Dom, projekt, remont, wystrój. Dziedziniec i ogród. Własnymi rękami

2. ciepło odprowadzane przez spaliny. Określ pojemność cieplną spaliny w tux = 8000C;

3. straty ciepła przez mur przez przewodnictwo cieplne.

Utrata przez skarbiec

Grubość sklepienia wynosi 0,3 m, materiał to szamot. Zakładamy, że temperatura wewnętrznej powierzchni sklepienia jest równa temperaturze gazów.

Średnia temperatura piekarnika:

W tej temperaturze dobieramy współczynnik przewodności cieplnej materiału szamotowego:

Zatem straty przez skarbiec to:

gdzie α jest współczynnikiem przenikania ciepła z zewnętrznej powierzchni ścian do otaczającego powietrza, równym 71,2 kJ / (m2 * h * 0С)

Straty przez ściany. Mur został wykonany w dwóch warstwach (szamot 345 mm, diatomit 115 mm)

Powierzchnia ściany, m2:

Strefa metodyczna

Strefa spawania

Strefa marnowania

Kończyć się

Pełna powierzchnia ściany 162,73 m2

Przy liniowym rozkładzie temperatury na grubości ścianki średnia temperatura szamotu wyniesie 5500C, a diatomitu 1500C.

Stąd.

Całkowite straty przez murowanie

4. Straty ciepła z wodą chłodzącą, zgodnie z danymi praktycznymi, przyjmujemy równe 10% Qx przybycia, czyli Qx + Qp

5. Zakłada się, że nieuwzględnione straty wynoszą 15% Q dopływu ciepła

Zróbmy równanie bilans cieplny piekarniki

Bilans cieplny pieca podsumowano w Tabeli 1; 2

Tabela 1

Tabela 2

Zużycie kJ/h	%
Ciepło zużyte na podgrzewanie metalu	53
ciepło spalin	26
straty przez murowanie	1,9
straty wody chłodzącej	6,7
nierozliczone straty	10,6
Całkowity:	100

Jednostkowe zużycie ciepła do ogrzewania 1 kg metalu będzie

Dobór i kalkulacja palników

Zakładamy, że w piecu zainstalowane są palniki typu „rura w rurze”.

W strefach zgrzewania znajduje się 16 sztuk, w strefie męki 4 sztuki. łączna ilość palników to 20 szt. Określmy szacunkową ilość powietrza docierającego do jednego palnika.

Vв - godzinowe zużycie powietrza;

TV - 400 + 273 = 673 K - temperatura ogrzewania powietrza;

N to liczba palników.

Ciśnienie powietrza przed palnikiem przyjmuje się jako 2,0 kPa. Wynika z tego, że wymagany przepływ powietrza zapewnia palnik DBV 225.

Określ szacunkową ilość gazu na palnik;

VG = B = 2667 godzinowe zużycie paliwa;

TG = 50 + 273 = 323 K - temperatura gazu;

N to liczba palników.

8. Obliczanie rekuperatora

Do ogrzewania powietrza projektujemy rekuperator pętli metalowej z rur o średnicy 57/49,5 mm z układem korytarzowym ich skoku

Dane początkowe do obliczeń:

Godzinowe zużycie paliwa В = 2667 kJ / h;

Zużycie powietrza na 1 m3 paliwa Lα = 13,08 m3/m3;

Ilość produktów spalania z 1 m3 gazu palnego Vα = 13,89 m3 / m3;

Temperatura ogrzewania powietrza tv = 4000С;

Temperatura spalin z pieca wynosi tux = 8000C.

Godzinowe zużycie powietrza:

Wydajność godzinowa dymu:

Godzinowa ilość dymu przechodzącego przez rekuperator z uwzględnieniem ubytku dymu przy wybijaniu oraz przez klapę obejściową i zasysanie powietrza.

Współczynnik m uwzględniający ubytek dymu wynosi 0,7.

Współczynnik uwzględniający przeciek powietrza u świń wynosi 0,1.

Temperatura dymu przed rekuperatorem z uwzględnieniem nieszczelności powietrza;

gdzie iux jest zawartością ciepła w spalinach przy tux = 8000С

Ta zawartość ciepła odpowiada temperaturze dymu tD = 7500C. (patrz rys. 67 (3))

Stan instytucja edukacyjna wyższy kształcenie zawodowe

Stan Samara Uniwersytet Techniczny»

Katedra Technologii Chemicznej i Ekologii Przemysłowej

KURS PRACA

w dyscyplinie „Termodynamika techniczna i ciepłownictwo”

Temat: Obliczenia instalacji do wykorzystania ciepła spalin z pieca technologicznego

Wypełnił: studentka Ryabinina E.A.

Kurs ZF III grupa 19

Sprawdzone przez: Konsultant Churkina A.Yu.

Samara 2010

Wstęp

Większość zakładów chemicznych wytwarza odpady termiczne o wysokiej i niskiej temperaturze, które mogą być wykorzystane jako wtórne źródło energii (RER). Należą do nich spaliny z różnych kotłów i pieców procesowych, strumienie chłodzone, woda chłodząca i para odpadowa.

Termiczny VER w dużym stopniu pokrywa zapotrzebowanie na ciepło poszczególnych gałęzi przemysłu. Tak więc w przemyśle azotowym ponad 26% zapotrzebowania na ciepło zaspokaja WER, w przemyśle sodowym – ponad 11%.

Ilość użytych RER zależy od trzech czynników: temperatury RER, ich mocy cieplnej oraz ciągłości wyjścia.

Obecnie najbardziej rozpowszechnione jest wykorzystanie ciepła odpadowych gazów przemysłowych, które mają potencjał wysokotemperaturowy dla prawie wszystkich procesów pożarowo-technicznych i mogą być wykorzystywane w sposób ciągły w większości gałęzi przemysłu. Ciepło gazów odlotowych jest głównym składnikiem bilansu energetycznego. Wykorzystywany jest głównie do celów technologicznych, aw niektórych przypadkach także energetycznych (w kotłach odzysknicowych).

Jednak powszechne stosowanie wysokotemperaturowych OZE cieplnych wiąże się z rozwojem metod utylizacji, w tym ciepła rozżarzonych żużli, produktów itp., nowych metod wykorzystania ciepła gazów odlotowych, a także doskonaleniem konstrukcji istniejący sprzęt utylizacyjny.

1. Opis schematu technologicznego

W piecach rurowych nieposiadających komory konwekcyjnej lub w piecach konwekcyjno-promiennych, ale przy stosunkowo wysokiej temperaturze początkowej ogrzewanego produktu, temperatura spalin może być stosunkowo wysoka, co prowadzi do zwiększonych strat ciepła, spadek sprawności pieca i większe zużycie paliwa. Dlatego konieczne jest wykorzystanie ciepła gazów odlotowych. Można to osiągnąć albo stosując nagrzewnicę powietrza, która nagrzewa powietrze dopływające do paleniska w celu spalania paliwa, albo instalując kotły odzysknicowe, które pozwalają na uzyskanie potrzebnej dla potrzeb technologicznych pary wodnej.

Jednak do realizacji ogrzewania powietrznego wymagane są dodatkowe koszty budowy nagrzewnicy powietrza, dmuchawy, a także dodatkowy pobór mocy pobieranej przez silnik dmuchawy.

Dla zapewnienia normalnej pracy nagrzewnicy ważne jest zapobieganie możliwości korozji jej powierzchni po stronie przepływu spalin. Zjawisko to jest możliwe, gdy temperatura powierzchni wymiany ciepła jest niższa od temperatury punktu rosy; W tym przypadku część spalin, bezpośrednio stykająca się z powierzchnią nagrzewnicy powietrza, ulega znacznemu schłodzeniu, zawarta w nich para wodna ulega częściowej kondensacji i pochłaniając z gazów dwutlenek siarki, tworzy agresywny słaby kwas.

Punkt rosy odpowiada temperaturze, w której ciśnienie nasyconej pary wodnej jest równe ciśnieniu cząstkowemu pary wodnej zawartej w spalinach.

Jedną z najbardziej niezawodnych metod ochrony przed korozją jest wstępne podgrzanie powietrza (na przykład w nagrzewnicach wodnych lub parowych) do temperatury powyżej punktu rosy. Taka korozja może również wystąpić na powierzchni rur konwekcyjnych, jeśli temperatura surowca wchodzącego do pieca jest poniżej punktu rosy.

Źródłem ciepła do podwyższania temperatury pary nasyconej jest reakcja utleniania (spalania) paliwa pierwotnego. Powstające podczas spalania spaliny oddają ciepło w komorach radiacyjnych, a następnie konwekcyjnych do strumienia zasilającego (pary wodnej). Para przegrzana dostaje się do konsumenta, a produkty spalania opuszczają piec i trafiają do kotła odzysknicowego. Na wylocie WHB nasycona para wodna jest zawracana do pieca parowego przegrzewającego, a spaliny chłodzone wodą zasilającą trafiają do nagrzewnicy powietrza. Z podgrzewacza powietrza spaliny trafiają do CHAN, gdzie woda przepływająca przez wężownicę jest podgrzewana i trafia bezpośrednio do odbiorcy, a spaliny do atmosfery.

2. Obliczenie pieca

2.1 Obliczanie procesu spalania

Określ wartość opałową paliwa Q r n... Jeżeli paliwem jest pojedynczy węglowodór, to ciepło spalania jego Q r n równe standardowemu ciepłu spalania minus ciepło parowania wody w produktach spalania. Można ją również obliczyć na podstawie standardowych efektów cieplnych powstawania produktów początkowych i końcowych w oparciu o prawo Hessa.

Dla paliwa składającego się z mieszaniny węglowodorów określa się ciepło spalania, ale reguła addytywności:

gdzie Q pi n- ciepło spalania i-go składnik paliwa;

ja ja- koncentracja i-przejść składnik paliwowy we frakcjach jednostkowych, a następnie:

Q r n cm = 35,84 ∙ 0,987 + 63,80 ∙ 0,0033+ 91,32 ∙ 0,0012+ 118,73 ∙ 0,0004 + 146,10 ∙ 0,0001 = 35,75 MJ/m3.

Masa molowa paliwa:

Mm = Σ M i ∙ ja ja ,

gdzie M i- masa cząsteczkowa i-go składnik paliwowy, stąd:

Mm = 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 kg/mol.

kg/m3,

następnie Q r n cm, wyrażony w MJ / kg, jest równy:

MJ/kg.

Wyniki obliczeń zestawiono w tabeli. 1:

Skład paliwa Tabela 1

Określmy skład pierwiastkowy paliwa,% (masa):

,

gdzie n ja C , n ja H , n ja N , n ja O- liczba atomów węgla, wodoru, azotu i tlenu w cząsteczkach poszczególnych składników tworzących paliwo;

Zawartość każdego składnika paliwa, wag. %;

x ja- zawartość każdego składnika paliwa, mówią. %;

M i- masa molowa poszczególnych składników paliwa;

Mm to masa molowa paliwa.

Sprawdzanie składu :

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

Określmy teoretyczną ilość powietrza potrzebną do spalenia 1 kg paliwa, wyznacza się ją ze stechiometrycznego równania reakcji spalania i zawartości tlenu w powietrzu atmosferycznym. Jeżeli znany jest skład pierwiastkowy paliwa, teoretyczna ilość powietrza L 0, kg / kg, oblicza się według wzoru:

W praktyce, aby zapewnić całkowite spalanie paliwa, do paleniska wprowadzana jest nadmierna ilość powietrza, rzeczywista prędkość przepływu powietrza wynosi α = 1,25:

L = αL 0 ,

gdzie L- rzeczywiste zużycie powietrza;

α - współczynnik nadmiaru powietrza,

L = 1,25 ∙ 17,0 = 21,25 kg / kg.

Określona objętość powietrza (b.d.) do spalenia 1 kg paliwa:

gdzie ρ in= 1,293 - gęstość powietrza w normalnych warunkach,

m3 / kg.

Znajdźmy ilość produktów spalania powstających podczas spalania 1 kg paliwa:

jeżeli znany jest skład pierwiastkowy paliwa, to skład masowy spalin na 1 kg paliwa przy jego całkowitym spaleniu można wyznaczyć na podstawie równań:

gdzie m CO2 , m H2O , m N2 , m O2 to masa odpowiednich gazów, kg.

Całkowita ilość produktów spalania:

m s. z = m CO2 + m H2O + m N2 + m O2,

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

Sprawdzamy wynikową wartość:

gdzie Wf - określone zużycie dysza para przy spalaniu paliwa płynnego, kg/kg (dla paliwa gazowego) Wf = 0),

Ponieważ paliwem jest gaz, zaniedbujemy zawartość wilgoci w powietrzu i ilość pary wodnej.

Znajdźmy objętość produktów spalania w normalnych warunkach, powstających podczas spalania 1 kg paliwa:

gdzie ja- masa odpowiedniego gazu powstałego podczas spalania 1 kg paliwa;

ρ i- gęstość tego gazu w normalnych warunkach, kg / m3;

M i- masa molowa danego gazu, kg / kmol;

22,4 - objętość molowa, m 3 / kmol,

m3 / kg; m3 / kg;

m3 / kg; m3 / kg.

Całkowita objętość produktów spalania (n.d.) przy rzeczywistym zużyciu powietrza:

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

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

Gęstość produktów spalania (n.d.):

kg / m3.

Obliczmy pojemność cieplną i entalpię produktów spalania 1 kg paliwa w zakresie temperatur od 100°C (373 K) do 1500 °C (1773 K), korzystając z danych w tabeli. 2.

Średnie ciepło właściwe gazów o p, kJ / (kg ∙ K) Tabela 2

T, ° С

Entalpia spalin powstających podczas spalania 1 kg paliwa:

gdzie z CO2 , z H2O , z N2 , z O2- średnie jednostkowe pojemności cieplne przy stałym ciśnieniu odpowiadające trawnikowi w temperaturze T, kJ / (kg K);

z T to średnia pojemność cieplna spalin powstających podczas spalania 1 kg paliwa w temperaturze T, kJ / (kg K);

w 100 ° C: kJ / (kg ∙ K);

w 200 ° C: kJ / (kg ∙ K);

w 300 ° C: kJ / (kg ∙ K);

w 400 ° C: kJ / (kg ∙ K);

w 500 ° C: kJ / (kg ∙ K);

w 600 ° C: kJ / (kg ∙ K);

w 700 ° C: kJ / (kg ∙ K);

w 800 ° C: kJ / (kg ∙ K);

w 1000 ° C: kJ / (kg ∙ K);

w 1500 ° C: kJ / (kg ∙ K);

Wyniki obliczeń zestawiono w tabeli. 3.

Entalpia produktów spalania Tabela 3

Według tabeli. 3 zbuduj wykres zależności H t = F ( T ) (rys. 1) Zobacz załącznik .

2.2 Obliczanie bilansu cieplnego pieca, sprawności pieca i zużycia paliwa

Przepływ ciepła odbieranego przez parę w piecu (obciążenie cieplne użytkowe):

gdzie g- ilość przegrzanej pary wodnej na jednostkę czasu, kg / s;

H vp1 oraz H vp2

Temperaturę gazów spalinowych przyjmujemy na 320 ° C (593 K). Straty ciepła przez promieniowanie w środowisko wyniesie 10%, z czego 9% ginie w komorze promieniującej, a 1% w komorze konwekcyjnej. Sprawność pieca wynosi ηt = 0,95.

Zaniedbujemy utratę ciepła z dopalania chemicznego, a także ilość ciepła dopływającego paliwa i powietrza.

Określ sprawność pieca:

gdzie Uh- entalpia produktów spalania w temperaturze spalin opuszczających palenisko, yh; temperatura spalin jest zwykle przyjmowana o 100 - 150 ° C wyższa niż początkowa temperatura surowca na wejściu do pieca; q pot- straty ciepła przez promieniowanie do otoczenia,% lub ułamek Q piętro ;

Zużycie paliwa, kg / s:

kg / s.

2.3 Obliczanie komór radiacyjnych i konwekcyjnych

Temperaturę spalin ustawiamy na przejściu: T NS= 750 - 850 ° С, akceptujemy

T NS= 800 ° C (1073 K). Entalpia produktów spalania w temperaturze na przejściu

h NS= 21171,8 kJ / kg.

Strumień ciepła odbierany przez parę wodną w rurach promieniujących:

gdzie h n jest entalpią produktów spalania w temperaturze spalin w przejściu, kJ / kg;

η t jest sprawnością pieca; zaleca się przyjmowanie równego 0,95 - 0,98;

Przepływ ciepła odbierany przez parę wodną w rurach konwekcyjnych:

Entalpia pary wodnej na wejściu do sekcji promieniującej będzie wynosić:

kJ/kg.

Bierzemy wartość straty ciśnienia w komorze konwekcyjnej ∆ P Do= 0,1 MPa, to:

P Do = P - P Do ,

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

Temperatura wlotu pary wodnej do sekcji promieniującej T Do= 294 ° С, wtedy średnia temperatura zewnętrznej powierzchni rur promieniujących będzie wynosić:

gdzie t- różnica między temperaturą zewnętrznej powierzchni rur promieniujących a temperaturą pary wodnej (surowca) nagrzanej w rurach; t= 20 - 60 ° C;

DO.

Maksymalna projektowa temperatura spalania:

gdzie do- obniżona temperatura początkowej mieszanki paliwa i powietrza; przyjęta jako równa temperaturze powietrza dostarczanego do spalania;

DZIĘKI.- ciepło właściwe produktów spalania w temperaturze T NS;

°C.

Na t max = 1772,8 ° C i T n = 800 ° C gęstość cieplna absolutnie czarnej powierzchni q s dla różne temperatury zewnętrzna powierzchnia rur promieniujących ma następujące znaczenie:

, ° C 200 400 600

q s, W/m2 1,50 ∙ 10 5 1,30 ∙ 10 5 0,70 ∙ 10 5

Budujemy wykres pomocniczy (ryc. 2) Zobacz załącznik, zgodnie z którym znajdujemy gęstość ciepła przy Θ = 527 ° C: q s= 0,95 ∙ 10 5 W / m2.

Obliczamy całkowity przepływ ciepła wprowadzonego do pieca:

Wartość wstępna dla powierzchni równoważnej absolutnie czarnej powierzchni:

m 2.

Przyjmujemy stopień ekranowania muru Ψ = 0,45 i dla α = 1,25 stwierdzamy, że

H s /h ja = 0,73.

Równoważna płaska powierzchnia:

m 2.

Akceptujemy układanie rur w jednym rzędzie i odstęp między nimi:

S = 2D n= 2 ∙ 0,152 = 0,304 m. Dla tych wartości współczynnik kształtu DO = 0,87.

Wielkość ekranowanej powierzchni muru:

m 2.

Powierzchnia grzewcza rur promieniujących:

m 2.

Wybieramy piekarnik BB2, jego parametry:

powierzchnia komory radiacyjnej, m 2 180

powierzchnia komory konwekcyjnej, m 2 180

długość robocza pieca, m 9

szerokość komory radiacyjnej, m 1,2

wykonanie b

bezpłomieniowa metoda spalania paliwa

średnica rurki komory radiacyjnej, mm 152 × 6

średnica rur komory konwekcyjnej, mm 114 × 6

Liczba lamp w komorze radiacyjnej:

gdzie D n - zewnętrzna średnica rur w komorze radiacyjnej, m;

ja podłoga - użyteczna długość rur promieniujących mytych strumieniem spalin, m,

ja piętro = 9 - 0,42 = 8,2 m,

.

Gęstość cieplna powierzchni rur promieniujących:

Szer./m2.

Określ liczbę rurek komory konwekcyjnej:

Układamy je w szachownicę po 3 w jednym poziomym rzędzie. Rozstaw rur S = 1,7 D n = 0,19 m.

Średnia różnica temperatur jest określona wzorem:

°C.

Współczynnik przenikania ciepła w komorze konwekcyjnej:

W / (m2 K).

Gęstość ciepła powierzchni rur konwekcyjnych określa wzór:

Szer./m2.

2.4 Obliczenia hydrauliczne wężownicy pieca

Obliczenia hydrauliczne wężownicy pieca mają na celu określenie strat ciśnienia pary wodnej w rurach promieniujących i konwekcyjnych.

gdzie g

ρ do wiceprezesa - gęstość pary wodnej przy średniej temperaturze i ciśnieniu w komorze konwekcyjnej, kg/m3;

Dк - wewnętrzna średnica rur konwekcyjnych, m;

z k liczba przepływów w komorze konwekcyjnej,

SM.

ν k = 3,311 10 -6 m 2 / s.

Wartość kryterium Reynoldsa:

m.

Strata ciśnienia tarcia:

Pa = 14,4 kPa.

Pa = 20,2 kPa.

gdzie do

- Liczba tur.

Całkowita strata ciśnienia:

2.5 Obliczanie strat ciśnienia pary wodnej w komorze radiacyjnej

Średnia prędkość pary wodnej:

gdzie g- zużycie pary przegrzanej w piecu, kg/s;

ρ r vp - gęstość pary wodnej przy średniej temperaturze i ciśnieniu w komorze konwekcyjnej, kg/m3;

D p jest wewnętrzną średnicą rur konwekcyjnych, m;

z p to liczba strumieni w komorze wentylacyjnej,

SM.

Lepkość kinematyczna pary wodnej w średniej temperaturze i ciśnieniu w komorze konwekcyjnej ν p = 8,59 ∙ 10 -6 m 2 / s.

Wartość kryterium Reynoldsa:

Całkowita długość rury w odcinku prostym:

m.

Współczynnik tarcia hydraulicznego:

Strata ciśnienia tarcia:

Pa = 15,1 kPa.

Strata ciśnienia do pokonania lokalny opór:

Pa = 11,3 kPa,

gdzie p= 0,35 - współczynnik oporu przy skręcaniu o 180 ºС,

- Liczba tur.

Całkowita strata ciśnienia:

Obliczenia wykazały, że wybrany piec zapewni proces przegrzewania pary wodnej w danym trybie.

3. Obliczanie kotła odzysknicowego

Odnaleźć Średnia temperatura spaliny:

gdzie T 1 - temperatura spalin na wlocie,

T 2 - temperatura spalin na wylocie, ° С;

° C (538 K).

Przepływ masowy spalin:

gdzie B to zużycie paliwa, kg / s;

Dla gazów spalinowych entalpię właściwą określa się na podstawie danych w tabeli. 3 i ryc. 1 według wzoru:

Entalpie chłodziw Tabela 4

Przepływ ciepła przez spaliny:

gdzie h 1 i h 2 - entalpia spalin odpowiednio w temperaturach wlotu i wylotu komory spalania, powstających podczas spalania 1 kg paliwa, kJ / kg;

B - zużycie paliwa, kg / s;

h 1 i h 2 - entalpie właściwe spalin, kJ/kg,

Przepływ ciepła odbierany przez wodę, W:

gdzie η ku współczynnik wykorzystania ciepła w KU; η ky = 0,97;

g n - wydajność pary, kg / s;

h do VP - entalpia pary wodnej nasyconej w temperaturze wylotowej, kJ/kg;

h n w - entalygaya woda zasilająca,kJ/kg,

Ilość pary wodnej otrzymanej w ALK określa wzór:

kg / s.

Przepływ ciepła odbierany przez wodę w strefie grzewczej:

gdzie h do w - entalpia właściwa wody w temperaturze parowania, kJ / kg;

Przepływ ciepła oddawany przez spaliny do wody w strefie grzewczej (ciepło użytkowe):

gdzie h x - entalpia właściwa spalin w temperaturze T x, stąd:

kJ/kg.

Entalpia spalania na 1 kg paliwa:

Figa. 1 temperatura spalin odpowiadająca wartości h x = 5700,45 kJ/kg:

T x = 270 ° C.

Średnia różnica temperatur w strefie grzewczej:

°C.

270 spaliny 210 Uwzględniając wskaźnik przeciwprądu:

gdzie DO f - współczynnik przenikania ciepła;

m 2.

Średnia różnica temperatur w strefie parowania:

°C.

320 spaliny 270 Uwzględniając wskaźnik przeciwprądu:

187 para wodna 187

Powierzchnia wymiany ciepła w strefie grzewczej:

gdzie DO f - współczynnik transmisji m6;

m 2.

Całkowita powierzchnia wymiany ciepła:

F = F n + F ty,

F= 22,6 + 80 = 102,6 m 2.

Zgodnie z GOST 14248-79 wybieramy standardowy parownik z komorą parową o następujących cechach:

średnica obudowy, mm 1600

liczba wiązek rur 1

ilość rur w jednej wiązce 362

powierzchnia wymiany ciepła, m 2 170

powierzchnia przekroju jednego uderzenia

przez rury, m 2 0,055

4. Bilans cieplny nagrzewnicy powietrza

Powietrze atmosferyczne o temperaturze t ° w-x wchodzi do aparatu, gdzie nagrzewa się do temperatury t x w-x z powodu ciepła gazów spalinowych.

Zużycie powietrza, kg / s, określa się na podstawie wymaganej ilości paliwa:

gdzie V- zużycie paliwa, kg / s;

L- rzeczywiste zużycie powietrza do spalania 1 kg paliwa, kg/kg,

Spaliny, oddając ciepło, są schładzane z t dgZ = t dg2 przed t dg4 .

=

gdzie H 3 oraz H 4- entalpia spalin w temperaturach t dg3 oraz t dg4 odpowiednio kJ/kg,

Strumień ciepła odbierany przez powietrze, W:

gdzie z in-x- średnia pojemność cieplna powietrza, kJ / (kg K);

0,97 - sprawność nagrzewnicy powietrza,

Końcowa temperatura powietrza ( t x w-x) wyznacza się z równania bilansu cieplnego:

DO.

5. Bilans cieplny KTAN

Za nagrzewnicą spaliny trafiają do aparatu kontaktowego z aktywną dyszą (KTAN), gdzie ich temperatura spada od t dg5 = t dg4 do temperatury t dg6= 60 ° C.

Odprowadzanie ciepła spalin odbywa się za pomocą dwóch oddzielnych strumieni wody. Jeden strumień wchodzi w bezpośredni kontakt ze spalinami, a drugi wymienia z nimi ciepło przez ściankę wężownicy.

Strumień ciepła wydzielany przez spaliny, W:

gdzie H 5 oraz H 6- entalpia spalin w temperaturze t dg5 oraz t dg6 odpowiednio kJ/kg,

Ilość wody chłodzącej (całkowita), kg / s, określa się z równania bilansu cieplnego:

gdzie η to sprawność KTAN, η = 0,9,

kg / s.

Strumień ciepła odbierany przez wodę chłodzącą, W:

gdzie G woda- zużycie wody chłodzącej, kg/s:

z wodą- ciepło właściwe wody, 4,19 kJ / (kg K);

t n woda oraz t do wody- temperatura wody odpowiednio na wlocie i wylocie KTAN,

6. Obliczanie sprawności jednostki odzysku ciepła

Przy określaniu wartości sprawności syntetyzowanego układu ( η tu) stosowane jest podejście tradycyjne.

Obliczenie sprawności centrali odzysku ciepła odbywa się według wzoru:

7. Ocena egzergetyczna układu „piec – kocioł odzysknicowy”

Egzergetyczna metoda analizy układów energetyczno-technologicznych pozwala na najbardziej obiektywną i jakościową ocenę strat energii, które w żaden sposób nie ujawniają się podczas konwencjonalnej oceny z wykorzystaniem I zasady termodynamiki. W tym przypadku jako kryterium oceny stosuje się sprawność egzergii, którą definiuje się jako stosunek egzergii przydzielonej do egzergii dostarczonej do systemu:

gdzie E sub- egzergia paliwowa, MJ/kg;

E dziura- egzergia odczuwana przez przepływ pary wodnej w palenisku i kotle odzysknicowym.

W przypadku paliwa gazowego dostarczona egzergia jest sumą egzergii paliwa ( E pod1) i egzergii powietrza ( E sub2):

gdzie N n oraz Ale- entalpia powietrza odpowiednio w temperaturze wejścia do pieca i temperaturze otoczenia, kJ/kg;

To- 298 K (25°C);

S- zmiana entropii powietrza, kJ / (kg K).

W większości przypadków można pominąć wielkość egzergii powietrza, czyli:

Egzergia przydzielona dla rozważanego systemu składa się z egzergii odbieranej przez parę wodną w piecu ( E otwór1) i egzergii odbieranej przez parę wodną w ALK ( E otv2).

Dla strumienia pary ogrzewanej w piecu:

gdzie g- zużycie pary w piecu, kg / s;

H VP1 oraz H vp2- entalpia pary wodnej odpowiednio na wejściu i wyjściu z pieca, kJ/kg;

ΔS vp- zmiana entropii pary wodnej, kJ / (kg K).

Dla przepływu pary wodnej otrzymanej w ALK:

gdzie Gn- zużycie pary w kotle, kg / s;

h do vp- entalpia pary wodnej nasyconej na wylocie WHB, kJ/kg;

h n in to entalpia wody zasilającej na wlocie do CH, kJ/kg.

E dziura = E otwór 1 + E otwór 2 ,

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

Wniosek

Po obliczeniu proponowanej instalacji (wykorzystania ciepła spalin z pieca technologicznego) można stwierdzić, że kiedy ta kompozycja paliwo, wydajność pieca pod względem pary, inne wskaźniki - wartość sprawności syntetyzowanego układu jest wysoka, a co za tym idzie - instalacja jest sprawna; Pokazała to również ocena egzergii układu „piec – kocioł odzysknicowy”, jednak pod względem kosztów energii instalacja pozostawia wiele do życzenia i wymaga poprawy.

Lista wykorzystanej literatury

1. Kharaz D .ORAZ... Sposoby wykorzystania wtórnych zasobów energii w produkcji chemicznej / D. I. Kharaz, B. I. Psakhis. - M .: Chemia, 1984 .-- 224 s.

2. Skoblo A . ORAZ... Procesy i aparaty przemysłu rafineryjnego i petrochemicznego / A. I. Skoblo, I. A. Tregubova, Yu. K., Molokanov. - wyd. 2, ks. i dodaj. - M .: Chemia, 1982 .-- 584 s.

3. Pawłow K .F... Przykłady i zadania dotyczące przebiegu procesów i urządzeń technologii chemicznej: Podręcznik. Podręcznik dla uniwersytetów / K. F. Pavlov, P. G. Romankov, A. A. Noskov; Wyd. PG Romankova. - wyd. 10, ks. i dodaj. - L .: Chemia, 1987 .-- 576 s.

Podanie

Przy konstruowaniu pieca najlepiej byłoby mieć konstrukcję, która automatycznie dostarczałaby tyle powietrza, ile potrzeba do spalania. Na pierwszy rzut oka można to zrobić za pomocą komina. Rzeczywiście, im intensywniej pali się drewno, im więcej powinno być gorących spalin, tym większy powinien być ciąg (model gaźnika). Ale tak nie jest. Ciąg w ogóle nie zależy od ilości wytwarzanych gorących spalin. Przeciąg to spadek ciśnienia w rurze od głowicy rury do paleniska. Określa go wysokość rury i temperatura gazów spalinowych, a raczej ich gęstość.

Przyczepność określa wzór:

F = A (p in - p d) h

gdzie F jest ciągiem, A jest współczynnikiem, p in jest gęstością powietrza zewnętrznego, p d jest gęstością spalin, h jest wysokością komina

Gęstość spalin oblicza się według wzoru:

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

gdzie t in i t d to temperatura w stopniach Celsjusza zewnętrznego powietrza atmosferycznego na zewnątrz komina i spalin w kominie.

Szybkość ruchu spalin w rurze (przepływ objętościowy, czyli zdolność ssania rury) g w ogóle nie zależy od wysokości rury i zależy od różnicy temperatur między spalinami a powietrzem zewnętrznym, a także od powierzchni Przekrój komin. Wynika z tego szereg praktycznych wniosków.

Najpierw, kominy są wcale wysokie nie w celu zwiększenia przepływu powietrza przez palenisko, ale tylko w celu zwiększenia ciągu (czyli spadku ciśnienia w rurze). Jest to bardzo ważne, aby nie dopuścić do przewrócenia się ciągu (dymu z pieca) przy wietrze wstecznym (wartość ciągu musi zawsze przekraczać możliwy wiatr wsteczny).

Po drugie, wygodnie jest regulować przepływ powietrza za pomocą urządzeń zmieniających obszar otwartego odcinka rury, czyli za pomocą zaworów. Przy wzroście powierzchni przekroju poprzecznego kanału kominowego, na przykład dwukrotnego, można oczekiwać około dwukrotnego wzrostu objętościowego przepływu powietrza przez palenisko.

Wyjaśnijmy to prostym i dobry przykład... Mamy dwa identyczne piekarniki. Łączymy je w jedno. Otrzymujemy dwukrotnie większy piec z dwukrotnie większą ilością spalanego drewna, z dwukrotnie większym przepływem powietrza i polem przekroju rury. Lub (co jest takie samo), jeśli w palenisku pali się coraz więcej drewna opałowego, konieczne jest coraz większe otwieranie zaworów na rurze.

Po trzecie Jeśli piec pali się normalnie w stanie ustalonym, a dodatkowo wpuścimy do paleniska przepływ zimnego powietrza obok palącego się drewna do komina, to spaliny natychmiast ostygną i zmniejszy się przepływ powietrza przez piec. W takim przypadku płonące drewno opałowe zacznie zanikać. Oznacza to, że wydaje się, że nie wpływamy bezpośrednio na drewno opałowe i kierujemy dodatkowy przepływ obok drewna opałowego, ale okazuje się, że rura może przepuszczać mniej spalin niż wcześniej, gdy ten dodatkowy przepływ powietrza był nieobecny. Sama rura zmniejszy dopływ powietrza do drewna, co było wcześniej, a ponadto nie wpuści dodatkowego dopływu zimnego powietrza. Innymi słowy, komin zostanie zablokowany.

Dlatego tak szkodliwe są przecieki zimnego powietrza przez szczeliny w kominach, nadmierny przepływ powietrza w palenisku, a także wszelkie straty ciepła w kominie, prowadzące do obniżenia temperatury spalin.

Po czwarte, im większy współczynnik oporu gazodynamicznego komina, tym mniejsze zużycie powietrza. Oznacza to, że pożądane jest, aby ściany komina były jak najbardziej gładkie, bez wirów i bez zwojów.

Piąty, im niższa temperatura spalin, tym gwałtowniej zmienia się natężenie przepływu powietrza wraz z wahaniami temperatury spalin, co tłumaczy sytuację niestabilności pracy rury podczas rozpalania paleniska.

O szóstej, w wysokie temperatury natężenie przepływu spalin nie zależy od temperatury spalin. Oznacza to, że przy silnym spalaniu pieca zużycie powietrza przestaje wzrastać i zaczyna zależeć tylko od przekroju rury.

Problemy z niestabilnością pojawiają się nie tylko przy analizie charakterystyki termicznej rury, ale także przy rozważaniu dynamiki przepływów gazu w rurze. Rzeczywiście, komin to studnia wypełniona lekkimi spalinami. Jeśli te lekkie spaliny nie unoszą się bardzo szybko w górę, to możliwe, że ciężkie powietrze na zewnątrz może po prostu utonąć w lekkim gazie i stworzyć w rurze opadający prąd zstępujący. Taka sytuacja jest szczególnie prawdopodobna, gdy ściany komina są zimne, to znaczy podczas rozpalania pieca.

Ryż. 1. Schemat ruchu gazu w zimnym kominie: 1 - palenisko; 2 - dopływ powietrza przez dmuchawę; 3-kominowy; 4 - zasuwa; 5 - ząb kominkowy; 6-spaliny; 7-zatapiające zimne powietrze; 8 - przepływ powietrza powodujący przewrócenie ciągu.

a) gładka otwarta rura pionowa
b) rura z zaworem i ząbkiem
c) rura z zaworem górnym

Strzałki pełne - kierunki ruchu lekkich gorących spalin. Strzałki kropkowane - kierunek przepływu zimnego ciężkiego powietrza w dół z atmosfery.

Na Ryż. 1a schematycznie pokazano piec, do którego doprowadzane jest powietrze 2, a spaliny 6 odprowadzane są przez komin 6. Jeżeli przekrój komina jest duży (lub prędkość spalin jest mała), to w rezultacie wszelkich wahań zimne, ciężkie powietrze atmosferyczne 7 zaczyna przenikać do komina, docierając nawet do paleniska. Ten opadający strumień może zastąpić „zwykły” przepływ powietrza przez dmuchawę 2. Nawet jeśli piec jest zablokowany na wszystkich drzwiach i wszystkie klapy wlotu powietrza są zamknięte, piec może nadal palić się z powodu powietrza napływającego z góry. Nawiasem mówiąc, tak się często dzieje, gdy węgiel wypala się o zamknięte drzwi piekarniki. Może nawet dojść do całkowitego przewrócenia ciągu: powietrze wejdzie z góry przez rurę, a spaliny wyjdą przez drzwi.

W rzeczywistości na wewnętrznej ścianie komina zawsze pojawiają się nierówności, nawarstwienia, nierówności, z którymi przy zderzeniu spaliny i przeciwnie opadające prądy zimnego powietrza wirują i mieszają się ze sobą. Jednocześnie zimny opadający strumień powietrza jest wypychany lub po podgrzaniu zaczyna się unosić, mieszając się z gorącymi gazami.

Efekt rozwijania w dół prądów zimnego powietrza ku górze potęguje obecność częściowo otwartych zaworów, a także tzw. zęba, który jest szeroko stosowany w technologii wytwarzania kominków ( Ryż. 1b). Ząb uniemożliwia przepływ zimnego powietrza z komina do przestrzeni kominkowej i tym samym zapobiega dymieniu z kominka.

Prądy powietrza skierowane w dół w kominie są szczególnie niebezpieczne przy mglistej pogodzie: spaliny nie są w stanie odparować najmniejszych kropelek wody, ulegają ochłodzeniu, zmniejsza się ciąg, a nawet może się przewrócić. Jednocześnie piec dużo dymi, nie wybucha.

Z tego samego powodu piece z wilgotnymi kominami silnie dymią. Zawory górne ( Ryż. 1c), regulowany w zależności od prędkości spalin w kominie. Jednak działanie takich zaworów jest niewygodne.

Ryż. 2. Zależność współczynnika nadmiaru powietrza a od czasu nagrzewania paleniska (krzywa ciągła). Krzywa przerywana to wymagane zużycie powietrza G materiałów eksploatacyjnych do całkowitego utlenienia produktów spalania drewna opałowego (w tym sadzy i substancja lotna) w spalinach (w jednostkach względnych). Krzywa kreska-kropka to rzeczywiste natężenie przepływu powietrza G w rurze dostarczane przez ciąg rury (w jednostkach względnych). Współczynnik nadmiaru powietrza jest ilorazem separacji rur G przez zużycie G

Stabilny i dostatecznie silny ciąg powstaje dopiero po rozgrzaniu ścian komina, co zajmuje dużo czasu, więc na początku przepływu zawsze jest za mało powietrza. Stosunek nadmiaru powietrza jest mniejszy niż jeden, a piec pali ( Ryż. 2). I odwrotnie: pod koniec wypalania komin pozostaje gorący, ciąg utrzymuje się przez długi czas, chociaż drewno opałowe już praktycznie się wypaliło (współczynnik nadmiaru powietrza jest większy niż jeden). Piece metalowe z kominami izolowanymi metalem szybciej przechodzą w tryb pracy ze względu na ich niską pojemność cieplną w porównaniu z kominami murowanymi.

Analiza procesów w kominie może być kontynuowana, ale jest już tak jasne, że bez względu na to, jak dobry jest sam piec, wszystkie jego zalety może zniweczyć zły komin. Oczywiście w idealna opcja komin musiałby zostać wymieniony nowoczesny system wymuszony projekt spaliny za pomocą wentylatora elektrycznego o zmiennym natężeniu przepływu i wstępnej kondensacji wilgoci ze spalin. Taki system mógłby m.in. oczyszczać spaliny z sadzy, tlenku węgla i innych szkodliwych zanieczyszczeń, chłodzić odprowadzane spaliny i zapewniać odzysk ciepła.

Ale to wszystko w odległej przyszłości. Dla letniego mieszkańca i ogrodnika komin może czasami stać się znacznie droższy niż sam piec, szczególnie w przypadku ogrzewania domu wielopoziomowego. Kominy saunowe są zwykle prostsze i krótsze, ale moc grzewcza pieca może być bardzo wysoka. Takie rury z reguły są bardzo gorące na całej swojej długości, często wylatują z nich iskry i popiół, ale opad kondensacji i sadzy jest znikomy.

Jeśli nadal planujesz używać budynku łaźni tylko jako łaźni, rura może być również nieizolowana. Jeśli kąpiel jest przez Ciebie uważana za miejsce ewentualnego pobytu (czasowy pobyt, noclegi), zwłaszcza zimą, to bardziej celowa rura natychmiast sprawiają, że jest izolowany i wysokiej jakości „na całe życie”. Jednocześnie piece można wymieniać przynajmniej codziennie, projekt można wybrać z powodzeniem i bardziej odpowiednio, a rura będzie taka sama.

Przynajmniej jeśli piec jest w trybie długie palenie(tlące się drewno opałowe), wtedy izolacja rury jest absolutnie konieczna, ponieważ przy niskich mocach (1 - 5 kW) nieizolowana rura metalowa stanie się całkowicie zimna, kondensat będzie spływał obficie, co przy najcięższych mrozach może nawet zamarznąć i zablokować fajka z lodem. Jest to szczególnie niebezpieczne w obecności siatki przeciwiskrowej i parasoli z małymi otworami. Łapacze iskier są wskazane do intensywnego ogrzewania latem i wyjątkowo niebezpieczne dla słabych trybów spalania drewna opałowego zimą. Ze względu na możliwość zapychania się lodem rur, w 1991 r. zabroniono montażu deflektorów i parasoli na kominach (oraz na kominach). piece gazowe nawet wcześniej).

Z tych samych powodów nie należy dać się ponieść wysokości rury - poziom ciągu nie jest tak ważny dla braku powrotu piec do sauny... Jeśli zacznie palić, zawsze możesz szybko przewietrzyć pomieszczenie. Należy jednak zachować wysokość nad kalenicą dachu (co najmniej 0,5 m), aby zapobiec przewróceniu się ciągu podczas podmuchów wiatru. Na dachach płytkich rura powinna wystawać ponad pokrywę śnieżną. W każdym razie lepiej mieć rurę niższą, ale cieplejszą (niż wyższą, ale zimniejszą). Wysokie rury zimą są zawsze zimne i niebezpieczne w użyciu.

Zimne kominy mają wiele wad. Jednocześnie na rurach nieizolowanych, ale niezbyt długich piekarniki metalowe szybko się nagrzewają podczas rozpalania (znacznie szybciej niż ceglane rury), pozostają gorące przy energicznym ogrzewaniu i dlatego są bardzo szeroko stosowane w kąpielach (i nie tylko), zwłaszcza że są stosunkowo tanie. Rury azbestowo-cementowe nie są używane w piecach metalowych, ponieważ są ciężkie, a także zapadają się po przegrzaniu z latającymi fragmentami.

Ryż. 3. Najprostsze konstrukcje kominów metalowych: 1 - okrągły komin metalowy; 2 - łapacz iskier; 3 - nasadka chroniąca rurę przed opadami atmosferycznymi; 4 - krokwie; 5 - listwa dachowa; 6 - drewniane belki między krokwiami (lub belkami) w celu zaprojektowania otworu przeciwpożarowego (wycięcia) w dachu lub suficie (jeśli to konieczne); 7 - kalenica; osiem - miękki dach(pokrycie dachowe, hydrostekloizol, miękkie płytki, tektura falista - arkusze bitumiczne itp.); 9 - blacha na zadaszenie i zakrycie otworu (dopuszcza się stosowanie) płaski arkusz aceida - azbestowo-cementowa płyta elektroizolacyjna); 10 - metalowa podkładka drenażowa; 11 - azbestowe uszczelnienie szczeliny (spoiny); 12 - metalowa czapka wydry; 13 - belki stropowe (z wypełnieniem przestrzeni izolacją); 14 - poszycie sufitu; 15 - poddasze (w razie potrzeby); 16 - blacha cięta na suficie; 17 - metalowe narożniki wzmacniające; 18 - metalowa osłona wycięcia sufitu (jeśli to konieczne); 19 - niepalna izolacja żaroodporna (keramzyt, piasek, perlit, wełna mineralna); 20 - osłona ochronna (blacha na warstwie tektury azbestowej o grubości 8 mm); 21 - metalowa osłona rury.

a) rura nieizolowana;
b) izolowana termicznie rura ekranowana o oporności przenikania ciepła co najmniej 0,3 m2 - st./W (co odpowiada grubości cegły 130 mm lub grubości izolacji z wełny mineralnej 20 mm).

Na Ryż. 3 prezentuje typowe schematy połączeń nieizolowany metalowe rury... Samą rurę należy zakupić ze stali nierdzewnej o grubości co najmniej 0,7 mm. Najbardziej bieżąca średnica rury rosyjskiej wynosi 120 mm, fińskiej - 115 mm.

Według GOST 9817-95 powierzchnia przekroju komina wieloobrotowego musi wynosić co najmniej 8 cm 2 na 1 kW znamionowej mocy cieplnej uwalnianej w piecu podczas spalania drewna. Mocy tej nie należy mylić z mocą cieplną pieca zużywającego ciepło uwalnianą z zewnętrznej ceglanej powierzchni pieca do pomieszczenia zgodnie z SNiP 2.04.05-91. To jedno z wielu nieporozumień naszych dokumenty normatywne... Ponieważ piece energochłonne ogrzewane są zwykle tylko 2-3 godziny na dobę, moc w piecu jest około dziesięciokrotnie większa niż moc wydzielania ciepła z powierzchni pieca ceglanego.

Następnym razem porozmawiamy o funkcjach instalacji kominów.

Ciepło spalania. Wartość opałowa suchego paliwa gazowego Qf waha się w szerokim zakresie od 4 do 47 MJ/m3 i zależy od jego składu – stosunku i jakości paliwa palnego i niepalnego

Składniki. Najmniejsza wartość Qf dotyczy gazu wielkopiecowego, którego średni skład to ok. 30% gazów palnych (głównie tlenek węgla CO) i ok. 60% z niepalnego azotu N2. Najwspanialszy

Wartość Qf dla gazów towarzyszących, których skład charakteryzuje się podwyższoną zawartością węglowodorów ciężkich. Ciepło spalania gazów ziemnych oscyluje w wąskim zakresie Qf = 35,5...37,5 MJ/m3.

Najniższe ciepło spalania poszczególnych gazów wchodzących w skład paliw gazowych podano w tabeli. 3.2. Metody wyznaczania wartości opałowej paliw gazowych opisano w rozdziale 3.

Gęstość. Rozróżnij gęstość bezwzględną i względną gazów.

Bezwzględna gęstość gazu pg, kg / m3, to masa gazu na 1 m3 objętości zajmowanej przez ten gaz. Przy obliczaniu gęstości pojedynczego gazu przyjmuje się, że objętość jego kilomola wynosi 22,41 m3 (jak dla gazu doskonałego).

Gęstość względna gazu Rotn to stosunek gęstości bezwzględnej gazu w normalnych warunkach do tej samej gęstości powietrza:

Ротн = Рг / Рв = Рг / 1.293, (6.1)

Gdzie pg, pE - odpowiednio, bezwzględna gęstość gazu i powietrza w normalnych warunkach, kg / m3. Gęstość względna gazów jest zwykle używana do porównywania ze sobą różnych gazów.

Wartości gęstości bezwzględnej i względnej proste gazy podano w tabeli. 6.1.

Gęstość mieszaniny gazowej pjM, kg/m3, określa się na podstawie reguły addytywności, zgodnie z którą właściwości gazów sumuje się według ich udziału objętościowego w mieszaninie:

Gdzie Xj jest objętościową zawartością 7. gazu w paliwie,%; (str.); jest gęstością j-tego gazu zawartego w paliwie, kg / m3; n to liczba poszczególnych gazów w paliwie.

Wartości gęstości paliw gazowych podano w tabeli. A.5.

Gęstość gazów p, kg / m3, w zależności od temperatury i ciśnienia, można obliczyć ze wzoru

Gdzie p0 jest gęstością gazu w normalnych warunkach (T0 = 273 K i p0 = 101,3 kPa), kg / m3; p i T - odpowiednio ciśnienie rzeczywiste kPa i temperatura bezwzględna gazu K.

Prawie wszystkie rodzaje paliw gazowych są lżejsze od powietrza, więc w przypadku wycieku gaz gromadzi się pod sufitami. Ze względów bezpieczeństwa przed uruchomieniem kotła należy koniecznie sprawdzić brak gazu w najbardziej prawdopodobnych miejscach jego nagromadzenia.

Lepkość gazów wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Wartości współczynnika lepkości dynamicznej p, Pa-s, można obliczyć za pomocą empirycznego równania Sezera-Landa

Tabela 6.1

Charakterystyka składników paliwa gazowego (w t - О ° С chr = 101,3 kPa)

	Chemiczny	Masa molowa M,	Gęstość	Koncentrat luzem
Nazwa gazu	Absolutny	Względny	Granice zapłonu jonowego gazu zmieszanego z powietrzem,%
Gazy palne
Propylen
Tlenek węgla
Siarkowodór
Gazy niepalne
Dwutlenek węgla
dwutlenek siarki
Tlen
Powietrze atmosfery.
Para wodna

Gdzie p0 jest współczynnikiem lepkości dynamicznej gazu w normalnych warunkach (G0 = 273 K i p0 - 101,3 kPa), Pa-s; T to bezwzględna temperatura gazu, K; C - współczynnik w zależności od rodzaju gazu, K, przyjmuje się zgodnie z tabelą. 6.2.

Dla mieszaniny gazów współczynnik lepkości dynamicznej można w przybliżeniu określić na podstawie wartości lepkości poszczególnych składników:

Gdzie gj jest ułamkiem masowym j-tego gazu w paliwie,%; Tsu jest współczynnikiem lepkości dynamicznej j-tego składnika, Pa-s; n to liczba poszczególnych gazów w paliwie.

W praktyce szeroko stosowany jest kinematyczny współczynnik lepkości V, m2/s, który
ry jest powiązany z lepkością dynamiczną p przez gęstość p przez zależność

V = p / str. (6.6)

Biorąc pod uwagę (6.4) i (6.6), współczynnik lepkości kinematycznej v, m2 / s, w zależności od ciśnienia i temperatury, można obliczyć ze wzoru

Gdzie v0 jest współczynnikiem lepkości kinematycznej gazu w normalnych warunkach (Go = 273 K i p0 = 101,3 kPa), m2 / s; p i G - odpowiednio ciśnienie rzeczywiste kPa i temperatura bezwzględna gazu K; C - współczynnik w zależności od rodzaju gazu, K, przyjmuje się zgodnie z tabelą. 6.2.

Wartości współczynników lepkości kinematycznej dla paliw gazowych podano w tabeli. A.9.

Tabela 6.2

Współczynniki lepkości i przewodności cieplnej składników paliwa gazowego

(w t = 0 ° С ir = 101,3 kPa)

Nazwa gazu	Wskaźnik lepkości	Współczynnik przewodzenia ciepła NO3, W/(m-K)	Współczynnik Sutherlanda C, K
Dynamiczny p-106, Pa-s	Kinematyczna v-106, m2 / s
Gazy palne
Propylen
Tlenek węgla
Siarkowodór
Gazy niepalne Dwutlenek węgla
Tlen
Powietrze atmosferyczne
Parować w 100 ° C

Przewodność cieplna. Molekularny transfer energii w gazach charakteryzuje się współczynnikiem przewodności cieplnej 'k, W/(m-K). Współczynnik przewodności cieplnej jest odwrotnie proporcjonalny do ciśnienia i wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Wartości współczynnika X można obliczyć za pomocą wzoru Sutherlanda

Gdzie X, 0 jest współczynnikiem przewodności cieplnej gazu w normalnych warunkach (G0 = 273 K i Po = 101,3 kPa), W / (m-K); p i T - odpowiednio ciśnienie rzeczywiste kPa i temperatura bezwzględna gazu K; C - współczynnik w zależności od rodzaju gazu, K, przyjmuje się zgodnie z tabelą. 6.2.

Wartości współczynników przewodzenia ciepła dla paliw gazowych podano w tabeli. A.9.

Pojemność cieplna paliwa gazowego na 1 m3 gazu suchego zależy od jego składu i in ogólna perspektywa zdefiniowana jako

4L = 0, 01 (СН2Н2 + Ссос0 +

CCH4CH4 + cCo2cOr + - + cx. X;), (6.9), gdzie cH2, cCO, cCsh, cCO2, ..., cx. - pojemność cieplna składników paliwa, odpowiednio, wodoru, tlenku węgla, metanu, dwutlenku węgla i i-tego składnika, kJ / (m3-K); H2, CO, CH4, CO2, ..., Xg--

W tabeli podano pojemności cieplne składników palnych paliwa gazowego. Klauzula 6, niepalny - w tabeli. A.7.

Ciepło właściwe mokrego paliwa gazowego

Crgtl, kJ / (m3-K), definiuje się jako

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

Wybuchowość. Mieszanina gazu palnego z powietrzem w określonych proporcjach w obecności ognia lub nawet iskry może eksplodować, tzn. proces jej zapłonu i spalania przebiega z prędkością zbliżoną do prędkości rozchodzenia się dźwięku. Wybuchowe stężenia gazu palnego w powietrzu zależą od składu chemicznego i właściwości gazu. Granice stężeń objętościowych zapłonu dla poszczególnych gazów palnych zmieszanych z powietrzem podano we wcześniejszej tabeli. 6.1. Najszersze granice zapłonu mają wodór (4....74% objętości) i tlenek węgla (12,5...74%). W przypadku gazu ziemnego średnie dolne i górne granice palności wynoszą odpowiednio 4,5 i 17% objętości; dla pieca koksowniczego - 5,6 i 31%; dla domeny - 35 i 74%.

Toksyczność. Toksyczność rozumiana jest jako zdolność gazu do wywoływania zatrucia żywych organizmów. Stopień toksyczności zależy od rodzaju gazu i jego stężenia. Najniebezpieczniejszymi składnikami gazu pod tym względem są tlenek węgla CO i siarkowodór H2S.

Toksyczność mieszanin gazowych determinowana jest głównie przez stężenie najbardziej toksycznych składników występujących w mieszaninie, natomiast jej szkodliwe działanie z reguły jest znacznie nasilone w obecności innych szkodliwych gazów.

Obecność i stężenie szkodliwych gazów w powietrzu można określić za pomocą specjalnego urządzenia - analizatora gazów.

Prawie wszystkie gazy naturalne są bezwonne. Aby wykryć wycieki gazu i podjąć środki bezpieczeństwa, gaz ziemny jest nawaniany przed wejściem do rurociągu, to znaczy nasycony substancją o ostrym zapachu (na przykład merkaptany).

Wartość opałowa różnych paliw jest bardzo zróżnicowana. Na przykład dla oleju opałowego jest to ponad 40 MJ/kg, a dla gazu wielkopiecowego i niektórych gatunków łupków bitumicznych - około 4 MJ/kg. Również skład paliw energetycznych jest bardzo zróżnicowany. Tak więc te same cechy jakościowe, w zależności od rodzaju i marki paliwa, mogą znacznie różnić się od siebie ilościowo.

Podana charakterystyka paliwa. Do analizy porównawczej w roli charakterystyk uogólniających jakość paliwa stosuje się podane charakterystyki paliwa,% -kg/MJ, które w ogólnej postaci oblicza się według wzoru

Gdzie xg jest wskaźnikiem jakości działającego paliwa,%; Q [- ciepło właściwe spalania (najniższe), MJ/kg.

Na przykład, aby obliczyć zredukowaną

Wilgotność popiołu siarkowego S „p i”

Azot N ^ p (dla stanu roboczego paliwa)

Formuła (7.1) przyjmuje następującą postać,% -kg / MJ:

TOC o "1-3" hz KP = Kl GT; (7.2)

4ph = l7e [; (7.3)

Snp= S ’/ ; (7.4)

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

Jako przykład ilustracyjny, poniższe porównanie ma charakter orientacyjny, pod warunkiem, że w kotłach o tej samej mocy cieplnej spalane są różne paliwa. A więc porównanie obniżonej wilgotności węgla pod Moskwą

Klasy 2B (WЈp = 3,72% -kg / MJ) i Nazarov-

Węgiel 2B (W^p=3,04% -kg/MJ) pokazuje, że w pierwszym przypadku ilość wilgoci wprowadzonej do paleniska kotła wraz z paliwem będzie około 1,2 razy większa niż w drugim, mimo że wilgotność robocza węgla pod Moskwą (W [= 31%) jest mniejsza niż

Węgiel Nazarowski (Wf = 39%).

Paliwo konwencjonalne. W energetyce w celu porównania efektywności wykorzystania paliwa w różnych kotłowniach, planowania produkcji i zużycia paliwa w obliczeniach ekonomicznych wprowadza się pojęcie paliwa ekwiwalentnego. Jako paliwo wzorcowe przyjmuje się takie paliwo, którego ciepło właściwe spalania (najniższe) w stanie roboczym wynosi Qy T = 29300 kJ / kg (lub

7000 kcal/kg).

Dla każdego paliwa naturalnego istnieje tak zwany bezwymiarowy ekwiwalent termiczny E, który może być większy lub mniejszy niż jeden: