المنزل ، التصميم ، التجديد ، الديكور. الفناء والحديقة. بأيديكم

2. الحرارة التي تحملها غازات المداخن. حدد السعة الحرارية غاز المداخنعند التكس = 8000 درجة مئوية ؛

3. فقدان الحرارة خلال البناء بواسطة التوصيل الحراري.

خسارة من خلال القبو

سمك القبو 0.3 متر ، والمواد من النار. نفترض أن درجة حرارة السطح الداخلي للقبو تساوي درجة حرارة الغازات.

متوسط ​​درجة حرارة الفرن:

عند درجة الحرارة هذه ، نختار معامل التوصيل الحراري لمادة النار:

وبالتالي ، فإن الخسائر من خلال الخزنة هي:

حيث α هو معامل انتقال الحرارة من السطح الخارجي للجدران إلى الهواء المحيط ، يساوي 71.2 كيلو جول / (م 2 * ح * 0 درجة مئوية)

خسائر عبر الجدران. تم عمل البناء في طبقتين (شاموت 345 ملم ، دياتوميت 115 ملم)

مساحة الجدار ، م 2:

المنطقة المنهجية

منطقة اللحام

منطقة الضعف

نهاية

مساحة الجدار الكامل 162.73 م 2

مع توزيع درجة الحرارة الخطية على سمك الجدار معدل الحرارةالشموت ستكون 5500 درجة مئوية ، والدياتوميت - 1500 درجة مئوية.

بالتالي.

إجمالي الخسائر من خلال البناء

4. فقدان الحرارة بمياه التبريد ، وفقًا للبيانات العملية ، نأخذ ما يعادل 10٪ Qx من الوصول ، أي Qx + Qp

5. من المفترض أن تكون الخسائر غير المحسوبة 15٪ Q من مدخلات الحرارة

دعونا نجعل المعادلة توازن الحرارةأفران

يتلخص التوازن الحراري للفرن في الجدول 1 ؛ 2

الجدول 1

الجدول 2

الاستهلاك كيلو جول / ساعة	%
تنفق الحرارة على تسخين المعدن	53
حرارة غازات المداخن	26
الخسائر من خلال البناء	1,9
خسائر مياه التبريد	6,7
خسائر غير محسوبة	10,6
المجموع:	100

سيكون استهلاك الحرارة المحدد لتسخين 1 كجم من المعدن

اختيار وحساب الشعلات

نفترض أن هناك مواقد أنابيب في الأنبوب مثبتة في الفرن.

يوجد في مناطق اللحام 16 قطعة ، في منطقة العذاب 4 قطع. إجمالي عدد الشعلات 20 قطعة. لنحدد الكمية المقدرة للهواء القادم إلى موقد واحد.

Vв - استهلاك الهواء كل ساعة ؛

تلفزيون - 400 + 273 = 673 كلفن - درجة حرارة تسخين الهواء ؛

N هو عدد الشعلات.

يؤخذ ضغط الهواء أمام الموقد على أنه 2.0 كيلو باسكال. ويترتب على ذلك أن تدفق الهواء المطلوب يتم توفيره بواسطة الموقد DBV 225.

تحديد الكمية المقدرة للغاز لكل موقد ؛

VG = B = 2667 استهلاك الوقود لكل ساعة ؛

TG = 50 + 273 = 323 كلفن - درجة حرارة الغاز ؛

N هو عدد الشعلات.

8. حساب التعافي

لتسخين الهواء ، نقوم بتصميم جهاز استرداد حلقة معدنية مصنوع من أنابيب بقطر 57 / 49.5 مم مع ترتيب ممر لخطواتها

البيانات الأولية للحساب:

استهلاك الوقود بالساعة В = 2667 كيلو جول / ساعة ؛

استهلاك الهواء لكل 1 م 3 من الوقود Lα = 13.08 م 3 / م 3 ؛

كمية نواتج الاحتراق من 1 م 3 من الغاز القابل للاحتراق Vα = 13.89 م 3 / م 3 ؛

تلفزيون درجة حرارة تسخين الهواء = 4000 درجة مئوية ؛

درجة حرارة غازات المداخن من الفرن tux = 8000C.

استهلاك الهواء كل ساعة:

إخراج الدخان كل ساعة:

كمية الدخان بالساعة التي تمر عبر جهاز التعافي ، مع الأخذ في الاعتبار فقدان الدخان للخروج من خلال المخمد الالتفافي وشفط الهواء.

المعامل م ، مع الأخذ في الاعتبار فقدان الدخان ، هو 0.7.

المعامل الذي يأخذ في الاعتبار تسرب الهواء في الخنازير هو 0.1.

درجة حرارة الدخان أمام جهاز التعافي ، مع مراعاة تسرب الهواء ؛

حيث iux هو المحتوى الحراري لغازات المداخن عند tux = 8000 درجة مئوية

يتوافق محتوى الحرارة هذا مع درجة حرارة الدخان tD = 7500 درجة مئوية. (انظر الشكل 67 (3))

حرارة الاحتراق. تختلف القيمة الحرارية الصافية للوقود الغازي الجاف Qf بشكل كبير من 4 إلى 47 ميجا جول / م 3 وتعتمد على تركيبته - نسبة وجودة الوقود الغازي الجاف وغير القابل للاحتراق

عناصر. أصغر قيمة لـ Qf هي لغاز الفرن العالي ، حيث يبلغ متوسط ​​تكوينه حوالي 30 ٪ من الغازات القابلة للاحتراق (بشكل أساسي أول أكسيد الكربون CO) وحوالي 60 ٪ من النيتروجين غير القابل للاحتراق N2. أعظم

قيمة Qf للغازات المصاحبة ، والتي يتميز تكوينها بزيادة محتوى الهيدروكربونات الثقيلة. تتقلب حرارة احتراق الغازات الطبيعية في نطاق ضيق Qf = 35.5 ... 37.5 MJ / m3.

يرد في الجدول أقل حرارة احتراق للغازات الفردية التي تشكل الوقود الغازي. 3.2 لمعرفة طرق تحديد القيمة الحرارية للوقود الغازي ، انظر القسم 3.

كثافة. يميز بين الكثافة المطلقة والنسبية للغازات.

كثافة الغاز المطلقة pg ، kg / m3 ، هي كتلة الغاز لكل 1 م 3 من الحجم الذي يشغله هذا الغاز. عند حساب كثافة الغاز الفردي ، يُؤخذ حجم الكيلومول الخاص به ليكون 22.41 م 3 (بالنسبة للغاز المثالي).

الكثافة النسبية للغاز Rotn هي نسبة الكثافة المطلقة للغاز في ظل الظروف العادية ونفس كثافة الهواء:

Ротн = Рг / Рв = Рг / 1.293 ، (6.1)

حيث pg ، pE - على التوالي ، الكثافة المطلقة للغاز والهواء في ظل الظروف العادية ، كجم / م 3. تُستخدم الكثافة النسبية للغازات عادةً لمقارنة الغازات المختلفة مع بعضها البعض.

قيم الكثافة المطلقة والنسبية غازات بسيطةترد في الجدول. 6.1

يتم تحديد كثافة خليط الغاز pjM ، كجم / م 3 ، على أساس قاعدة الإضافة ، والتي بموجبها يتم تلخيص خصائص الغازات وفقًا لجزء حجمها في الخليط:

حيث Xj هو المحتوى الحجمي للغاز السابع في الوقود ،٪ ؛ (ص) ؛ هي كثافة الغاز j-th المتضمن في الوقود ، kg / m3 ؛ ن هو عدد الغازات الفردية في الوقود.

ترد قيم كثافة الوقود الغازي في الجدول. أ -5.

يمكن حساب كثافة الغازات p ، kg / m3 ، اعتمادًا على درجة الحرارة والضغط ، بواسطة الصيغة

حيث p0 هي كثافة الغاز في الظروف العادية (T0 = 273 K و p0 = 101.3 kPa) ، كجم / م 3 ؛ p و T - على التوالي ، الضغط الفعلي ، kPa ، ودرجة الحرارة المطلقة للغاز ، K.

جميع أنواع الوقود الغازي تقريبًا أخف من الهواء ، لذلك عند حدوث تسرب ، يتراكم الغاز تحت الأسقف. لأسباب تتعلق بالسلامة ، قبل بدء تشغيل الغلاية ، من الضروري التحقق من عدم وجود الغاز في الأماكن الأكثر احتمالاً لتراكمه.

تزداد لزوجة الغازات مع زيادة درجة الحرارة. يمكن حساب قيم معامل اللزوجة الديناميكية p ، Pa-s ، باستخدام معادلة Sezer-Land التجريبية

الجدول 6.1

خصائص مكونات الوقود الغازي (عند t - О ° С chr = 101.3 kPa)

	المواد الكيميائية	الكتلة المولية M ،	كثافة	التركيز بالجملة
اسم الغاز	مطلق	نسبيا	حدود الاشتعال الأيوني للغاز الممزوج بالهواء ،٪
غازات قابلة للاشتعال
البروبيلين
أول أكسيد الكربون
كبريتيد الهيدروجين
الغازات غير القابلة للاحتراق
نشبع
ثاني أكسيد الكبريت
الأكسجين
هواء الغلاف الجوي.
بخار الماء

حيث p0 هو معامل اللزوجة الديناميكية للغاز في الظروف العادية (G0 = 273 K و p0 - 101.3 kPa) ، Pa-s ؛ T هي درجة حرارة الغاز المطلقة ، K ؛ ج - المعامل حسب نوع الغاز K يؤخذ حسب الجدول. 6.2

بالنسبة لمزيج من الغازات ، يمكن تحديد معامل اللزوجة الديناميكية تقريبًا من قيم لزوجة المكونات الفردية:

حيث gj هو الجزء الكتلي للغاز j في الوقود ،٪ ؛ Tsu هو معامل اللزوجة الديناميكية للمكون j-th ، Pa-s ؛ ن هو عدد الغازات الفردية في الوقود.

في الممارسة العملية ، يتم استخدام معامل اللزوجة الحركية V ، m2 / s على نطاق واسع ، والذي
يرتبط ry باللزوجة الديناميكية p من خلال الكثافة p حسب الاعتماد

V = ع / ع. (6.6)

مع الأخذ في الاعتبار (6.4) و (6.6) ، يمكن حساب معامل اللزوجة الحركية v ، m2 / s ، اعتمادًا على الضغط ودرجة الحرارة ، بواسطة الصيغة

حيث v0 هو معامل اللزوجة الحركية للغاز في ظل الظروف العادية (Go = 273 K و p0 = 101.3 kPa) ، m2 / s ؛ p و G - على التوالي ، الضغط الفعلي ، kPa ، ودرجة الحرارة المطلقة للغاز ، K ؛ C هو معامل يعتمد على نوع الغاز ، K ، مأخوذ وفقًا للجدول. 6.2

تم إعطاء قيم معاملات اللزوجة الحركية للوقود الغازي في الجدول. أ 9.

الجدول 6.2

معاملات اللزوجة والتوصيل الحراري لمكونات وقود الغاز

(عند t = 0 درجة مئوية ir = 101.3 كيلو باسكال)

اسم الغاز	مؤشر اللزوجة	معامل التوصيل الحراري NO3، W / (m-K)	معامل ساذرلاند C، K
ديناميكي p-106 ، Pa-s	الحركية v-106 ، m2 / s
غازات قابلة للاشتعال
البروبيلين
أول أكسيد الكربون
كبريتيد الهيدروجين
الغازات غير القابلة للاحتراق نشبع
الأكسجين
هواء الغلاف الجوي
بخار عند 100 درجة مئوية

توصيل حراري. يتميز نقل الطاقة الجزيئية في الغازات بمعامل التوصيل الحراري 'k، W / (m-K). معامل التوصيل الحراري يتناسب عكسياً مع الضغط ويزيد مع زيادة درجة الحرارة. يمكن حساب قيم المعامل X باستخدام صيغة ساذرلاند

حيث X ، 0 هو معامل التوصيل الحراري للغاز في الظروف العادية (G0 = 273 K و Po = 101.3 kPa) ، W / (m-K) ؛ p و T - على التوالي ، الضغط الفعلي ، kPa ، ودرجة الحرارة المطلقة للغاز ، K ؛ C هو معامل يعتمد على نوع الغاز ، K ، مأخوذ وفقًا للجدول. 6.2

تم إعطاء قيم معاملات التوصيل الحراري للوقود الغازي في الجدول. أ 9.

تعتمد السعة الحرارية للوقود الغازي لكل 1 م 3 من الغاز الجاف على تكوينه وداخله نظرة عامةمعرف ك

4 لتر = 0، 01 (СН2Н2 + Ссос0 +

СН4СН4 + сСо2сОг + - + cx. X ؛) ، (6.9) حيث cH2 ، cC0 ، cCsh ، cC02 ، ... ، cx. - السعة الحرارية للمكونات المكونة للوقود ، على التوالي ، الهيدروجين ، وأول أكسيد الكربون ، والميثان ، وثاني أكسيد الكربون والمكون ، kJ / (m3-K) ؛ H2 ، CO ، CH4 ، CO2 ، ... ، Xg--

السعة الحرارية للمكونات القابلة للاشتعال للوقود الغازي موضحة في الجدول. البند 6 ، غير قابل للاشتعال - في الجدول. أ -7.

الحرارة النوعية للوقود الغازي الرطب

يتم تعريف Crgtl ، kJ / (m3-K) ، على أنه

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

المتفجرة. يمكن أن ينفجر مزيج من الغاز القابل للاحتراق مع الهواء بنسب معينة في وجود حريق أو حتى شرارة ، أي أن عملية الاشتعال والاحتراق تحدث بسرعة قريبة من سرعة انتشار الصوت. تعتمد التركيزات المتفجرة للغاز القابل للاشتعال في الهواء على التركيب الكيميائي للغاز وخصائصه. حدود التركيز الحجمي للاشتعال للغازات الفردية القابلة للاحتراق الممزوجة بالهواء مذكورة سابقًا في الجدول. 6.1 الهيدروجين (4 .. .74٪ من حيث الحجم) وأول أكسيد الكربون (12.5 ... 74٪) لهما حدود الاشتعال الأوسع. بالنسبة للغاز الطبيعي ، يبلغ متوسط ​​حدود القابلية للاشتعال الأدنى والأعلى 4.5 و 17٪ من حيث الحجم ، على التوالي ؛ لفرن الكوك - 5.6 و 31٪ ؛ للمجال - 35 و 74٪.

تسمم. تُفهم السمية على أنها قدرة الغاز على التسبب في تسمم الكائنات الحية. تعتمد درجة السمية على نوع الغاز وتركيزه. أخطر مكونات الغاز في هذا الصدد هي أول أكسيد الكربون CO وكبريتيد الهيدروجين H2S.

يتم تحديد سمية مخاليط الغاز بشكل أساسي من خلال تركيز أكثر المكونات سمية الموجودة في الخليط ، بينما يتم تعزيز تأثيرها الضار ، كقاعدة عامة ، بشكل كبير في وجود غازات ضارة أخرى.

يمكن تحديد وجود وتركيز الغازات الضارة في الهواء باستخدام جهاز خاص - محلل الغاز.

تقريبا جميع الغازات الطبيعية عديمة الرائحة. للكشف عن تسرب الغاز واتخاذ تدابير السلامة ، يتم تعطير الغاز الطبيعي قبل دخوله إلى خط الأنابيب ، أي مشبع بمادة لها رائحة نفاذة (على سبيل المثال ، مركابتان).

حرارة الاحتراق أنواع مختلفةيختلف الوقود على نطاق واسع. بالنسبة لزيت الوقود ، على سبيل المثال ، يزيد عن 40 ميجا جول / كجم ، وبالنسبة لغاز الفرن العالي وبعض العلامات التجارية للصخر الزيتي - حوالي 4 ميجا جول / كجم. يختلف تكوين وقود الطاقة أيضًا على نطاق واسع. وبالتالي ، يمكن أن تختلف الخصائص النوعية نفسها ، اعتمادًا على نوع الوقود وعلامته التجارية ، بشكل حاد من الناحية الكمية عن بعضها البعض.

خصائص الوقود المعطاة. للتحليل المقارن في دور الخصائص التي تعمم جودة الوقود ، يتم استخدام الخصائص المخفضة للوقود ،٪ -kg / MJ ، والتي يتم حسابها بشكل عام بواسطة الصيغة

حيث xg هو مؤشر على جودة وقود العمل ،٪ ؛ س [- حرارة الاحتراق النوعية (أدنى) ، MJ / كجم.

لذلك ، على سبيل المثال ، لحساب المخفض

رطوبة رماد الكبريت S „p و

النيتروجين N ^ p (لحالة عمل الوقود)

تأخذ الصيغة (7.1) الشكل التالي ،٪ -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)

كمثال توضيحي ، تكون المقارنة التالية إرشادية ، بشرط أن يتم حرق أنواع مختلفة من الوقود في غلايات بنفس الطاقة الحرارية. لذلك ، مقارنة المحتوى الرطوبي المنخفض للفحم بالقرب من موسكو

الصفوف 2B (WЈp = 3.72٪ -kg / MJ) و Nazarov-

يوضح الفحم 2B (W ^ p = 3.04٪ -kg / MJ) أنه في الحالة الأولى ستكون كمية الرطوبة التي يتم إدخالها في فرن الغلاية مع الوقود حوالي 1.2 مرة أكثر من الثانية ، على الرغم من حقيقة أن رطوبة العمل من الفحم بالقرب من موسكو (W [= 31٪) أقل من

فحم نازاروفسكي (Wf = 39٪).

وقود تقليدي. في هندسة الطاقة ، لمقارنة كفاءة استخدام الوقود في محطات الغلايات المختلفة ، لتخطيط الإنتاج واستهلاك الوقود في الحسابات الاقتصادية ، يتم تقديم مفهوم الوقود المكافئ. كوقود مرجعي ، يتم أخذ هذا الوقود ، والحرارة النوعية للاحتراق (الأدنى) التي في حالة التشغيل تساوي Qy T = 29300 kJ / kg (أو

7000 كيلو كالوري / كغ).

لكل وقود طبيعي ، هناك ما يسمى بالمكافئ الحراري عديم الأبعاد لـ E ، والذي يمكن أن يكون أكبر أو أقل من واحد:

في احتراق كربون الوقود في الهواء ، وفقًا للمعادلة (21C + 2102 + 79N2 = 21C02 + 79N2) ، يمثل كل حجم من ثاني أكسيد الكربون في منتجات الاحتراق 79: 21 = 3.76 حجمًا من N2.

ينتج عن احتراق الأنثراسيت والفحم الخالي من الدهون وأنواع الوقود الأخرى التي تحتوي على نسبة عالية من الكربون منتجات احتراق تشبه في تركيبها منتجات احتراق الكربون. في احتراق الهيدروجين حسب المعادلة

42H2 + 2102 + 79N2 = 42H20 + 79N2

لكل حجم Н20 ، هناك 79:42 = 1.88 حجمًا من النيتروجين.

في منتجات الاحتراق لغازات الفرن الطبيعية والمسالة وفحم الكوك ، والوقود السائل ، والحطب ، والجفت ، والفحم البني ، واللهب الطويل ، والفحم الغازي وأنواع الوقود الأخرى التي تحتوي على نسبة كبيرة من الهيدروجين في الكتلة القابلة للاحتراق ، وكمية كبيرة من بخار الماء يتشكل ، في بعض الأحيان يتجاوز حجم ثاني أكسيد الكربون. وجود رطوبة في الأعلى

الجدول 36 السعة الحرارية ، kcal / (m3. ° C)

يزيد العيش بشكل طبيعي من محتوى بخار الماء في منتجات الاحتراق.

تكوين المنتجات احتراق كاملترد الأنواع الرئيسية للوقود في الحجم المتكافئ للهواء في الجدول. 34. من البيانات الواردة في هذا الجدول ، يمكن ملاحظة أنه في نواتج الاحتراق لجميع أنواع الوقود ، يتجاوز محتوى N2 بشكل كبير المحتوى الإجمالي لـ C02-f-H20 ، وفي نواتج احتراق الكربون تبلغ 79٪.

تحتوي منتجات احتراق الهيدروجين على 65٪ N2 ، في منتجات احتراق الغازات الطبيعية والمسالة والبنزين وزيت الوقود وأنواع أخرى من الوقود الهيدروكربوني ، ومحتواها 70-74٪.

أرز. 5. السعة الحرارية الحجمية

منتجات الاحتراق

4- نواتج احتراق الكربون

5- نواتج احتراق الهيدروجين

يمكن حساب متوسط ​​السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق الكامل التي لا تحتوي على الأكسجين باستخدام الصيغة

C = 0.01 (Cc02C02 + Cso2S02 + C „20H20 + CN2N2) kcal / (m3- ° C) ، (VI.1)

حيث Cc0g و Cso2 و CHa0 و CNa هي السعات الحرارية الحجمية لثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وبخار الماء والنيتروجين و CO2 و S02 و H20 و N2 هي محتوى المكونات المقابلة في منتجات الاحتراق ،٪ (المجلد).

وفقًا لهذا ، تأخذ الصيغة (VI.1) الشكل التالي:

C = 0.01. (Cc02 /؟ 02 + CHj0H20-bCNi! N2) kcal / (m3 “° C). (السادس -2)

متوسط ​​السعة الحرارية الحجمية لثاني أكسيد الكربون و H2O و N2 في نطاق درجة الحرارة من 0 إلى 2500 درجة مئوية مبين في الجدول. 36. المنحنيات التي تميز التغير في متوسط ​​السعة الحرارية الحجمية لهذه الغازات مع زيادة درجة الحرارة موضحة في الشكل. 5.

من تلك الواردة في الجدول. 16 من البيانات والمنحنيات الموضحة في الشكل. 5 ، ما يلي مرئي:

1. تتجاوز السعة الحرارية الحجمية لثاني أكسيد الكربون بشكل كبير السعة الحرارية لـ H20 ، والتي بدورها تتجاوز السعة الحرارية لـ N2 في نطاق درجة الحرارة بالكامل من 0 إلى 2000 درجة مئوية.

2. تزيد السعة الحرارية لثاني أكسيد الكربون مع زيادة درجة الحرارة بشكل أسرع من السعة الحرارية لـ H20 ، كما أن السعة الحرارية لـ H20 تكون أسرع من السعة الحرارية لـ N2. ومع ذلك ، على الرغم من ذلك ، فإن متوسط ​​السعات الحرارية الحجمية الموزونة لمنتجات احتراق الكربون والهيدروجين في الحجم المتكافئ للهواء يختلف قليلاً.

هذا الموقف ، غير المتوقع إلى حد ما للوهلة الأولى ، يرجع إلى حقيقة أنه في منتجات الاحتراق الكامل للكربون في الهواء ، لكل متر مكعب من ثاني أكسيد الكربون ، الذي يحتوي على أعلى سعة حرارية حجمية ، هناك 3.76 متر مكعب من N2 بحد أدنى الحجمي

متوسط ​​السعات الحرارية الحجمية لمنتجات احتراق الكربون والهيدروجين في الكمية المطلوبة نظريًا من الهواء ، كيلو كالوري / (م 3 - درجة مئوية) السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق متوسط ​​قيمة السعة الحرارية لمنتجات احتراق الكربون والهيدروجين الانحرافات عن المتوسط نسبة الانحراف DC 100 كربون هيدروجين

السعة الحرارية ، وفي نواتج احتراق الهيدروجين ، لكل متر مكعب من بخار الماء ، تكون السعة الحرارية الحجمية له أقل من COg ، ولكن أكثر من N2 ، هناك نصف كمية النيتروجين (1.88 م 3) ).

نتيجة لذلك ، يتم تسوية متوسط ​​السعات الحرارية الحجمية لمنتجات احتراق الكربون والهيدروجين في الهواء ، كما يتضح من البيانات الواردة في الجدول. 37 ومقارنة المنحنيات 4 و 5 في الشكل. 5. لا يتعدى الفرق في متوسط ​​السعات الحرارية الموزونة لمنتجات احتراق الكربون والهيدروجين في الهواء 2٪. وبطبيعة الحال ، فإن السعات الحرارية لمنتجات الاحتراق لوقود يتكون أساسًا من الكربون والهيدروجين في حجم متكافئ من الهواء تقع في منطقة ضيقة بين المنحنيات 4 و 5 (مظللة في الشكل 5) ..

منتجات الاحتراق الكامل من مختلف الأنواع ؛ يحتوي الوقود الموجود في الهواء المتكافئ في نطاق درجة الحرارة من 0 إلى 2100 درجة مئوية على السعة الحرارية التالية ، kcal / (m3> ° C):

تعتبر التقلبات في السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق لأنواع مختلفة من الوقود صغيرة نسبيًا. لديك وقود صلبمع نسبة عالية من الرطوبة (الحطب ، والجفت ، والفحم البني ، وما إلى ذلك) ، فإن السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق في نفس نطاق درجة الحرارة أعلى من الوقود الذي يحتوي على نسبة منخفضة من الرطوبة (أنثراسيت ، فحم ، زيت وقود ، غاز طبيعي ، إلخ) ... ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه أثناء احتراق الوقود الذي يحتوي على نسبة عالية من الرطوبة في منتجات الاحتراق ، يزداد محتوى بخار الماء ، والذي يتميز بسعة حرارية أعلى مقارنة بالغاز ثنائي الذرة - النيتروجين.

طاولة يوضح الشكل 38 متوسط ​​السعات الحرارية الحجمية لمنتجات الاحتراق الكامل ، غير المخفف بالهواء ، لنطاقات درجات الحرارة المختلفة.

الجدول 38

متوسط ​​السعات الحرارية للوقود ومنتجات احتراق الهواء غير المخففة بالهواء في نطاق درجة الحرارة من 0 إلى t درجة مئوية السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق ، kcal / (mі ■ ° С) السعة الحرارية ، kcal / (m3. ° C) الغازات الطبيعية والبترولية وفحم الكوك والوقود السائل والفحم والأنثراسيت الحطب والجفت والفحم البني وغازات المولدات والأفران العالية غاز فرن الانفجار

تؤدي زيادة محتوى الرطوبة في الوقود إلى زيادة السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق بسبب زيادة محتوى بخار الماء فيها في نفس نطاق درجة الحرارة ، مقارنةً بالسعة الحرارية لمنتجات احتراق الوقود ذات الرطوبة المنخفضة المحتوى ، وفي نفس الوقت يخفض درجة حرارة احتراق الوقود بسبب زيادة حجم منتجات الاحتراق بسبب زوج الماء.

مع زيادة محتوى الرطوبة في الوقود ، تزداد السعة الحرارية الحجمية لمنتجات الاحتراق في نطاق درجة حرارة معينة ، وفي نفس الوقت ، ينخفض ​​نطاق درجة الحرارة من 0 إلى جنيه إسترليني كحد أقصى بسبب انخفاض القيمة<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).

وهذا يجعل من الممكن تبسيط تحديد درجات حرارة الاحتراق المسعرية والمحسوبة إلى حد كبير (وفقًا للطريقة الموضحة في الفصل السابع). الخطأ المسموح به في هذه الحالة لا يتجاوز عادة 1٪ أو 20 درجة.

من النظر في المنحنيات 4 و 5 في الشكل. 5 يمكن ملاحظة أن نسب السعات الحرارية لمنتجات الاحتراق الكامل للكربون في حجم متكافئ للهواء في درجة حرارة تتراوح من 0 إلى t ° درجة مئوية ، على سبيل المثال ، من 0 إلى

السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق من 0 إلى t'mayL لأنواع مختلفة من الوقود الصلب مع محتوى رطوبة من 0 إلى 40٪ ، في حجم متكافئ من الهواء انخفاض الحرارة الحرارة - الإنتاج السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق من О "O'shah kcal / (m" ° C) الاحتراق ، كيلو كالوري / كجم الجسم، T '° C' كحد أقصى- ^ أنثراسايت دونيتسك yegorshinsky PA شبه أنثراسايت كتلة قابلة للاشتعال وقود العمل فحم دونيتسك نحيف تي ، كتلة قابلة للاحتراق نحيل تي ، وقود العمل بخار الدهون ، PZh غاز G شعلة طويلة د منتج وسيط PP كوزنتسكي تلبيد البخار Anzhero-Sudzhensky PS لينينسكي غاز جي Prokopyevsky متكلس ضعيف SS قراغندا مقلاة الكيك بالبخار والبخار بالبخار / PS مقلاة دهون بخار Kizelovsky فوركوتا بخار البنكرياس الدهني G1 kvarchelskiy (GSSR) مقلاة دهن بالبخار منتج وسيط PP غاز تكفيبولسكي (GSSR) G NS. غاز k-Yangak (قيرغيزستان الاشتراكية السوفياتية) G الفحم البني تشيليابينسك لاهوتي بودموسكوفني كتلة طحن

200 ومن 0 إلى 2100 درجة مئوية مساوية عمليًا لنسبة السعات الحرارية لمنتجات احتراق الهيدروجين في نفس نطاقات درجات الحرارة. تظل النسبة المحددة للقدرات الحرارية C 'ثابتة عمليًا لمنتجات الاحتراق الكامل لأنواع مختلفة من الوقود في حجم متكافئ من الهواء.

طاولة يوضح الشكل 40 نسب السعات الحرارية لمنتجات الاحتراق الكامل للوقود مع محتوى صابورة منخفض ، وتحويله إلى منتجات احتراق غازي (أنثراسايت ، وفحم الكوك ، وفحم ، ووقود سائل ، وطبيعي ، وزيت ، وغازات أفران فحم الكوك ، وما إلى ذلك) في تتراوح درجة الحرارة من 0 إلى درجة مئوية وفي نطاق درجة الحرارة من 0 إلى 2100 درجة مئوية. نظرًا لأن الحرارة الناتجة عن هذه الأنواع من الوقود قريبة من 2100 درجة مئوية ، فإن النسبة المحددة للقدرات الحرارية C 'تساوي نسبة السعات الحرارية في نطاق درجة الحرارة من 0 إلى t ومن 0 إلى tm & x-

طاولة يوضح 40 أيضًا قيم C 'المحسوبة لمنتجات احتراق الوقود ذات المحتوى العالي من الصابورة ، والتي تنتقل أثناء احتراق الوقود إلى منتجات الاحتراق الغازي ، أي الرطوبة في الوقود الصلب والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون في الوقود الغازي . قدرة التسخين لأنواع الوقود المحددة (خشب ، خث ، فحم بني ، مولد مختلط ، هواء وغازات أفران صهر) هي 1600-1700 درجة مئوية.

الجدول 40

تتراوح نسب السعات الحرارية لمنتجات الاحتراق C 'والهواء K في درجة الحرارة من 0 إلى t ° C إلى السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق من 0 إلى (uax) درجة حرارة الوقود مع انخفاض أداء نقل الحرارة درجة حرارة وقود ذو خرج حراري مرتفع وقود مع توليد حرارة منخفضة - محتوى مائي

كما ترون من الجدول. 40 ، تختلف قيم C و K قليلاً حتى بالنسبة لمنتجات احتراق الوقود ذات محتوى الصابورة المختلف وخرج الحرارة.

المؤسسة التعليمية الحكومية للتعليم المهني العالي

جامعة سامارا التقنية الحكومية

قسم "التكنولوجيا الكيميائية والبيئة الصناعية"

عمل الدورة

في تخصص "الديناميكا الحرارية التقنية وهندسة الحرارة"

الموضوع: حساب الوحدة لاستخدام حرارة الغازات العادمة للفرن التكنولوجي

أنجزه: الطالب Ryabinina E.A.

ZF course III group 19

تحقق من: المستشارة تشوركينا أ.

سمارة 2010

مقدمة

تولد معظم المصانع الكيماوية نفايات حرارية ذات درجات حرارة عالية ومنخفضة ، والتي يمكن استخدامها كمصادر طاقة ثانوية (RER). وتشمل هذه غازات العادم من مختلف الغلايات وأفران المعالجة ، والتيارات المبردة ، ومياه التبريد ، وبخار النفايات.

تغطي VER الحرارية إلى حد كبير الاحتياجات الحرارية للصناعات الفردية. وبالتالي ، في صناعة النيتروجين ، يتم تلبية أكثر من 26 ٪ من الطلب على الحرارة بواسطة WER ، في صناعة الصودا - أكثر من 11 ٪.

يعتمد عدد RER المستخدم على ثلاثة عوامل: درجة حرارة RER وقوتها الحرارية واستمرارية المخرجات.

في الوقت الحاضر ، الأكثر انتشارًا هو استخدام حرارة نفايات الغازات الصناعية ، والتي تتمتع بإمكانية درجة حرارة عالية لجميع العمليات التقنية للحريق تقريبًا ويمكن استخدامها بشكل مستمر في معظم الصناعات. حرارة الغازات العادمة هي المكون الرئيسي لتوازن الطاقة. يتم استخدامه بشكل أساسي للأغراض التكنولوجية ، وفي بعض الحالات - لأغراض الطاقة (في غلايات تسخين النفايات).

ومع ذلك ، فإن الاستخدام الواسع النطاق لـ RES الحرارية عالية الحرارة يرتبط بتطوير طرق الاستخدام ، بما في ذلك حرارة الخبث المتوهج ، والمنتجات ، وما إلى ذلك ، والطرق الجديدة لاستخدام حرارة الغاز العادم ، وكذلك مع تحسين تصميمات معدات الاستخدام الحالية.

1. وصف المخطط التكنولوجي

في أفران الأنابيب التي لا تحتوي على غرفة حرارية ، أو في أفران من النوع المشع ، ولكن مع درجة حرارة أولية عالية نسبيًا للمنتج المسخن ، يمكن أن تكون درجة حرارة غازات العادم مرتفعة نسبيًا ، مما يؤدي إلى زيادة فقد الحرارة ، انخفاض في كفاءة الفرن وارتفاع استهلاك الوقود. لذلك ، من الضروري استخدام حرارة الغازات العادمة. يمكن تحقيق ذلك إما باستخدام سخان الهواء ، الذي يقوم بتسخين الهواء الداخل للفرن لاحتراق الوقود ، أو عن طريق تركيب غلايات تسخين النفايات ، والتي تتيح الحصول على بخار الماء المطلوب للاحتياجات التكنولوجية.

ومع ذلك ، لتنفيذ تسخين الهواء ، هناك حاجة إلى تكاليف إضافية لبناء سخان هواء ، ومنفاخ ، بالإضافة إلى استهلاك إضافي للطاقة يستهلكه محرك المنفاخ.

لضمان التشغيل الطبيعي لسخان الهواء ، من المهم منع احتمال تآكل سطحه على جانب تدفق غاز المداخن. هذه الظاهرة ممكنة عندما تكون درجة حرارة سطح التبادل الحراري أقل من درجة حرارة نقطة الندى ؛ في هذه الحالة ، يتم تبريد جزء من غازات المداخن ، الملامسة مباشرة لسطح سخان الهواء ، بشكل كبير ، وبخار الماء الموجود فيها يتكثف جزئيًا ، ويمتص ثاني أكسيد الكبريت من الغازات ، ويشكل حامضًا ضعيفًا عدوانيًا.

تتوافق نقطة الندى مع درجة الحرارة التي يكون عندها ضغط بخار الماء المشبع مساويًا للضغط الجزئي لبخار الماء الموجود في غازات المداخن.

تتمثل إحدى الطرق الأكثر موثوقية للحماية من التآكل في التسخين المسبق للهواء بطريقة ما (على سبيل المثال ، في سخانات الماء أو البخار) إلى درجة حرارة أعلى من نقطة الندى. يمكن أن يحدث هذا التآكل أيضًا على سطح أنابيب الحمل الحراري إذا كانت درجة حرارة المادة الخام التي تدخل الفرن أقل من نقطة الندى.

مصدر الحرارة لزيادة درجة حرارة البخار المشبع هو تفاعل الأكسدة (الاحتراق) للوقود الأساسي. غازات المداخن المتكونة أثناء الاحتراق تتخلى عن حرارتها في الإشعاع ثم غرف الحمل الحراري إلى تيار التغذية (بخار الماء). يدخل البخار المسخن إلى المستهلك ، وتخرج منتجات الاحتراق من الفرن وتدخل إلى غلاية حرارة النفايات. عند مخرج WHB ، يتم إعادة بخار الماء المشبع إلى فرن البخار المحموم ، وغازات المداخن ، التي يتم تبريدها بواسطة مياه التغذية ، تدخل إلى سخان الهواء. من جهاز إعادة تسخين الهواء ، تدخل غازات المداخن إلى KTAN ، حيث يتم تسخين المياه المتدفقة عبر الملف وتذهب مباشرة إلى المستهلك ، وغازات المداخن - في الغلاف الجوي.

2. حساب الفرن

2.1 حساب عملية الاحتراق

حدد صافي القيمة الحرارية للوقود س ر ن... إذا كان الوقود عبارة عن هيدروكربون فردي ، فإن حرارة احتراقه س ر نتساوي الحرارة القياسية للاحتراق مطروحًا منها حرارة تبخر الماء في منتجات الاحتراق. يمكن أيضًا حسابه من التأثيرات الحرارية القياسية لتشكيل المنتجات الأولية والنهائية بناءً على قانون هيس.

بالنسبة للوقود الذي يتكون من خليط من الهيدروكربونات ، يتم تحديد حرارة الاحتراق ، لكن قاعدة الجمع:

أين س بي ن- حرارة الاحتراق أنا- مكون الوقود.

ذ أنا- تركيز أنا-نقل مكون الوقود في أجزاء من الوحدة ، ثم:

س ر ن سم = 35.84 ∙ 0.987 + 63.80 0.0033 + 91.32 0.0012+ 118.73 ∙ 0.0004 + 146.10 ∙ 0.0001 = 35.75 ميجا جول / م 3.

الكتلة المولية للوقود:

مم = Σ م ∙ ذ أنا ,

أين م- الكتلة المولية أنا- مكون الوقود ، ومن ثم:

م م = 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 = 16.25 كجم / مول.

كجم / م 3 ،

من ثم س ر ن سم، معبرًا عنه بـ MJ / kg ، يساوي:

MJ / كجم.

يتم تلخيص نتائج الحساب في الجدول. 1:

تكوين الوقود الجدول 1

دعونا نحدد التركيب الأولي للوقود ،٪ (الكتلة):

,

أين ن أنا ج , ن ط ح , ن أنا ن , ن أنا يا- عدد ذرات الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين في جزيئات المكونات الفردية التي يتكون منها الوقود ؛

محتوى كل مكون من مكونات الوقود ، بالوزن. ٪؛

س ط- محتوى كل مكون من مكونات الوقود كما يقولون. ٪؛

م- الكتلة المولية لمكونات الوقود الفردية ؛

ممهي الكتلة المولية للوقود.

التحقق من التكوين :

C + H + O + N = 74.0 + 24.6 + 0.2 + 1.2 = 100٪ (كتلة).

دعونا نحدد الكمية النظرية من الهواء المطلوبة لحرق 1 كجم من الوقود ، يتم تحديدها من المعادلة المتكافئة لتفاعل الاحتراق ومحتوى الأكسجين في الهواء الجوي. إذا كان التركيب الأولي للوقود معروفًا ، فإن الكمية النظرية للهواء L 0، كجم / كجم ، يتم حسابها بالصيغة:

من الناحية العملية ، لضمان اكتمال احتراق الوقود ، يتم إدخال كمية زائدة من الهواء في الفرن ، نجد معدل تدفق الهواء الفعلي عند α = 1.25:

إل = αL 0 ,

أين إل- استهلاك الهواء الفعلي ؛

α - معامل الهواء الزائد ،

إل = 1.25 ∙ 17.0 = 21.25 كجم / كجم.

الحجم المحدد للهواء (غير معروف) لاحتراق 1 كجم من الوقود:

أين ρ في= 1.293 - كثافة الهواء في ظل الظروف العادية ،

م 3 / كغ.

لنجد كمية نواتج الاحتراق المتكونة أثناء احتراق 1 كجم من الوقود:

إذا كان التركيب الأولي للوقود معروفًا ، فيمكن تحديد التركيب الكتلي لغازات المداخن لكل 1 كجم من الوقود مع احتراقه الكامل على أساس المعادلات التالية:

أين م ثاني أكسيد الكربون , م H2O , م N2 , م O2هي كتلة الغازات المقابلة ، كجم.

إجمالي كمية منتجات الاحتراق:

م ص. من = م ثاني أكسيد الكربون + م H2O + م N2 + م O2 ،

م ص. من= 2.71 + 2.21 + 16.33 + 1.00 = 22.25 كجم / كجم.

نتحقق من القيمة الناتجة:

أين دبليو و- الاستهلاك المحدد لفوهة البخار عند حرق الوقود السائل ، كجم / كجم (لوقود الغاز دبليو و = 0),

نظرًا لأن الوقود غاز ، فإننا نتجاهل محتوى الرطوبة في الهواء ونهمل كمية بخار الماء.

دعونا نجد حجم منتجات الاحتراق في ظل الظروف العادية ، المتكونة أثناء احتراق 1 كجم من الوقود:

أين م أنا- كتلة الغاز المقابل المتكونة أثناء احتراق 1 كجم من الوقود ؛

ρ ط- كثافة هذا الغاز في الظروف العادية ، كجم / م 3 ؛

م- الكتلة المولية للغاز المعطى ، كجم / كمول ؛

22.4 - الحجم المولي ، م 3 / كمول ،

م 3 / كغ م 3 / كغ ؛

م 3 / كغ م 3 / كغ.

الحجم الإجمالي لمنتجات الاحتراق (غير متوفر) عند استهلاك الهواء الفعلي:

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

الخامس = 1.38 + 2.75 + 13.06 + 0.70 = 17.89 م 3 / كغ.

كثافة منتجات الاحتراق (غير معروف):

كجم / م 3.

دعونا نجد السعة الحرارية والمحتوى الحراري لمنتجات الاحتراق من 1 كجم من الوقود في نطاق درجة الحرارة من 100 درجة مئوية (373 كلفن) إلى 1500 درجة مئوية (1773 كلفن) ، باستخدام البيانات الواردة في الجدول. 2.

متوسط ​​السعات الحرارية النوعية للغازات مع p ، kJ / (kg K) الجدول 2

ر، ° С

المحتوى الحراري لغازات المداخن المتولدة أثناء احتراق 1 كجم من الوقود:

أين مع ثاني أكسيد الكربون , مع H2O , مع N2 , مع O2- متوسط ​​السعات الحرارية النوعية عند ضغط ثابت يتوافق مع العشب عند درجة الحرارة ر، kJ / (kg · K) ؛

مع رهو متوسط ​​السعة الحرارية لغازات المداخن المتكونة أثناء احتراق 1 كجم من الوقود عند درجة حرارة ر، kJ / (kg · K) ؛

عند 100 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم ∙ كلفن) ؛

عند 200 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛

عند 300 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛

عند 400 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛

عند 500 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛

عند 600 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛

عند 700 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛

عند 800 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛

عند 1000 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛

عند 1500 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛

يتم تلخيص نتائج الحساب في الجدول. 3.

المحتوى الحراري لمنتجات الاحتراق الجدول 3

حسب الجدول. 3 بناء مخطط تبعية ح ت = F ( ر ) (رسم بياني 1) انظر المرفق .

2.2 حساب التوازن الحراري للفرن وكفاءة الفرن واستهلاك الوقود

تدفق الحرارة المتلقاة عن طريق البخار في الفرن (حمل حراري مفيد):

أين جي- كمية بخار الماء المحمص لكل وحدة زمنية ، كجم / ثانية ؛

ح vp1و ح vp2

نحن نأخذ درجة حرارة غازات المداخن لتكون 320 درجة مئوية (593 كلفن). سيبلغ فقد الحرارة عن طريق الإشعاع في البيئة 10٪ ، 9٪ يفقد في الغرفة المشعة ، و 1٪ في غرفة الحمل الحراري. كفاءة الفرن η t = 0.95.

نحن نتجاهل فقدان الحرارة من الاحتراق الكيميائي السفلي ، وكذلك مقدار حرارة الوقود والهواء الداخل.

تحديد كفاءة الفرن:

أين أوه- المحتوى الحراري لمنتجات الاحتراق عند درجة حرارة غازات المداخن الخارجة من الفرن ، ر نعم؛ عادة ما تؤخذ درجة حرارة غازات مداخن العادم عند 100-150 درجة مئوية أعلى من درجة الحرارة الأولية للمادة الخام عند مدخل الفرن ؛ س العرق- فقدان الحرارة عن طريق الإشعاع في البيئة ،٪ أو جزء منه Q الكلمة ;

استهلاك الوقود ، كجم / ث:

كجم / ثانية.

2.3 حساب غرف الإشعاع والحمل الحراري

نضبط درجة حرارة غازات المداخن عند الممر: ر NS= 750-850 درجة مئوية ، نقبل

ر NS= 800 درجة مئوية (1073 كلفن). المحتوى الحراري لمنتجات الاحتراق عند درجة حرارة الممر

ح NS= 21171.8 كيلوجول / كيلوجرام.

التدفق الحراري المتلقى بواسطة بخار الماء في الأنابيب المشعة:

أين ح n هو المحتوى الحراري لمنتجات الاحتراق عند درجة حرارة غازات الاحتراق في الممر ، kJ / kg ؛

η ر هي كفاءة الفرن ؛ يوصى بأخذها يساوي 0.95 - 0.98 ؛

تدفق الحرارة المتلقاة بواسطة بخار الماء في أنابيب الحمل الحراري:

سيكون المحتوى الحراري لبخار الماء عند مدخل القسم المشع كما يلي:

كيلو جول / كجم.

نأخذ قيمة فقدان الضغط في غرفة الحمل الحراري ∆ ص إلى= 0.1 ميجا باسكال ، ثم:

ص إلى = ص - ص إلى ,

ص إلى= 1.2 - 0.1 = 1.1 ميجا باسكال.

درجة حرارة دخول بخار الماء إلى قسم الإشعاع ر إلى= 294 درجة مئوية ، فإن متوسط ​​درجة حرارة السطح الخارجي للأنابيب المشعة سيكون:

أين Δt- الفرق بين درجة حرارة السطح الخارجي للأنابيب المشعة ودرجة حرارة بخار الماء (المادة الخام) المسخن في الأنابيب ؛ Δt= 20-60 درجة مئوية ؛

إلى.

أقصى درجة حرارة احتراق التصميم:

أين إلى- انخفاض درجة حرارة الخليط الأولي للوقود والهواء ؛ مأخوذة مساوية لدرجة حرارة الهواء المزود للاحتراق ؛

شكرا.- الحرارة النوعية لمنتجات الاحتراق عند درجة الحرارة ر NS ؛

درجة مئوية.

في ر ماكس = 1772.8 درجة مئوية و ر n = 800 درجة مئوية الكثافة الحرارية لسطح أسود تمامًا ف قلدرجات حرارة مختلفة من السطح الخارجي للأنابيب المشعة القيم التالية:

Θ، ° С 200400600

ف ق، ث / م 2 1.50 ∙ 10 5 1.30 ∙ 10 5 0.70 ∙ 10 5

نبني رسمًا بيانيًا إضافيًا (الشكل 2) انظر المرفق، وفقًا لذلك نجد كثافة الحرارة عند Θ = 527 درجة مئوية: ف ق= 0.95 ∙ 10 5 واط / م 2.

نحسب التدفق الحراري الكلي الذي تم إدخاله في الفرن:

القيمة الأولية لمساحة سطح أسود تمامًا مكافئ:

م 2.

نأخذ درجة فحص البناء Ψ = 0.45 وبالنسبة لـ α = 1.25 نجد ذلك

ح /ح ل = 0,73.

سطح مستو مكافئ:

م 2.

نحن نقبل وضع الأنابيب في صف واحد وخطوة بينهما:

س = 2د ن= 2 ∙ 0.152 = 0.304 م لهذه القيم عامل الشكل إلى = 0,87.

حجم سطح البناء المحمي:

م 2.

سطح تسخين الأنابيب المشعة:

م 2.

نختار فرن BB2 ، معلماته:

سطح غرفة الإشعاع ، م 2180

سطح غرفة الحمل الحراري ، م 2180

طول عمل الفرن ، م 9

عرض غرفة الإشعاع ، م 1.2

إعدام ب

طريقة احتراق الوقود عديمة اللهب

قطر أنبوب غرفة الإشعاع ، 152 مم × 6

قطر أنابيب غرفة الحمل الحراري ، 114 × 6 مم

عدد الأنابيب في حجرة الإشعاع:

أين دن - القطر الخارجي للأنابيب في غرفة الإشعاع ، م ؛

لالأرضية - الطول المفيد للأنابيب المشعة التي يغسلها تدفق غاز المداخن ، م ،

لالأرضية = 9 - 0.42 = 8.2 م ،

.

الكثافة الحرارية لسطح الأنابيب المشعة:

ث / م 2.

تحديد عدد أنابيب غرفة الحمل الحراري:

نرتبهم في نمط رقعة الشطرنج 3 في صف أفقي واحد. المسافة بين الأنابيب S = 1.7 دن = 0.19 م.

يتم تحديد متوسط ​​فرق درجة الحرارة بواسطة الصيغة:

درجة مئوية.

معامل انتقال الحرارة في غرفة الحمل الحراري:

W / (م 2 ∙ ك).

يتم تحديد الكثافة الحرارية لسطح الأنابيب الحرارية من خلال الصيغة:

ث / م 2.

2.4 الحساب الهيدروليكي لملف الفرن

يتمثل الحساب الهيدروليكي لملف الفرن في تحديد فقد ضغط بخار الماء في الأنابيب المشعة والحمل الحراري.

أين جي

ρ إلى V.P. - كثافة بخار الماء عند متوسط ​​درجة الحرارة والضغط في غرفة الحمل الحراري ، كجم / م 3 ؛

دк - القطر الداخلي لأنابيب الحمل الحراري ، م ؛

ض k هو عدد التدفقات في غرفة الحمل الحراري ،

تصلب متعدد.

ν ك = 3.311 10-6 م 2 / ث.

قيمة معيار رينولدز:

م.

فقدان ضغط الاحتكاك:

باسكال = 14.4 كيلو باسكال.

باسكال = 20.2 كيلو باسكال.

أين Σ ζ إلى

- عدد الدورات.

خسارة الضغط الكلي:

2.5 حساب فقدان ضغط بخار الماء في غرفة الإشعاع

متوسط ​​سرعة بخار الماء:

أين جي- استهلاك البخار المحموم في الفرن ، كجم / ثانية ؛

ρ ص vp - كثافة بخار الماء عند متوسط ​​درجة الحرارة والضغط في غرفة الحمل الحراري ، كجم / م 3 ؛

دр - القطر الداخلي لأنابيب الحمل الحراري ، م ؛

ض p هو عدد التدفقات في غرفة التهوية ،

تصلب متعدد.

اللزوجة الحركية لبخار الماء عند متوسط ​​درجة الحرارة والضغط في غرفة الحمل الحراري ν ع = 8.59 10-6 م 2 / ث.

قيمة معيار رينولدز:

إجمالي طول الأنبوب في مقطع مستقيم:

م.

معامل الاحتكاك الهيدروليكي:

فقدان ضغط الاحتكاك:

باسكال = 15.1 كيلو باسكال.

خسائر الضغط للتغلب على المقاومة المحلية:

باسكال = 11.3 كيلو باسكال ،

أين Σ ζ ص= 0.35 - معامل المقاومة عند الدوران بمقدار 180 درجة مئوية ،

- عدد الدورات.

خسارة الضغط الكلي:

أظهرت الحسابات أن الفرن المحدد سيوفر عملية التسخين الزائد لبخار الماء في وضع معين.

3. حساب غلاية الحرارة الضائعة

أوجد متوسط ​​درجة حرارة غازات المداخن:

أين ر 1 - درجة حرارة غازات المداخن عند المدخل ،

ر 2 - درجة حرارة غازات المداخن عند المخرج ، درجة مئوية ؛

درجة مئوية (538 كلفن).

تدفق كتلة غاز المداخن:

حيث B هو استهلاك الوقود ، كجم / ثانية ؛

بالنسبة لغازات المداخن ، يتم تحديد المحتوى الحراري المحدد بناءً على البيانات الواردة في الجدول. 3 والتين. 1 بالصيغة:

المحتوى الحراري للمبردات الجدول 4

تدفق الحرارة المنقولة بواسطة غازات المداخن:

أين ح 1 و ح 2 - المحتوى الحراري لغازات المداخن عند درجات حرارة مدخل ومخرج غرفة الاحتراق ، على التوالي ، المتكونة أثناء احتراق 1 كجم من الوقود ، كيلو جول / كجم ؛

ب - استهلاك الوقود ، كجم / ثانية ؛

ح 1 و ح 2 - المحتوى الحراري النوعي لغازات المداخن ، كيلوجول / كجم ،

تدفق الحرارة المتلقاة بواسطة الماء ، W:

أين η ku هو معامل استخدام الحرارة في KU ؛ η ky = 0.97 ؛

جين - سعة البخار ، كجم / ثانية ؛

حإلى VP - المحتوى الحراري لبخار الماء المشبع عند درجة حرارة المخرج ، kJ / kg ؛

حن في - مياه تغذية entalygaya ، كيلوجول / كجم ،

يتم تحديد كمية بخار الماء المتلقاة في KU من خلال الصيغة:

كجم / ثانية.

تدفق الحرارة المتلقاة بواسطة الماء في منطقة التسخين:

أين ح kv - المحتوى الحراري النوعي للماء عند درجة حرارة التبخر ، kJ / kg ؛

يتم نقل تدفق الحرارة بواسطة غازات المداخن إلى الماء في منطقة التسخين (حرارة مفيدة):

أين ح x - المحتوى الحراري النوعي لغازات المداخن عند درجة الحرارة رس ، وبالتالي:

كيلو جول / كجم.

المحتوى الحراري للاحتراق لـ 1 كجم من الوقود:

تين. 1 درجة حرارة المداخن المقابلة للقيمة ح x = 5700.45 كيلوجول / كجم:

رس = 270 درجة مئوية.

متوسط ​​فرق درجات الحرارة في منطقة التسخين:

درجة مئوية.

270 غازات مداخن 210 مع مراعاة مؤشر التدفق المعاكس:

أين إلىو - معامل انتقال الحرارة ؛

م 2.

متوسط ​​فرق درجات الحرارة في منطقة التبخر:

درجة مئوية.

320 غازات مداخن 270 مع مراعاة مؤشر التدفق المعاكس:

187 بخار الماء 187

مساحة سطح التبادل الحراري في منطقة التسخين:

أين إلىو - معامل النقل m6 ؛

م 2.

إجمالي مساحة سطح نقل الحرارة:

F = Fن + Fأنت

F= 22.6 + 80 = 102.6 م 2.

وفقًا لـ GOST 14248-79 ، نختار مبخرًا قياسيًا بغرفة بخار بالخصائص التالية:

قطر الغلاف ، مم 1600

عدد حزم الأنبوب 1

عدد الأنابيب في الحزمة الواحدة 362

سطح التبادل الحراري ، م 2170

منطقة المقطع العرضي لضربة واحدة

من خلال الأنابيب ، م 2 0.055

4. التوازن الحراري لسخان الهواء

الهواء الجوي مع درجة الحرارة ر ° في xيدخل الجهاز ، حيث ترتفع درجة حرارته إلى درجة حرارة t x في xبسبب حرارة غازات المداخن.

استهلاك الهواء ، كجم / ث يتم تحديده بناءً على الكمية المطلوبة من الوقود:

أين الخامس- استهلاك الوقود ، كجم / ثانية ؛

إل- استهلاك الهواء الفعلي لاحتراق 1 كجم من الوقود ، كجم / كجم ،

يتم تبريد غازات المداخن ، التي تنبعث منها حرارتها ر dgZ = ر dg2قبل ر dg4 .

=

أين ح 3و ح 4- المحتوى الحراري لغازات المداخن عند درجات الحرارة ر dg3و ر dg4على التوالي ، كيلوجول / كجم ،

تدفق الحرارة المتلقاة عن طريق الهواء ، W:

أين مع In-x- متوسط ​​السعة الحرارية النوعية للهواء ، kJ / (kg · K) ؛

0.97 - كفاءة سخان الهواء ،

درجة حرارة الهواء النهائية ( t x في x) من معادلة توازن الحرارة:

إلى.

5. ميزان حرارة KTAN

بعد سخان الهواء ، تدخل غازات المداخن إلى جهاز ملامس بفوهة نشطة (KTAN) ، حيث تنخفض درجة حرارتها من ر dg5 = ر dg4لدرجة الحرارة ر dg6= 60 درجة مئوية.

تتم إزالة حرارة غازات المداخن بواسطة تيارين منفصلين من الماء. يتلامس أحد الدفقين بشكل مباشر مع غازات المداخن ، بينما يتبادل الآخر الحرارة معها من خلال جدار الملف.

التدفق الحراري المنبعث من غازات المداخن ، W:

أين ح 5و ح 6- المحتوى الحراري لغازات المداخن عند درجة الحرارة ر dg5و ر dg6على التوالي ، كيلوجول / كجم ،

يتم تحديد كمية ماء التبريد (الإجمالي) ، كجم / ثانية ، من معادلة توازن الحرارة:

حيث η هي كفاءة KTAN ، η = 0.9 ،

كجم / ثانية.

تدفق الحرارة المتلقاة بواسطة مياه التبريد ، W:

أين G المياه- استهلاك مياه التبريد ، كجم / ث:

مع الماء- السعة الحرارية النوعية للماء ، 4.19 كيلو جول / (كجم كلفن) ؛

ر ن ماءو ر إلى الماء- درجة حرارة الماء عند مدخل ومخرج KTAN ، على التوالي ،

6. حساب كفاءة وحدة استعادة الحرارة

عند تحديد قيمة كفاءة النظام المركب ( η tu) يتم استخدام النهج التقليدي.

يتم حساب كفاءة وحدة استرداد الحرارة وفقًا للصيغة:

7. التقييم العملي لنظام "الفرن - غلاية تسخين النفايات"

تتيح طريقة exergy لتحليل أنظمة الطاقة التكنولوجية التقييم الأكثر موضوعية ونوعية لفقد الطاقة ، والذي لم يتم الكشف عنه بأي شكل من الأشكال أثناء التقييم التقليدي باستخدام القانون الأول للديناميكا الحرارية. في هذه الحالة ، يتم استخدام كفاءة الطاقة كمعيار للتقييم ، والذي يتم تعريفه على أنه نسبة الطاقة المفرطة المخصصة إلى الطاقة الخارجة التي يتم توفيرها للنظام:

أين ه الفرعية- وقود exergy ، MJ / كغ ؛

ثقب E- الطاقة الملحوظة من خلال تدفق بخار الماء في الفرن وغلاية الحرارة المهدرة.

في حالة الوقود الغازي ، فإن الطاقة الموردة هي مجموع طاقة الوقود ( E sub1) وطاقة الهواء ( E sub2):

أين ن نو لكن- المحتوى الحراري للهواء عند درجة حرارة مدخل الفرن ودرجة الحرارة المحيطة ، على التوالي ، كيلو جول / كجم ؛

الذي - التي- 298 كلفن (25 درجة مئوية) ؛

ΔS- التغيير في إنتروبيا الهواء ، kJ / (kg · K).

في معظم الحالات ، يمكن إهمال حجم قوة الهواء ، أي:

تتكون الطاقة المفردة المخصصة للنظام قيد الدراسة من الطاقة المفرطة التي يتصورها بخار الماء في الفرن ( E حفرة 1) ، و exergy الملحوظة بواسطة بخار الماء في KU ( E otv2).

لتيار بخار يتم تسخينه في فرن:

أين جي- استهلاك البخار في الفرن ، كجم / ثانية ؛

ح VP1و ح vp2- المحتوى الحراري لبخار الماء عند المدخل والخروج من الفرن ، على التوالي ، كيلو جول / كجم ؛

ΔS vp- التغيير في إنتروبيا بخار الماء ، kJ / (kg · K).

لتدفق بخار الماء الوارد في KU:

أين ز ن- استهلاك البخار في وحدة الغلاية ، كجم / ثانية ؛

h إلى vp- المحتوى الحراري لبخار الماء المشبع عند مخرج WHB ، كيلو جول / كجم ؛

ح ن فيهو المحتوى الحراري لمياه التغذية عند مدخل CH، kJ / kg.

ثقب E = E ثقب 1 + ثقب E2 ,

ثقب E= 1965.8 + 296.3 = 2262.1 جول / كجم.

استنتاج

بعد حساب التركيب المقترح (استخدام حرارة الغازات العادمة للفرن التكنولوجي) ، يمكننا أن نستنتج أنه بالنسبة لتكوين وقود معين ، وإنتاجية الفرن لبخار الماء ، ومؤشرات أخرى - قيمة كفاءة النظام المركب هي عالية ، وبالتالي - التثبيت فعال ؛ وقد ظهر هذا أيضًا من خلال تقييم الطاقة لنظام "الفرن - غلاية الحرارة المفقودة" ، ومع ذلك ، من حيث تكاليف الطاقة ، فإن التركيب يترك الكثير مما هو مرغوب فيه ويتطلب تحسينًا.

قائمة الأدب المستخدم

1. خراز د .و... طرق استخدام مصادر الطاقة الثانوية في الإنتاج الكيميائي / د. إ. خراز ، ب. بساكيس. - م: الكيمياء ، 1984. - 224 ص.

2. سكوبلو أ . و... عمليات وأجهزة تكرير النفط وصناعة البتروكيماويات / A. I. Skoblo ، I. A. Tregubova ، Yu. K. ، Molokanov. - الطبعة الثانية ، القس. و أضف. - م: الكيمياء ، 1982 ، 584 ص.

3. بافلوف ك .F... أمثلة ومهام لمسار عمليات وأجهزة التكنولوجيا الكيميائية: كتاب مدرسي. دليل للجامعات / K. F. Pavlov، P. G. Romankov، A. A. Noskov؛ إد. PG رومانكوفا. - الطبعة العاشرة ، القس. و أضف. - لام: الكيمياء ، 1987. - 576 ص.

تطبيق

عند إنشاء موقد ، من الناحية المثالية ، يجب أن يكون لديك تصميم يوفر تلقائيًا قدرًا من الهواء حسب الحاجة للاحتراق. للوهلة الأولى ، يمكن القيام بذلك باستخدام مدخنة. في الواقع ، كلما زادت حروق الأخشاب بشكل مكثف ، زادت غازات المداخن الساخنة ، وكلما زاد السحب (نموذج المكربن). ولكن هذا ليس هو الحال. لا تعتمد المسودة إطلاقاً على كمية غازات المداخن الساخنة المتولدة. المسودة هي انخفاض الضغط في الأنبوب من رأس الأنبوب إلى صندوق الاحتراق. يتم تحديده من خلال ارتفاع الأنبوب ودرجة حرارة غازات المداخن ، أو بالأحرى كثافتها.

يتم تحديد الجر من خلال الصيغة:

F = A (p in - p d) h

حيث F هو الدفع ، A هو المعامل ، p هو كثافة الهواء الخارجي ، p d هي كثافة غازات المداخن ، h ارتفاع المدخنة

يتم حساب كثافة غازات المداخن بالصيغة التالية:

p d = p in (273 + t in) / (273 + t in)

حيث t in و t d هي درجة الحرارة بالدرجات المئوية للهواء الجوي الخارجي خارج المدخنة وغازات المداخن في المدخنة.

سرعة حركة غازات المداخن في الأنبوب (معدل التدفق الحجمي ، أي قدرة الشفط للأنبوب) جيلا يعتمد إطلاقا على ارتفاع المدخنة ويتم تحديده من خلال اختلاف درجة الحرارة بين غازات المداخن والهواء الخارجي ، وكذلك مساحة المقطع العرضي للمدخنة. يتبع عدد من الاستنتاجات العملية من هذا.

في البدايه، المداخن عالية ليس على الإطلاق لزيادة تدفق الهواء عبر صندوق الاحتراق ، ولكن فقط لزيادة السحب (أي انخفاض الضغط في الأنبوب). هذا مهم جدًا لمنع السحب من الانقلاب (دخان من الموقد) عندما تكون هناك رياح عائدة (يجب أن تتجاوز قيمة السحب دائمًا الرياح المحتملة للخلف).

ثانيا، من الملائم تنظيم تدفق الهواء بمساعدة الأجهزة التي تغير مساحة المقطع العرضي المجاني للأنبوب ، أي بمساعدة الصمامات. مع زيادة مساحة المقطع العرضي لقناة المدخنة ، على سبيل المثال ، مضاعفة ، يمكن توقع زيادة مضاعفة تقريبًا في تدفق الهواء الحجمي عبر صندوق الاحتراق.

دعونا نشرح هذا بمثال بسيط وتوضيحي. لدينا فرنان متطابقان. نحن نجمعهم في واحد. نحصل على موقد كبير ضعف كمية الحطب المحترق ، مع ضعف تدفق الهواء ومساحة المقطع العرضي للأنبوب. أو (وهو نفسه) ، إذا كان المزيد والمزيد من الحطب يحترق في صندوق الاحتراق ، فمن الضروري فتح المزيد والمزيد من الصمامات على الأنبوب.

ثالثا، إذا كان الموقد يحترق بشكل طبيعي في حالة مستقرة ، وقمنا بالإضافة إلى ذلك بتدفق الهواء البارد إلى صندوق الاحتراق بعد الخشب المحترق إلى المدخنة ، فسوف تبرد غازات المداخن على الفور ، وسيقل تدفق الهواء عبر الموقد. في هذه الحالة ، سيبدأ الحطب المحترق في التلاشي. بمعنى ، لا يبدو أننا نؤثر بشكل مباشر على الحطب ونوجه تدفقًا إضافيًا عبر الحطب ، لكن اتضح أن الأنبوب يمكنه تمرير غازات احتراق أقل من ذي قبل ، عندما كان تدفق الهواء الإضافي غائبًا. سيقلل الأنبوب نفسه من تدفق الهواء للخشب ، والذي كان في السابق ، وعلاوة على ذلك ، لن يسمح بتدفق إضافي للهواء البارد. بمعنى آخر ، سيتم إغلاق المدخنة.

هذا هو السبب في أن تسرب الهواء البارد عبر الفتحات الموجودة في المداخن ، وتدفق الهواء المفرط في صندوق الاحتراق ، وأي فقدان للحرارة في المدخنة ، مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة غازات المداخن ، يعد ضارًا للغاية.

رابعاكلما زاد معامل المقاومة الديناميكية للغاز في المدخنة ، انخفض استهلاك الهواء. أي أنه من المستحسن جعل جدران المدخنة ناعمة قدر الإمكان ، بدون دوامات وبدون انعطاف.

الخامسكلما انخفضت درجة حرارة غازات المداخن ، كلما تغير معدل تدفق الهواء بشكل مفاجئ مع التقلبات في درجة حرارة غازات المداخن ، مما يفسر حالة عدم استقرار تشغيل الأنابيب أثناء اشتعال الفرن.

في السادسة، في درجات حرارة غاز المداخن المرتفعة ، لا يعتمد تدفق الهواء على درجة حرارة غاز المداخن. أي ، مع الاحتراق القوي للفرن ، يتوقف استهلاك الهواء عن الزيادة ويبدأ في الاعتماد فقط على قسم الأنبوب.

تنشأ مشكلات عدم الاستقرار ليس فقط عند تحليل الخصائص الحرارية للأنبوب ، ولكن أيضًا عند النظر في ديناميكيات تدفق الغاز في الأنبوب. في الواقع ، المدخنة عبارة عن بئر مملوء بغاز المداخن الخفيف. إذا كان غاز المداخن الخفيف هذا لا يرتفع بسرعة كبيرة إلى أعلى ، فمن الممكن أن يغرق الهواء الخارجي الثقيل ببساطة في الغاز الخفيف ويؤدي إلى هبوط منسوب في المكدس. هذا الموقف محتمل بشكل خاص عندما تكون جدران المدخنة باردة ، أي أثناء اشتعال الفرن.

أرز. 1. مخطط حركة الغاز في مدخنة باردة: 1 - صندوق الاحتراق ؛ 2 - تزويد الهواء من خلال المنفاخ ؛ 3 مدخنة 4 - صمام البوابة 5 - أسنان الموقد. 6-غازات المداخن 7-غرق الهواء البارد. 8 - تدفق الهواء يسبب انقلاب الدفع.

أ) أنبوب عمودي مفتوح سلس
ب) أنبوب مع صمام وسن
ج) أنبوب مع صمام علوي

الأسهم الصلبة - اتجاه حركة غازات المداخن الخفيفة الساخنة. سهام منقط - اتجاه حركة تنازلي تيارات الهواء الثقيل البارد من الغلاف الجوي.

تشغيل أرز. 1 أيتم عرض الفرن بشكل تخطيطي ، حيث يتم توفير الهواء 2 ويتم إزالة غازات المداخن 6 من خلال المدخنة 6. إذا كان المقطع العرضي للمدخنة كبيرًا (أو كانت سرعة غازات المداخن منخفضة) ، فنتيجة أي تقلبات ، يبدأ الهواء الجوي البارد الثقيل 7 في اختراق المدخنة ، حتى الوصول إلى صندوق الاحتراق. يمكن أن يحل هذا التدفق المتساقط محل تدفق الهواء "العادي" عبر المنفاخ 2. حتى إذا تم قفل الموقد على جميع الأبواب وتم إغلاق جميع مخمدات دخول الهواء ، فإن الموقد يمكن أن يحترق بسبب الهواء القادم من الأعلى. بالمناسبة ، هذا ما يحدث غالبًا عندما يحترق الفحم مع إغلاق أبواب الفرن. قد يحدث انقلاب كامل للغاز: يدخل الهواء من الأعلى عبر الأنبوب ، وستخرج غازات المداخن من الباب.

في الواقع ، على الجدار الداخلي للمدخنة ، هناك دائمًا مخالفات ، وتراكم ، وخشونة ، عند الاصطدام ، حيث تدور غازات المداخن وتيارات الهواء الباردة المتساقطة وتختلط مع بعضها البعض. في الوقت نفسه ، يتم دفع تدفق الهواء البارد نحو الأسفل أو ، عند تسخينه ، يبدأ في الارتفاع ويختلط بالغازات الساخنة.

يتم تعزيز تأثير انكشاف التدفقات الهابطة من الهواء البارد إلى أعلى في وجود صمامات مفتوحة جزئيًا ، بالإضافة إلى ما يسمى بالسن ، والذي يستخدم على نطاق واسع في تكنولوجيا تصنيع المواقد ( أرز. 1 ب). يمنع السن تدفق الهواء البارد من المدخنة إلى مكان الموقد وبالتالي يمنع الموقد من التدخين.

تشكل تيارات الهواء المتجه نحو الأسفل في المدخنة خطرة بشكل خاص في الطقس الضبابي: غازات المداخن غير قادرة على تبخر أصغر قطرات من الماء ، فهي تبرد ، وتنخفض المسودة وربما تنقلب. في الوقت نفسه ، يدخن الموقد كثيرًا ، ولا يشتعل.

للسبب نفسه ، فإن المواقد ذات المداخن الرطبة تدخن بقوة. الصمامات العلوية ( أرز. 1 ج) ، يتم تنظيمها حسب سرعة غازات المداخن في المدخنة. ومع ذلك ، فإن تشغيل هذه الصمامات غير مريح.

أرز. 2. اعتماد معامل الهواء الزائد على زمن تسخين الفرن (منحنى صلب). المنحنى المتقطع هو استهلاك الهواء المطلوب G المستهلك من أجل الأكسدة الكاملة لمنتجات احتراق الحطب (بما في ذلك السخام والمواد المتطايرة) في غازات المداخن (بالوحدات النسبية). المنحنى المنقط للشرطة هو معدل تدفق الهواء الفعلي G للأنبوب الذي يوفره مسودة الأنبوب (بالوحدات النسبية). نسبة الهواء الزائد هي حاصل فصل أنبوب G عن طريق استهلاك G.

لا تنشأ مسودة مستقرة وقوية بما فيه الكفاية إلا بعد تسخين جدران المدخنة ، الأمر الذي يستغرق وقتًا طويلاً ، لذلك لا يوجد دائمًا ما يكفي من الهواء في بداية التدفق. نسبة الهواء الزائد أقل من واحد والموقد يدخن ( أرز. 2). والعكس صحيح: في نهاية إطلاق النار ، تظل المدخنة ساخنة ، وتبقى المسودة لفترة طويلة ، على الرغم من أن الحطب قد احترق بالفعل (معامل الهواء الزائد أكثر من واحد). تدخل الأفران المعدنية ذات المداخن المعزولة بالمعادن إلى وضع التشغيل بشكل أسرع بسبب قدرتها الحرارية المنخفضة مقارنة بأنابيب الطوب.

يمكن متابعة تحليل العمليات في المدخنة ، لكن من الواضح جدًا أنه بغض النظر عن مدى جودة الفرن نفسه ، يمكن إبطال جميع مزاياه بواسطة مدخنة سيئة. بالطبع ، من الناحية المثالية ، يجب استبدال المدخنة بنظام حديث لاستخراج غاز المداخن القسري باستخدام مروحة كهربائية ذات معدل تدفق متغير ومع تكثيف أولي للرطوبة من غازات المداخن. يمكن لهذا النظام ، من بين أشياء أخرى ، تنقية غازات المداخن من السخام وأول أكسيد الكربون والشوائب الضارة الأخرى ، وكذلك تبريد غازات المداخن المفرغة وتوفير استرداد الحرارة.

لكن كل هذا في المستقبل البعيد. بالنسبة للمقيم الصيفي والبستاني ، يمكن أن تصبح المدخنة أحيانًا أكثر تكلفة من الموقد نفسه ، خاصة في حالة تدفئة منزل متعدد المستويات. عادةً ما تكون مداخن الساونا أبسط وأقصر ، لكن ناتج حرارة الموقد يمكن أن يكون مرتفعًا جدًا. هذه الأنابيب ، كقاعدة عامة ، ساخنة جدًا بطولها بالكامل ، وغالبًا ما تتطاير الشرر والرماد منها ، لكن تداعيات التكثيف والسخام لا يكاد يذكر.

إذا كنت لا تزال تخطط لاستخدام مبنى الحمام كحمام فقط ، فيمكن جعل الأنبوب غير معزول. إذا كنت تعتقد أن الحمام هو مكان للإقامة (إقامة مؤقتة ، مبيت لليلة) ، خاصة في فصل الشتاء ، فمن الأفضل أن يتم عزل الأنبوب على الفور ، وبجودة عالية ، "مدى الحياة". في الوقت نفسه ، يمكن تغيير المواقد كل يوم على الأقل ، ويمكن اختيار التصميم بشكل أكثر نجاحًا وبطريقة أكثر ملاءمة ، وسيكون الأنبوب هو نفسه.

على الأقل ، إذا كان الموقد يعمل في وضع الاحتراق المطول (الحطب المشتعل) ، فإن عزل الأنبوب ضروري للغاية ، لأنه في حالة الطاقة المنخفضة (1-5 كيلو واط) سيصبح الأنبوب المعدني غير المعزول باردًا تمامًا ، وسوف يتدفق المكثف بكثرة ، والتي يمكن أن تجمد وتسد الأنبوب بالثلج. هذا أمر خطير بشكل خاص في وجود شبكة مانعة للشرر ومظلات ذات فتحات صغيرة. يُنصح باستخدام موانع الشرر للتدفئة المكثفة في الصيف وهي خطيرة للغاية في حالة ضعف حرق الحطب في الشتاء. نظرًا لاحتمال انسداد الأنابيب بالجليد ، تم حظر تركيب العاكسات والمظلات على المداخن في عام 1991 (وحتى في وقت سابق على مداخن أفران الغاز).

للأسباب نفسها ، يجب ألا تنجرف في ارتفاع الأنبوب - مستوى الدفع ليس مهمًا جدًا لموقد الساونا القابل للانعكاس. إذا بدأ الدخان في التدخين ، يمكنك دائمًا تهوية الغرفة بسرعة. ولكن يجب ملاحظة الارتفاع فوق حافة السقف (على الأقل 0.5 متر) لمنع الانقلاب في هبوب الرياح. على الأسطح المستوية ، يجب أن يبرز الأنبوب فوق الغطاء الثلجي. في أي حال ، من الأفضل أن يكون لديك أنبوب أقل ، ولكن أكثر دفئًا (من الأعلى ، ولكن أكثر برودة). تكون الأنابيب الطويلة في الشتاء باردة دائمًا وخطيرة في الاستخدام.

المداخن الباردة لها عيوب كثيرة. في الوقت نفسه ، يتم تسخين الأنابيب غير المعزولة ، ولكن ليست طويلة جدًا على الأفران المعدنية بسرعة أثناء إشعال النار (أسرع بكثير من أنابيب الطوب) ، وتظل ساخنة مع التسخين القوي ، وبالتالي فهي تستخدم على نطاق واسع جدًا في الحمامات (وليس فقط في الحمامات) ، خاصة أنها رخيصة نسبيًا. لا تُستخدم أنابيب الأسمنت الأسبستي في الأفران المعدنية ، لأنها ثقيلة ، وتنهار أيضًا عند ارتفاع درجة حرارتها بفعل شظايا متطايرة.

أرز. 3. أبسط تصاميم المداخن المعدنية: 1- مدخنة معدنية مستديرة. 2 - مانع شرارة ؛ 3 - غطاء لحماية الأنبوب من هطول الأمطار في الغلاف الجوي ؛ 4 - العوارض الخشبية 5 - خراطة السقف. 6 - قضبان خشبية بين العوارض الخشبية (أو العوارض) لتصميم فتحة الحريق (القطع) في السقف أو السقف (إذا لزم الأمر) ؛ 7 - حافة السقف 8 - الأسقف الناعمة (مواد التسقيف ، والزجاج المائي ، والبلاط الناعم ، وألواح الورق المقوى المموج ، وما إلى ذلك) ؛ 9 - صفيحة معدنية للسقف وتداخل الفتحة (يُسمح باستخدام لوح مسطح من aceid - لوح عازل كهربائي من الأسمنت الأسبستي) ؛ 10 - وسادة الصرف المعدنية. 11 - سد الفجوة الأسبستوس (مشترك) ؛ 12 - غطاء قضاعة معدني ؛ 13 - عوارض السقف (مع ملء الفراغ بالعزل) ؛ 14 - تغليف السقف. 15 - أرضية العلية (إذا لزم الأمر) ؛ 16 - قطع السقف المعدني ؛ 17 - زوايا حديد التسليح. 18 - قطع الغطاء المعدني للسقف (إذا لزم الأمر) ؛ 19 - عازل مقاوم للحرارة غير قابل للاحتراق (الطين الممتد ، الرمل ، البيرلايت ، الصوف المعدني) ؛ 20 - غطاء واقي (صفيحة معدنية فوق طبقة من الورق المقوى الأسبستوس بسمك 8 مم) ؛ 21 - درع معدني للأنبوب.

أ) أنبوب غير معزول ؛
ب) أنبوب محمي معزول حرارياً بمقاومة انتقال حرارة لا تقل عن 0.3 م 2 - درجة / وات (أي ما يعادل سمك القرميد 130 مم أو سماكة 20 مم من الصوف المعدني العازل).

تشغيل أرز. 3يوضح مخططات الأسلاك النموذجية للأنابيب المعدنية غير المعزولة. يجب شراء الأنبوب نفسه من الفولاذ المقاوم للصدأ بسمك لا يقل عن 0.7 مم. القطر الأكثر تشغيلًا للأنبوب الروسي هو 120 ملم ، الأنبوب الفنلندي - 115 ملم.

وفقًا لـ GOST 9817-95 ، يجب ألا تقل مساحة المقطع العرضي للمدخنة متعددة الدورات عن 8 سم 2 لكل 1 كيلو وات من الطاقة الحرارية المقدرة الصادرة في الفرن عند حرق الخشب. لا ينبغي الخلط بين هذه الطاقة والناتج الحراري لفرن مستهلك للحرارة يتم إطلاقه من سطح الطوب الخارجي للفرن إلى الغرفة وفقًا لـ SNiP 2.04.05-91. هذا هو واحد من العديد من سوء الفهم في لوائحنا. نظرًا لأن المواقد كثيفة الحرارة عادةً ما يتم تسخينها فقط 2-3 ساعات في اليوم ، فإن الطاقة في الفرن أعلى بحوالي عشر مرات من قوة إطلاق الحرارة من سطح موقد الطوب.

في المرة القادمة سنتحدث عن ميزات تركيب المداخن.