la densité absolue et relative de gaz simples sont présentées dans le tableau. 6.1.
La densité du mélange de gaz PJM, kg / m3 est déterminée sur la base de la règle d'additivité, selon laquelle les propriétés des gaz sont résumées par leur fraction de volume dans le mélange:
Où XJ est la teneur volumétrique du 7ème gaz dans le carburant,%; (Rg); - la densité du J-ème gaz inclus dans le carburant, kg / m3; Le nombre de gaz individuels dans le carburant.
Les valeurs de la densité de combustibles gazeux sont présentées dans le tableau. P.5.
La densité des gaz P, kg / m3, en fonction de la température et de la pression, peut être calculée par la formule
Où p0 est la densité de gaz dans des conditions normales (T0 \u003d 273 K et P0 \u003d 101,3 kPa), kg / m3; P et t-, respectivement, pression valable, kPa et température de gaz absolue, K.
Presque toutes sortes de combustibles gazeux sont plus légers que l'air, donc lorsque la fuite, le gaz s'accumule sous les sols. Pour des raisons de sécurité avant de commencer la chaudière, l'absence de gaz est vérifiée dans les endroits les plus probables de son groupe.
La viscosité du gaz augmente avec une température croissante. Les valeurs de la viscosité dynamique du R, PA-C peuvent être calculées par l'équation empirique Siezer - prêter
Tableau 6.1.
Caractéristiques des composants de carburant à gaz (à T - O ° C Chr \u003d 101,3 kPa)
|
Chimique |
Masse masse m, |
Densité |
Concentré de volume |
||
|
Nom Gaza |
Absolu |
Relatif |
Les limites de l'inflammabilité des gaz dans un mélange avec de l'air,% |
||
|
Gaz combustible |
|||||
|
Propylène |
|||||
|
Oxyde de carbone |
|||||
|
Sulfure d'hydrogène |
|||||
|
Gaz non combustible |
|||||
|
Gaz carbonique |
|||||
|
le dioxyde de soufre |
|||||
|
Oxygène |
|||||
|
Atmosphère aérienne. |
|||||
|
Eau par |
Où P0 est le coefficient de la viscosité dynamique du gaz dans des conditions normales (G0 \u003d 273 K et P0 - 101,3 kPa), PA-C; T - Température de gaz absolue, K; C est un coefficient en fonction du type de gaz, K, est accepté dans le tableau. 6.2.
Pour un mélange de gaz, le coefficient de viscosité dynamique peut être approximativement déterminé par les valeurs de viscosité des composants individuels:
Où la GJ est une fraction de masse du J-ème gaz de carburant,%; La viscosité dynamique du j-Th Composant, PA-C; P est le nombre de gaz individuels dans le carburant.
En pratique, le coefficient de viscosité cinématique V, M2 / C, qui
ry associé à une viscosité dynamique p à travers la densité p dépendance
V \u003d p / p. (6.6)
Prise en compte (6.4) et (6.6), le coefficient de viscosité cinématique V, M2 / S, en fonction de la pression et de la température, peut être calculé par la formule
Où v0 est le coefficient de la viscosité cinématique du gaz dans des conditions normales (TH \u003d 273 K et P0 \u003d 101,3 kPa), M2 / S; P et G-Pression respectivement valide, KPA et température de gaz absolue, K; C est un coefficient en fonction du type de gaz, K, est accepté dans le tableau. 6.2.
Les valeurs de coefficients de viscosité cinématiques pour les combustibles gazeux sont présentées dans le tableau. P.9.
Tableau 6.2.
Les coefficients de la viscosité et de la conductivité thermique des composants de carburant à gaz
(à t \u003d 0 ° С IR \u003d 101,3 kPa)
|
Nom Gaza |
Coefficient de viscosité |
Le coefficient de conductivité thermique de YO3, W / (M-K) |
Ceff Seserld avec, à |
|
|
Dynamique R-106, PA-C |
Kinematic V-106, M2 / S |
|||
|
Gaz combustible |
||||
|
Propylène |
||||
|
Oxyde de carbone |
||||
|
Sulfure d'hydrogène |
||||
|
Gaz non combustible Gaz carbonique |
||||
|
Oxygène |
||||
|
Air atmosphérique |
||||
|
Vapeur d'eau à 100 ° C |
Conductivité thermique. Le transfert de puissance moléculaire dans les gaz est caractérisé par le coefficient de conductivité thermique 'K, W / (M-K). Le coefficient de conductivité thermique est inversement proportionnel à la pression et augmente avec une température croissante. Les valeurs du coefficient X peuvent être calculées par la formule de la SEORERAND
Où x, 0 est le coefficient de conductivité thermique du gaz dans des conditions normales (G0 \u003d 273 K et PO \u003d 101,3 kPa), avec (m-k); P et t-, respectivement, la pression valide, la KPA et la température absolue du gaz, K; C est un coefficient en fonction du type de gaz, K, est accepté dans le tableau. 6.2.
Les valeurs des coefficients de conductivité thermique pour les combustibles gazeux sont présentées dans le tableau. P.9.
La capacité de chaleur du combustible gazeux classée par 1 m3 de gaz sec dépend de sa composition et est généralement définie comme
4L \u003d 0. , 01 (CH2N2 + SS0 +
SSN4SH4 + CSO2COG + - + CX. X;), (6.9) où CH2, CRS0, Schsch, SS02, ..., CX. - capacité de chaleur des composants des composants de carburant, respectivement hydrogène, monoxyde de carbone, méthane, dioxyde de carbone et composant, kj / (m3-k); H2, CO, CH4, C02, ..., XG--
La capacité de chaleur des composants combustibles des combustibles gazeux est indiquée dans le tableau. P.6, non combustible - dans le tableau. P.7.
La capacité de chaleur du carburant gazeux humide
Sggtl, kj / (m3-k) est défini comme
<тл = ctrn + 0,00124cHzq йтля, (6.10) где drTn- влагосодержание газообразного топлива,
Explosion. Un mélange de gaz combustible avec de l'air dans certaines proportions en présence d'incendie ou même d'étincelles peut exploser, c'est-à-dire que le processus de son allumage et de sa combustion à une vitesse proche de la vitesse de propagation du son se produit. Les concentrations de gaz combustibles explosives dans l'air dépendent de la composition chimique et des propriétés du gaz. Les limites de concentration volumétriques de l'allumage pour les gaz combustibles individuels dans le mélange avec de l'air sont présentés auparavant dans le tableau. 6.1. L'hydrogène a les limites les plus larges de l'allumage (4 .74% en volume) et de l'oxyde de carbone (12,5 ... 74%). Pour le gaz naturel, les limites inférieures et supérieures d'inflammation moyennes sont respectivement de 4,5 et 17%; pour Coke - 5,6 et 31%; Pour le domaine - 35 et 74%.
Toxicité. Sous la toxicité, la capacité du gaz à provoquer une intoxication des organismes vivants. Le degré de toxicité dépend du type de gaz et de sa concentration. Les composants de gaz les plus dangereux à cet égard sont des h2s de monoxyde de carbone et de sulfure d'hydrogène.
La toxicité des mélanges de gaz est principalement déterminée par la concentration de la composante la plus toxique présente dans le mélange, avec son effet néfaste, en règle générale, est sensiblement améliorée en présence d'autres gaz nocifs.
La présence et la concentration dans l'air des gaz nocives peuvent être déterminées par un instrument spécial - un analyseur de gaz.
Presque tous les gaz naturels ne sentent pas. Pour détecter les fuites de gaz et les mesures de sécurité, le gaz naturel avant l'admission à l'autoroute est saturé, c'est-à-dire saturé d'une substance ayant une odeur acérée (par exemple, mercaptans).
La chaleur de la combustion de divers combustibles fluctue largement. Pour l'huile de carburant, par exemple, il est de plus de 40 mJ / kg, ainsi que pour le gaz de domaine et certaines marques de flacon de carburant - environ 4 mj / kg. La composition des carburants d'énergie varie également largement. Ainsi, les mêmes caractéristiques qualitatives en fonction du type et de la marque de carburant peuvent être très différentes entre elles quantitativement.
Caractéristiques de carburant spécifiées. Pour une analyse comparative dans le rôle des caractéristiques, généraliser la qualité du carburant, les caractéristiques de carburant données,% -kg / mj, sont utilisées, généralement calculées par la formule
Où HG est un indicateur de la qualité du carburant de travail,%; Q [- Combustion de chaleur spécifique (inférieure), MJ / kg.
Donc, par exemple, pour calculer ce qui précède
Humidité du soufre soufre S "p et
Azote n ^ p (pour l'état de fonctionnement du carburant)
La formule (7.1) acquiert le formulaire suivant,% -KG / MJ:
Toc o "1-3" H z kp \u003d kl gt; (7.2)
4f \u003d l7e [; (7.3)
SNP. \u003d S '/ ї; (7.4)
^ p \u003d n7 q [. (7.5)
Par exemple visuel, la comparaison suivante indique l'incinération de divers combustibles dans les chaudières de la même puissance thermique. Donc, une comparaison de la réduction de l'humidité du charbon
Marques 2B (WP \u003d 3,72% -KG / MJ) et Nazarov
2b charbon (W ^ p \u003d 3,04% -kg / mj) montre que dans le premier cas, la quantité d'humidité entrée dans la boîte de combustion de la chaudière de carburant sera d'environ 1,2 fois plus que dans la seconde, malgré le fait que l'humidité de travail dans le charbon près de Moscou (W [\u003d 31%) est inférieur à cela
Charbon Nazarovsky (WF \u003d 39%).
Carburant conditionnel. Dans le secteur de l'énergie pour comparer l'efficacité de l'utilisation de carburant dans diverses installations de chaudières, le concept de carburant conditionnel est introduit pour planifier la production et la consommation de carburant dans des calculs économiques. Ce carburant est accepté comme combustible conditionnel, la chaleur spécifique de la combustion (inférieure) dont dans l'état de fonctionnement est égale à la qy T \u003d 29300 kJ / kg (ou
7000 kcal / kg).
Pour chaque combustible naturel, il y a un équivalent thermique dié de la dimension E, qui peut être plus grand ou moins d'une:
Les propriétés thermophysiques des produits magnifiques nécessaires au calcul de la dépendance de divers paramètres de la température de cet environnement de gaz peuvent être définis sur la base des valeurs données dans la table. En particulier, les dépendances spécifiées pour la capacité de chaleur ont été obtenues sous la forme:
C PSM \u003d A -1/ RÉ.,
où uNE. = 1,3615803; b. = 7,0065648; c. = 0,0053034712; rÉ. = 20,761095;
C PSM \u003d A + bT SM. + ct. 2 SM.,
où uNE. = 0,94426057; b. = 0,00035133267; c. = -0,0000000539.
La première dépendance est préférée par la précision de l'approximation, la deuxième dépendance peut être adoptée pour calculer moins de précision.
Paramètres physiques des gaz de combustion
(pour P \u003d. 0.0981 MPa; r CO2 \u003d 0,13; p. H2O \u003d 0,11; r N2 \u003d 0,76)
| t., ° S. | γ, n · m -3 | avec R., W (m 2 · ° С) -1 | · · 10 2, W (m · k) -1 | mais · 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 |
Annexe 3.
(référence)
Perméabilité de l'air et de la fumée des conduits d'air et des vannes
1. Pour déterminer les fuites ou les drowshs d'air, les formules suivantes obtenues par rapprochement de données tabulaires peuvent être utilisées par rapport aux canaux de ventilation des systèmes de scène:
pour les conduits d'air de classe H (dans la plage de pression de 0,2 à 1,4 kPa): ΔL. = mais(R - b.) deoù ΔL. - puis mât (fuites) d'air, m 3 / m 2 · h; R - pression, kPa; mais = 10,752331; b. = 0,0069397038; de = 0,66419906;
pour les conduits d'air, classe P (dans la plage de pression de 0,2 à 5,0 kPa): où a \u003d. 0,00913545; b \u003d. -3 ,1647682 · 10 8; c \u003d. -1.2724412 · 10 9; d \u003d 0,68424233.
2. Pour la lutte contre l'incendie des vannes normalement fermées, les valeurs numériques de la caractéristique spécifique de la résistance à la perméation de fumée en fonction de la température du gaz correspondent aux données obtenues lors des tests de cuisson debout de divers produits sur la base expérimentale sur la base expérimentale de vniipo:
| 1. Dispositions générales. 2 2. Données source. 3 3. Échappement anti-ventilation. 4 3.1. Supprimer des produits de combustion directement à partir de la salle de combustion. 4 3.2. Suppression des produits de combustion des chambres chaudes adjacentes. 7 4. Ventilation d'air fourni. 9 4.1. Fourniture aérienne aux escaliers. 9 4.2. Alimentation aérienne aux arbres d'ascenseur .. 14 4.3. Approvisionnement en air aux passerelles Tambour .. 16 4.4. Indemnisation de l'alimentation en air. 17 5. Caractéristiques techniques de l'équipement. 17 5.1. Équipement des systèmes de ventilation d'air d'échappement. 17 5.2. Équipement de systèmes de la fourniture d'une ventilation des aéronefs. 21 6. Modes de contrôle des incendies. 21 Références .. 22 Annexe 1. Détermination des paramètres de base de la charge d'incendie des locaux. 22 Annexe 2. Propriétés thermophysiques des gaz de combustion. 24 Annexe 3. Réponse de l'air et de la fumée des conduits d'air et des vannes. 25 |
L'air humide est un mélange d'air sec et de vapeur d'eau. Dans l'air insaturé, l'humidité est dans un état de vapeur surchauffée et donc les propriétés de l'air humide peuvent être décrites approximativement par les lois des gaz idéaux.
Les principales caractéristiques de l'air humide sont:
1. Humidité absolue g.Détermination de la quantité de vapeur d'eau contenue dans 1 m 3 air humide. L'eau vapeur occupe tout le volume du mélange, de sorte que l'humidité absolue de l'air est égale à la masse 1 m 3 de vapeur d'eau ou de densité de vapeur, kg / m 3
2. L'humidité relative de l'air J est exprimée par le rapport d'humidité absolue de l'air à la même teneur en humidité possible à la même pression et à la même température ou au rapport de la masse de la vapeur d'eau conclue dans 1 m 3 d'air humide , à la masse de la vapeur d'eau requise pour la saturation totale de 1 m 3 air humide sous la même pression et la même température.
L'humidité relative détermine le degré de saturation de l'air en humidité:
, (1.2)
où - la pression partielle de la vapeur d'eau, correspondant à sa densité de PA; - la pression d'une paire saturée à la même température, pa; - la quantité maximale possible de vapeur dans 1 m 3 air humide saturé, kg / m 3; - Densité de paires au cours de sa pression partielle et de la température de l'air humide, kg / m 3.
Le rapport (1.2) n'est valable que lorsque on peut supposer que les paires de liquide constituent l'essence idéal jusqu'à la saturation.
La densité de l'air humide R est la quantité de densités de vapeur d'eau et d'air sec en pressions partielles dans 1 m 3 d'air humide à une température de l'air humide T.À:
(1.3)
où est la densité d'air sec pendant sa pression partielle dans 1 m 3 d'air humide, kg / m 3; - pression partielle de l'air sec, pa; - Constante de gaz d'air sec, J / (kg × k).
Exprimer à la fois l'équation de la condition de vapeur d'air et d'eau, nous obtenons
, (1.5)
où est le flux de masse d'air et de vapeur d'eau, kg / s.
Ces égalités sont valables pour le même volume V. Air mouillé et la même température. Partager la deuxième égalité sur la première, nous obtenons une autre expression pour la teneur en humidité
. (1.6)
Substituer les valeurs de la constante de gaz pour l'air J / (kg × k) et pour la vapeur d'eau J / (kg × k), nous obtenons la valeur de la teneur en humidité, exprimée dans les kilogrammes de vapeur d'eau par 1 kg d'air sec
. (1.7)
Remplacer la pression d'air partielle de la magnitude, où de la précédente et DANS - pression atmosphérique barométrique dans les mêmes unités que r, Je reçois l'air mouillé sous pression barométrique
. (1.8)
Ainsi, à une pression barométrique donnée, la teneur en humidité de l'air dépend uniquement de la pression partielle de la vapeur d'eau. Teneur maximale d'humidité possible dans l'air, d'où
. (1.9)
Étant donné que la pression de saturation pousse avec une température, la quantité maximale d'humidité éventuelle pouvant être contenue dans l'air dépend de sa température, plus la température est plus élevée. Si les équations (1.7) et (1.8) résolvent relativement et, alors nous obtenons
(1.10)
. (1.11)
Le volume d'air humide en mètres cubes par 1 kg d'air sec est calculé par la formule
(1.12)
Volume spécifique d'air humide v., M 3 / kg est déterminé en divisant le volume d'air humide sur une masse d'un mélange par 1 kg d'air sec:
L'air humide en tant que liquide de refroidissement est caractérisé par enthalpie (en kilodzhoules par 1 kg d'air sec), égal à la quantité d'enthalpie d'air sec et de vapeur d'eau
(1.14)
où est la capacité de chaleur spécifique de l'air sec, kj / (kg × k); t. - température de l'air, ° C; jE. - Enthalpie de vapeur surchauffée, kj / kg.
Enceptions d'enthalpie 1 kg de vapeur d'eau saturée à sec à faible pressions est déterminée par la formule empirique, KJ / kg:
où - un coefficient permanent, à peu près égal à l'enthalpie de la paire à 0 ° C; \u003d 1,97 kJ / (kg × k) - capacité de chaleur de la vapeur spécifique.
Remplacement de substitution jE. Dans l'expression (1.14) et prendre la capacité de chaleur spécifique de l'air sec permanent et égal à 1,0036 kJ / (kg × k), nous trouverons l'enthalpie d'air humide dans kilodzhoules par 1 kg d'air sec:
Pour déterminer les paramètres de gaz humide, similaires à l'équation décrite ci-dessus sont utilisés.
, (1.17)
où est la constante de gaz pour le gaz à l'étude; R - Pression du gaz.
Intaly gaz, kj / kg,
où est la capacité de chaleur spécifique du gaz, KJ / (kg × k).
Teneur absolue de l'humidité du gaz:
. (1.19)
Lors du calcul des échangeurs de chaleur de contact pour les liquides de refroidissement de l'eau de l'air, vous pouvez utiliser la table de données. 1.1-1.2 ou dépendances calculées pour déterminer les paramètres physicochimiques de l'air (1.24-1.34) et de l'eau (1,35). Pour les gaz de combustion, la table de données peut être utilisée. 1.3.
Densité de gaz déchets, kg / m 3:
, (1.20)
où - la densité de gaz sec à 0 ° C, kg / m 3; Mg, m p est un poids moléculaire de gaz et de vapeur.
Le coefficient de viscosité dynamique de gaz humide, PA × C:
, (1.21)
où est le coefficient de viscosité dynamique de vapeur d'eau, Pa × C; - coefficient de viscosité dynamique de gaz sec, PA × C; 
- Concentration de masse de vapeur, kg / kg.
Capacité thermique spécifique du gaz humide, KJ / (kg × k):
Le coefficient de conductivité thermique du gaz humide, W / (m × k):
, (1.23)
où k. - indicateur adiabat; DANS - Coefficient (pour les gaz monatomiques DANS \u003d 2.5; Pour les gaz diatomiques DANS \u003d 1.9; Pour les gaz trocatomiques DANS = 1,72).
Tableau 1.1. Propriétés physiques de l'air sec ( r \u003d 0,101 MPa)
| t.° C | , kg / m 3 | , kj / (kg × k) | , W / (m × k) | , PA × C | , 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 |
Les propriétés thermophysiques de l'air sec peuvent être approchées par les équations suivantes.
Viscosité cinématique de l'air sec à une température de -20 à +140 ° C, m 2 / s:
PENNSYLVANIE; (1.24)
et de 140 à 400 ° C, M 2 / S:
. (1.25)
Tableau 1.2. Propriétés physiques de l'eau dans l'état de saturation
| 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 |
Densité de gaz humide, kg / m 3.
