Fyzikálnych vlastností spalín. Komín, výpočet. Opis technologického systému
Keď ideálne zariadenie, chcem mať dizajn, ktorý automaticky dal toľko vzduchu, ako je to potrebné na pálenie. Na prvý pohľad to môže byť vykonané pomocou komína. V skutočnosti, tým intenzívnejšie horí palivové drevo, tým horúva spalinyČím väčší by mal byť ťah (model karburátora). Ale nie. Prsty nie je závislý od množstva vytvorených horúcimi spalinami. Prstvom je pokles tlaku v potrubí z nádrže rúrky pred palivom. Je určený výškou potrubia a teplotou spalín alebo skôr ich hustotou.
Prstvom je určený vzorcom:
F \u003d A (p b - p d) h
kde F je trakcia a koeficient, p B je hustota vonkajšieho vzduchu, p-hustota spalín, H je výška potrubia
Hustota spalín sa vypočíta podľa vzorca:
p \u003d p v (273 + t c) / (273 + t)
tam, kde t b a t d je teplota v stupňoch Celzia vonkajšieho atmosférického vzduchu mimo potrubia a spalín v potrubí.
Rýchlosť pohybu spalín v rúre (objemová konzumácia, to znamená, že sacia kapacita potrubia) G. Nezáleží na výške potrubia a je určená rozdielom v teplote spalín a vonkajšieho vzduchu, ako aj oblasti prierez komín. Preto počet praktických záverov.
NajprvDylné rúrky sú vybavené vysokým obsahom, aby sa zvýšil prietok vzduchu cez pästné, ale len na zvýšenie ťahu (to znamená pokles tlaku v potrubí). Je veľmi dôležité, aby sa zabránilo prevráteniu ťahu (tlmivo pece) s WindDrop (veľkosť ťahu by mala vždy prekročiť možnú zálohu vetra).
Po druhé, Nastavte prietok vzduchu pohodlne používa zariadenia, ktoré menia oblasť živého prierezu potrubia, ktorá je s pomocou ventilov. So zvýšením prierezovej oblasti komínového kanála, napríklad dvakrát - môžete očakávať zhruba dvojnásobný nárast v objemovom prietoku vzduchu cez palivo.
Vysvetlime to jednoduchý a vizuálny príklad. Máme dve identické pece. Kombinujeme ich v jednom. Dvojitá pec získavame s dvojlôžkovým palivovým drevom, s dvojnásobným spotrebou vzduchu a prierezové potrubie. Alebo (čo je rovnaké), ak sa v Fifuel dostanete viac ako vyvalé palivové drevo, musíte otvoriť ventily na potrubí stále viac a viac.
Po tretieAk sporák beháva normálne v stabilnom režime, a budeme pridáme studený prúd vzduchu horiacim palivovým drevom v piatej, spaliny prídu okamžite a prietok vzduchu cez pec sa zníži. Zároveň začne horieť palivové drevo. Zdá sa, že priamo na palivové drevo neovplyvňujú a pošlite ďalší prietok palivovým drevom a ukázalo sa, že potrubie môže preskočiť menej spalín ako predtým, keď tento ďalší prietok vzduchu chýba. Samotná potrubia zníži tok vzduchu na palivovom dreve, ktorý bol predtým, a okrem toho neumožňuje dodatočný tok studeného vzduchu. Inými slovami, dymová trubica je spustená.
To je dôvod, prečo je tak škodlivé pre studený vzduch superstar cez štrbiny v spalinách, zbytočné prúdi vzduchu v palivovom článku a skutočne každá tepelná svietivosť v komíne, čo vedie k zníženiu teploty spalín.
ŠtvrtýČím väčší je koeficient dynamickej rezistencie na plyn, tým menej prúdenia vzduchu. To znamená, že steny komína sa výhodne uskutočňujú tak hladkým, bez otočenia a bez otočenia.
PiatyČím menšia teplota spalín, tým hlbšie zmení prietok vzduchu počas výkyvov pri teplote spalín, čo vysvetľuje situáciu stripovania potrubia pod zapaľovaním pece.
Na šiestejP. vysoké teploty Plyn odvádzania vzduchu nezávisí od teploty spalín. To znamená, že so silným nadhodnotením pece, prúd vzduchu prestane zvýšiť a začne závisieť len od prierezu rúry.
Otázky nestability vznikajú nielen pri analýze tepelných charakteristík rúrky, ale aj pri zvažovaní dynamiky prúdenia plynu v potrubí. V skutočnosti, komín je dobre naplnený ľahkými komíny. Ak sa tento svetlý spalín nezvyšuje, nie je príliš rýchly, potom pravdepodobnosť nie je vylúčená, že ťažký vonkajší vzduch sa môže jednoducho utopiť do ľahkého plynu a vytvoriť padajúci po prúde v rúre. To je obzvlášť pravdepodobné, že taká situácia s chladnými stenami komína, to znamená, že počas zámorskej rúry.
Obr. 1. Schéma pohybu plynu v chladnom komíne: 1 - palivo; 2 - prívod vzduchu cez naštvaný; 3-dymová trubka; 4 - úlovok; 5 - Krbový zub; 6-dymové plyny; 7-zlyhanie studeného vzduchu; 8 - prietok vzduchu, ktorý spôsobuje sklopenie ťahom.
a) Hladké otvorené vertikálne potrubie
b) trubica s ventilom a zubom
c) potrubia s horným ventilom
Pevné šípky - smerov pohybu svetlých spalín. Bodkované šípky - smer pohybu nadol tokov studeného ťažkého vzduchu z atmosféry.
Na obr. 1A. Rúra je schematicky znázornená, v ktorej sa dodávajú spaliny a sú zobrazené cez spalinu 6. Ak je prierez rúry veľký (alebo tok pohybu spalín), potom v dôsledku akýchkoľvek výkyvov v rúre začína preniknúť do chladu atmosférický vzduch 7, ktorý dosahuje aj palivo. Tento incidentový tok môže vymeniť "pravidelný" prúdenie vzduchu cez zmätenými 2. Aj keď je pec uzamknutá na všetky dvere a všetky chlopy prívodu vzduchu sa zatvoria, potom môže rúra spáliť kvôli vzduchu zhora. Mimochodom, je to tak často, čo sa deje pri lovíkovi uhlia uzavreté dvere kachle. Môže sa dokonca stať úplné sklopenie ťahov: vzduch sa dostane na vrch cez potrubia a spaliny - choďte von cez dvere.
V skutočnosti, na vnútornej stene komína, vždy existujú nezrovnalosti, zahusťovanie, drsnosť, s ktorým spalín a protiľahlý prúd studeného vzduchu sú umiestnené a zmiešané medzi sebou. Studený prúdenie vzduchu sa zatlačí alebo vykurovanie, začne vyriešiť zmiešané s horúcimi plynmi.
Účinok nasadenia tokov studeného vzduchu je zvýšený v prítomnosti čiastočne otvorených ventilov, ako aj takzvaných zubov, široko používaných pri výrobe krbov. obr. 1b). Zub zabraňuje prúde studeného vzduchu z potrubia do krbového priestoru a tým zabraňuje tavenie krbu.
Sledujúci vzduch prúdi v rúre, sú obzvlášť nebezpečné v hmlistom počasí: spaliny nie sú schopné odpariť najmenšie kvapky vody, ochladené, ťah sa znižuje a môže dokonca nakloniť. Rúra je veľmi fajčevá, nevyvažuje sa.
Z toho istého dôvodu si pevne dymujú kachle so surovými dymivými rúrkami. Aby sa zabránilo výskytu downlinks, horné ventily sú obzvlášť účinné ( obr. 1V.), regulovaný v závislosti od rýchlosti spalín v komíne. Prevádzka takýchto ventilov je však nepohodlná.
Obr. 2. Závislosť nadmerného koeficientu vzduchu je od času protestu pece (pevná krivka). Bodkovaná krivka je požadovaný prietok vzduchového prietoku gvičiče na úplnú oxidáciu produktov palivového dreva (vrátane sadzí a prchavých látok) v spalinách (v relatívnych jednotkách). Barcode-bodkovaná krivka - skutočná spotreba vzduchu potrubia, ktorú poskytuje trubica (v relatívnych jednotkách). Prebytočný vzduchový koeficient je súkromný priestor G potrubia G Potch
Stabilný a dostatočne silný ťah sa vyskytuje až po zahriatí steny dymu trubice, čo vyžaduje značný čas, takže na začiatku protestujúceho vzduchu vždy chýba. Koeficient prebytočného vzduchu v rovnakom čase menší ako jeden a dymová pec ( obr. 2.). Naopak: Na konci protokolu, dymová trubica zostáva horúca, ťah sa zachová po dlhú dobu, hoci palivové drevo už takmer spálené (nadbytočný koeficient vzduchu je viac ako jeden). Kovové pece s kovovými ohrievanými spalinami sú rýchlejšie k režimu v dôsledku nízkeho tepelného kapacity v porovnaní s tehlovým trúbom.
Analýza procesov v komíne môže pokračovať, ale je to už tak jasné, že bez ohľadu na to, aká dobrá pecová samotná, všetky jeho výhody môžu byť znížené na nulu zlého komína. Samozrejme, že v dokonalej verzii by dymové potrubie muselo nahradiť moderný systém Vynútený výfukový výfuku s elektrickým ventilátorom s nastaviteľnou spotrebou a s predkondenzáciou vlhkosti z spalín. Takýto systém, okrem iného, \u200b\u200bby mohla čistiť spaliny z sadzí, oxidu uhoľnatého a iných škodlivých nečistôt, ako aj chladenia vypúšťaných spalín a zabezpečili rekuperáciu tepla.
Ale všetko je v závislosti od vzdialenej perspektívy. Pre Dácket a záhradník sa dymová trubka niekedy môže stať oveľa drahším ako samotná rúra, najmä v prípade vykurovania viacúrovňového domu. Zakázané spaliny sú zvyčajne jednoduchšie a kratšie, ale úroveň tepelného výkonu pece môže byť veľmi veľká. Takéto rúrky, spravidla, sú silne spustené pozdĺž celej dĺžky, často vyletia iskry a popol, ale kondenzát a sadzí padajú nevýznamne.
Ak plánujete používať budovu kúpeľa len ako kúpeľ, potom môže byť potrubia vyrobené a tesné. Ak sa vaňa myslí, a ako miesto možného pobytu (dočasné bydlisko, cez noc), najmä v zime, potom je to výhodnejšie, aby okamžite vykonať izolované a kvalitatívne, "pre život." Kosy môžu byť zmenené aspoň každý deň, vyzdvihnúť dizajn špinavého a podrobnejšieho a potrubia bude rovnaká.
Aspoň ak sporák funguje v režime dlhé horenie (Sušenie), potom je izolácia potrubia absolútne nevyhnutné, pretože pri nízkych zariadeniach (1 - 5 kW), tesné kovové potrubie sa stáva úplne zima, kondenzát bude hojne tečúci, ktorý v najsilnejších mrazoch môže dokonca stúpať prekrývajú potrubie. To je obzvlášť nebezpečné v prítomnosti zapaľovacej mesh a dáždnikov s malými medzerami. IncroChovers sú vhodné pre intenzívne protinádby v lete a sú veľmi nebezpečné pre slabé režimy spaľovania palivového dreva v zime. Vzhľadom na možné upchávanie ľadových ľadov, inštalácia deflektorov a dáždnikov komínové potrubia bol zakázaný v roku 1991 (a v komínoch plynové pece Ešte skôr).
Podľa rovnakých úvah nie je potrebné zapojiť sa do výšky potrubia - úroveň ťahu nie je taká dôležitá pre bez voľného kúpeľného pece. Ak to simuluje, môžete vždy rýchlo vetrať miestnosť. Malo by sa však pozorovať výška nad hrebeňom strechy (najmenej 0,5 m), aby sa zabránilo sklopnému potrutku počas nárazu vetra. Na jemných strechách by mala rúra vykonať cez snehový kryt. V každom prípade je lepšie mať potrubie nadol, ale teplejšie (čo je vyššie, ale chladnejšie). Vysoké rúry v zime sú vždy chladné a nebezpečné.
Studené dychové rúrky majú veľa chýb. Zároveň zamotané, ale nie veľmi dlhé potrubia na kovových peciach počas extraktorov rýchlo (oveľa rýchlejšie ako tehlové rúry), zostávajú horúce s energetickým protestom, a preto sa v kúpeľoch (a nie len v kúpeľoch) sa používajú veľmi široko , najmä preto, že sú relatívne lacné. Asbické cementové potrubia na kovových peciach sa nepoužívajú, pretože majú veľa hmotnosti, a tiež zničiť pri prehriatí s výhonkom fragmentov.
Obr. 3. Najjednoduchšie návrhy kovových spalín: 1 - kovový okrúhly komín; 2 - šumivé; 3 - Uzáver na ochranu rúr z atmosférických zrážok; 4 - krokvy; 5 - strešné lambers; 6. - Drainy Brucki medzi krokvy (alebo lúčmi) na registráciu požiarnej farby (rezanie) v streche alebo prekrytí (v prípade potreby); 7 - Strešné šušutiny; osem - mäkká strecha (Guideroid, Hydrokhotloizol, mäkká dlaždica, vlnité lepenky-bitúmenové listy atď.); 9 - Kovový plech pre strešné podlahy a prekrytie zásuvky (nechá sa použiť plochý list Aceida - Asbo-cementová elektrická izolačná doska); 10 - Kovové drenážne podšívky; 11 - Azbestové utesnenie medzery (kĺb); 12 - Metal Cap-Otter; 13 - stropné lúče (s plnením priestoru izoláciou); 14 - Stropný kryt; 15 - pohlavie podkrovia (v prípade potreby); 16 - Stropné rezanie plechu; 17 - Kovové výstužné rohy; 18 - Kovový kryt stropného rezania (v prípade potreby); 19 - Izolácia Nehorľavé tepelne odolné (Ceramzit, piesok, perlit, minvat); 20 - Ochranná podložka (plech na vrstve kartónu azbestu s hrúbkou 8 mm); 21 - Kovová obrazovka.
a) non-označená trubica;
b) tepelne izolované tienené potrubie s odolnosťou proti tepelným prenosom aspoň 0,3 M 2 -Grad / W (čo zodpovedá hrúbke tehál 130 mm alebo hrúbkou izolácie Minvata typu 20 mm).
Na obr. 3. Prezentované typické montážne schémy zamotaného kovové rúrky. Samotná potrubia by sa mala zakúpiť z nehrdzavejúcej ocele s hrúbkou najmenej 0,7 mm. Najviac podvozok priemeru ruského potrubia je 120 mm, fínčina - 115 mm.
Podľa GOST 9817-95 by mala byť prierezová oblasť multifunkčného komína aspoň 8 cm2 na 1 kW nominálnej tepelnej energie uvoľnenej v ohnisku pri spaľovaní palivového dreva. Táto sila by nemala byť zamieňaná s tepelným výkonom rúry, uvoľnenej z vonkajšieho tehlového povrchu pece do miestnosti Snip 2.04.05-91. Toto je jeden z našich početných nedorozumení. regulačné dokumenty. Vzhľadom k tomu, tepelné sušiace pece sú zvyčajne posiaty len 2-3 hodiny denne, potom je napájanie v peci asi desaťnásobok výkonu vydania tepla z povrchu tehlovej pece.
Nabudúce budeme hovoriť o vlastnostiach držiaka povodňového potrubia.
2. Teplo sa odvádza odchodom plynov. Definujeme tepelnú kapacitu spalín v tukh \u003d 8000s;
3. Tepelné straty cez tepelnú vodivosť muriva.
Straty cez oblúk
Hrúbka oblúka je 0,3 m, tvar materiálu. Prijímame túto teplotu vnútorný povrch Oblúk sa rovná teplote plynov.
Priemerná teplota v peci:
Pri tejto teplote si vyberieme koeficient tepelnej vodivosti materiálu Chamotte:
Straty cez oblúk teda sú:
kde α je koeficient prenosu tepla z vonkajšieho povrchu stien do okolitého vzduchu, rovný 71,2 kJ / (m2 * H * 0С)
Straty cez steny. Murárstvo steny je vyrobená z dvojvrstvovej (hriadeľ 345 mm, diatómy 115 mm)
Štvorcová stena, m2:
Metodická zóna
Zváracia zóna
Zóna Tomil
Odtrhnutý
Kompletná plocha stien 162,73 m2
S lineárnou distribúciou teploty hrúbky steny priemerná teplota Chamot bude rovný 5500 ° C a Diatomitia 1500c.
Teda.
Plné straty cez murivo
4. Tepelné straty s chladiacou vodou podľa praktických údajov prijímame rovné 10% QX príchodu, to znamená QX + Q
5. Nespravé straty majú vo výške 15% q príchodu tepla
Urobiť rovnicu tepelná rovnováha sporák
Tepelnú rovnováhu pece, ktorú máme v tabuľke 1; 2.
stôl 1
Tabuľka 2
| CD / H Spotreba | % |
| Teplo strávené na kovovom kúrení
| 53 |
| teplo odchádzajúcich plynov | 26 |
| straty cez murivo
| 1,9 |
| straty chladiacej vody | 6,7 |
| nezaznané straty | 10,6 |
| CELKOM: | 100 |
Špecifická spotreba tepla na vykurovanie 1 kg kovu bude
Výber a výpočet horáka
Prijímame, že pece sú nainštalované horáky typu "potrubia v potrubí".
V zváraní zónach 16 kusov, v tomile 4ks. Celkový počet horákov 20ks. Určiť vypočítané číslo Vzduch prichádza na horák.
Prietok vzduchu v VV;
TV - 400 + 273 \u003d 673 K - teplota ohrevu vzduchu;
N - počet horákov.
Tlak vzduchu pred horákom akceptuje 2,0 kPa. Z toho vyplýva, že požadovaná spotreba vzduchu zabezpečuje horák DBV 225.
Definujeme vypočítané množstvo plynu na horák;
VG \u003d B \u003d 2667 hodinová spotreba paliva;
TG \u003d 50 + 273 \u003d 323 K K - teplota plynu;
N - počet horákov.
8. Výpočet obnovy
Pre vzduchové kúrenie navrhujeme kovovú slučkovú rekuperáciu z rúrok s priemerom 57/49,5 mm s opätovnou polohou
Počiatočné údaje pre výpočet:
Hodinová spotreba paliva B \u003d 2667 KJ / H;
Prietok vzduchu na 1 m3 paliva Lα \u003d 13,08 m3 / m3;
Množstvo spaľovacích výrobkov od 1 m3 horľavého plynu Vα \u003d 13,89 m3 / m3;
Teplota zahrievania TB \u003d 4000С;
Teplota odchádzajúcich plynov z pece vlek \u003d 8000s.
Hodinový prúd vzduchu:
Výstup dymu:
Hodinové množstvo dymu prechádzajúceho rekuperátorom, berúc do úvahy stratu dymu na zrazenie a cez bypass zdvihák a prívod vzduchu.
Koeficient M, berúc do úvahy stratu dymu, vezmite 0,7.
Koeficient, berúc do úvahy podkótovanie vzduchu v účtoch, berieme 0,1.
Teplota dymu pred rekuperátorom s prihliadnutím na prívod vzduchu;
kde I - teplo-obsahujúci plyny na Tuch \u003d 8000s
Táto generácia tepla zodpovedá teplote dymu TD \u003d 7500c. (pozri obr .67 (3))
Tepelné spaľovanie. Najnižšia teplo spaľovanie suchého plynného paliva QF sa značne líši od 4 do 47 MJ / m3 a závisí od jeho zloženia - pomer a kvalita horľavých a nehorľavých
Komponenty. Najmenšia hodnota QF v plyne domény, ktorého priemerná kompozícia je približne 30% zložená z horľavých plynov (hlavne oxid uhličitý CO) a približne 60% nehorľavých dusíka N2. Najviac
Hodnota QF v súvisiacich plynoch, ktorá sa vyznačuje zvýšeným obsahom ťažkých uhľovodíkov. Teplo spaľovania zemných plynov sa líši v úzkom rozsahu QF \u003d 35,5 ... 37,5 MJ / M3.
Nižšie teplo spaľovania jednotlivých plynov zahrnutých v zložení plynných palív je uvedený v tabuľke. 3.2. Na určenie tepla spaľovania plynného paliva nájdete v časti 3.
Hustota. Existujú absolútna a relatívna hustota plynu.
Absolútna hustota RG plynu, kg / m3, je hmotnosť plynu, ktorá prichádza na 1 m3 tohto plynu v tomto plyne. Pri výpočte hustoty samostatného plynu sa objem jeho kilometra dostane rovný 22,41 m3 (ako pre dokonalý plyn).
Relatívna hustota plynu Rott je pomer absolútnej hustoty plynu za normálnych podmienok a podobnej hustoty vzduchu:
Rott \u003d RG / PV \u003d RG / 1,293, (6.1)
Tam, kde RG, Re - resp. Absolútna hustota plynu a vzduchu za normálnych podmienok, kg / m3. Relatívna hustota plynov sa zvyčajne používa na porovnanie rôznych plynov medzi sebou.
Hodnoty absolútnej a relatívnej hustoty jednoduchých plynov sú uvedené v tabuľke. 6.1.
Hustota zmesi PJM plynu, kg / m3 je určená na základe pravidla aditivity, podľa ktorého sú vlastnosti plynov zhrnuté ich objemovej frakcie v zmesi:
Kde XJ je objemový obsah 7. plynu v palive,%; (RG); - hustota J-TH plynu, ktorý je súčasťou paliva, kg / m3; Počet jednotlivých plynov v palive.
Hodnoty hustoty plynných palív sú uvedené v tabuľke. Str.5.
Hustota plynov p, kg / m3, v závislosti od teploty a tlaku, môže byť vypočítaná vzorcom
Kde P0 je hustota plynu za normálnych podmienok (T0 \u003d 273 K a p0 \u003d 101,3 kPa), kg / m3; P a t-, platný tlak, kPa a absolútna teplota plynu, K.
Takmer všetky druhy plynného paliva sú ľahšie ako vzduch, takže keď sa plyn akumuluje pod podlahmi. Z bezpečnostných dôvodov pred začatím kotla sa neexistencia plynu kontroluje na najpravdepodobnejších miestach jeho klastra.
Viskozita plynu sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou. Hodnoty dynamickej viskozity R, PA-C, možno vypočítať siezer empirical rovnice - požičiavať
Tabuľka 6.1
Charakteristiky komponentov plynových paliva (pri T-O ° C CHR \u003d 101,3 kPa)
|
Chemický |
Molárna hmota m, |
Hustota |
Koncentrát objemu |
||
|
Názov Gazy |
Absolútny |
Relatívny |
Limity horľavosti plynu v zmesi so vzduchom,% |
||
|
Horľavé plyny |
|||||
|
Propylén |
|||||
|
Oxid uhličitý |
|||||
|
Sírovodík |
|||||
|
Nehorľavé plyny |
|||||
|
Oxid uhličitý |
|||||
|
oxid siričitý |
|||||
|
Kyslík |
|||||
|
Vzdušná atmosféra. |
|||||
|
Voda par |
Kde P0 je koeficient dynamickej viskozity plynu za normálnych podmienok (G0 \u003d 273 K a p0 - 101,3 kPa), PA-C; T - Absolútna teplota plynu, K; C je koeficient v závislosti od typu plynu, K, je akceptovaný v tabuľke. 6.2.
Pre zmes plynov môže byť koeficient dynamického viskozity približne stanovený hodnotami viskozity jednotlivých zložiek:
Kde GJ je hmotnostný zlomok J-Th plynu v palive,%; Dynamická viskozita zložky J-TH, PA-C; P je počet jednotlivých plynov v palive.
V praxi koeficient kinematickej viskozity V, M2 / C, ktorý
s dynamickou viskozitou P cez závislosť hustoty P
V \u003d p / p. (6.6)
Vzhľadom na berúc do úvahy (6.4) a (6.6), koeficient kinematickej viskozity V, M2 / S, v závislosti od tlaku a teploty, môže byť vypočítaný vzorcom
Kde v0 je koeficient kinematickej viskozity plynu za normálnych podmienok (th \u003d 273 K a p0 \u003d 101,3 kPa), m2 / s; P a G-platný tlak, kPa a absolútna teplota plynu, K; C je koeficient v závislosti od typu plynu, K, je akceptovaný v tabuľke. 6.2.
Hodnoty koeficientov kinematickej viskozity pre plynné palivá sú uvedené v tabuľke. Str.9.
Tabuľka 6.2.
Koeficienty viskozity a tepelnej vodivosti z komponentov plynových paliva
(pri T \u003d 0 ° С IR \u003d 101,3 kPa)
|
Názov Gazy |
Koeficient viskozity |
Koeficient tepelnej vodivosti YO3, W / (M-K) |
CEFF SESERLD s, na |
|
|
Dynamic R-106, PA-C |
Kinematic V-106, M2 / S |
|||
|
Horľavé plyny |
||||
|
Propylén |
||||
|
Oxid uhličitý |
||||
|
Sírovodík |
||||
|
Nehorľavé plyny Oxid uhličitý |
||||
|
Kyslík |
||||
|
Vzduchový atmosférický vzduch |
||||
|
Vodná para pri 100 ° C |
Tepelná vodivosť. Prenos molekulárneho výkonu v plynoch je charakterizovaný koeficientom tepelnej vodivosti 'K, W / (M-K). Koeficient tepelnej vodivosti je nepriamo úmerný tlaku a zvyšuje sa s rastúcou teplotou. Hodnoty koeficientu X sa môžu vypočítať vzorcom SeoreRand
Kde X, 0 je koeficient tepelnej vodivosti plynu za normálnych podmienok (G0 \u003d 273 K a PO \u003d 101,3 kPa), W / (M-K); P a t-, platný tlak, kPa a absolútna teplota plynu, K; C je koeficient v závislosti od typu plynu, K, je akceptovaný v tabuľke. 6.2.
Hodnoty koeficientov tepelnej vodivosti pre plynné palivá sú uvedené v tabuľke. Str.9.
Tepelná kapacita plynného paliva klasifikovaného 1 m3 suchého plynu závisí od jeho zloženia a je všeobecne definovaná ako
4L \u003d 0. , 01 (CH2N2 + SS0 +
SSN4SH4 + CSO2COG + - + CX. X;), (6.9), kde CH2, CRS0, SCHSCH, SS02, ..., CX. - tepelná kapacita komponentov komponentov paliva, resp. vodíka, oxidu uhoľnatého, metánu, oxidu uhličitého a / th zložky, KJ / (M3-K); H2, CO, CH4, C02, ..., XG-
Tepelná kapacita horľavých zložiek plynných palív je uvedená v tabuľke. P.6, nehorľavý - v tabuľke. Str.7.
Tepelnú kapacitu mokrého plynného paliva
SGGTL, KJ / (M3-K) je definovaný ako
<тл = ctrn + 0,00124cHzq йтля, (6.10) где drTn- влагосодержание газообразного топлива,
Explózia. Zmes horľavého plynu so vzduchom v určitých proporciách v prítomnosti požiaru alebo dokonca iskier môže explodovať, t.j. dochádza k procesu jeho zapaľovania a spaľovania rýchlosťou blízko rýchlosti šírenia zvuku. Výbušné horľavé koncentrácie plynu vo vzduchu závisia od chemického zloženia a vlastností plynu. Objemové koncentrácie limity zapaľovania pre jednotlivé horľavé plyny v zmesi so vzduchom sú uvedené v tabuľke. 6.1. Vodík má najširšie limity zapaľovania (4 ..74% objemovo) a oxid uhličitý (12,5 ... 74%). Pre zemný plyn sú spriemerované nižšie a horné limity zapaľovania 4,5 a 17%; pre koks - 5,6 a 31%; Pre doménu - 35 a 74%.
Toxicita. Za toxicitou, schopnosť plynu spôsobiť otravu živých organizmov. Stupeň toxicity závisí od typu plynu a jeho koncentrácie. Väčšina komponentov plynu v tomto ohľade sú oxid uhoľnatý a hydrogénsulfid H2S.
Toxicita plynových zmesí je určená hlavne koncentráciou najviac toxickej zložky prítomnej v zmesi, pričom jeho škodlivý účinok je spravidla výrazne zvýšený v prítomnosti iných škodlivých plynov.
Prítomnosť a koncentrácia vo vzduchu škodlivých plynov možno určiť osobitným nástrojom - analyzátorom plynu.
Takmer všetky prírodné plyny necítia. Na detekciu úniku plynu a bezpečnostné opatrenia, zemný plyn pred prijatím na diaľnici je kurz, to znamená, je nasýtený látkou, ktorá má ostrý zápach (napríklad merkaptány).
Tepelné spaľovanie rôzne druhy Palivo sa šíri široko. Napríklad pre palivový olej je napríklad viac ako 40 MJ / kg a pre doménový plyn a niektoré značky palivovej banky - asi 4 mj / kg. Zloženie energetických palív sa tiež značne líši. Rovnaké kvalitatívne vlastnosti v závislosti od značky typu a paliva sa teda môžu kvantitatívne odlišovať odlišné.
Špecifikované charakteristiky paliva. Pre porovnávaciu analýzu v úlohe charakteristík, zovšeobecnenie kvality paliva, uvedené charakteristiky paliva,% -KG / MJ, ktoré sú všeobecne vypočítané vzorcom
Kde HG je ukazovateľom kvality pracovného paliva,%; Q [- Špecifické tepelné spaľovanie (nižšie), MJ / kg.
Tak napríklad vypočítať vyššie uvedené
Vlhkosť síry Sulfur S "P a
Dusík n ^ p (pre pracovný stav paliva)
Vzorec (7.1) získava nasledujúci formulár,% -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)
Ako vizuálny príklad, nasledujúce porovnanie je indikátorom spaľovania rôznych palív v kotloch rovnakého tepelného výkonu. Takže porovnanie zníženej vlhkosti uhlia
Značky 2B (WAP \u003d 3,72% -KG / MJ) a Nazarov
2b uhlie (W ^ p \u003d 3,04% -KG / MJ) ukazuje, že v prvom prípade bude množstvo vlhkosti vloženého do ohniska s palivovým kotlom asi 1,2 krát viac ako v druhom, napriek tomu, že pracovná vlhkosť v Uhlie v blízkosti Moskvy (W [\u003d 31%) je menšie ako to
Nazarovský uhlie (WF \u003d 39%).
Podmienené palivo. V sektore energetiky porovnávať efektívnosť použitia paliva v rôznych zariadeniach kotla, je zavedená koncepcia podmieneného paliva na plánovanie výroby a spotreby paliva v ekonomických výpočtoch. Toto palivo je akceptované ako podmienené palivo, špecifické teplo spaľovania (nižšie), ktorých v prevádzkovom stave sa rovná qy t \u003d 29300 kj / kg (alebo
7000 kcal / kg).
Pre každé prirodzené palivo existuje takzvaný bezrozmerný tepelný ekvivalent E, ktorý môže byť väčší alebo menej ako jeden:
Pri spaľovaní paliva vo vzduchu, rovnica (21c + 2102 + 79N2 \u003d 21C02 + 79N2) na každom objeme C02 v produktoch spaľovania predstavuje 79: 21 \u003d 3,76 objem N2.
Keď sa spaľovanie antracitov, chudé uhlie a iné druhy paliva s vysokým obsahom uhlíka, produkty spaľovania vznikajú v blízkosti zloženia produktov spaľovania uhlíka. Pri spaľovaní vodíka podľa rovnice
42H2 + 2102 + 79N2 \u003d 42H20 + 79N2
Na každom objeme H20 predstavuje 79:42 \u003d 1,88 objem dusíka.
V spaľovacích výrobkoch prírodných, skvapalnených a koksových plynov, tekutých paliva, palivového paliva, rašeliny, hnedého uhlia, dlhého plameňa a plynového uhlia a iných druhov paliva s významným obsahom vodíka v horľavej hmote, veľké množstvo vodnej pary je vytvorený, niekedy presahujúci objem C02. Prítomnosť vlhkosti v hornej časti
|
Tabuľka 36. Tepelná kapacita, KCAL / (MW. ° C) |
Žiť, prirodzene, zvyšuje obsah vodnej pary v spaľovacích výrobkoch.
Zloženie výrobkov plné spaľovanie Hlavné typy paliva v objeme parného chiometrického objemu sú uvedené v tabuľke. 34. Z týchto tejto tabuľky je možné vidieť, že v produktoch spaľovania všetkých druhov paliva, obsah N2 výrazne prevyšuje celkový obsah C02-F-H20 a v produktoch spaľovania uhlíka je 79%.
Spaľovacie produkty vodíka obsahuje 65% N2, v spaľovacích výrobkoch prírodných a skvapalnených plynov, benzínu, vykurovacieho oleja a iných druhov uhľovodíkového paliva, jeho obsah je 70-74%.
Obr. 5. Objemová teplota tepla
Spaľovanie výrobkov
4 - výrobky z uhlíkových spaľovaní
5 - produkty spaľovania vodíkov
Priemerná tepelná kapacita kompletných produktov spaľovania, ktoré neobsahujú kyslík, sa môže vypočítať vzorcom
C \u003d 0,01 (CC02C02 + CSO2S02 + C "20H20 + CN2N2) KCAL / (M3- ° C), (VI. 1)
Tam, kde CC0G, CSO2, Sina0, CNA je objemová tepelná kapacita oxidu uhličitého, plynného plynu, vodnej pary a dusíka, a C02, S02, H20 a N2 je obsah zodpovedajúcich komponentov v spaľovacích výrobkoch,% (objem).
V súlade s týmto vzorcom (VI. 1) získa nasledujúci formulár:
C \u003d 0,01. (CC02 /? 02 + CHJ0H20-BCNI! N2) KCAL / (M3 "° С). (VI.2)
Priemerná objemová teplota C02, H20 a N2 v teplotnom rozsahu od 0 do 2500 ° C je uvedená v tabuľke. 36. Krivky charakterizujúce zmenu v priemernej objemovej tepelnej kapacite týchto plynov so zvýšením teploty sa znázorňujú na obr. päť.
Z tých, ktoré sú uvedené v tabuľke. 16 údajov a kriviek znázornených na obr. 5, môžete vidieť nasledovné:
1. Objemová teplota C02 výrazne prevyšuje tepelnú kapacitu H20, ktorá zase presahuje tepelnú kapacitu N2 v rozsahu teploty od 0 do 2000 ° C.
2. Tepelná kapacita C02 sa zvyšuje so zvyšujúcim sa teplotou rýchlejším ako tepelná kapacita H20 a tepelná kapacita H20 je rýchlejšia ako tepelná kapacita N2. Napriek tomu sa však vážená priemerná objemová teplota spaľovania uhlíka a spaľovania vodíka v stechiometrickom objeme vzduchu líšia.
Zadaná pozícia, o niečo neočakávaná na prvý pohľad, je spôsobená skutočnosťou, že vo výrobkoch kompletného spaľovania uhlíka vo vzduchu pre každý kubický meter C02, ktorý má najvyššiu objemovú kapacitu tepla, predstavuje 3,76 m3 N2 s minimálnym objemom
|
Priemerná objemová tepelná kapacita spaľovacích a vodíkových produktov v teoreticky potrebnom množstve vzduchu, kcal / (m3- ° C)
|
Tepelná kapacita a produkty spaľovania vodíka pre každý kubický meter vodnej pary, ktorých objemová teplota je menšia ako hodnota SHO, ale viac ako v N2, je tu polovica menšieho množstva dusíka (1,88 m3).
Výsledkom je, že priemerná objemová kapacita uhlíkových a vodíkových produktov vo vzduchu je zarovnaná, ako je možné vidieť z tabuľky údajov. 37 a porovnanie kriviek 4 a 5 na obr. 5. Rozdiel v hmotnostných priemerných výrobkoch na teplotu tepla spaľovania uhlíka a vodíka vo vzduchu nepresahuje 2%. Samozrejme, tepelná kapacita produktov spaľovania paliva pozostávajúca hlavne z uhlíka a vodíka, v stechiometrickom objeme vzduchu, leží v úzkej oblasti medzi krivkami 4 a 5 (tieňované na obr. 5).
Plné spaľovacie produkty rôznych typov; Palivo v stechiometrickom vzduchu v teplotnom rozsahu od 0 do 2100 ° C majú nasledujúcu tepelnú kapacitu, KCAL / (M3\u003e ° C):
Stierače v tepelnej kapacite v spaľovacích produktoch rôznych typov paliva sú relatívne malé. W. pevný palivo S vysokou obsahom vlhkosti (palivové drevo, rašeliny, hnedé uhlia atď.) Tepelná kapacita spaľovacích výrobkov v rovnakom rozsahu teploty je vyššia ako paliva s nízkym obsahom vlhkosti (antracit, kamenné uhlia, olejový olej, zemný plyn atď. ). Je to spôsobené tým, že pri spaľovaní paliva s vysokým obsahom vlhkosti v produktoch spaľovacích produktov, obsah vodnej pary má vyššiu tepelnú kapacitu v porovnaní s oxidom - dusík.
V Tab. 38 ukazuje priemernú objemovú tepelnú kapacitu plného spaľovacieho produktu, ktoré nie sú zriedené vzduchom pre rôzne teplotné rozsahy.
Tabuľka 38.
|
Hodnota priemerných ohrievačov, ktoré nie sú zriedené spaľovaním vzduchu a spaľovaním vzduchu v teplotnom rozsahu od 0 do t ° C
|
Zvýšenie obsahu vlhkosti v palive zvyšuje tepelnú kapacitu spaľovacích výrobkov v dôsledku zvýšenia obsahu vodných pár v rovnakom teplotnom rozsahu v porovnaní s tepelnou kapacitou produktov spaľovania paliva s nižšou obsahom vlhkosti a zároveň sa znižuje Teplota spaľovania paliva v dôsledku zvýšenia objemu produktov spaľovania v dôsledku vodného páru.
S nárastom obsahu vlhkosti v palive, objemová tepelná kapacita spaľovacích produktov v danom teplotnom rozsahu sa zvyšuje a zároveň sa rozsah teploty od 0 do £ takhí znížená kvôli zníženiu hodnoty<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).
To umožňuje významne zjednodušiť stanovenie kalorimetrických a vypočítaných teplôt spaľovania (podľa postupu uvedeného v CH. VII). Presnosť chyby zvyčajne nepresahuje 1%, alebo 20 °.
Zo zváženia kriviek 4 a 5 na obr. 5 Je možné vidieť, že pomer tepla - kontajnerov úplného spaľovania uhlíka v stechiometrickom objeme vzduchu v teplotnom rozsahu od 0 do t ° C, napríklad od 0 do
|
Teplovú kapacitu spaľovacích produktov od 0 do T'mayl rôznych typov tuhých palív s obsahom od 0 do 40% vlhkosti, v stechiometrickom objeme vzduchu
|
200 a od 0 do 2100 ° C sa prakticky rovná pomeru tepla produktov spaľovania vodíka v rovnakých teplotných intervaloch. Zadaný pomer tepelnej kapacity C 'zostáva takmer konštantný a pre výrobky kompletného spaľovania rôznych typov paliva v objemom stechiometónu vzduchu.
V Tab. 40 ukazuje vzťahy tepelno-kapacity produktov plného spaľovania paliva s malým obsahom predradníka, pohybujúce sa do plynných produktov spaľovania (antracit, koks, kamenné uhlie, kvapalné palivo, prírodné, olejové, koksové plyny atď.) Rozsah od 0 do t ° C a v teplotnom rozsahu od 0 do 2100 ° C. Pretože tepelne vyrábajúce tieto palivá je blízko 2100 ° C, zadaný pomer tepelného kapacity s 'sa rovná pomeru tepelného kapacity v teplotnom rozsahu od 0 do T a od 0 do TM & X-
V Tab. 40 sú tiež uvedené hodnoty hodnoty C ', počítané pre produkty spaľovania paliva s vysokým obsahom predradníka, pohybujúci sa pri spaľovaní paliva do plynných produktov spaľovania, tj vlhkosť v tuhom palivá, dusík a oxid uhličitý v plynných . Tepelná produktivita špecifikovaných palív (palivové drevo, rašelina, hnedé uhlie, zmiešané generátor, vzduchové plyny a domény) sa rovná 1600-1700 ° C.
Tabuľka 40.
|
Liečba tepelného kapacity spaľovacích výrobkov s "a vzduch K v teplotnom rozsahu od 0 do t ° C na tepelnú kapacitu spaľovacích výrobkov od 0 do (SCH
|
Ako možno vidieť z tabuľky. 40, hodnoty s "a malým množstvom sa líšia aj pre produkty spaľovania paliva s rôznym obsahom predradníka a tepla - výkon.
Štátna vzdelávacia inštitúcia vyššieho odborného vzdelávania
"Štátna technická univerzita SAMARA"
Oddelenie "Chemická technológia a priemyselná ekológia"
Práca
pod disciplínou "Technická termodynamika a tepelné inžinierstvo"
Téma: Výpočet inštalácie tepla odpadových plynov technologickej pece
Dokončené: Študent Ryabinin E.a.
ZF kurz III Skupina 19
Skontrolované: Consultant Churkina A.YU.
Samara 2010
Úvod
Väčšina chemických podnikov tvoril vysoký a nízkoteplotný tepelný odpad, ktorý môže byť použitý ako sekundárne energetické zdroje (WEP). Patrí medzi ne odchádzajúce plyny rôznych kotlov a technologických pecí, ochladených prúdov, chladiacej vody a strávenú parou.
Termálne WER vo veľkej miere pokrývajú potrebu tepla jednotlivých priemyselných odvetví. Tak, v priemysle dusíka, na úkor WEP, je Bole spokojný s 26% tepelnou potrebou v priemysle Soda - viac ako 11%.
Množstvo použitých WER závisí od troch faktorov: WEP Teplota, ich tepelný výkon a ukončenie kontinuity.
V súčasnosti je likvidácia tepla s výfukovými plynmi najväčšou distribúciou, ktorá takmer všetky požiarne procesy majú vysoký teplotný potenciál a vo väčšine priemyselných odvetví možno použiť nepretržite. Hlavou hmotnou energetickou bilanciou je teplo výfukových plynov. Používa sa hlavne pre technologické a v niektorých prípadoch - pre energetické účely (v kotloch - využívaní).
Rozšírené používanie vysokoteplotného tepelného WER je však spojené s vývojom spôsobov využitia, vrátane tepelných teplých trosiek, výrobkov atď., Nové metódy likvidácie tepla výfukových plynov, ako aj zlepšenie návrhov existujúcich Využívacie zariadenia.
1. Opis technologického systému
V tubulárnych peciach, ktoré nemajú konvekčné komory, alebo v peciach typu žiarivého konvekcie, ale s relatívne vysokou počiatočnou teplotou vyhrievaného výrobku, teplota výfukových plynov môže byť relatívne vysoká, čo vedie k zvýšeniu tepelných stratách, zníženie v účinnosti pece a väčšia spotreba paliva. Preto je potrebné použiť výfukové plyny. To možno dosiahnuť buď pomocou ohrievača vzduchu, vykurovací vzduch vstupujúci do pece na spaľovaciu palivu alebo inštaláciu recyklovaných odpadov, ktoré vám umožní získať vodnú pary potrebné na technologické potreby.
Na vykonávanie zahrievania vzduchu sú však potrebné dodatočné náklady na ohrievač vzduchu, dúchadla a dodatočnú spotrebu elektrickej energie spotrebovanej dúchadlom.
Aby sa zabezpečila normálna prevádzka ohrievača vzduchu, je dôležité zabrániť možnosti korózie jeho povrchu z spalín spalín. Tento fenomén je možný, keď je teplota povrchu výmeny tepla pod teplotou rosného bodu; V tomto prípade je v tomto prípade časť spalín, priamo v kontakte s povrchom ohrievača vzduchu, sa významne ochladí, vodná para obsiahnutá v nich je čiastočne kondenzovaná a absorbuje oxid siričitý z plynov, vytvára agresívnu slabú kyselinu.
Rosný bod zodpovedá teplote, pri ktorej sa tlak nasýtenej vody sa ukáže, že sa rovná čiastočnému tlaku vodnej pary obsiahnutej v spalinách.
Jednou z najspoľahlivejších spôsobov ochrany proti korózii je akýmkoľvek spôsobom predohrevom vzduchu (napríklad vo vode alebo parnom kanáli) na teplotu nad rosným bodom. Takáto korózia sa môže vyskytnúť na povrchu konvekčných rúrok, ak je teplota suroviny vstupujúceho do pece nižšia ako rosný bod.
Zdroj tepla, na zvýšenie teploty nasýtenej pary, je oxidačná reakcia (spaľovanie) primárneho paliva. Dymové plyny vytvorené pri spaľovaní dávajú svoje teplo v žiarení a potom konvekčné komory so surovým prietokom (vodným párom). Vyhrievaná vodná para vstúpi do spotrebiteľa a spaľovacie produkty opúšťajú rúru a zadajte kotol recyklátora. Na výstupe KU, nasýtené vodné pary prichádza späť k napájaniu prehriatia pary v rúre a spalín, ktoré chladiace kvapaliny sa vloží do ohrievača vzduchu. Z ohrievača poháňaného vzduchom, spaliny chodia do stanu, kde sa voda prichádzajúca na zvitku zahrieva a ide na priamu pre spotrebiteľa a spalín do atmosféry.
2. Výpočet pece
2.1 Výpočet procesu pálenia
Definujeme nízke spaľovanie tepla paliva Q. Ročník N. . Ak je palivo individuálny uhľovodík, potom tepelný spaľovací Q. Ročník N. Je rovná štandardnému teplu spaľovania mínus teplom odparovania vody v produktoch spaľovania. Môže sa tiež vypočítať podľa štandardných tepelných účinkov tvorby zdrojov a finálnych produktov na základe zákona o Gesse.
Na palivo pozostávajúce zo zmesi uhľovodíkov sa stanoví teplo spaľovania, ale pravidlo aditívnosti:
kde Q PI N. - teplo spaľovania i. -Pozložkový komponent;
y I. - koncentrácia i. - zložka paliva vo frakciách z jedného, \u200b\u200bpotom:
Q. Ročník 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 / m3.
Molárna hmotnosť paliva:
M. = Σ M I. ∙ y I. ,
kde M I. - molárna hmota i. -Pozvodný komponent, odtiaľto:
M m \u003d. 16,042 ∙ 0,987 + 30,07 ∙ 0,0033 + 44,094 ∙ 0,0012 + 58,120 ∙ 0,0004 + 72,15 ∙ 0,0001 + 44,010 ∙ 0,001 + 28,01 ∙ 0,007 \u003d 16,25 kg / mol.
kg / m3,
potom Q. Ročník N. cm , vyjadrený v MJ / kg, sa rovná:
MJ / kg.
Výsledky výpočtu sa znižujú v tabuľke. jeden:
Zloženie paliva stôl 1
Definujeme elementárne zloženie paliva,% (hmotnosť):
,
kde n I C. , nIH. , n i n. , n I O. - počet uhlíkov, vodíkových atómov, dusíka a kyslíka v molekulách jednotlivých zložiek zahrnutých v palive;
Obsah každej zložky paliva, masy. %;
x I. - Obsah každého palivového komponentu, hovoria. %;
M I. - molárna hmotnosť jednotlivých zložiek paliva;
M. - Molárna hmotnosť paliva.
Kontrola zloženia :
C + H + O + N \u003d 74,0 + 24,6 + 0,2 + 1,2 \u003d 100% (hmotnosť).
Definujeme teoretické množstvo vzduchu potrebného na spaľovanie 1 kg paliva, je určená zo stechiometrickej rovnice spaľovacej reakcie a obsahu kyslíka v atmosférickom vzduchu. Ak je známe základné zloženie paliva, teoretické množstvo vzduchu L 0. , kg / kg, vypočítané vzorcom:
V praxi sa zavádza nadmerné množstvo vzduchu, aby sa zabezpečila úplnosť spaľovania paliva v peci, nájdeme platný prietok vzduchu v α \u003d 1,25:
L. = αl 0 ,
kde L. - platný prietok vzduchu;
α - prebytočný koeficient vzduchu, \\ t
L. = 1,25 ∙ 17,0 \u003d 21,25 kg / kg.
Špecifický objem vzduchu (n. Y.) na spaľovanie 1 kg paliva:
kde ρ B. \u003d 1 293 - hustota vzduchu za normálnych podmienok, \\ t
m 3 / kg.
Nájdeme počet spaľovacích produktov vytvorených pri spaľovaní 1 kg paliva:
ak je známe základné zloženie paliva, potom hromadná kompozícia spalín na 1 kg paliva v plnom spaľovaní možno určiť na základe nasledujúcich rovníc: \\ t
kde m co2. , m h2O. , m n2. , m o2. - hmotnosť vhodných plynov, kg.
Celkové produkty spaľovania:
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.
Skontrolujte získanú hodnotu:
kde W F. - Špecifická spotreba paru dýzy pri spaľovaní kvapalných paliva, kg / kg (pre plynové palivo W F. = 0),
Vzhľadom k tomu, palivo je plyn, obsah vlhkosti vo vzduchu zanedbáva a množstvo vody pary neberie do úvahy.
Nájdite objem spaľovacích výrobkov za normálnych podmienok vytvorených počas spaľovania 1 kg paliva:
kde m I. - hmotnosť zodpovedajúceho plynu vytvoreného pri spaľovaní 1 kg paliva;
ρ I. - hustota tohto plynu za normálnych podmienok, kg / m3;
M I. - molárna hmotnosť tohto plynu, kg / KMOL;
22,4 - Molárny objem, M 3 / KMOL,
m 3 / kg; 
m 3 / kg;
m 3 / kg; 
m 3 / kg.
Celkový objem spaľovacích výrobkov (n. Y.) v skutočnom toku vzduchu:
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.
Hustota spaľovacích výrobkov (n. Y.):
kg / m3.
Nájdeme tepelnú kapacitu a entalpiu spaľovacích výrobkov 1 kg paliva v teplotnom rozsahu od 100 ° C (373 k) až 1500 ° C (1773 K) s použitím dátovej tabuľky. 2.
Stredne špecifická tepelná kapacita plynov s P, KJ / (kg ∙ k) Tabuľka 2
| t. , ° S. |
|||||
Enthalpy z spalín vytvorených pri spaľovaní 1 kg paliva:
kde s CO2. , s H2O. , s n2. , s O2. - stredná špecifická teplota tepla pri konštantnom tlaku zodpovedajúceho zákona pri teplotách t. , KJ / (kg · k);
s T. - priemerná tepelná kapacita spalín vytvorených počas spaľovania 1 kg paliva pri teplotách t. , KJ / (kg k);
pri 100 ° C: KJ / (kg ∙ k);
pri 200 ° C: KJ / (kg ∙ k);
pri 300 ° C: KJ / (kg ∙ k);
pri 400 ° C: KJ / (kg ∙ k);
pri 500 ° C: KJ / (kg ∙ k);
pri 600 ° C: KJ / (kg ∙ k);
pri 700 ° C: KJ / (kg ∙ k);
pri 800 ° C: KJ / (kg ∙ k);
pri 1000 ° C: KJ / (kg ∙ k);
pri 1500 ° C: KJ / (kg ∙ k);
Výsledky výpočtov sú znížené v tabuľke. 3.
Enhaulpia produkty spaľovania Tabuľka 3.
Podľa tabuľky. 3 Zostavte plán závislosti H T. = f. ( t. ) (Obr. 1) pozri prílohu .
2.2 Výpočet tepelnej rovnováhy pece, účinnosť spotreby pece a paliva
Tepelný tok, vnímaný vodou parou v peci (užitočné tepelné zaťaženie):
kde G. - množstvo prehriatej vodnej pary na jednotku času, kg / s;
H v1. a N vp2.
Vezmite teplotu tečúcnych spalín rovných 320 ° C (593 K). Tepelné straty žiarením pre životné prostredie bude 10%, a 9% z nich sa stratí v sálavnej komore a 1% v konvekcii. Účinnosť pece η t \u003d 0,95.
Tepelné straty z chemickej Nosta, ako aj počet tepla prichádzajúceho paliva a zanedbávania vzduchu.
Určite KPD pece:
kde Ako - Enthalpy produkty spaľovania pri teplote spalín opúšťajúcich rúru, t UK ; \\ T Teplota odchádzajúcich spalín sa zvyčajne odoberá 100 až 150 ° C nad počiatočnou teplotou suroviny pri vstupe do pece; q pot - strata tepla žiarením pre životné prostredie,% alebo akcie Q poschodie ;
Spotreba paliva, kg / s:
kg / s.
2.3 Výpočet sálavej kamery a konvekčnej kamery
Definujeme teplotu spalín na Pass: t. Strhnúť \u003d 750 - 850 ° С, akceptuje
t. Strhnúť \u003d 800 ° С (1073 k). Enhaulpia spaľovacie produkty pri teplote v priechode
H. Strhnúť \u003d 21171,8 kk / kg.
Tepelný tok, vnímaný vodnou parou v žiarivých potrubiach:
kde N. P - Enthalpy spaľovacích výrobkov pri teplote spalín PA Perevali, KJ / kg;
η t - účinnosť pece; Odporúča sa, aby sa rovná 0,95 - 0,98;
Tepelný tok, vnímaný vodnou parou v konvekčných potrubiach:
Enthalska vodná para pri vstupe do sálavej časti bude:
KJ / kg.
Prijímame veľkosť tlakovej straty v konvekčnej komore ∆ P. \\ t na \u003d 0,1 MPa, potom:
P. \\ t na = P. \\ t - P. \\ t na ,
P. \\ t na \u003d 1,2 - 0,1 \u003d 1,1 MPa.
Vstupná teplota vodnej pary v reze t. na \u003d 294 ° C, potom bude priemerná teplota vonkajšieho povrchu žiarivých rúrok:
kde Δt. - rozdiel medzi teplotou vonkajšieho povrchu žiarivých rúrok a teplotou vodnej pary (suroviny) ohrevom v rúrkach; Δt. \u003d 20 - 60 ° C;
Do.
Maximálna vypočítaná teplota spaľovania:
kde t o. - znížená teplota počiatočnej zmesi paliva a vzduchu; Prijíma sa rovná teplote vzduchu dodávaného na pálenie;
vĎAKA. - Špecifická tepelná kapacita spaľovacích výrobkov pri teplotách t. P;
° С.
Pre t max = 1772,8 ° C a t. P \u003d 800 ° C Vyhrievanie absolútneho čierneho povrchu q S. Pri rôznych teplotách vonkajšieho povrchu žiarivých rúrok sú nasledujúce hodnoty:
Θ, ° C 200 400 600
q S. , W / m 2 1,50 ∙ 10 5 1.30 ∙ 10 5 0,70 ∙ 10 5
Budeme stavať pomocnú tabuľku (obr. 2) pozri prílohu Kde nájdeme tepelne pozerať na θ \u003d 527 ° C: q S. \u003d 0,95 ∙ 10 5 W / m 2.
Vypočítame plný termálny prúd zavedený do pece:
Predbežná hodnota oblasti ekvivalentného absolútneho čierneho povrchu:
m 2.
Prijímame stupeň tienenia muriva ψ \u003d 0,45 a pre α \u003d 1,25
H S. /H. L. = 0,73.
Hodnota ekvivalentného plochého povrchu:
m 2.
Prijímame jednoradové umiestnenie potrubia a krok medzi nimi:
S. = 2d. N. \u003d 2 ∙ 0,152 \u003d 0,304 m. Pre tieto hodnoty tvoria faktor Na = 0,87.
Veľkosť pokrytého povrchu muriva:
m 2.
Povrch vykurovacích žiarivých rúr:
m 2.
Vyberte pec BB2, jej parametre:
povrch radiačnej komory, m 2 180
povrch konvekčného komory, m 2 180
pracovná dĺžka Rúra, M 9
Šírka radiačnej komory, m 1,2
b. Realizácia
spôsob spaľovania paliva
priemer Radiacieho priemeru potrubia, mm 152 × 6
priemer rúrok konvekčnej komory, mm 114 × 6
Počet rúrok v radiačnej komore:
kde d. H je vonkajší priemer rúrok v radiačnej komore, m;
l. Pavol - užitočná dĺžka žiarivých rúr, umytá dychovými plynmi, m,
l. Pohlavie \u003d 9 - 0,42 \u003d 8,2 m,
.
Tepelná zmena povrchu žiarivých rúr:
W / m 2.
Určujeme počet rúrok konvekčnej komory:
Máme ich v kontrolnom poradí 3 v jednom horizontálnom riadku. Krok medzi rúrkami S \u003d 1,7 d. H \u003d 0,19 m.
Priemerný teplotný rozdiel je určený vzorcom:
° С.
Koeficient prenosu tepla v konvekčnej komore:
W / (m 2 ∙ k).
Tepelná zmena povrchu konvekčných potrubí je stanovená vzorcom:
W / m 2.
2.4 Hydraulický výpočet sporákovej cievky
Hydraulický výpočet cievky pece je určiť stratu tlaku vodnej pary v sálavých a konvekčných potrubiach.
kde G.
ρ na v.p. - hustota vodnej pary pri priemernej teplote a tlaku v komore komory, kg / m3;
d. K - vnútorný priemer konvekčných rúrok, m;
z. K - Počet prúdov v konvekčnej komore, \\ t
pani.
ν K \u003d 3.311 ∙ 10 -6 m 2 / s.
Hodnota kritéria Reynolds:
m.
Strata tlaku na trenie:
Pa \u003d 14,4 kPa.
PA \u003d 20,2 kPa.
kde σ. ζ K.
- počet otáčok.
Celková strata tlaku:
2.5 Výpočet straty tlaku vodnej pary v radiačnej komore
Priemerná rýchlosť vodnej pary:
kde G. - Spotreba prehriatia v peci vodnej pary, kg / s;
ρ R.P. - hustota vodnej pary pri priemernej teplote a tlaku v komore komory, kg / m3;
d. P - intrúšový priemer konvekčných potrubí, m;
z. P je počet prúdov v bunkovej komore,
pani.
Kinematická viskozita vodnej pary pri priemernej teplote a tlaku v konvekčnej komore ν P \u003d 8,59 ∙ 10 -6 m 2 / s.
Hodnota kritéria Reynolds:
Celková dĺžka rúrok na rovnej ploche:
m.
Hydraulický koeficient trenia:
Strata tlaku na trenie:
PA \u003d 15.1 kPa.
Tlaková strata na prekonanie lokálnej odolnosti:
Pa \u003d 11,3 kPa,
kde σ. ζ R. \u003d 0,35 - koeficient odporu pri otáčaní 180 °
- počet otáčok.
Celková strata tlaku:
Výpočty ukázali, že vybraná pec poskytne proces prehriatia vodnej pary v danom režime.
3. Výpočet kotolne
Priemerná teplota spalín nájdeme:
kde t. 1 - teplota spalín pri vchode, \\ t
t. 2 - teplota spalín na výstupe, ° C;
° С (538 k).
Hmotný tok spalín:
kde v - spotreba paliva, kg / s;
Pre spaliny, špecifická entalpia určuje na základe tabuľky údajov. 3 a obr. 1 vzorcom:
Nosiče tepla namáčania Tabuľka 4.
Tepelný tok prenášaný dymovými plynmi:
kde N. 1 I. H. 2 - entalpia spalín na teplotu vstupu a výstupu z KU, vzniknutá počas spaľovania 1 kg paliva, KJ / kg;
B - spotreba paliva, kg / s;
h. 1 I. h. 2 - Špecifické enthalpies spalín, KJ / kg,
Tepelný tok, vnímaný vodou, W:
kde η KU - koeficient používania tepla v KU; η KU \u003d 0,97;
G. N - výstupný výstup, kg / s;
h. na VP - entalpia nasýtenej vodnej pary na výstupnej teplote, KJ / kg;
h. n in-zaraďujúca výživná voda, kJ / kg,
Množstvo vodnej pary získanej v KU, definujeme vzorca:
kg / s.
Tepelný tok, vnímaný vodou vo vykurovacej zóne:
kde h. na špecifickú entalpiu vody pri teplote odparovania, KJ / kg;
Tepelný tok vyrobený spalinami vody vo vykurovacej zóne (užitočné teplo):
kde h. X - Špecifická entalpia spalín pri teplotách t. X, teda:
kJ / kg.
Hodnota spaľovania 1 kg paliva:
Na obr. 1 teplota dymu zodpovedajúca hodnote H. X \u003d 5700.45 KJ / KG:
t. X \u003d 270 ° C.
Priemerný teplotný rozdiel vo vykurovacej zóne:
° С.
270 spalín 210, berúc do úvahy index protikladu:
kde Na F - koeficient prenosu tepla;
m 2.
Priemerný teplotný rozdiel v zóne odparovania:
° С.
320 spalín 270, berúc do úvahy index protiprúdového postupu:
187 vodnej pary 187
Povrchová oblasť výmeny tepla vo vykurovacej zóne:
kde Na F - T6 Koeficient;
m 2.
Celková plocha povrchu výmeny tepla:
F. = F. N +. F. u,
F. \u003d 22,6 + 80 \u003d 102,6 m 2.
V súlade s GOST 14248-79 si vyberieme štandardný výparník s parným priestorom s nasledujúcimi vlastnosťami:
priemer puzdra, mm 1600
počet potrubných lúčov 1
počet rúrok v jednom zväzku 362
výmena povrchu, m 2 170
spev spevu
potrubím, m 2 0,055
4. Ohrievač vzduchu tepla
Atmosférický vzduch s teplotou t ° v x Vstupuje do zariadenia, kde sa zahrieva na teplotu t x v x Vzhľadom na teplo spalín.
Prietok vzduchu, kg / s sa určuje na základe ich požadovaného množstva paliva:
kde V - spotreba paliva, kg / s;
L. - platný prietok vzduchu na spaľovanie 1 kg paliva, kg / kg, \\ t
Spaliny, rozdávanie ich teplo, ochladené t dhg. = t DG2. predtým t dg4 .
=
kde H 3. a H4. - entalpia spalín pri teplotách t dg3 a t dg4 Podľa toho KJ / kg,
Tepelný tok, vnímaný vzduchom, W:
kde s in-x - priemerná špecifická tepelná kapacita, KJ / (kg až);
0,97 - účinnosť ohrievača vzduchu, \\ t
Konečná teplota vzduchu ( t x v x) Stanovené z rovnice tepelnej bilancie:
Do.
5. Tepelná bilancia KTana
Po ohrievači vzduchu, spaliny vstupujú do kontaktného zariadenia s aktívnou dýzou (tant), kde sa ich teplota znižuje t dg5 = t dg4 na teplotu t DG6. \u003d 60 ° C.
Teplo s dymovými plynmi sa odstráni dvoma samostatnými tokmi vody. Jeden prúd prichádza do priameho kontaktu s spalínmi, a druhý sa strieda s nimi teplo cez stenu cievky.
Tepelný tok daný dymovými plynmi, W:
kde H 5. a H6. - entalpia spalín pri teplotách t dg5 a t DG6. Podľa toho KJ / kg,
Množstvo chladiacej vody (celkom), kg / s je určená z rovnice tepelnej bilancie:
kde η - kpd ktan, η \u003d 0,9,
kg / s.
Tepelný tok, vnímaný chladiacou vodou, W:
kde G - spotreba chladiacej vody, kg / s:
s vodou - špecifická vodná teplota, 4,19 kJ / (kg až);
t n vody a t na vodu - teplota vody pri vstupe a výstupe KTana, resp
6. Výpočet účinnosti zariadenia na odstraňovanie tepla
Pri určovaní účinnosti syntetizovaného systému ( η Tradičný prístup sa používa.
Výpočet účinnosti inštalácie elektriny sa uskutočňuje vzorcom:
7. Exergetické vyhodnotenie systému systému - CoiL-Utilistor System
Extracetická metóda analýzy energetických technologických systémov umožňuje najvýraznejšie a kvalitatívne hodnotiť straty energie, ktoré nie sú zistené žiadnym spôsobom s obvyklým odhadom pomocou prvého zákona termodynamiky. Ako kritérium pre odhady v prípade posudzovaného prípadu sa používa extracetická účinnosť, ktorá je definovaná ako vzťah vyhradenej exergie na exergiu uvedených v systéme:
kde Holandský - exsertigóm paliva, MJ / kg;
E - Exsertivitation, vnímaná tok vodnej pary v peci a využívaní kotla.
V prípade plynného paliva je externý exteriorický exteriorický odoslaný z ohromujúceho paliva ( E dt1) a zájazdový vzduch ( E Play2.):
kde N N. a N o. - vzduchová entalpia pri vstupnej teplote v peci pece a teplotou ambuvnejšej, resp. KJ / kg;
T o. - 298 K (25 ° C);
Δs. - zmena vzduchovej entropie, kj / (kg k).
Vo väčšine prípadov je možné zanedbať množstvo zhasňovacieho vzduchu, to znamená:
Vyhradené excenta pre posudzované systém je vyrobený z excentu, vnímaná vodným trajektom v peci ( E ans1) a exxiga, vnímaná vodným trajektom v Ku ( E AVD2.).
Pre tok vodnej pary ohrievanej v peci:
kde G. - Spotreba pary v peci, kg / s;
N vp1. a N vp2. - entalpia vodnej pary pri vstupe a výstupe pece, resp. KJ / kg;
Δs vp - zmena entropie vodnej pary, kJ / (kg k).
Na tok vodnej pary získanej v KU:
kde G n. - Spotreba pary v KU, KG / S;
h do vp - entalpia nasýtenej vodnej pary na výstupe z KU, KJ / KG;
h N B. - entalpia výživnej vody pri vchode v Ku, KJ / kg.
E = E DV1 + E ANS2 ,
E \u003d 1965,8 + 296,3 \u003d 2262.1 J / kg.
Záver
Vykonávanie výpočtu na navrhovanú inštaláciu (využitie tepla výfukových plynov technologickej pece), je možné dospieť k záveru, že s týmto zložením paliva, výkon pece na vode, iné indikátory - veľkosť Účinnosť syntetizovaného systému je vysoká, takže inštalácia je účinná; To tiež ukázalo, že extracetické hodnotenie systému "pece-bool-kotol", ale pri nákladoch na energiu sa inštalácia ponecháva veľa, aby boli požadované a vyžaduje zjemnenie.
Zoznam použitých literatúry
1. Kharaz D. . A . Spôsoby používania sekundárnych energetických zdrojov v chemickom priemysle / D. I. KHARAZ, B. I. PSAKHIS. - m.: Chémia, 1984. - 224 p.
2. Skoblo A. . A . Procesy a zariadenia ropného rafinácie a petrochemického priemyslu / A. I. SKOBLO, I. A. TREGUBOVA, YU. K., MOLOKANOV. - 2. ed., Pereerab. a pridať. - M.: Chémia, 1982. - 584 p.
3. Pavlov K. . F. . Príklady a úlohy vo výške procesov a zariadení chemickej technológie: štúdie. Príspevok na univerzity / K. F. Pavlov, P. G. ROMANKOV, A. A. SOSKOV; Ed. P. G. ROMAKOVA. - 10. ed., Pereerab. a pridať. - L.: Chémia, 1987. - 576 p.
žiadosť
