država obrazovna ustanova viši strukovno obrazovanje
Samara država Tehničko sveučilište»
Zavod za kemijsku tehnologiju i industrijsku ekologiju
PREDMETNI RAD
u disciplini "Tehnička termodinamika i toplinska tehnika"
Tema: Proračun jedinice za iskorištavanje topline otpadnih plinova tehnološke peći
Završio: student Ryabinina E.A.
ZF tečaj III grupa 19
Provjerio: konzultant Churkina A.Yu.
Samara 2010
Uvod
Većina kemijskih postrojenja stvara toplinski otpad visokih i niskih temperatura, koji se može koristiti kao sekundarni energetski resursi (RER). To uključuje ispušne plinove iz raznih kotlova i procesnih peći, hlađene tokove, rashladnu vodu i otpadnu paru.
Termalni VER u velikoj mjeri pokrivaju potrebe za toplinom pojedinih industrija. Na primjer, u industriji dušika više od 26% potražnje za toplinom zadovoljava se zahvaljujući WER-u, u industriji sode - više od 11%.
Broj korištenih OIE ovisi o tri čimbenika: temperaturi OIE, njihovoj toplinskoj snazi i kontinuitetu izlaza.
Trenutno je najrasprostranjenije iskorištavanje topline otpadnih industrijskih plinova koji imaju visokotemperaturni potencijal za gotovo sve požarno-tehničke procese i mogu se kontinuirano koristiti u većini industrija. Toplina otpadnih plinova glavna je komponenta energetske bilance. Koristi se uglavnom u tehnološke, au nekim slučajevima - u energetske svrhe (u kotlovima za otpadnu toplinu).
Međutim, široka primjena visokotemperaturnih toplinskih OIE povezana je s razvojem metoda iskorištavanja, uključujući toplinu užarenih troske, proizvoda itd., novim metodama iskorištavanja topline otpadnih plinova, kao i poboljšanjem dizajna postojeće opreme za korištenje .
1. Opis tehnološka shema
U cijevnim pećima koje nemaju konvekcijsku komoru ili u pećima radijacijskog tipa, ali s relativno visokom početnom temperaturom zagrijanog proizvoda, temperatura ispušnih plinova može biti relativno visoka, što dovodi do povećanih gubitaka topline, smanjenje učinkovitosti peći i veća potrošnja goriva. Stoga je potrebno koristiti toplinu otpadnih plinova. To se može postići ili korištenjem zračnog grijača, koji zagrijava zrak koji se dovodi u peć za izgaranje goriva, ili ugradnjom kotlova na otpadnu toplinu, koji omogućuju dobivanje vodene pare potrebne za tehnološke potrebe.
Međutim, za izvođenje grijanja zraka potrebni su dodatni troškovi za izradu grijača zraka, puhala, kao i dodatna potrošnja energije koju troši motor puhala.
Kako bi se osigurao normalan rad grijača zraka, važno je spriječiti mogućnost korozije njegove površine sa strane protoka. dimni plin... Ova pojava je moguća kada je temperatura površine za izmjenu topline ispod temperature rosišta; istodobno se dio dimnih plinova, koji su izravno u dodiru s površinom grijača zraka, značajno hladi, vodena para koja se u njima nalazi djelomično se kondenzira i, apsorbirajući sumporov dioksid iz plinova, tvori agresivnu slabu kiselinu.
Točka rosišta odgovara temperaturi pri kojoj je tlak zasićene vodene pare jednak parcijalnom tlaku vodene pare sadržane u dimnim plinovima.
Jedna od najpouzdanijih metoda zaštite od korozije je predgrijavanje zraka na neki način (na primjer, u vodenim ili parnim grijačima) na temperaturu iznad točke rosišta. Takva korozija može se pojaviti i na površini konvekcijskih cijevi ako je temperatura sirovine koja ulazi u peć ispod točke rosišta.
Izvor topline za povećanje temperature zasićene pare je reakcija oksidacije (izgaranja) primarnog goriva. Dimni plinovi koji nastaju tijekom izgaranja predaju svoju toplinu u zračenju, a zatim u konvekcijskim komorama dovodnoj struji (vodena para). Pregrijana para ulazi u potrošača, a proizvodi izgaranja napuštaju peć i ulaze u kotao za otpadnu toplinu. Na izlazu iz WHB, zasićena vodena para se vraća natrag u peć za pregrijavanje pare, a dimni plinovi, hlađenje napojnu vodu, uđite u grijač zraka. Iz grijača zraka dimni plinovi idu u KTAN, gdje se voda koja teče kroz zavojnicu zagrijava i ide ravno do potrošača, a dimni plinovi - u atmosferu.
2. Proračun peći
2.1 Proračun procesa izgaranja
Odredite neto ogrjevnu vrijednost goriva P R n... Ako je gorivo pojedinačni ugljikovodik, onda je njegova kalorijska vrijednost P R n jednaka standardnoj toplini izgaranja minus toplina isparavanja vode u produktima izgaranja. Također se može izračunati iz standardnih toplinskih učinaka nastanka početnih i konačnih proizvoda na temelju Hessovog zakona.
Za gorivo koje se sastoji od mješavine ugljikovodika određuje se toplina izgaranja, ali pravilo aditiva:
gdje Q pi n- toplina izgaranja i-go goriva komponenta;
y i- koncentracija i-idi komponentu goriva u ulomcima jedinice, tada:
P 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 M.
Molarna masa goriva:
M m = Σ M i ∙ y i ,
gdje M i- molekulska masa i-go goriva komponenta, dakle:
M m = 16.042 ∙ 0.987 + 30.07 ∙ 0.0033 + 44.094 ∙ 0.0012 + 58.120 ∙ 0.0004 + 72.15 ∙ 0.0001 + 44.094 ∙ 0.0012 + 58.120 ∙ 0.0004 + 72.15 ∙ 0.0001 + 44.01 kg = 0.0001 + 44.0 .
kg / m 3,
zatim P R n cm, izraženo u MJ / kg, jednako je:
MJ / kg.
Rezultati izračuna sažeti su u tablici. 1:
Sastav goriva stol 1
Odredimo elementarni sastav goriva,% (mas.):
,
gdje n i C , nih , n i N , n i O- broj atoma ugljika, vodika, dušika i kisika u molekulama pojedinih komponenti koje čine gorivo;
Sadržaj svake komponente goriva, mas. %;
x i- sadržaj svake komponente goriva, kažu. %;
M i- molarna masa pojedinih komponenti goriva;
M m je molarna masa goriva.
Provjera sastava :
C + H + O + N = 74,0 + 24,6 + 0,2 + 1,2 = 100% (mase).
Odredimo teoretsku količinu zraka koja je potrebna za izgaranje 1 kg goriva, a određuje se iz stehiometrijske jednadžbe reakcije izgaranja i sadržaja kisika u atmosferskom zraku. Ako je poznat elementarni sastav goriva, teoretska količina zraka L 0, kg / kg, izračunava se po formuli:
U praksi, kako bi se osiguralo potpuno izgaranje goriva, u peć se uvodi višak zraka, nalazimo stvarnu brzinu protoka zraka na α = 1,25:
L = αL 0 ,
gdje L- stvarna potrošnja zraka;
α - koeficijent viška zraka,
L = 1,25 ∙ 17,0 = 21,25 kg / kg.
Specifični volumen zraka (n.a.) za izgaranje 1 kg goriva:
gdje ρ u= 1,293 - gustoća zraka u normalnim uvjetima,
m 3 / kg.
Nađimo količinu produkata izgaranja nastalih tijekom izgaranja 1 kg goriva:
ako je poznat elementarni sastav goriva, tada se maseni sastav dimnih plinova po 1 kg goriva s njegovim potpunim izgaranjem može odrediti na temelju sljedećih jednadžbi:
gdje m CO2 , m H2O , m N2 , m O2 je masa odgovarajućih plinova, kg.
Ukupna količina produkata izgaranja:
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.
Provjeravamo rezultirajuću vrijednost:
gdje W f - specifična potrošnja mlaznica para pri izgaranju tekućeg goriva, kg / kg (za plinsko gorivo W f = 0),
Budući da je gorivo plin, zanemarujemo sadržaj vlage u zraku, a zanemarujemo količinu vodene pare.
Nađimo volumen produkata izgaranja u normalnim uvjetima, koji nastaju tijekom izgaranja 1 kg goriva:
gdje m i- masa odgovarajućeg plina nastala tijekom izgaranja 1 kg goriva;
ρ i- gustoća ovog plina u normalnim uvjetima, kg / m 3;
M i- molarna masa zadanog plina, kg / kmol;
22,4 - molarni volumen, m 3 / kmol,
m 3 / kg; 
m 3 / kg;
m 3 / kg; 
m 3 / kg.
Ukupni volumen produkata izgaranja (n.a.) pri stvarnoj potrošnji zraka:
V = V CO2 + V H2O + V N2 + V O2 ,
V = 1,38 + 2,75+ 13,06 + 0,70 = 17,89 m3 / kg.
Gustoća produkata izgaranja (n.a.):
kg/m3.
Nađimo toplinski kapacitet i entalpiju produkata izgaranja 1 kg goriva u temperaturnom rasponu od 100 °C (373 K) do 1500 °C (1773 K), koristeći podatke u tablici. 2.
Prosječni specifični toplinski kapaciteti plinova s p, kJ / (kg ∙ K) tablica 2
| t, ° S |
|||||
Entalpija dimnih plinova nastalih pri izgaranju 1 kg goriva:
gdje s CO2 , s H2O , sa N2 , s O2- prosječni specifični toplinski kapaciteti pri konstantnom tlaku koji odgovaraju travnjaku pri temperaturi t, kJ / (kg K);
s t- prosječni toplinski kapacitet dimnih plinova nastalih pri izgaranju 1 kg goriva na temperaturi t, kJ / (kg K);
na 100 ° C: kJ / (kg ∙ K);
na 200 ° C: kJ / (kg ∙ K);
na 300 ° C: kJ / (kg ∙ K);
na 400 ° C: kJ / (kg ∙ K);
na 500 ° C: kJ / (kg ∙ K);
na 600 ° C: kJ / (kg ∙ K);
na 700 ° C: kJ / (kg ∙ K);
na 800 ° C: kJ / (kg ∙ K);
na 1000 ° C: kJ / (kg ∙ K);
na 1500 ° C: kJ / (kg ∙ K);
Rezultati izračuna sažeti su u tablici. 3.
Entalpija produkata izgaranja Tablica 3
Prema tablici. 3 izgraditi graf ovisnosti H t = f ( t ) (Sl. 1) vidi privitak .
2.2 Izračun toplinska ravnoteža peći, učinkovitost peći i potrošnja goriva
Toplotni tok dobiven parom u peći (korisno toplinsko opterećenje):
gdje G- količina pregrijane vodene pare po jedinici vremena, kg / s;
H vp1 i H vp2
Uzimamo temperaturu dimnih plinova na 320 °C (593 K). Gubitak topline zračenjem u okoliš iznosit će 10%, pri čemu se 9% gubi u zračnoj komori, a 1% u konvekcijskoj komori. Učinkovitost peći je η t = 0,95.
Zanemarujemo gubitak topline od kemijskog nedogaranja, kao i količinu topline ulaznog goriva i zraka.
Odredite učinkovitost peći:
gdje uh- entalpija produkata izgaranja na temperaturi dimnih plinova koji izlaze iz peći, t yh; temperatura ispušnih dimnih plinova obično se uzima na 100 - 150 ° C viša od početne temperature sirovine na ulazu u peć; q znoj- gubitak topline zračenjem u okoliš,% ili udio Q kat ;
Potrošnja goriva, kg/s:
kg/s.
2.3 Proračun zračne komore i konvekcijske komore
Na prolazu postavljamo temperaturu dimnih plinova: t NS= 750 - 850 ° C, prihvaćamo
t NS= 800 °C (1073 K). Entalpija produkata izgaranja na temperaturi na prolazu
H NS= 21171,8 kJ / kg.
Toplinski tok primljen vodenom parom u zračnim cijevima:
gdje N n je entalpija produkata izgaranja na temperaturi dimnih plinova u prolazu, kJ / kg;
η t je učinkovitost peći; preporuča se uzeti jednak 0,95 - 0,98;
Toplotni tok dobiven vodenom parom u konvekcijskim cijevima:
Entalpija vodene pare na ulazu u zračenje bit će:
kJ/kg.
Uzimamo vrijednost gubitka tlaka u konvekcijskoj komori ∆ P Do= 0,1 MPa, tada:
P Do = P - P Do ,
P Do= 1,2 - 0,1 = 1,1 MPa.
Ulazna temperatura vodene pare u radijacijski dio t Do= 294 °C, dakle Prosječna temperatura vanjska površina zračnih cijevi bit će:
gdje Δt- razlika između temperature vanjske površine zračnih cijevi i temperature vodene pare (sirovine) zagrijane u cijevima; Δt= 20 - 60 °C;
DO.
Maksimalna projektirana temperatura izgaranja:
gdje t o- smanjena temperatura početne mješavine goriva i zraka; uzeto jednako temperaturi zraka koji se dovodi za izgaranje;
HVALA.- specifični toplinski kapacitet produkata izgaranja pri temperaturi t NS;
°C.
Na t max = 1772,8°C i t n = 800 ° C toplinska gustoća apsolutno crne površine q s za različite temperature vanjska površina zračnih cijevi ima sljedeća značenja:
Θ, ° S 200 400 600
q s, W/m 2 1,50 ∙ 10 5 1,30 ∙ 10 5 0,70 ∙ 10 5
Gradimo pomoćni graf (slika 2) vidi privitak, prema kojem nalazimo gustoću topline na Θ = 527 ° C: q s= 0,95 ∙ 10 5 W / m 2.
Izračunavamo ukupni toplinski protok uveden u peć:
Preliminarna vrijednost za površinu ekvivalentne apsolutno crne površine:
m 2.
Uzimamo stupanj prosijavanja zida Ψ = 0,45, a za α = 1,25 nalazimo da je
H s /H l = 0,73.
Ekvivalentna ravna površina:
m 2.
Prihvaćamo jednoredno postavljanje cijevi i korak između njih:
S = 2d n= 2 ∙ 0,152 = 0,304 m. Za ove vrijednosti faktor oblika DO = 0,87.
Veličina zaštićene zidane površine:
m 2.
Grijaća površina zračnih cijevi:
m 2.
Odabiremo pećnicu BB2, njezini parametri:
površina komore za zračenje, m 2 180
površina konvekcijske komore, m 2 180
radna dužina peći, m 9
širina komore za zračenje, m 1,2
izvršenje b
metoda izgaranja goriva bez plamena
Promjer cijevi komore za zračenje, mm 152 × 6
promjer cijevi konvekcijske komore, mm 114 × 6
Broj cijevi u komori za zračenje:
gdje d n - vanjski promjer cijevi u komori za zračenje, m;
l kat - korisna duljina zračećih cijevi koje se ispiru strujom dimnih plinova, m,
l kat = 9 - 0,42 = 8,2 m,
.
Gustoća topline površine zračnih cijevi:
W/m 2.
Odredite broj cijevi konvekcijske komore:
Slažemo ih u šahovnici od 3 u jednom vodoravnom redu. Razmak između cijevi S = 1,7 d n = 0,19 m.
Prosječna temperaturna razlika određena je formulom:
°C.
Koeficijent prijenosa topline u konvekcijskoj komori:
W / (m 2 ∙ K).
Gustoća topline površine konvekcijskih cijevi određena je formulom:
W/m 2.
2.4 Hidraulički proračun zavojnice peći
Hidraulički proračun zavojnice peći je određivanje gubitka tlaka vodene pare u zračnim i konvekcijskim cijevima.
gdje G
ρ do V.P. - gustoća vodene pare pri prosječnoj temperaturi i tlaku u konvekcijskoj komori, kg / m 3;
d k - unutarnji promjer konvekcijskih cijevi, m;
z k je broj strujanja u konvekcijskoj komori,
m/s.
ν k = 3,311 ∙ 10 -6 m 2 / s.
Vrijednost Reynoldsovog kriterija:
m.
Gubitak tlaka trenjem:
Pa = 14,4 kPa.
Pa = 20,2 kPa.
gdje je Σ ζ za
- broj zavoja.
Ukupni gubitak tlaka:
2.5 Proračun gubitka tlaka vodene pare u komori za zračenje
Prosječna brzina vodene pare:
gdje G- potrošnja pare pregrijane u peći, kg / s;
ρ r vp - gustoća vodene pare pri prosječnoj temperaturi i tlaku u konvekcijskoj komori, kg / m 3;
d p je unutarnji promjer konvekcijskih cijevi, m;
z p je broj strujanja u ventilacijskoj komori,
m/s.
Kinematička viskoznost vodene pare pri prosječnoj temperaturi i tlaku u konvekcijskoj komori ν p = 8,59 ∙ 10 -6 m 2 / s.
Vrijednost Reynoldsovog kriterija:
Ukupna duljina cijevi u ravnom dijelu:
m.
Hidraulički koeficijent trenja:
Gubitak tlaka trenjem:
Pa = 15,1 kPa.
Gubitak pritiska koji treba prevladati lokalni otpor:
Pa = 11,3 kPa,
gdje je Σ ζ str= 0,35 - koeficijent otpora pri okretanju za 180 ºS,
- broj zavoja.
Ukupni gubitak tlaka:
Proračuni su pokazali da će odabrana peć osigurati proces pregrijavanja vodene pare u zadanom načinu rada.
3. Proračun kotla za otpadnu toplinu
Nađimo prosječnu temperaturu dimnih plinova:
gdje t 1 - temperatura dimnih plinova na ulazu,
t 2 - temperatura dimnih plinova na izlazu, ° C;
°C (538 K).
Maseni protok dimnih plinova:
gdje je B potrošnja goriva, kg / s;
Za dimne plinove specifična entalpija određuje se na temelju podataka u tablici. 3 i sl. 1 po formuli:
Entalpije rashladnih tekućina Tablica 4
Toplinski tok koji se prenosi dimnim plinovima:
gdje N 1 i H 2 - entalpija dimnih plinova na ulaznim i izlaznim temperaturama komore za izgaranje, nastali tijekom izgaranja 1 kg goriva, kJ / kg;
B - potrošnja goriva, kg / s;
h 1 i h 2 - specifične entalpije dimnih plinova, kJ / kg,
Toplotni tok primljen vodom, W:
gdje η ku je koeficijent iskorištenja topline u KU; η ky = 0,97;
G n - kapacitet pare, kg / s;
h do VP - entalpija zasićene vodene pare na izlaznoj temperaturi, kJ / kg;
h n in - entalygaya napojna voda, kJ / kg,
Količina vodene pare primljena u KU određuje se formulom:
kg/s.
Toplinski tok primljen vodom u zoni grijanja:
gdje h do in - specifična entalpija vode pri temperaturi isparavanja, kJ / kg;
Toplotni tok koji se dimnim plinovima prenosi na vodu u zoni grijanja (korisna toplina):
gdje h x - specifična entalpija dimnih plinova na temperaturi t x, dakle:
kJ/kg.
Entalpija izgaranja za 1 kg goriva:
sl. 1 temperatura dimnjaka koja odgovara vrijednosti H x = 5700,45 kJ / kg:
t x = 270 °C.
Prosječna temperaturna razlika u zoni grijanja:
°C.
270 dimnih plinova 210 Uzimajući u obzir indeks protuprotoka:
gdje DO f - koeficijent prijenosa topline;
m 2.
Prosječna temperaturna razlika u zoni isparavanja:
°C.
320 dimnih plinova 270 Uzimajući u obzir indeks protuprotoka:
187 vodena para 187
Površina razmjene topline u zoni grijanja:
gdje DO f - koeficijent m6prijenosa;
m 2.
Ukupna površina prijenosa topline:
F = F n + F ti,
F= 22,6 + 80 = 102,6 m 2.
U skladu s GOST 14248-79, odabiremo standardni isparivač s parnom komorom sa sljedećim karakteristikama:
promjer kućišta, mm 1600
broj snopova cijevi 1
broj cijevi u jednom snopu 362
površina izmjene topline, m 2 170
površina poprečnog presjeka jednog poteza
kroz cijevi, m 2 0,055
4. Toplinska ravnoteža grijača zraka
Atmosferski zrak s temperaturom t ° u-x ulazi u aparat, gdje se zagrijava do temperature t x u-x zbog topline dimnih plinova.
Potrošnja zraka, kg / s određuje se na temelju potrebne količine goriva:
gdje V- potrošnja goriva, kg / s;
L- stvarna potrošnja zraka za izgaranje 1 kg goriva, kg/kg,
Dimni plinovi, dajući svoju toplinu, hlade se t dgZ = t dg2 prije t dg4 .
=
gdje H 3 i H 4- entalpija dimnih plinova pri temperaturama t dg3 i t dg4 odnosno, kJ / kg,
Toplotni tok primljen zrakom, W:
gdje s in-x- prosječni specifični toplinski kapacitet zraka, kJ / (kg K);
0,97 - učinkovitost grijača zraka,
Konačna temperatura zraka ( t x u-x) određuje se iz jednadžbe toplinske ravnoteže:
DO.
5. Toplinska bilanca KTAN-a
Nakon grijača zraka, dimni plinovi ulaze u kontaktni aparat s aktivnom mlaznicom (KTAN), gdje se njihova temperatura smanjuje od t dg5 = t dg4 na temperaturu t dg6= 60 °C.
Odvođenje topline dimnih plinova provodi se pomoću dva odvojena toka vode. Jedna struja dolazi u izravan kontakt s dimnim plinovima, a druga s njima izmjenjuje toplinu kroz stijenku zavojnice.
Toplotni tok koji odaju dimni plinovi, W:
gdje H 5 i H 6- entalpija dimnih plinova na temperaturi t dg5 i t dg6 odnosno, kJ / kg,
Količina rashladne vode (ukupno), kg/s, određuje se iz jednadžbe toplinske ravnoteže:
gdje je η učinkovitost KTAN-a, η = 0,9,
kg/s.
Protok topline primljen rashladnom vodom, W:
gdje G vode- potrošnja rashladne vode, kg/s:
s vodom- specifični toplinski kapacitet vode, 4,19 kJ / (kg K);
t n vode i t zalijevati- temperatura vode na ulazu i izlazu iz KTAN-a,
6. Proračun učinkovitosti jedinice za povrat topline
Prilikom određivanja vrijednosti učinkovitosti sintetiziranog sustava ( η tu) koristi se tradicionalni pristup.
Izračun učinkovitosti jedinice za povrat topline provodi se prema formuli:
7. Eksergijska procjena sustava "peć - kotao otpadne topline".
Eksergijska metoda analize energetsko-tehnoloških sustava omogućuje najobjektivniju i najkvalitativniju procjenu gubitaka energije, koji se ni na koji način ne otkrivaju tijekom konvencionalne procjene korištenjem prvog zakona termodinamike. U ovom slučaju, kao kriterij procjene koristi se eksergijska učinkovitost, koja je definirana kao omjer dodijeljene eksergije i eksergije isporučene u sustav:
gdje E pod- eksergija goriva, MJ / kg;
E rupa- eksergija koja se opaža strujanjem vodene pare u peći i kotlu na otpadnu toplinu.
U slučaju plinovitog goriva, isporučena eksergija je zbroj eksergije goriva ( E pod1) i eksergija zraka ( E pod2):
gdje N n i Ali- entalpija zraka na temperaturi ulaza u peć i temperaturi okoline, respektivno, kJ / kg;
Da- 298 K (25 °C);
ΔS- promjena entropije zraka, kJ / (kg K).
U većini slučajeva, veličina eksergije zraka može se zanemariti, odnosno:
Dodijeljena eksergija za sustav koji se razmatra sastoji se od eksergije koju percipira vodena para u peći ( E otv1), i eksergija koju percipira vodena para u KU ( E otv2).
Za mlaz pare zagrijane u pećnici:
gdje G- potrošnja pare u peći, kg / s;
N VP1 i H vp2- entalpija vodene pare na ulazu i izlazu iz peći, respektivno, kJ / kg;
ΔS vp- promjena entropije vodene pare, kJ / (kg K).
Za protok vodene pare primljene u KU:
gdje G n- potrošnja pare u kotlovskoj jedinici, kg / s;
h do vp- entalpija zasićene vodene pare na izlazu iz WHB, kJ / kg;
h n in je entalpija napojne vode na ulazu u CH, kJ / kg.
E rupa = E rupa 1 + E rupa 2 ,
E rupa= 1965,8 + 296,3 = 2262,1 J/kg.
Zaključak
Nakon proračuna predložene instalacije (iskorištenje topline otpadnih plinova tehnološke peći), može se zaključiti da kada ovaj sastav gorivo, produktivnost peći za paru, drugi pokazatelji - vrijednost učinkovitosti sintetiziranog sustava je visoka, dakle - instalacija je učinkovita; To je pokazala i eksergijska procjena sustava “peć - kotao otpadne topline”, međutim, u smislu troškova energije, instalacija ostavlja mnogo željenog i zahtijeva poboljšanje.
Popis korištene literature
1. Kharaz D .I... Načini korištenja sekundarnih energetskih resursa u kemijskoj industriji / D. I. Kharaz, B. I. Psakhis. - M .: Kemija, 1984 .-- 224 str.
2. Skoblo A . I... Procesi i aparati industrije prerade nafte i petrokemijske industrije / A. I. Skoblo, I. A. Tregubova, Yu. K., Molokanov. - 2. izd., vlč. i dodati. - M .: Kemija, 1982 .-- 584 str.
3. Pavlov K .F... Primjeri i zadaci za tijek procesa i uređaja kemijske tehnologije: Udžbenik. Priručnik za sveučilišta / K. F. Pavlov, P. G. Romankov, A. A. Noskov; Ed. P.G. Romankova. - 10. izd., vlč. i dodati. - L .: Kemija, 1987 .-- 576 str.
Primjena
Vlažan zrak je mješavina suhog zraka i vodene pare. U nezasićenom zraku vlaga je u stanju pregrijane pare, pa se stoga svojstva vlažnog zraka mogu približno opisati zakonima idealnih plinova.
Glavne karakteristike vlažnog zraka su:
1. Apsolutna vlažnost g, koji određuje količinu vodene pare sadržanu u 1 m 3 vlažnog zraka. Vodena para zauzima cijeli volumen smjese, stoga je apsolutna vlažnost zraka jednaka masi 1 m 3 vodene pare ili gustoći pare, kg / m 3
2. Relativna vlažnost zraka j izražava se omjerom apsolutne vlažnosti zraka i njegove najveće moguće vlažnosti pri istom tlaku i temperaturi, odnosno omjerom mase vodene pare sadržane u 1 m 3 vlažnog zraka prema masi vodene pare potrebne za potpuno zasićenje 1 m 3 vlažnog zraka pri istom tlaku i temperaturi.
Relativna vlažnost zraka određuje stupanj zasićenosti vlagom u zraku:
, (1.2)
gdje je parcijalni tlak vodene pare koji odgovara njezinoj gustoći Pa; - tlak zasićene pare pri istoj temperaturi, Pa; - najveća moguća količina pare u 1 m 3 zasićenog vlažnog zraka, kg / m 3; - gustoća pare pri njenom parcijalnom tlaku i temperaturi vlažnog zraka, kg / m 3.
Relacija (1.2) vrijedi samo kada se može pretpostaviti da je para tekućine idealan plin do stanja zasićenja.
Gustoća vlažnog zraka r je zbroj gustoća vodene pare i suhog zraka pri parcijalnim tlakovima od 1 m 3 vlažnog zraka na temperaturi vlažnog zraka T, DO:
(1.3)
gdje je gustoća suhog zraka pri njegovom parcijalnom tlaku u 1 m 3 vlažnog zraka, kg / m 3; - parcijalni tlak suhog zraka, Pa; - plinska konstanta suhog zraka, J / (kg × K).
Izražavajući i jednadžbom stanja zraka i vodene pare dobivamo
, (1.5)
gdje je maseni protok zraka i vodene pare, kg/s.
Ove jednakosti vrijede za isti volumen V vlažnog zraka i iste temperature. Dijelimo drugu jednakost s prvom, dobivamo još jedan izraz za sadržaj vlage
. (1.6)
Zamjenjujući ovdje vrijednosti plinskih konstanti za zrak J / (kg × K) i za vodenu paru J / (kg × K), dobivamo vrijednost sadržaja vlage, izraženu u kilogramima vodene pare po 1 kg suhi zrak
. (1.7)
Zamjena parcijalnog tlaka zraka s vrijednošću, gdje je iz prethodnog i V- barometarski tlak zraka u istim jedinicama kao R, dobivamo za vlažan zrak pod barometarskim tlakom
. (1.8)
Dakle, pri danom barometarskom tlaku, sadržaj vlage u zraku ovisi samo o parcijalnom tlaku vodene pare. Maksimalni mogući sadržaj vlage u zraku, odakle
. (1.9)
Budući da tlak zasićenja raste s temperaturom, maksimalna moguća količina vlage koja se može sadržavati u zraku ovisi o njegovoj temperaturi, a što je više, to je temperatura viša. Ako se jednadžbe (1.7) i (1.8) riješe za i, onda dobivamo
(1.10)
. (1.11)
Volumen vlažnog zraka u kubičnim metrima po 1 kg suhog zraka izračunava se po formuli
(1.12)
Specifičan volumen vlažnog zraka v, m 3 / kg, određuje se dijeljenjem volumena vlažnog zraka s masom smjese po 1 kg suhog zraka:
Vlažni zrak kao nosač topline karakterizira entalpija (u kilodžulima po 1 kg suhog zraka) jednaka zbroju entalpija suhog zraka i vodene pare
(1.14)
gdje je specifični toplinski kapacitet suhog zraka, kJ / (kg × K); t- temperatura zraka, ° C; i- entalpija pregrijane pare, kJ / kg.
Entalpija 1 kg suhe zasićene vodene pare pri niskim pritiscima određeno empirijskom formulom, kJ / kg:
gdje je konstantni koeficijent, približno jednak entalpiji pare pri temperaturi od 0 ° C; = 1,97 kJ / (kg × K) - specifični toplinski kapacitet pare.
Zamjena vrijednosti i u izraz (1.14) i uzimajući specifični toplinski kapacitet suhog zraka konstantu i jednaku 1,0036 kJ / (kg × K), nalazimo entalpiju vlažnog zraka u kilodžulima po 1 kg suhog zraka:
Jednadžbe slične onima o kojima se raspravljalo koriste se za određivanje parametara vlažnog plina.
, (1.17)
gdje je plinska konstanta za ispitni plin; R- tlak plina.
Entalpija plina, kJ/kg,
gdje je specifični toplinski kapacitet plina, kJ / (kg × K).
Apsolutni udio vlage u plinu:
. (1.19)
Prilikom izračunavanja kontaktnih izmjenjivača topline za nosače topline zrak-voda, možete koristiti podatke u tablici. 1.1-1.2 ili izračunate ovisnosti za određivanje fizikalno-kemijskih parametara zraka (1.24-1.34) i vode (1.35). Za dimne plinove mogu se koristiti podaci iz tablice 1. 1.3.
Gustoća vlažnog plina, kg / m 3:
, (1.20)
gdje je gustoća suhog plina pri 0 ° C, kg / m 3; M g, M p - molekulske mase plina i pare.
Dinamički koeficijent viskoznosti vlažnog plina, Pa × s:
, (1.21)
gdje je koeficijent dinamičke viskoznosti vodene pare, Pa × s; - koeficijent dinamičke viskoznosti suhog plina, Pa × s; 
- masena koncentracija pare, kg / kg.
Specifični toplinski kapacitet vlažnog plina, kJ / (kg × K):
Koeficijent toplinske vodljivosti vlažnog plina, W / (m × K):
, (1.23)
gdje k Je adijabatski eksponent; V- koeficijent (za jednoatomne plinove V= 2,5; za dvoatomske plinove V= 1,9; za troatomske plinove V = 1,72).
Tablica 1.1. Fizička svojstva suhog zraka ( 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 |
Termofizička svojstva suhog zraka mogu se aproksimirati sljedećim jednadžbama.
Kinematička viskoznost suhog zraka pri temperaturama od -20 do +140 ° C, m 2 / s:
Godišnje; (1,24)
i od 140 do 400 ° C, m 2 / s:
. (1.25)
Tablica 1.2. Fizička svojstva zasićene vode
| 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 |
Gustoća vlažnog plina, kg / m 3.
2. toplina koju nose dimni plinovi. Odrediti toplinski kapacitet dimnih plinova pri tux = 8000C;
3. gubitak topline kroz zidanje toplinskom vodljivošću.
Gubitak kroz trezor
Debljina svoda je 0,3 m, materijal je šamot. Pretpostavljamo da je temperatura unutarnje površine svoda jednaka temperaturi plinova.
Prosječna temperatura pećnice:
Za ovu temperaturu odabiremo koeficijent toplinske vodljivosti šamotnog materijala:
Dakle, gubici kroz trezor su:
gdje je α koeficijent prijenosa topline s vanjske površine zidova na okolni zrak, jednak 71,2 kJ / (m2 * h * 0S)
Gubici kroz zidove. Zidanje je izvedeno u dva sloja (šamot 345 mm, dijatomit 115 mm)
Površina zida, m2:
Metodička zona
Zona zavarivanja
Zona zastoja
Kraj
Puna površina zida 162,73 m2
Uz linearnu raspodjelu temperature po debljini stijenke, prosječna temperatura šamota bit će 5500C, a dijatomita - 1500C.
Stoga.
Ukupni gubici kroz zidanje
4. Gubici topline s rashladnom vodom, prema praktičnim podacima, uzimamo jednake 10% Qh dolaska, odnosno Qh + Qr
5. Pretpostavlja se da su neobračunati gubici 15% Q toplinskog dobitka
Sastavimo jednadžbu za toplinsku ravnotežu peći
Toplinska bilanca peći sažeta je u tablici 1; 2
stol 1
tablica 2
| Potrošnja kJ / h | % |
| Toplina utrošena na zagrijavanje metala
| 53 |
| toplina dimnih plinova | 26 |
| gubici kroz zidanje
| 1,9 |
| gubici rashladne vode | 6,7 |
| neobračunati gubici | 10,6 |
| Ukupno: | 100 |
Specifična potrošnja topline za zagrijavanje 1 kg metala bit će
Pretpostavljamo da su u peći ugrađeni plamenici cijev u cijevi.
U zonama zavarivanja ima 16 komada, u zoni mučenja 4 komada. ukupan broj plamenika je 20 kom. Odredite procijenjenu količinu zraka koja dolazi do jednog plamenika.
Vv - satna potrošnja zraka;
TV - 400 + 273 = 673 K - temperatura grijanja zraka;
N je broj plamenika.
Tlak zraka ispred plamenika uzima se kao 2,0 kPa. Iz toga proizlazi da potreban protok zraka osigurava plamenik DBV 225.
Odredite procijenjenu količinu plina po plameniku;
VG = B = 2667 satna potrošnja goriva;
TG = 50 + 273 = 323 K - temperatura plina;
N je broj plamenika.
8. Proračun rekuperatora
Za zagrijavanje zraka projektiramo rekuperator metalne petlje izrađen od cijevi promjera 57 / 49,5 mm s hodnikom rasporeda njihovog koraka
Početni podaci za izračun:
Potrošnja goriva po satu V = 2667 kJ / h;
Potrošnja zraka po 1 m3 goriva Lα = 13,08 m3 / m3;
Količina produkata izgaranja iz 1 m3 gorivog plina Vα = 13,89 m3 / m3;
Temperatura grijanja zraka tv = 4000S;
Temperatura dimnih plinova iz peći je tux = 8000C.
Potrošnja zraka po satu:
Satni izlaz dima:
Satna količina dima koja prolazi kroz rekuperator, uzimajući u obzir gubitak dima za izbacivanje i kroz premosnu zaklopku i usis zraka.
Koeficijent m, uzimajući u obzir gubitak dima, iznosi 0,7.
Koeficijent koji uzima u obzir propuštanje zraka kod svinja je 0,1.
Temperatura dima ispred rekuperatora, uzimajući u obzir propuštanje zraka;
gdje je iux sadržaj topline dimnih plinova pri tux = 8000S
Ovaj sadržaj topline odgovara temperaturi dima tD = 7500C. (vidi sliku 67 (3))
Pri izgaranju ugljika goriva u zraku, prema jednadžbi (21C + 2102 + 79N2 = 21C02 + 79N2), za svaki volumen CO2 u produktima izgaranja, dolazi 79: 21 = 3,76 volumena N2.
Izgaranjem antracita, nemasnog ugljena i drugih goriva s visokim udjelom ugljika nastaju produkti izgaranja koji su po sastavu slični produktima izgaranja ugljika. U izgaranju vodika prema jednadžbi
42H2 + 2102 + 79N2 = 42H20 + 79N2
Za svaki volumen N20, postoji 79:42 = 1,88 volumena dušika.
U produktima izgaranja prirodnih, ukapljenih i koksnih plinova, tekućeg goriva, drva, treseta, smeđeg ugljena, dugovatrenog i plinovitog ugljena i drugih vrsta goriva sa značajnim sadržajem vodika u zapaljivoj masi, velika količina vodene pare nastaje, ponekad premašujući volumen CO2. Prisutnost vlage na vrhu
|
Tablica 36 Toplinski kapacitet, kcal / (m3. ° C) |
Živo, prirodno, povećava sadržaj vodene pare u produktima izgaranja.
Sastav proizvoda potpunog izgaranja glavnih vrsta goriva u stehiometrijskom volumenu zraka dan je u tablici. 34. Iz podataka u ovoj tablici vidljivo je da u produktima izgaranja svih vrsta goriva sadržaj N2 znatno premašuje ukupan sadržaj C02-f-H20, a u produktima izgaranja ugljika iznosi 79%.
Produkti izgaranja vodika sadrže 65% N2, u produktima izgaranja prirodnih i ukapljenih plinova, benzina, loživog ulja i drugih vrsta ugljikovodičnih goriva, njegov sadržaj je 70-74%.
Riža. 5. Volumetrijski toplinski kapacitet
Proizvodi izgaranja
4 - proizvodi izgaranja ugljika
5 - proizvodi izgaranja vodika
Prosječni toplinski kapacitet proizvoda potpunog izgaranja koji ne sadrže kisik može se izračunati pomoću formule
C = 0,01 (Cc02C02 + Cso2S02 + C „20H20 + CN2N2) kcal / (m3- °C), (VI. 1)
Gdje su Cc0g, Cso2, CHa0, CNa volumetrijski toplinski kapaciteti ugljičnog dioksida, sumporovog dioksida, vodene pare i dušika, a CO2, S02, H20 i N2 sadržaj odgovarajućih komponenti u produktima izgaranja, % (vol.).
U skladu s tim, formula (VI. 1) ima sljedeći oblik:
C = 0,01 (Cc02 /? 02 + CHj0H20-bCNi! N2) kcal / (m3 “° C). (VI.2)
Prosječni volumetrijski toplinski kapacitet CO2, H2O i N2 u temperaturnom rasponu od 0 do 2500 °C dat je u tablici. 36. Krivulje koje karakteriziraju promjenu prosječnog volumetrijskog toplinskog kapaciteta ovih plinova s porastom temperature prikazane su na sl. 5.
Od onih navedenih u tablici. 16 podataka i krivulja prikazanih na Sl. 5, vidljivo je sljedeće:
1. Volumetrijski toplinski kapacitet CO2 značajno premašuje toplinski kapacitet H20, koji zauzvrat premašuje toplinski kapacitet N2 u cijelom temperaturnom rasponu od 0 do 2000 °C.
2. Toplinski kapacitet CO2 raste s porastom temperature brže od toplinskog kapaciteta H20, a toplinski kapacitet H20 je brži od toplinskog kapaciteta N2. Međutim, unatoč tome, ponderirani prosječni volumetrijski toplinski kapaciteti produkata izgaranja ugljika i vodika u stehiometrijskom volumenu zraka malo se razlikuju.
Ovakva situacija, na prvi pogled pomalo neočekivana, posljedica je činjenice da se u produktima potpunog izgaranja ugljika u zraku na svaki kubični metar CO2, koji ima najveći volumenski toplinski kapacitet, nalazi 3,76 m3 N2 s minimalnim volumetrijski
|
Prosječni volumetrijski toplinski kapaciteti produkata izgaranja ugljika i vodika u teoretski potrebnoj količini zraka, kcal / (m3- ° C)
|
Toplinski kapacitet, au produktima izgaranja vodika na svaki kubični metar vodene pare, čiji je volumenski toplinski kapacitet manji od COg, ali veći od N2, nalazi se polovica količine dušika (1,88 m3).
Kao rezultat toga, prosječni volumetrijski toplinski kapaciteti produkata izgaranja ugljika i vodika u zraku se izravnavaju, što se vidi iz podataka u tablici. 37 i usporedba krivulja 4 i 5 na Sl. 5. Razlika u ponderiranim prosječnim toplinskim kapacitetima produkata izgaranja ugljika i vodika u zraku ne prelazi 2%. Naravno, toplinski kapaciteti proizvoda izgaranja goriva koje se sastoji uglavnom od ugljika i vodika u stehiometrijskom volumenu zraka leže u uskom području između krivulja 4 i 5 (zasjenjeno na slici 5).
Potpuni proizvodi izgaranja raznih vrsta; goriva u stehiometrijskom zraku u temperaturnom rasponu od 0 do 2100 ° C imaju sljedeći toplinski kapacitet, kcal / (m3> ° C):
Fluktuacije toplinskog kapaciteta produkata izgaranja različiti tipovi goriva su relativno mala. Imati kruto gorivo s visokim udjelom vlage (ogrjevno drvo, treset, mrki ugljen itd.), toplinski kapacitet produkata izgaranja u istom temperaturnom rasponu veći je od onih goriva s niskim udjelom vlage (antracit, ugljen, loživo ulje, prirodni plin, itd.) ... To je zbog činjenice da se tijekom izgaranja goriva s visokim udjelom vlage u produktima izgaranja povećava sadržaj vodene pare, koja ima veći toplinski kapacitet u usporedbi s dvoatomskim plinom - dušikom.
Stol 38 prikazuje prosječne volumetrijske toplinske kapacitete proizvoda potpunog izgaranja, nerazrijeđenih zrakom, za različite temperaturne raspone.
Tablica 38
|
Prosječni toplinski kapaciteti proizvoda izgaranja goriva i zraka koji nisu razrijeđeni zrakom u temperaturnom rasponu od 0 do t ° C
|
Povećanje sadržaja vlage u gorivu povećava toplinski kapacitet produkata izgaranja zbog povećanja sadržaja vodene pare u njima u istom temperaturnom rasponu, u usporedbi s toplinskim kapacitetom produkata izgaranja goriva s nižim sadržaja vlage, a ujedno snižava temperaturu izgaranja goriva zbog povećanja volumena produkata izgaranja zbog vodenog para.
S povećanjem sadržaja vlage u gorivu, volumenski toplinski kapacitet produkata izgaranja u danom temperaturnom rasponu raste, a istovremeno se raspon temperature smanjuje od 0 do £ max zbog smanjenja vrijednosti<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 omogućuje znatno pojednostavljenje određivanja kalorimetrijske i izračunate temperature izgaranja (prema metodi opisanoj u VII. poglavlju). Dopuštena pogreška u ovom slučaju obično ne prelazi 1%, odnosno 20 °.
Iz razmatranja krivulja 4 i 5 na sl. 5 može se vidjeti da su omjeri toplinskih kapaciteta proizvoda potpunog izgaranja ugljika u stehiometrijskom volumenu zraka u temperaturnom rasponu od 0 do t ° C, na primjer, od 0 do
|
Toplinski kapacitet produkata izgaranja od 0 do t'mayL raznih vrsta krutih goriva s udjelom vlage od 0 do 40%, u stehiometrijskom volumenu zraka
|
200 i od 0 do 2100 ° C praktički su jednaki omjeru toplinskih kapaciteta produkata izgaranja vodika u istim temperaturnim rasponima. Navedeni omjer toplinskih kapaciteta C' ostaje praktički konstantan za produkte potpunog izgaranja različitih vrsta goriva u stehiometrijskom volumenu zraka.
Stol 40 prikazani su omjeri toplinskih kapaciteta produkata potpunog izgaranja goriva s niskim udjelom balasta koji se pretvaraju u plinovite produkte izgaranja (antracit, koks, ugljen, tekuće gorivo, prirodno, nafta, koksni plinovi itd.) u temperaturnom rasponu od 0 do t°C iu temperaturnom rasponu od 0 do 2100°C. Budući da je toplinski učinak ovih goriva blizu 2100°C, naznačeni omjer toplinskih kapaciteta C' jednak je omjeru toplinskih kapaciteta u temperaturnom području od 0 do t i od 0 do tm & x-
Stol 40 također su prikazane vrijednosti C 'vrijednosti izračunate za produkte izgaranja goriva s visokim udjelom balasta, koji tijekom izgaranja goriva prelazi u plinovite produkte izgaranja, odnosno vlagu u krutom gorivu, dušik i ugljični dioksid u plinovitom. Kapacitet grijanja navedenih vrsta goriva (drvo, treset, mrki ugljen, miješani generator, zrak i plinovi iz visokih peći) jednak je 1600-1700 ° C.
Tablica 40
|
Omjer toplinskog kapaciteta produkata izgaranja C' i zraka K u temperaturnom području od 0 do t°C prema toplinskom kapacitetu produkata izgaranja od 0 do (uax
|
Kao što možete vidjeti iz tablice. 40, vrijednosti C' i K malo se razlikuju čak i za produkte izgaranja goriva s različitim sadržajem balasta i toplinskim učinkom.
Termofizička svojstva plinovitih produkata izgaranja potrebna za izračun ovisnosti različitih parametara o temperaturi danog plinovitog medija mogu se utvrditi na temelju vrijednosti navedenih u tablici. Konkretno, navedene ovisnosti za toplinski kapacitet dobivaju se u obliku:
C psm = a -1/ d,
gdje a = 1,3615803; b = 7,0065648; c = 0,0053034712; d = 20,761095;
C psm = a + bT sm + cT 2 sm,
gdje a = 0,94426057; b = 0,00035133267; c = -0,0000000539.
Prva ovisnost je poželjnija u smislu točnosti aproksimacije, druga ovisnost se može usvojiti za izvođenje proračuna niže točnosti.
Fizikalni parametri dimnih plinova
(na P = 0,0981 MPa; R CO2 = 0,13; str H20 = 0,11; R N2 = 0,76)
| t, ° S | γ, Nm -3 | sa str, W (m 2 ° C) -1 | λ · 10 2, 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 |
DODATAK 3
(referenca)
Propusnost zraka i dima zračnih kanala i ventila
1. Za određivanje propuštanja ili propuštanja zraka u odnosu na ventilacijske kanale sustava za kontrolu dima, mogu se koristiti sljedeće formule, dobivene aproksimacijom tabličnih podataka:
za zračne kanale klase H (u području tlaka 0,2 - 1,4 kPa): ΔL = a(R - b)s, gdje ΔL- propuštanje zraka (curenje), m 3 / m 2 · h; R- tlak, kPa; a = 10,752331; b = 0,0069397038; s = 0,66419906;
za zračne kanale klase P (u području tlaka 0,2 - 5,0 kPa): gdje a = 0,00913545; b =-3,1647682 x 10 8; c =-1,2724412 x 10 9; d = 0,68424233.
2. Za protupožarne normalno zatvorene zaklopke, numeričke vrijednosti specifične karakteristike otpornosti na prodiranje dima i plina, ovisno o temperaturi plina, odgovaraju podacima dobivenim tijekom ispitivanja požara na stolu različitih proizvoda na eksperimentalnoj bazi VNIIPO:
| 1. Opće odredbe. 2 2. Početni podaci. 3 3. Odvodna dimna ventilacija. 4 3.1. Uklanjanje produkata izgaranja izravno iz prostorije za gorenje. 4 3.2. Uklanjanje produkata izgaranja iz prostorija u blizini prostorije za gorenje. 7 4. Dovodna dimna ventilacija. 9 4.1. Dovod zraka do stubišta. 9 4.2. Dovod zraka u podizna okna .. 14 4.3. Dovod zraka u brave predvorja .. 16 4.4. Kompenzacijski dovod zraka. 17 5. Tehničke karakteristike opreme. 17 5.1. Oprema za sustave za odvod dima. 17 5.2. Oprema za dovodne dimovodne sustave. 21 6. Načini upravljanja vatrom. 21 Literatura .. 22 Dodatak 1. Određivanje glavnih parametara požarnog opterećenja prostora. 22 Dodatak 2. Termofizička svojstva dimnih plinova. 24 Dodatak 3. Propusnost zraka i dima zračnih kanala i ventila. 25 |
