Hustota spalín ako funkcia teploty. Termofyzikálne charakteristiky a vlastnosti plynov. Tepelná bilancia ktana

Termofyzikálne vlastnosti plynných produktov spaľovania potrebné na výpočet závislosti rôznych parametrov od teploty daného plynného média je možné stanoviť na základe hodnôt uvedených v tabuľke. Uvedené závislosti pre tepelnú kapacitu sa získajú najmä vo forme:

C psm = a -1/ d,

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

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

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

Prvá závislosť je výhodnejšia z hľadiska presnosti aproximácie, druhá závislosť sa môže použiť na vykonávanie výpočtov s nižšou presnosťou.

Fyzikálne parametre spalín
(at P = 0,0981 MPa; R C02 = 0,13; p H20 = 0,11; R N2 = 0,76)

t, ° С y, Nm-3 s p, W (m 2 ° С) -1 λ · 102, W (m · K) -1 a· 10 6, m 2 · s -1 μ · 10 6, Pa · s v· 10 6, m 2 · s -1 Pr
12,704 1,04 2,28 16,89 15,78 12,20 0,72
9,320 1,07 3,13 30,83 20,39 21,54 0,69
7,338 1,10 4,01 48,89 24,50 32,80 0,67
6,053 1,12 4,84 69,89 28,23 45,81 0,65
5,150 1,15 5,70 94,28 31,69 60,38 0,64
4,483 1,18 6,56 121,14 34,85 76,30 0,63
3,973 1,21 7,42 150,89 37,87 93,61 0,62
3,561 1,24 8,27 183,81 40,69 112,10 0,61
3,237 1,26 9,15 219,69 43,38 131,80 0,60
2,953 1,29 10,01 257,97 45,91 152,50 0,59
2,698 1,31 10,90 303,36 48,36 174,30 0,58
2,521 1,32 11,75 345,47 40,90 197,10 0,57
2,354 1,34 12,62 392,42 52,99 221,00 0,56

DODATOK 3

(odkaz)

Priepustnosť vzduchu a dymu vzduchových potrubí a ventilov

1. Na určenie netesností alebo netesností vzduchu vo vzťahu k ventilačným kanálom systémov na reguláciu dymu možno použiť nasledujúce vzorce získané aproximáciou tabuľkových údajov:

pre vzduchové potrubia triedy H (v rozsahu tlaku 0,2 - 1,4 kPa): AL = a(R - b)S, kde AL- úniky vzduchu (úniky), m 3 / m 2 · h; R- tlak, kPa; a = 10,752331; b = 0,0069397038; S = 0,66419906;

pre vzduchovody triedy P (v rozsahu tlaku 0,2 - 5,0 kPa): kde a = 0,00913545; b =-3,1647682 x 108; c =-1,2724412 x 109; d = 0,68424233.

2. Pre protipožiarne normálne uzavreté klapky číselné hodnoty špecifickej charakteristiky odolnosti proti prestupu dymu a plynov v závislosti od teploty plynu zodpovedajú údajom získaným pri požiarnych skúškach rôznych výrobkov na skúšobnej základni VNIIPO:

1. Všeobecné ustanovenia... 2 2. Počiatočné údaje. 3 3. Odvetrávanie dymu. 4 3.1. Odstraňovanie produktov spaľovania priamo z horárne. 4 3.2. Odstraňovanie produktov spaľovania z miestností susediacich s horárňou. 7 4. Zabezpečte vetranie dymu. 9 4.1. Prívod vzduchu v schodiskové šachty... 9 4.2. Prívod vzduchu v výťahové šachty.. 14 4.3. Prívod vzduchu do zámkov predsiene .. 16 4.4. Kompenzačný prívod vzduchu. 17 5. technické údaje zariadení. 17 5.1. Zariadenia pre systémy odsávania dymu. 17 5.2. Zariadenia na prívod dymových ventilačných systémov. 21 6. Režimy riadenia paľby. 21 Literatúra .. 22 Príloha 1. Stanovenie hlavných parametrov požiarneho zaťaženia priestorov. 22 Príloha 2. Termofyzikálne vlastnosti spalín. 24 Príloha 3. Priepustnosť vzduchu a dymu vzduchových potrubí a ventilov. 25

Teplo spaľovania. Čistá výhrevnosť suchého plynného paliva Qf sa pohybuje v širokom rozmedzí od 4 do 47 MJ/m3 a závisí od jeho zloženia – pomeru a kvality horľavých a nehorľavých

Komponenty. Najmenšiu hodnotu Qf má vysokopecný plyn, ktorého priemerné zloženie je asi 30 % horľavých plynov (hlavne oxidu uhoľnatého CO) a asi 60 % nehorľavého dusíka N2. Najväčší

Hodnota Qf pre pridružené plyny, ktorých zloženie je charakterizované zvýšeným obsahom ťažkých uhľovodíkov. Spaľovacie teplo zemných plynov kolíše v úzkom rozmedzí Qf = 35,5 ... 37,5 MJ / m3.

Najnižšie spalné teplo jednotlivých plynov tvoriacich plynné palivá je uvedené v tabuľke. 3.2. Metódy stanovenia výhrevnosti plynných palív nájdete v časti 3.

Hustota. Rozlišujte medzi absolútnou a relatívnou hustotou plynov.

Absolútna hustota plynu pg, kg / m3, je hmotnosť plynu na 1 m3 objemu, ktorý zaberá tento plyn. Pri výpočte hustoty jednotlivého plynu sa berie objem jeho kilomolu 22,41 m3 (ako pre ideálny plyn).

Relatívna hustota plynu Rotn je pomer absolútnej hustoty plynu za normálnych podmienok a rovnakej hustoty vzduchu:

Ротн = Рг / Рв = Рг / 1,293, (6,1)

Kde pg, pE - absolútna hustota plynu a vzduchu za normálnych podmienok, kg / m3. Relatívna hustota plynov sa zvyčajne používa na vzájomné porovnanie rôznych plynov.

Hodnoty absolútnej a relatívnej hustoty jednoduchých plynov sú uvedené v tabuľke. 6.1.

Hustota plynnej zmesi pjM, kg / m3 sa určuje na základe pravidla aditívnosti, podľa ktorého sa vlastnosti plynov sčítavajú podľa ich objemového podielu v zmesi:

kde Xj je objemový obsah 7. plynu v palive, %; (pg); je hustota j-tého plynu zahrnutého v palive, kg / m3; n je počet jednotlivých plynov v palive.

Hodnoty hustoty plynných palív sú uvedené v tabuľke. A.5.

Hustotu plynov p, kg / m3 v závislosti od teploty a tlaku možno vypočítať pomocou vzorca

Kde p0 je hustota plynu za normálnych podmienok (T0 = 273 K a p0 = 101,3 kPa), kg / m3; p a T - skutočný tlak, kPa, a absolútna teplota plynu, K.

Takmer všetky druhy plynných palív sú ľahšie ako vzduch, takže keď dôjde k úniku, plyn sa hromadí pod stropmi. Z bezpečnostných dôvodov je pred spustením kotla nevyhnutné skontrolovať neprítomnosť plynu v najpravdepodobnejších miestach jeho akumulácie.

Viskozita plynov sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou. Hodnoty koeficientu dynamickej viskozity p, Pa-s možno vypočítať pomocou empirickej Sezer-Landovej rovnice

Tabuľka 6.1

Charakteristika zložiek plynného paliva (pri t - О ° С chr = 101,3 kPa)

Chemický

Molová hmotnosť M,

Hustota

Hromadný koncentrát

Názov plynu

Absolútna

Relatívna

Limity iónového vznietenia plynu zmiešaného so vzduchom, %

Horľavé plyny

propylén

Oxid uhoľnatý

Sírovodík

Nehorľavé plyny

Oxid uhličitý

oxid siričitý

Kyslík

Vzduch atmosféry.

Vodná para

Kde p0 je koeficient dynamickej viskozity plynu za normálnych podmienok (G0 = 273 K a p0 - 101,3 kPa), Pa-s; T je absolútna teplota plynu, K; C je koeficient v závislosti od druhu plynu, K, braný podľa tabuľky. 6.2.

Pre zmes plynov možno koeficient dynamickej viskozity približne určiť z hodnôt viskozity jednotlivých zložiek:

kde gj je hmotnostný podiel j-tého plynu v palive, %; Tsu je koeficient dynamickej viskozity j-tej zložky, Pa-s; n je počet jednotlivých plynov v palive.

V praxi je široko používaný kinematický viskozitný koeficient V, m2 / s, ktorý
ry súvisí s dynamickou viskozitou p cez hustotu p podľa závislosti

V = p/p. (6.6)

Berúc do úvahy (6.4) a (6.6), kinematický koeficient viskozity v, m2 / s, v závislosti od tlaku a teploty, možno vypočítať podľa vzorca

Kde v0 je koeficient kinematickej viskozity plynu za normálnych podmienok (Go = 273 K a p0 = 101,3 kPa), m2 / s; p a G - aktuálny tlak, kPa, a absolútna teplota plynu, K; C je koeficient v závislosti od druhu plynu, K, braný podľa tabuľky. 6.2.

Hodnoty koeficientov kinematickej viskozity pre plynné palivá sú uvedené v tabuľke. A.9.

Tabuľka 6.2

Koeficienty viskozity a tepelnej vodivosti zložiek plynového paliva

(pri t = 0 ° С ir = 101,3 kPa)

Názov plynu

Index viskozity

Súčiniteľ tepelnej vodivosti NO3, W / (m-K)

Sutherlandov koeficient C, K

Dynamický p-106, Pa-s

Kinematická v-106, m2 / s

Horľavé plyny

propylén

Oxid uhoľnatý

Sírovodík

Nehorľavé plyny

Oxid uhličitý

Kyslík

Atmosférický vzduch

V pare pri 100°C

Tepelná vodivosť. Prenos molekulárnej energie v plynoch je charakterizovaný koeficientom tepelnej vodivosti 'k, W / (m-K). Súčiniteľ tepelnej vodivosti je nepriamo úmerný tlaku a zvyšuje sa so zvyšujúcou sa teplotou. Hodnoty koeficientu X je možné vypočítať pomocou Sutherlandovho vzorca

Kde X, 0 je súčiniteľ tepelnej vodivosti plynu za normálnych podmienok (G0 = 273 K a Po = 101,3 kPa), W / (m-K); p a T - aktuálny tlak, kPa, a absolútna teplota plynu, K; C je koeficient v závislosti od druhu plynu, K, braný podľa tabuľky. 6.2.

Hodnoty súčiniteľov tepelnej vodivosti pre plynné palivá sú uvedené v tabuľke. A.9.

Tepelná kapacita plynného paliva na 1 m3 suchého plynu závisí od jeho zloženia a je všeobecne definovaná ako

4L = 0, 01 (СН2Н2 + Ссос0 +

СН4СН4 + сСо2сОг + - + cx. X;), (6.9), kde cH2, cCO, cCsh, cC02, ..., cx. - tepelná kapacita jednotlivých zložiek paliva, vodíka, oxidu uhoľnatého, metánu, oxidu uhličitého a i. zložky, kJ / (m3-K); H2, CO, CH4, CO2, ..., Xg--

Tepelné kapacity horľavých zložiek plynného paliva sú uvedené v tabuľke. Odsek 6, nehorľavý - v tabuľke. A.7.

Špecifické teplo vlhkého plynného paliva

Crgtl, kJ / (m3-K), je definovaný ako

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

Výbušnosť. Zmes horľavého plynu a vzduchu v určitých pomeroch v prítomnosti ohňa alebo dokonca iskry môže explodovať, to znamená, že proces jeho vznietenia a horenia prebieha rýchlosťou blízkou rýchlosti šírenia zvuku. Výbušné koncentrácie horľavého plynu vo vzduchu závisia od chemického zloženia a vlastností plynu. Objemové koncentračné limity vznietenia pre jednotlivé horľavé plyny zmiešané so vzduchom sú uvedené vyššie v tabuľke. 6.1. Najširšie limity horľavosti majú vodík (4 .. .74 % objemu) a oxid uhoľnatý (12.5… 74 %). Pre zemný plyn je priemerný dolný a horný limit horľavosti 4,5 a 17 % objemu; pre koksárenskú pec - 5,6 a 31%; pre doménu - 35 a 74%.

Toxicita. Toxicitou sa rozumie schopnosť plynu spôsobiť otravu živých organizmov. Stupeň toxicity závisí od typu plynu a jeho koncentrácie. Najnebezpečnejšími zložkami plynu sú v tomto smere oxid uhoľnatý CO a sírovodík H2S.

Toxicita plynných zmesí je daná najmä koncentráciou najtoxickejšej zo zložiek prítomných v zmesi, pričom jej škodlivý účinok sa spravidla výrazne zvyšuje v prítomnosti iných škodlivých plynov.

Prítomnosť a koncentráciu škodlivých plynov vo vzduchu je možné určiť pomocou špeciálneho zariadenia - analyzátora plynov.

Takmer všetky zemné plyny sú bez zápachu. Na zistenie úniku plynu a prijatie bezpečnostných opatrení sa zemný plyn pred vstupom do potrubia odorizuje, to znamená, že sa nasýti látkou, ktorá má štipľavý zápach (napríklad merkaptány).

Výhrevnosť rôznych palív sa značne líši. Napríklad pre vykurovací olej je to viac ako 40 MJ / kg a pre vysokopecný plyn a niektoré značky ropných bridlíc - asi 4 MJ / kg. Zloženie energetických palív sa tiež značne líši. Rovnaké kvalitatívne charakteristiky v závislosti od typu a značky paliva sa teda môžu navzájom kvantitatívne výrazne líšiť.

Uvedené vlastnosti paliva. Na porovnávaciu analýzu v úlohe charakteristík, ktoré zovšeobecňujú kvalitu paliva, sa používajú dané charakteristiky paliva, % -kg / MJ, ktoré sú vo všeobecnosti vypočítané podľa vzorca

kde xg je ukazovateľ kvality pracovného paliva,%; Q [- špecifické spalné teplo (najnižšie), MJ / kg.

Takže napríklad pre výpočet zníženého

Obsah vlhkosti sírového popola S „p a

Dusík N ^ p (pre prevádzkový stav paliva)

Vzorec (7.1) má nasledujúcu formu, % -kg / MJ:

TOC o "1-3" h z KP = Kl GT; (7,2)

4ph = l7e [; (7.3)

Snp= S '/ Єї; (7,4)

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

Ako názorný príklad je uvedené nasledujúce porovnanie orientačné za predpokladu, že v kotloch s rovnakým tepelným výkonom sa spaľujú rôzne palivá. Takže porovnanie zníženého obsahu vlhkosti uhlia pri Moskve

Stupne 2B (WЈp = 3,72 % -kg / MJ) a Nazarov-

Uhlie 2B (W ^ p = 3,04 % -kg / MJ) ukazuje, že v prvom prípade bude množstvo vlhkosti vnesenej do kotla s palivom približne 1,2-krát väčšie ako v druhom, a to aj napriek tomu, že pracovná vlhkosť uhlia pri Moskve (W [= 31 %) je menej ako uhlia

Nazarovského uhlie (Wf = 39 %).

Konvenčné palivo. V energetike, na porovnanie efektívnosti využitia paliva v rôznych kotolniach, na plánovanie výroby a spotreby paliva v ekonomických výpočtoch, sa zaviedol koncept ekvivalentného paliva. Ako referenčné palivo sa berie také palivo, ktorého merné spalné teplo (najnižšie) sa v prevádzkovom stave rovná Qy T = 29300 kJ / kg (resp.

7000 kcal / kg).

Pre každé prírodné palivo existuje takzvaný bezrozmerný tepelný ekvivalent E, ktorý môže byť väčší alebo menší ako jedna:

Vlhký vzduch je zmes suchého vzduchu a vodnej pary. V nenasýtenom vzduchu je vlhkosť v stave prehriatej pary, a preto možno vlastnosti vlhkého vzduchu približne opísať zákonmi ideálnych plynov.

Hlavné charakteristiky vlhkého vzduchu sú:

1. Absolútna vlhkosť g, ktorá určuje množstvo vodnej pary obsiahnutej v 1 m 3 vlhkého vzduchu. Vodná para zaberá celý objem zmesi, preto sa absolútna vlhkosť vzduchu rovná hmotnosti 1 m 3 vodnej pary alebo hustoty pary, kg / m 3

2. Relatívna vlhkosť vzduchu j je vyjadrená pomerom absolútnej vlhkosti vzduchu k jeho maximálnej možnej vlhkosti pri rovnakom tlaku a teplote, alebo pomerom hmotnosti vodnej pary obsiahnutej v 1 m 3 vlhkého vzduchu k hmotnosti vodnej pary potrebnej na úplné nasýtenie 1 m 3 vlhkého vzduchu pri rovnakom tlaku a teplote.

Relatívna vlhkosť určuje stupeň nasýtenia vzduchu vlhkosťou:

, (1.2)

kde je parciálny tlak vodnej pary zodpovedajúci jej hustote Pa; - tlak nasýtenej pary pri rovnakej teplote, Pa; - maximálne možné množstvo pary v 1 m 3 nasýteného vlhkého vzduchu, kg / m 3; - hustota pary pri jej parciálnom tlaku a teplote vlhkého vzduchu, kg/m3.

Vzťah (1.2) platí len vtedy, keď možno predpokladať, že para kvapaliny je ideálnym plynom až do stavu nasýtenia.

Hustota vlhkého vzduchu r je súčet hustôt vodnej pary a suchého vzduchu pri parciálnych tlakoch 1 m 3 vlhkého vzduchu pri teplote vlhkého vzduchu. T, TO:

(1.3)

kde je hustota suchého vzduchu pri jeho parciálnom tlaku v 1 m 3 vlhkého vzduchu, kg / m 3; - parciálny tlak suchého vzduchu, Pa; - plynová konštanta suchého vzduchu, J / (kg × K).

Vyjadrením a stavovou rovnicou pre vzduch a vodnú paru dostaneme

, (1.5)

kde je hmotnostný prietok vzduchu a vodnej pary, kg/s.

Tieto rovnosti platia pre rovnaký objem V vlhký vzduch a rovnakú teplotu. Vydelením druhej rovnosti prvou dostaneme ďalší výraz pre obsah vlhkosti

. (1.6)

Dosadením hodnôt plynových konštánt pre vzduch J / (kg × K) a pre vodnú paru J / (kg × K) dostaneme hodnotu obsahu vlhkosti vyjadrenú v kilogramoch vodnej pary na 1 kg suchého vzduchu.



. (1.7)

Nahradenie parciálneho tlaku vzduchu hodnotou, kde z predchádzajúceho a V- barometrický tlak vzduchu v rovnakých jednotkách ako R, získame pre vlhký vzduch pod barometrickým tlakom

. (1.8)

Pri danom barometrickom tlaku teda vlhkosť vzduchu závisí len od parciálneho tlaku vodnej pary. Maximálny možný obsah vlhkosti vo vzduchu, odkiaľ

. (1.9)

Keďže saturačný tlak s teplotou rastie, maximálne možné množstvo vlhkosti, ktoré môže byť obsiahnuté vo vzduchu, závisí od jeho teploty, a to čím viac, tým vyššia je teplota. Ak sú rovnice (1.7) a (1.8) vyriešené pre a, potom dostaneme

(1.10)

. (1.11)

Objem vlhkého vzduchu v kubických metroch na 1 kg suchého vzduchu sa vypočíta podľa vzorca

(1.12)

Špecifický objem vlhkého vzduchu v, m 3 / kg, sa určí vydelením objemu vlhkého vzduchu hmotnosťou zmesi na 1 kg suchého vzduchu:

Vlhký vzduch ako nosič tepla je charakterizovaný entalpiou (v kilojouloch na 1 kg suchého vzduchu), ktorá sa rovná súčtu entalpií suchého vzduchu a vodnej pary.

(1.14)

kde je merná tepelná kapacita suchého vzduchu, kJ / (kg × K); t- teplota vzduchu, ° С; i- entalpia prehriatej pary, kJ / kg.

Entalpia 1 kg suchej nasýtenej vodnej pary pri nízkych tlakoch je určená empirickým vzorcom, kJ / kg:

kde je konštantný koeficient približne rovný entalpii pary pri teplote 0 °C; = 1,97 kJ / (kg × K) - merná tepelná kapacita pary.

Nahradenie hodnôt i do vyjadrenia (1.14) a ak vezmeme špecifickú tepelnú kapacitu suchého vzduchu konštantnú a rovnú 1,0036 kJ / (kg × K), zistíme entalpiu vlhkého vzduchu v kilojouloch na 1 kg suchého vzduchu:

Na určenie parametrov vlhkého plynu sa používajú rovnice podobné tým, ktoré sú diskutované vyššie.

, (1.17)

kde je plynová konštanta pre skúšobný plyn; R- tlak plynu.

Entalpia plynu, kJ/kg,

kde je merná tepelná kapacita plynu, kJ / (kg × K).

Absolútna vlhkosť plynu:

. (1.19)

Pri výpočte kontaktných výmenníkov tepla pre tepelné nosiče vzduch-voda môžete použiť údaje v tabuľke. 1.1-1.2 alebo vypočítané závislosti na určenie fyzikálno-chemických parametrov vzduchu (1.24-1.34) a vody (1.35). Pre spaliny možno použiť údaje v tabuľke 1. 1.3.

Hustota vlhkého plynu, kg/m 3:

, (1.20)

kde je hustota suchého plynu pri 0 ° C, kg / m 3; M g, M p - molekulové hmotnosti plynu a pár.

Dynamický viskozitný koeficient vlhkého plynu, Pa × s:

, (1.21)

kde je koeficient dynamickej viskozity vodnej pary, Pa × s; - koeficient dynamickej viskozity suchého plynu, Pa × s; - hmotnostná koncentrácia pary, kg / kg.

Špecifická tepelná kapacita mokrého plynu, kJ / (kg × K):

Súčiniteľ tepelnej vodivosti vlhkého plynu, W / (m × K):

, (1.23)

kde k Je adiabatický exponent; V- koeficient (pre monoatomické plyny V= 2,5; pre dvojatómové plyny V= 1,9; pre triatómové plyny V = 1,72).

Tabuľka 1.1. Fyzikálne vlastnosti suchého vzduchu ( R= 0,101 MPa)

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

Termofyzikálne vlastnosti suchého vzduchu možno priblížiť nasledujúcimi rovnicami.

Kinematická viskozita suchého vzduchu pri teplotách od -20 do +140 ° C, m 2 / s:

Pa; (1,24)

a od 140 do 400 °C, m2/s:

. (1.25)

Tabuľka 1.2. Fyzikálne vlastnosti nasýtenej vody

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

Hustota vlhkého plynu, kg/m3.

Štátna vzdelávacia inštitúcia vyššieho odborného vzdelávania

Štátna technická univerzita v Samare

Katedra chemickej technológie a priemyselnej ekológie

KURZOVÁ PRÁCA

v odbore "Technická termodynamika a tepelné inžinierstvo"

Téma: Výpočet jednotky na využitie tepla odpadových plynov technologickej pece

Vyplnil: Študent Ryabinina E.A.

Kurz ZF III skupina 19

Kontroloval: konzultant Churkina A.Yu.

Samara 2010

Úvod

Väčšina chemických závodov vytvára tepelný odpad s vysokou a nízkou teplotou, ktorý možno využiť ako sekundárne energetické zdroje (RER). Patria sem výfukové plyny z rôznych kotlov a procesných pecí, chladené prúdy, chladiaca voda a odpadová para.

Tepelné VER vo veľkej miere pokrývajú potrebu tepla jednotlivých odvetví. Napríklad v dusíkatom priemysle je vďaka WER uspokojených viac ako 26 % dopytu po teple, v priemysle výroby sódy viac ako 11 %.

Počet využívaných OZE závisí od troch faktorov: teploty OZE, ich tepelného výkonu a kontinuity výkonu.

V súčasnosti je najrozšírenejšie využitie tepla odpadových priemyselných plynov, ktoré majú vysoký teplotný potenciál pre takmer všetky požiarno-technické procesy a sú kontinuálne využiteľné vo väčšine priemyselných odvetví. Teplo odpadových plynov je hlavnou zložkou energetickej bilancie. Používa sa hlavne na technologické av niektorých prípadoch na energetické účely (v kotloch na odpadové teplo).

Široké využitie vysokoteplotných tepelných OZE je však spojené s rozvojom metód využitia, vrátane tepla zo žeravých trosiek, produktov atď., nových metód využitia tepla odpadových plynov, ako aj s vylepšovaním konštrukcií existujúcich zariadení na využitie. .

1. Popis technologickej schémy

V rúrových peciach, ktoré nemajú konvekčnú komoru, alebo v peciach sálavého konvekčného typu, ale s relatívne vysokou počiatočnou teplotou ohrievaného produktu môže byť teplota spalín relatívne vysoká, čo vedie k zvýšeným tepelným stratám. zníženie účinnosti pece a vyššia spotreba paliva. Preto je potrebné využiť teplo odpadových plynov. Dá sa to dosiahnuť buď použitím ohrievača vzduchu, ktorý ohrieva vzduch privádzaný do pece na spaľovanie paliva, alebo inštaláciou kotlov na odpadové teplo, ktoré umožňujú získavať vodnú paru potrebnú pre technologické potreby.

Na uskutočnenie ohrevu vzduchu sú však potrebné dodatočné náklady na konštrukciu ohrievača vzduchu, dúchadla, ako aj dodatočnú spotrebu energie spotrebovanej motorom dúchadla.

Pre zabezpečenie normálnej prevádzky ohrievača vzduchu je dôležité zabrániť možnosti korózie jeho povrchu na strane prúdenia spalín. Tento jav je možný, keď je teplota povrchu výmenníka tepla nižšia ako teplota rosného bodu; v tomto prípade sa časť spalín priamo v kontakte s povrchom ohrievača vzduchu výrazne ochladí, vodná para v nich obsiahnutá čiastočne kondenzuje a pohlcovaním oxidu siričitého z plynov vytvára agresívnu slabú kyselinu.

Rosný bod zodpovedá teplote, pri ktorej sa tlak nasýtenej vodnej pary rovná parciálnemu tlaku vodnej pary obsiahnutej v spalinách.

Jedným z najspoľahlivejších spôsobov ochrany pred koróziou je nejakým spôsobom predhrievať vzduch (napríklad vo vodných alebo parných ohrievačoch) na teplotu nad rosným bodom. Takáto korózia sa môže vyskytnúť aj na povrchu konvekčných rúr, ak je teplota suroviny vstupujúcej do pece pod rosným bodom.

Zdrojom tepla na zvýšenie teploty nasýtenej pary je oxidačná (spaľovacia) reakcia primárneho paliva. Spaliny vznikajúce pri spaľovaní odovzdávajú svoje teplo v sálavej a následne konvekčnej komore privádzanému prúdu (vodná para). Prehriata para vstupuje do spotrebiteľa a produkty spaľovania opúšťajú pec a vstupujú do kotla na odpadové teplo. Na výstupe z WHB sa nasýtená vodná para privádza späť do parnej prehrievacej pece a spaliny ochladzované napájacou vodou vstupujú do ohrievača vzduchu. Z prihrievača vzduchu idú spaliny do KTAN, kde sa voda prúdiaca cez špirálu ohrieva a ide priamo k spotrebiču a spaliny do atmosféry.

2. Výpočet pece

2.1 Výpočet spaľovacieho procesu

Určite výhrevnosť paliva Q R n... Ak je palivom individuálny uhľovodík, potom jeho výhrevnosť Q R n rovná sa štandardnému spaľovaciemu teplu mínus výparné teplo vody v produktoch spaľovania. Môže sa tiež vypočítať zo štandardných tepelných účinkov tvorby počiatočných a konečných produktov na základe Hessovho zákona.

Pre palivo pozostávajúce zo zmesi uhľovodíkov sa určuje spalné teplo, ale pravidlo aditívnosti:

kde Q pi n- spaľovacie teplo i-zložka paliva ísť;

y i- sústredenie i-prejdite palivovú zložku v zlomkoch jednotky, potom:

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

Molárna hmotnosť paliva:

M m = Σ M i ∙ y i ,

kde M i- molárna hmota i-zložka paliva ísť, teda:

M m = 16,042 ∙ 0,987 + 30,07 ∙ 0,0033 + 44,094 ∙ 0,0012 + 58,120 ∙ 0,0004 + 72,15 ∙ 0,0001 + 2 0.0.0.0.0.0.0.0.0,0.0.0,01 mol.

kg/m3,

potom Q R n cm, vyjadrené v MJ / kg, sa rovná:

MJ / kg.

Výsledky výpočtu sú zhrnuté v tabuľke. jeden:

Zloženie paliva stôl 1

Určme elementárne zloženie paliva, % (hmot.):


,

kde n i C , NIH , n i N , n i O- počet atómov uhlíka, vodíka, dusíka a kyslíka v molekulách jednotlivých zložiek tvoriacich palivo;

Obsah každej zložky paliva, hm. %;

x i- obsah každej zložky paliva, hovoria. %;

M i- molárna hmotnosť jednotlivých zložiek paliva;

M m je molárna hmotnosť paliva.

Kontrola zloženia :

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


Stanovme si teoretické množstvo vzduchu potrebné na spálenie 1 kg paliva, určí sa zo stechiometrickej rovnice spaľovacej reakcie a obsahu kyslíka v atmosférickom vzduchu. Ak je známe elementárne zloženie paliva, teoretické množstvo vzduchu L 0, kg / kg, sa vypočíta podľa vzorca:

V praxi sa na zabezpečenie úplnosti spaľovania paliva do pece privádza prebytočné množstvo vzduchu, skutočný prietok vzduchu nájdeme pri α = 1,25:

L = αL 0 ,

kde L- skutočná spotreba vzduchu;

α - koeficient prebytočného vzduchu,

L = 1,25 ∙ 17,0 = 21,25 kg / kg.

Špecifický objem vzduchu (n.a.) na spaľovanie 1 kg paliva:

kde ρ v= 1,293 - hustota vzduchu za normálnych podmienok,

m 3 / kg.


Zistime množstvo produktov spaľovania vzniknutých pri spaľovaní 1 kg paliva:

ak je známe elementárne zloženie paliva, potom hmotnostné zloženie spalín na 1 kg paliva pri jeho úplnom spálení možno určiť na základe nasledujúcich rovníc:

kde m CO2 , m H2O , m N2 , m O2 je hmotnosť zodpovedajúcich plynov, kg.

Celkové množstvo produktov spaľovania:

m p od = m CO2 + m H2O + m N2 + m O2,

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

Skontrolujeme výslednú hodnotu:

kde W f- merná spotreba pary z trysky pri spaľovaní kvapalného paliva, kg / kg (pre plynné palivo W f = 0),


Keďže palivom je plyn, zanedbávame obsah vlhkosti vo vzduchu a zanedbávame množstvo vodnej pary.

Nájdite objem produktov spaľovania za normálnych podmienok, ktoré vznikajú pri spaľovaní 1 kg paliva:

kde m i- hmotnosť zodpovedajúceho plynu vzniknutého pri spaľovaní 1 kg paliva;

ρ i- hustota tohto plynu za normálnych podmienok, kg / m 3;

M i- molárna hmotnosť daného plynu, kg / kmol;

22,4 - molárny objem, m 3 / kmol,

m3 / kg; m3 / kg;

m3 / kg; m 3 / kg.

Celkový objem produktov spaľovania (neč.) pri skutočnej spotrebe vzduchu:

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

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

Hustota produktov spaľovania (neuvedené):


kg/m3.

Vypočítajme tepelnú kapacitu a entalpiu produktov spaľovania 1 kg paliva v rozsahu teplôt od 100 °C (373 K) do 1500 °C (1773 K) pomocou údajov v tabuľke. 2.

Priemerné špecifické tepelné kapacity plynov s p, kJ / (kg ∙ K) tabuľka 2

t, ° С

Entalpia spalín vzniknutých pri spaľovaní 1 kg paliva:

kde s CO2 , s H2O , s N2 , s O2- priemerné špecifické tepelné kapacity pri konštantnom tlaku zodpovedajúcom trávniku pri teplote t kJ/(kg K);

s t- priemerná tepelná kapacita spalín vzniknutých pri spaľovaní 1 kg paliva pri teplote 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 výpočtu sú zhrnuté v tabuľke. 3.

Entalpia produktov spaľovania Tabuľka 3

Podľa tabuľky. 3 vytvorte graf závislosti H t = f ( t ) (obr. 1) pozri prílohu .

2.2 Výpočet tepelnej bilancie pece, účinnosti pece a spotreby paliva

Tepelný tok prijatý parou v peci (užitočné tepelné zaťaženie):

kde G- množstvo prehriatej vodnej pary za jednotku času, kg / s;

H vp1 a H vp2


Teplotu spalín berieme na 320 °C (593 K). Tepelné straty sálaním do okolia budú predstavovať 10 %, z toho 9 % sa stratí v sálavej komore a 1 % v konvekčnej komore. Účinnosť pece je η t = 0,95.

Zanedbávame straty tepla chemickým nedohorením, ako aj množstvo tepla vstupujúceho paliva a vzduchu.

Určte účinnosť pece:

kde Uh- entalpia produktov spaľovania pri teplote spalín opúšťajúcich pec, t yh; teplota výfukových plynov sa zvyčajne odoberá o 100 - 150 ° C vyššia ako počiatočná teplota suroviny na vstupe do pece; q pot- tepelné straty sálaním do okolia, % alebo zlomok poschodie Q ;

Spotreba paliva, kg/s:

kg / s.

2.3 Výpočet sálavej komory a konvekčnej komory

Nastavíme teplotu spalín na priechode: t P= 750 - 850 ° С, akceptujeme

t P= 800 °C (1073 K). Entalpia produktov spaľovania pri teplote na priechode

H P= 21171,8 kJ/kg.

Tepelný tok prijímaný vodnou parou v sálavých trubiciach:

kde N n je entalpia produktov spaľovania pri teplote spalín v priechode, kJ / kg;

η t je účinnosť pece; odporúča sa, aby sa rovnala 0,95 - 0,98;

Tepelný tok prijímaný vodnou parou v konvekčnom potrubí:

Entalpia vodnej pary na vstupe do sálavého úseku bude:

kJ/kg.


Berieme hodnotu tlakovej straty v konvekčnej komore ∆ P Komu= 0,1 MPa, potom:

P Komu = P - P Komu ,

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

Vstupná teplota vodnej pary do sálavého úseku t Komu= 294 ° С, potom bude priemerná teplota vonkajšieho povrchu sálavých trubíc:

kde Δt- rozdiel medzi teplotou vonkajšieho povrchu sálavých trubíc a teplotou vodnej pary (suroviny) ohriatej v trubiciach; Δt= 20 - 60 °C;

TO.

Maximálna konštrukčná teplota spaľovania:

kde t o- znížená teplota počiatočnej zmesi paliva a vzduchu; meraná ako teplota vzduchu dodávaného na spaľovanie;

VĎAKA.- merná tepelná kapacita produktov spaľovania pri teplote t P;


°C

o t max = 1772,8 °C a t n = 800 °C tepelná hustota absolútne čierneho povrchu q s pre rôzne teploty vonkajšieho povrchu sálavých trubíc má tieto hodnoty:

Θ, ° С 200 400 600

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

Zostavíme pomocný graf (obr. 2) pozri prílohu, podľa ktorého zistíme hustotu tepla pri Θ = 527 ° C: q s= 0,95 ∙ 105 W/m2.

Vypočítame celkový tepelný tok privedený do pece:

Predbežná hodnota pre plochu ekvivalentného absolútne čierneho povrchu:

m 2

Zoberieme stupeň tienenia muriva Ψ = 0,45 a pre α = 1,25 zistíme, že

H s /H l = 0,73.


Ekvivalentný rovný povrch:

m 2

Akceptujeme jednoradové umiestnenie rúr a krok medzi nimi:

S = 2d n= 2 ∙ 0,152 = 0,304 m. Pre tieto hodnoty je faktor tvaru TO = 0,87.

Veľkosť tienenej plochy muriva:

m 2

Výhrevná plocha sálavých trubíc:

m 2

Vyberáme rúru BB2, jej parametre:

povrch radiačnej komory, m 2 180

plocha konvekčnej komory, m 2 180

pracovná dĺžka pece, m 9

šírka radiačnej komory, m 1,2

vykonanie b

bezplameňová metóda spaľovania paliva

priemer trubice radiačnej komory, mm 152 × 6

priemer rúrok konvekčnej komory, mm 114 × 6

Počet trubíc v radiačnej komore:

kde d n - vonkajší priemer rúrok v radiačnej komore, m;

l podlaha - užitočná dĺžka sálavých rúr obmývaných prúdom spalín, m,

l podlaha = 9 - 0,42 = 8,2 m,

.

Tepelná hustota povrchu sálavých trubíc:

W/m2.

Určite počet rúrok konvekčnej komory:


Poukladáme ich šachovnicovo po 3 do jedného vodorovného radu. Rozstup medzi rúrkami S = 1,7 d n = 0,19 m.

Priemerný teplotný rozdiel je určený vzorcom:

°C

Koeficient prestupu tepla v konvekčnej komore:

W / (m 2 ∙ K).

Tepelná hustota povrchu konvekčných rúrok je určená vzorcom:

W/m2.

2.4 Hydraulický výpočet cievky pece

Hydraulický výpočet špirály pece má určiť stratu tlaku vodnej pary v sálavých a konvekčných potrubiach.


kde G

ρ do V.P. - hustota vodnej pary pri priemernej teplote a tlaku v konvekčnej komore, kg / m 3;

dк - vnútorný priemer konvekčných rúr, m;

z k je počet prietokov v konvekčnej komore,

pani.

ν k = 3,311 ∙ 10-6 m2/s.

Hodnota Reynoldsovho kritéria:

m.


Strata trecieho tlaku:

Pa = 14,4 kPa.

Pa = 20,2 kPa.

kde Σ ζ to

- počet otáčok.

Celková tlaková strata:

2.5 Výpočet tlakovej straty vodnej pary v radiačnej komore

Priemerná rýchlosť vodnej pary:

kde G- spotreba pary prehriatej v peci, kg / s;

ρ r vp - hustota vodnej pary pri priemernej teplote a tlaku v konvekčnej komore, kg / m 3;

d p je vnútorný priemer konvekčných rúr, m;

z p je počet prúdov vo ventilačnej komore,

pani.

Kinematická viskozita vodnej pary pri priemernej teplote a tlaku v konvekčnej komore ν p = 8,59 ∙ 10 -6 m2/s.

Hodnota Reynoldsovho kritéria:

Celková dĺžka potrubia v priamom úseku:

m.


Koeficient hydraulického trenia:

Strata trecieho tlaku:

Pa = 15,1 kPa.

Straty tlaku na prekonanie miestneho odporu:

Pa = 11,3 kPa,

kde Σ ζ p= 0,35 - koeficient odporu pri otočení o 180 ºС,

- počet otáčok.

Celková tlaková strata:


Výpočty ukázali, že zvolená pec zabezpečí proces prehriatia vodnej pary v danom režime.

3. Výpočet kotla na odpadové teplo

Poďme zistiť priemernú teplotu spalín:

kde t 1 - teplota spalín na vstupe,

t 2 - teplota spalín na výstupe, ° С;

°C (538 K).

Hmotnostný prietok spalín:

kde B je spotreba paliva, kg / s;

Pre spaliny sa špecifická entalpia určuje na základe údajov v tabuľke. 3 a obr. 1 podľa vzorca:

Entalpie chladiacich kvapalín Tabuľka 4

Tepelný tok prenášaný spalinami:

kde N 1 a H 2 - entalpia spalín na vstupnej a výstupnej teplote spaľovacej komory, resp. vzniknutá pri spaľovaní 1 kg paliva, kJ / kg;

B - spotreba paliva, kg / s;

h 1 a h 2 - špecifické entalpie spalín, kJ / kg,

Tepelný tok prijatý vodou, W:

kde η ku je koeficient využitia tepla v KU; η ky = 0,97;

G n - kapacita pary, kg / s;

h do VP - entalpia nasýtenej vodnej pary pri výstupnej teplote, kJ / kg;

h n in - napájacia voda entalygaya, kJ / kg,

Množstvo vodnej pary prijatej v KU je určené vzorcom:

kg / s.

Tepelný tok prijatý vodou vo vykurovacej zóne:

kde h k in - špecifická entalpia vody pri teplote vyparovania, kJ / kg;

Tepelný tok prenášaný spalinami do vody vo vykurovacej zóne (užitočné teplo):

kde h x - merná entalpia spalín pri teplote t x, teda:

kJ/kg.


Entalpia spaľovania na 1 kg paliva:

Obr. 1 teplota spalín zodpovedajúca hodnote H x = 5700,45 kJ / kg:

t x = 270 °C.

Priemerný teplotný rozdiel vo vykurovacej zóne:

°C

270 spaliny 210 S prihliadnutím na index protiprúdu:


kde TO f - koeficient prestupu tepla;

m 2

Priemerný teplotný rozdiel vo odparovacej zóne:


°C

320 spaliny 270 S prihliadnutím na index protiprúdu:

187 vodná para 187


Teplovýmenná plocha vo vykurovacej zóne:

kde TO f - koeficient m6prenos;

m 2

Celková plocha prenosu tepla:

F = F n + F ty

F= 22,6 + 80 = 102,6 m2.

V súlade s GOST 14248-79 vyberáme štandardný výparník parnej komory s nasledujúcimi charakteristikami:

priemer puzdra, mm 1600

počet zväzkov rúrok 1

počet rúrok v jednom zväzku 362

teplovýmenná plocha, m 2 170

prierezová plocha jedného zdvihu

potrubím, m 2 0,055

4. Tepelná bilancia ohrievača vzduchu

Atmosférický vzduch s teplotou t ° v-x vstupuje do prístroja, kde sa zohreje na teplotu t x v-x vplyvom tepla spalín.

Spotreba vzduchu, kg / s sa určuje na základe požadovaného množstva paliva:

kde V- spotreba paliva, kg / s;

L- skutočná spotreba vzduchu na spaľovanie 1 kg paliva, kg / kg,

Spaliny, ktoré uvoľňujú svoje teplo, sa ochladzujú z t dgZ = t dg2 predtým t dg4 .

=

kde H 3 a H 4- entalpia spalín pri teplotách t dg3 a t dg4 kJ / kg, resp.

Tepelný tok prijatý vzduchom, W:


kde s in-x- priemerná merná tepelná kapacita vzduchu, kJ / (kg K);

0,97 - účinnosť ohrievača vzduchu,

Konečná teplota vzduchu ( t x v-x) sa určí z rovnice tepelnej bilancie:

TO.

5. Tepelná bilancia KTAN

Za ohrievačom vzduchu vstupujú spaliny do kontaktného aparátu s aktívnou tryskou (KTAN), kde ich teplota klesá od t dg5 = t dg4 na teplotu t dg6= 60 °C.

Odvod tepla spalín sa uskutočňuje dvoma oddelenými prúdmi vody. Jeden prúd prichádza do priameho kontaktu so spalinami a druhý si s nimi vymieňa teplo cez stenu cievky.

Tepelný tok vydávaný spalinami, W:

kde H 5 a H 6- entalpia spalín pri teplote t dg5 a t dg6 kJ / kg, resp.

Množstvo chladiacej vody (celkové), kg/s, sa určí z rovnice tepelnej bilancie:

kde η je účinnosť KTAN, η = 0,9,

kg / s.


Tepelný tok prijatý chladiacou vodou, W:

kde G voda- spotreba chladiacej vody, kg/s:

s vodou- merná tepelná kapacita vody, 4,19 kJ / (kg K);

t n voda a t do vody- teplota vody na vstupe a výstupe z KTAN, resp.

6. Výpočet účinnosti rekuperačnej jednotky

Pri určovaní hodnoty účinnosti syntetizovaného systému ( η tu) používa sa tradičný prístup.

Výpočet účinnosti rekuperačnej jednotky sa vykonáva podľa vzorca:

7. Exergické posúdenie systému "pec - kotol na odpadové teplo".

Exergická metóda analýzy energeticko-technologických systémov umožňuje čo najobjektívnejšie a najkvalitnejšie zhodnotiť energetické straty, ktoré sa pri konvenčnom hodnotení pomocou prvého termodynamického zákona nijako neodhalia. V tomto prípade sa ako hodnotiace kritérium používa exergia efektívnosť, ktorá je definovaná ako pomer pridelenej exergie k exergii dodanej do systému:

kde E sub- palivová exergia, MJ / kg;

E diera- exergia vnímaná prúdením vodnej pary v peci a kotli na odpadové teplo.

V prípade plynného paliva je dodaná exergia súčtom exergie paliva ( E sub1) a vzduchová exergia ( E sub2):

kde N n a ale- entalpia vzduchu pri teplote vstupu do pece, resp. teplote okolia, kJ / kg;

To-298 K (25 °C);

ΔS- zmena entropie vzduchu, kJ / (kg K).


Vo väčšine prípadov môže byť veľkosť exergie vzduchu zanedbaná, to znamená:

Pridelená exergia pre uvažovaný systém pozostáva z exergie vnímanej vodnou parou v peci ( E otv1), a exergiu vnímanú vodnou parou v KU ( E otv2).

Pre prúd pary zohriaty v rúre:

kde G- spotreba pary v peci, kg / s;

N VP1 a H vp2- entalpia vodnej pary na vstupe a výstupe z pece, kJ / kg;

ΔS vp- zmena entropie vodnej pary, kJ / (kg K).

Pre prúdenie vodnej pary prijatej v KU:

kde G n- spotreba pary v kotlovej jednotke, kg / s;

h na vp- entalpia nasýtenej vodnej pary na výstupe z WHB, kJ / kg;

h n v je entalpia napájacej vody na vstupe do ÚK, kJ/kg.

E diera = E otvor 1 + E otvor 2 ,

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


Záver

Po výpočte navrhovanej inštalácie (využitie tepla odpadových plynov technologickej pece) možno konštatovať, že pre dané zloženie paliva, produktivitu pece na vodnú paru a ďalšie ukazovatele - hodnota účinnosti syntetizovaného systému je vysoká, takže - inštalácia je efektívna; Ukázalo to aj exergické hodnotenie systému „pec - kotol na odpadové teplo“, avšak z hľadiska nákladov na energiu je inštalácia veľmi neuspokojivá a vyžaduje zlepšenie.

Zoznam použitej literatúry

1. Kharaz D .A... Spôsoby využívania druhotných energetických zdrojov v chemickom priemysle / D. I. Kharaz, B. I. Psakhis. - M.: Chémia, 1984.-- 224 s.

2. Skoblo A . A... Procesy a aparáty rafinérskeho a petrochemického priemyslu / A. I. Skoblo, I. A. Tregubova, Yu. K., Molokanov. - 2. vydanie, Rev. a pridať. - M.: Chémia, 1982.-- 584 s.

3. Pavlov K .F... Príklady a úlohy na priebeh procesov a zariadení chemickej technológie: Učebnica. Manuál pre vysoké školy / K. F. Pavlov, P. G. Romankov, A. A. Noskov; Ed. P.G.Románková. - 10. vydanie, Rev. a pridať. - L.: Chémia, 1987.-- 576 s.

Dodatok

mob_info