Dom, dizajn, rekonštrukcia, výzdoba. Nádvorie a záhrada. Vlastnými rukami

2. teplo unášané spalinami. Určte tepelnú kapacitu spaliny pri tuxe = 8 000 ° C;

3. tepelné straty murivom tepelnou vodivosťou.

Strata cez trezor

Hrúbka klenby je 0,3 m, materiál je šamot. Predpokladáme, že teplota vnútorného povrchu klenby sa rovná teplote plynov.

Priemerná teplota v rúre:

Pri tejto teplote vyberáme súčiniteľ tepelnej vodivosti šamotového materiálu:

Straty prostredníctvom trezoru sú teda:

kde α je koeficient prenosu tepla z vonkajšieho povrchu stien do okolitého vzduchu, ktorý sa rovná 71,2 kJ / (m2 * h * 0С)

Straty cez steny. Murivo bolo vyrobené v dvoch vrstvách (šamot 345 mm, diatomit 115 mm)

Plocha steny, m2:

Metodická zóna

Zóna zvárania

Jazyková zóna

Koniec

Celková plocha steny 162,73 m2

Pri lineárnom rozložení teploty na hrúbku steny bude priemerná teplota šamotu 5500 ° C a diatomitu 1500 ° C.

Preto.

Celkové straty murovaním

4. Straty tepla chladiacou vodou, podľa praktických údajov berieme rovných 10% Qx príchodu, to znamená Qx + Qp

5. Neúčtované straty sa predpokladajú ako 15% Q tepelného príkonu

Urobme rovnicu tepelná bilancia pece

Tepelná bilancia pece je zhrnutá v tabuľke 1; 2

stôl 1

tabuľka 2

Spotreba kJ / h	%
Teplo spotrebované na zahrievanie kovu	53
teplo spalín	26
straty murivom	1,9
straty chladiacej vody	6,7
nezapočítané straty	10,6
Celkom:	100

Špecifická spotreba tepla na ohrev 1 kg kovu bude

Výber a výpočet horákov

Predpokladáme, že v peci sú nainštalované horáky typu potrubie v potrubí.

V zónach zvárania je 16 kusov, v zóne mučenia 4 kusy. celkový počet horákov 20ks. Určme odhadované množstvo vzduchu prichádzajúceho do jedného horáka.

Vв - hodinová spotreba vzduchu;

TV - 400 + 273 = 673 K - teplota ohrevu vzduchu;

N je počet horákov.

Tlak vzduchu pred horákom sa berie ako 2,0 kPa. Z toho vyplýva, že požadovaný prietok vzduchu zabezpečuje horák DBV 225.

Určte odhadované množstvo plynu na horák;

VG = B = 2667 hodinová spotreba paliva;

TG = 50 + 273 = 323 K - teplota plynu;

N je počet horákov.

8. Výpočet rekuperátora

Na ohrev vzduchu navrhujeme kovový slučkový rekuperátor z rúr s priemerom 57 / 49,5 mm s chodbovým usporiadaním ich rozstupu

Počiatočné údaje pre výpočet:

Hodinová spotreba paliva В = 2667 kJ / h;

Spotreba vzduchu na 1 m3 paliva Lα = 13,08 m3 / m3;

Množstvo produktov spaľovania z 1 m3 horľavého plynu Vα = 13,89 m3 / m3;

Teplota ohrevu vzduchu tv = 4000С;

Teplota spalín z pece je tux = 8 000C.

Hodinová spotreba vzduchu:

Hodinová produkcia dymu:

Hodinové množstvo dymu prechádzajúceho rekuperátorom, berúc do úvahy stratu dymu pri vyraďovaní a cez obtokovú klapku a nasávanie vzduchu.

Koeficient m, berúc do úvahy stratu dymu, je 0,7.

Koeficient zohľadňujúci únik vzduchu u ošípaných je 0,1.

Teplota dymu pred rekuperátorom, berúc do úvahy úniky vzduchu;

kde iux je tepelný obsah spalín pri tuxe = 8000 ° C.

Tento tepelný obsah zodpovedá teplote dymu tD = 7500C. (pozri obr. 67 ods. 3)

Štát vzdelávacia inštitúcia vyššie odborné vzdelávanie

Štát Samara Technická univerzita»

Katedra chemickej technológie a priemyselnej ekológie

KURZOVÁ PRÁCA

v disciplíne „Technická termodynamika a tepelné inžinierstvo“

Téma: Výpočet jednotky na využitie tepla z odpadových plynov technologickej pece

Vyplnil: Študent Ryabinina E.A.

Kurz ZF III skupina 19

Skontroloval: konzultant Churkina A.Yu.

Samara 2010

Úvod

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

Thermal VER do značnej miery pokrýva tepelné potreby jednotlivých priemyselných odvetví. Napríklad v odvetví dusíka viac ako 26% dopytu po teple uspokojuje OZE, v priemysle sódy - viac ako 11%.

Počet použitých RER závisí od troch faktorov: teploty RER, ich tepelného výkonu a kontinuity výstupu.

V súčasnosti je najrozšírenejšie využitie tepla z odpadových priemyselných plynov, ktoré majú vysoký teplotný potenciál takmer pre všetky požiarnotechnické procesy a je ich možné kontinuálne využívať vo väčšine priemyselných odvetví. Teplo odpadových plynov je hlavnou zložkou energetickej bilancie. Používa sa hlavne na technologické a v niektorých prípadoch aj na energetické účely (v kotloch na odpadové teplo).

Rozsiahle používanie vysokoteplotných tepelných OZE je však spojené s vývojom spôsobov použitia vrátane tepla žiaroviek, výrobkov atď., Nových metód využívania tepla z odpadových plynov a so zlepšením prevedenia súčasného využívania. zariadenia.

1. Popis technologickej schémy

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

Na uskutočnenie ohrevu vzduchu sú však potrebné ďalšie náklady na stavbu ohrievača vzduchu, dúchadla a tiež dodatočnú spotrebu energie spotrebovanú motorom dúchadla.

Na zaistenie normálnej prevádzky ohrievača vzduchu je dôležité zabrániť možnosti korózie jeho povrchu na strane toku spalín. Tento jav je možný, ak je teplota teplonosnej plochy nižšia ako teplota rosného bodu; V tomto prípade je časť spalín, priamo v kontakte s povrchom ohrievača vzduchu, výrazne ochladená, vodná para v nich obsiahnutá čiastočne kondenzuje a absorbovaním oxidu siričitého z plynov tvorí agresívnu slabú kyselinu.

Rosný bod zodpovedá teplote, pri ktorej je tlak nasýtených vodných pár rovný parciálnemu tlaku vodných pár obsiahnutých v spalinách.

Jednou z najspoľahlivejších metód ochrany proti korózii je nejakým spôsobom predhriať vzduch (napríklad v ohrievačoch vody alebo pary) na teplotu nad rosným bodom. Takáto korózia môže nastať aj na povrchu konvekčných rúr, ak je teplota suroviny vstupujúcej do pece pod rosným bodom.

Zdrojom tepla na zvýšenie teploty nasýtenej pary je oxidačná (spaľovacia) reakcia primárneho paliva. Spaliny vznikajúce pri spaľovaní odovzdávajú svoje teplo žiareniu a potom konvekčným komorám do napájacieho prúdu (vodnej pary). Prehriata para vstupuje do spotrebiteľa a produkty spaľovania opúšťajú pec a vstupujú do kotla na odpadové teplo. Na výstupe z WHB sa nasýtená vodná para privádza späť do parnej prehrievacej pece a spaliny, ochladzované napájacou vodou, vstupujú do ohrievača vzduchu. Z predhrievača vzduchu sa spaliny dostávajú do KANÁLU, kde sa voda pretekajúca cievkou ohrieva a smeruje priamo k spotrebiteľovi a spaliny - do atmosféry.

2. Výpočet pece

2.1 Výpočet procesu spaľovania

Určte čistú výhrevnosť paliva Q R. n... Ak je palivom individuálny uhľovodík, potom jeho spaľovacie teplo Q R. n rovnajúce sa štandardnému spaľovaciemu teplu mínus teplo odparovania vody v produktoch spaľovania. Dá sa tiež vypočítať zo štandardných tepelných účinkov tvorby počiatočných a konečných produktov na základe Hessovho zákona.

Pre palivo pozostávajúce zo zmesi uhľovodíkov je určené spaľovacie teplo, ale pravidlo aditivity:

kde Q pi n- spaľovacie teplo i-choďte na palivovú zložku;

y i- koncentrácia i-choďte na palivovú zložku vo frakciách jednotky, potom:

Q R. n cm = 35,84 ∙ 0,987 + 63,80 ∙ 0,0033+ 91,32 ∙ 0,0012+ 118,73 ∙ 0,0004 + 146,10 ∙ 0,0001 = 35,75 MJ / m 3.

Molárna hmotnosť paliva:

M m = Σ M i ∙ y i ,

kde M i- molárna hmota i-choďte na palivovú zložku, a preto:

M m = 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 / m 3,

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

MJ / kg.

Výsledky výpočtu sú zhrnuté v tabuľke. 1:

Zloženie paliva stôl 1

Určme elementárne zloženie paliva v% (hmotnosti):

,

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

Obsah každej palivovej zložky, hm. %;

x i- hovorí sa o obsahu každej zložky paliva. %;

M i- molárna hmotnosť jednotlivých zložiek paliva;

M m je molárna hmotnosť paliva.

Kontrola zloženia :

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

Určme teoretické množstvo vzduchu potrebného na spálenie 1 kg paliva, je určené zo stechiometrickej rovnice spaľovacej reakcie a obsahu kyslíka v atmosférickom vzduchu. Ak je známe základné zloženie paliva, teoretické množstvo vzduchu L 0, kg / kg, sa vypočíta podľa vzorca:

V praxi, aby sa zaistila úplnosť spaľovania paliva, je do pece zavedené nadbytočné množstvo vzduchu, zistíme skutočný prietok vzduchu pri α = 1,25:

L = aL 0 ,

kde L- skutočná spotreba vzduchu;

α - koeficient prebytočného vzduchu,

L = 1,25 ∙ 17,0 = 21,25 kg / kg.

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

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

m 3 / kg.

Nájdeme množstvo produktov spaľovania vznikajúcich pri spaľovaní 1 kg paliva:

ak je známe základné zloženie paliva, potom hmotnostné zloženie spalín na 1 kg paliva s jeho úplným spálením možno určiť na základe nasledujúcich rovníc:

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

Celkové množstvo produktov spaľovania:

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

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

Výslednú hodnotu skontrolujeme:

kde W f - špecifická spotreba para trysky pri spaľovaní kvapalného paliva, kg / kg (pre plynové palivo W f = 0),

Pretože palivo je plyn, zanedbávame obsah vlhkosti vo vzduchu a zanedbávame množstvo vodnej pary.

Nájdeme objem produktov spaľovania za normálnych podmienok, ktoré vznikli pri spaľovaní 1 kg paliva:

kde m i- hmotnosť zodpovedajúceho plynu vytvoreného počas spaľovania 1 kg paliva;

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

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

22,4 - molárny objem, m 3 / kmol,

m 3 / kg; m 3 / kg;

m 3 / kg; m 3 / kg.

Celkový objem produktov spaľovania (neuv.) Pri skutočnej spotrebe vzduchu:

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

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

Hustota produktov spaľovania (neuv.):

kg / m 3.

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

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

t, ° С

Entalpia spalín vznikajúcich pri spaľovaní 1 kg paliva:

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

s t je priemerná tepelná kapacita spalín vznikajúcich pri spaľovaní 1 kg paliva pri teplote t, kJ / (kg K);

pri 100 ° C: kJ / (kg ∙ K);

pri 200 ° C: kJ / (kg ∙ K);

pri 300 ° C: kJ / (kg ∙ K);

pri 400 ° C: kJ / (kg ∙ K);

pri 500 ° C: kJ / (kg ∙ K);

pri 600 ° C: kJ / (kg ∙ K);

pri 700 ° C: kJ / (kg ∙ K);

pri 800 ° C: kJ / (kg ∙ K);

pri 1000 ° C: kJ / (kg ∙ K);

pri 1500 ° C: kJ / (kg ∙ K);

Výsledky výpočtu sú zhrnuté v tabuľke. 3.

Entalpia produktov spaľovania Tabuľka 3

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

2.2 Výpočet tepelnej bilancie pece, účinnosti pece a spotreby paliva

Tok tepla prijatý parou v peci (užitočné tepelné zaťaženie):

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

H vp1 a H vp2

Teplotu spalín považujeme za 320 ° C (593 K). Tepelné straty sálaním v životné prostredie bude predstavovať 10%, pričom 9% z nich sa stratí v sálavej komore a 1% v konvekčnej komore. Účinnosť pece je η t = 0,95.

Zanedbávame stratu tepla z chemického spaľovania, ako aj množstvo tepla prichádzajúceho paliva a vzduchu.

Určte účinnosť pece:

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

Spotreba paliva, kg / s:

kg / s.

2.3 Výpočet sálavých a konvekčných komôrok

Nastavujeme teplotu spalín na priechode: t NS= 750 - 850 ° С, akceptujeme

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

H NS= 21171,8 kJ / kg.

Tepelný tok prijatý vodnou parou v sálavých trubiciach:

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

η t je účinnosť pece; odporúča sa vziať ho rovný 0,95 - 0,98;

Tok tepla prijatý vodnou parou v konvekčných potrubiach:

Entalpia vodnej pary pri vchode do sálavej časti bude:

kJ / kg.

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

P Komu = P - P Komu ,

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

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

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

TO.

Maximálna konštrukčná teplota spaľovania:

kde t o- znížená teplota počiatočnej zmesi paliva a vzduchu; rovná sa teplote vzduchu dodávaného na spaľovanie;

VĎAKA.- špecifická tepelná kapacita produktov spaľovania pri teplote t NS;

° C

O t max = 1772,8 ° C a t n = 800 ° C hustota tepla absolútne čierneho povrchu q s pre rôzne teploty vonkajší povrch sálavých rúrok má nasledujúci význam:

Θ, ° С 200 400 600

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

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

Vypočítame celkový tok tepla zavedený do pece:

Predbežná hodnota pre plochu ekvivalentného absolútne čierneho povrchu:

m 2.

Zoberieme stupeň skríningu muriva Ψ = 0,45 a pre α = 1,25 to zistíme

H s /H l = 0,73.

Ekvivalentný rovný povrch:

m 2.

Prijímame jednoradové umiestnenie rúrok a krok medzi nimi:

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

Veľkosť tieneného povrchu muriva:

m 2.

Vykurovacia plocha sálavých rúrok:

m 2.

Vyberáme rúru BB2, jej parametre:

povrch radiačnej komory, m 2 180

povrch konvekčnej komory, m 2 180

pracovná dĺžka pece, m 9

šírka radiačnej komory, m 1,2

poprava b

metóda bezplameňového spaľovania paliva

priemer trubice radiačnej komory, mm 152 × 6

priemer potrubí konvekčnej komory, mm 114 × 6

Počet trubíc v radiačnej komore:

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

l podlaha - užitočná dĺžka sálavých potrubí umývaných prúdom spalín, m,

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

.

Tepelná hustota povrchu sálavých rúrok:

W / m 2.

Určte počet rúrok konvekčnej komory:

Usporiadame ich v šachovnicovom vzore 3 v jednom horizontálnom rade. Rozstup medzi rúrkami S = 1,7 d n = 0,19 m.

Priemerný teplotný rozdiel je určený vzorcom:

° C

Súčiniteľ prestupu tepla v konvekčnej komore:

W / (m 2 ∙ K).

Hustota tepla povrchu konvekčných potrubí je určená vzorcom:

W / m 2.

2.4 Hydraulický výpočet špirály pece

Hydraulický výpočet špirály pece je určiť stratu tlaku vodnej pary v sálavých a konvekčných rúrach.

kde G

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

dк - vnútorný priemer konvekčných rúrok, m;

z k je počet prietokov v konvekčnej komore,

pani.

ν k = 3,311 ∙ 10 -6 m 2 / s.

Reynoldsova hodnota kritéria:

m.

Strata trecieho tlaku:

Pa = 14,4 kPa.

Pa = 20,2 kPa.

kde Σ ζ do

- počet zákrut.

Celková strata tlaku:

2.5 Výpočet tlakovej straty vodnej pary v radiačnej komore

Priemerná rýchlosť vodnej pary:

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

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

d p je vnútorný priemer konvekčných rúrok, m;

z p je počet prúdov vo ventilačnej komore,

pani.

Kinematická viskozita vodnej pary pri priemernej teplote a tlaku v konvekčnej komore ν p = 8,59 × 10 -6 m 2 / s.

Reynoldsova hodnota kritéria:

Celková dĺžka potrubia v priamom úseku:

m.

Koeficient hydraulického trenia:

Strata trecieho tlaku:

Pa = 15,1 kPa.

Strata tlaku na prekonanie miestny odpor:

Pa = 11,3 kPa,

kde Σ ζ s= 0,35 - koeficient odporu pri otáčaní o 180 ° C,

- počet zákrut.

Celková strata tlaku:

Výpočty ukázali, že vybraná pec poskytne v tomto režime proces prehriatia vodnej pary.

3. Výpočet kotla na odpadové teplo

Nájsť priemerná teplota spaliny:

kde t 1 - teplota spalín na vstupe,

t 2 - teplota spalín na výstupe, ° С;

° C (538 K).

Hmotnostný tok spalín:

kde B je spotreba paliva, kg / s;

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

Entalpie chladiacich kvapalín Tabuľka 4

Tok tepla prenášaný spalinami:

kde H 1 a H 2 - entalpia spalín pri vstupnej a výstupnej teplote spaľovacej komory, vytvorená počas spaľovania 1 kg paliva, kJ / kg;

B - spotreba paliva, kg / s;

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

Tepelný tok prijatý vodou, W:

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

G n - kapacita pary, kg / s;

h do VP - entalpia nasýtených vodných pár pri výstupnej teplote, kJ / kg;

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

Množstvo vodnej pary prijatej v KU je určené vzorcom:

kg / s.

Tok tepla prijatý vodou vo vykurovacej zóne:

kde h na špecifickú entalpiu vody pri teplote odparovania, kJ / kg;

Tok tepla prenášaný spalinami na vodu vo vykurovacej zóne (užitočné teplo):

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

kJ / kg.

Entalpia spaľovania na 1 kg paliva:

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

t x = 270 ° C

Priemerný teplotný rozdiel vo vykurovacej zóne:

° C

270 spalín 210 Pri zohľadnení protiprúdového indexu:

kde TO f - koeficient prenosu tepla;

m 2.

Priemerný teplotný rozdiel v odparovacej zóne:

° C

320 spalín 270 S prihliadnutím na protiprúdový index:

187 vodná para 187

Plocha výmeny tepla vo vykurovacej zóne:

kde TO f - koeficient prenosu m6;

m 2.

Celková plocha prenosu tepla:

F = F n + F ty,

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

V súlade s GOST 14248-79 vyberáme štandardný odparovač s parnou komorou s nasledujúcimi charakteristikami:

priemer plášťa, mm 1600

počet zväzkov rúrok 1

počet rúrok v jednom zväzku 362

teplovýmenná plocha, m 2 170

plocha prierezu jedného zdvihu

cez potrubia, m 2 0,055

4. Tepelná rovnováha ohrievača vzduchu

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

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

kde V.- spotreba paliva, kg / s;

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

Spaliny odvádzajúce teplo sa ochladzujú t dgZ = t dg2 predtým t dg4 .

=

kde H 3 a H 4- entalpia spalín pri teplotách t dg3 a t dg4 v uvedenom poradí, kJ / kg,

Tok tepla prijatý vzduchom, W:

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

0,97 - účinnosť ohrievača vzduchu,

Konečná teplota vzduchu ( t x v-x) je určený z rovnice tepelnej bilancie:

TO.

5. Tepelná bilancia KTAN

Po ohrievači vzduchu sa spaliny dostávajú do kontaktného zariadenia s aktívnou dýzou (KTAN), kde sa ich teplota znižuje od t dg5 = t dg4 na teplotu t dg6= 60 ° C

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

Tepelný tok vydávaný spalinami, W:

kde H 5 a H 6- entalpia spalín pri teplote t dg5 a t dg6 v uvedenom poradí, kJ / kg,

Množstvo chladiacej vody (celkom), kg / s, sa stanoví z rovnice tepelnej bilancie:

kde η je účinnosť KTAN, η = 0,9,

kg / s.

Tok tepla prijatý chladiacou vodou, W:

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

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

t n vody a t do vody- teplota vody na vstupe a výstupe z KTAN, v uvedenom poradí,

6. Výpočet účinnosti jednotky rekuperácie tepla

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

Výpočet účinnosti jednotky na rekuperáciu tepla sa vykonáva podľa vzorca:

7. Exergické hodnotenie systému „pec - kotol na odpadové teplo“

Exergická metóda analýzy energeticko-technologických systémov umožňuje najobjektívnejšie a najkvalitnejšie hodnotenie energetických strát, ktoré nie sú žiadnym spôsobom odhalené pri konvenčnom hodnotení pomocou prvého zákona termodynamiky. V tomto prípade sa ako kritérium hodnotenia používa účinnosť exergie, ktorá je definovaná ako pomer pridelenej exergie k exergii dodávanej do systému:

kde E sub- spotreba paliva, MJ / kg;

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

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

kde N n a ale- entalpia vzduchu pri teplote vstupu do pece a okolitej teplote, v uvedenom poradí, kJ / kg;

To- 298 K (25 ° C);

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

Vo väčšine prípadov je možné zanedbať veľkosť exergie vzduchu, to znamená:

Pridelená exergia pre uvažovaný systém pozostáva z exergie vnímanej vodnou parou v peci ( E diera 1) a exergiu vnímanú vodnou parou v KU ( E otv2).

Pre prúd pary zahrievanej v peci:

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

H VP1 a H vp2- entalpia vodných pár na vstupe a výstupe z pece, kJ / kg;

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

Prietok vodnej pary prijatej v KU:

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

h na vp- entalpia nasýtených vodných pár na výstupe z WHB, kJ / kg;

h n v- entalpia napájacej vody na vstupe do CH, kJ / kg.

E diera = E otvor1 + E otvor2 ,

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

Záver

Po výpočte navrhovanej inštalácie (využitie tepla odpadových plynov technologickej pece) je možné dospieť k záveru, že keď táto kompozícia palivo, produktivita pece z hľadiska pary, ďalšie ukazovatele - hodnota účinnosti syntetizovaného systému je vysoká, takže - inštalácia je účinná; Ukázalo to aj hodnotenie exergie systému „kotol - kotol na odpadové teplo“, avšak pokiaľ ide o náklady na energiu, inštalácia zostáva veľmi žiaduca a vyžaduje si zlepšenie.

Zoznam použitej literatúry

1. Kharaz D .A... Spôsoby využívania sekundárnych energetických zdrojov v chemickej výrobe / D. I. Kharaz, B. I. Psakhis. - M.: Chemistry, 1984.- 224 s.

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

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

Aplikácia

Pri stavbe kachlí v ideálnom prípade chcete mať dizajn, ktorý by automaticky poskytoval toľko vzduchu, koľko je potrebné na spaľovanie. Na prvý pohľad sa to dá urobiť komínom. Skutočne, čím intenzívnejšie drevo spaľuje, tým viac horúcich spalín by malo byť, tým by mal byť prievan (model karburátora). Nie je to však tak. Odvod vôbec nezávisí od množstva generovaných horúcich spalín. Návrh je pokles tlaku v potrubí od hlavy potrubia k ohnisku. Je to určené výškou potrubia a teplotou spalín, alebo skôr ich hustotou.

Trakcia je určená vzorcom:

F = A (p v - p d) h

kde F je ťah, A je koeficient, p v je hustota vonkajšieho vzduchu, p d je hustota spalín, h je výška komína

Hustota spalín sa vypočíta podľa vzorca:

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

kde t in a t d je teplota vonkajšieho atmosférického vzduchu mimo komína a spalín v komíne v stupňoch Celzia.

Rýchlosť pohybu spalín v potrubí (objemový prietok, to znamená sacia kapacita potrubia) G vôbec nezávisí od výšky potrubia a je určené teplotným rozdielom medzi spalinami a vonkajším vzduchom, ako aj oblasťou prierez komín. Z toho vyplýva niekoľko praktických záverov.

Najprv, komíny nie sú vôbec vysoké, aby sa zvýšil prietok vzduchu cez ohnisko, ale iba aby sa zvýšil ťah (to znamená pokles tlaku v potrubí). To je veľmi dôležité, aby sa zabránilo prevráteniu prievanu (dym z kachlí), keď je zadný vietor (hodnota ponoru musí vždy presahovať možný zadný vietor).

Po druhé je vhodné regulovať prietok vzduchu pomocou zariadení, ktoré menia oblasť otvorenej časti potrubia, to znamená pomocou ventilov. Pri dvojnásobnom zvýšení napríklad prierezu komínového kanála sa dá očakávať približne dvojnásobné zvýšenie objemového prietoku vzduchu ohniskom.

Vysvetlíme to jednoduchým a dobrý príklad... Máme dve identické rúry. Spojíme ich do jedného. Získame tak dvakrát väčšiu pec s dvojnásobným množstvom horiaceho dreva, s dvojnásobným prúdením vzduchu a plochou prierezu potrubia. Alebo (čo je rovnaké), ak v ohnisku horí stále viac palivového dreva, potom je potrebné stále viac otvárať ventily na potrubí.

Po tretie, ak kachle horia normálne v ustálenom stave a dodatočne necháme prúd studeného vzduchu do ohniska popri horiacom dreve do komína, potom sa spaliny okamžite ochladia a prietok vzduchu cez kachle sa zníži. V tomto prípade horiace palivové drevo začne slabnúť. To znamená, že sa nezdá, že by sme priamo ovplyvňovali palivové drevo a usmerňovali ďalší tok okolo palivového dreva, ale ukazuje sa, že potrubie môže prechádzať menej spalín ako predtým, keď tento dodatočný prúd vzduchu chýbal. Samotné potrubie zníži prúdenie vzduchu pre drevo, ktoré bolo predtým, a navyše nepropustí ďalší prúd studeného vzduchu. Inými slovami, komín bude uzamknutý.

To je dôvod, prečo studený vzduch uniká štrbinami v komínoch, nadmerné prúdenie vzduchu v ohnisku a skutočne akékoľvek tepelné straty v komíne, ktoré vedú k zníženiu teploty spalín, sú také škodlivé.

Po štvrté, čím vyšší je koeficient plynovo-dynamického odporu komína, tým nižšia je spotreba vzduchu. To znamená, že je žiaduce urobiť steny komína čo najhladšie, bez vírov a bez zákrut.

Piaty, čím nižšia je teplota spalín, tým prudšie sa mení prietok vzduchu s kolísaním teploty spalín, čo vysvetľuje situáciu nestability prevádzky potrubia počas zapaľovania pece.

Na šiestom, o vysoké teploty prietok spalín nezávisí od teploty spalín. To znamená, že pri silnom spaľovaní pece sa spotreba vzduchu prestáva zvyšovať a začína závisieť iba od časti potrubia.

Problémy s nestabilitou vznikajú nielen pri analýze tepelných charakteristík potrubia, ale aj pri zvažovaní dynamiky tokov plynu v potrubí. Komín je skutočne studňa naplnená ľahkými spalinami. Ak tieto ľahké spaliny nestúpajú veľmi rýchlo nahor, potom je možné, že ťažké vonkajší vzduch sa môže jednoducho utopiť v ľahkom plyne a vytvoriť klesajúci dolný prúd v potrubí. Táto situácia je obzvlášť pravdepodobná, keď sú steny komína studené, to znamená počas zapaľovania pece.

Ryža. 1. Schéma pohybu plynu v studenom komíne: 1 - ohnisko; 2 - prívod vzduchu cez dúchadlo; 3-komín; 4 - posúvač; 5 - zub krbu; 6-spaliny; 7-klesajúci studený vzduch; 8 - prúdenie vzduchu, ktoré spôsobuje prevrhnutie ťahu.

a) hladké otvorené zvislé potrubie
b) potrubie s ventilom a zubom
c) potrubie s horným ventilom

Plné šípky - smery pohybu ľahkých horúcich spalín. Bodkované šípky - smery prúdenia studeného ťažkého vzduchu z atmosféry smerom nadol.

Zapnuté ryža. 1a schematicky je znázornená pec, do ktorej je privádzaný vzduch 2 a spaliny 6 sú odvádzané komínom 6. Ak je prierez komína veľký (alebo je rýchlosť spalín nízka), potom v dôsledku akékoľvek výkyvy, studený ťažký atmosférický vzduch 7 začne prenikať do komína a dosiahnuť dokonca aj ohnisko. Tento klesajúci prúd môže nahradiť „bežný“ prúd vzduchu dúchadlom 2. Aj keď sú kachle zablokované na všetkých dverách a sú zatvorené všetky klapky nasávania vzduchu, kachle môžu stále horieť v dôsledku vzduchu prichádzajúceho zhora. Mimochodom, to sa často stáva, keď uhlie zhorí zatvorené dvere pece. Dokonca môže dôjsť k úplnému prevráteniu ťahu: vzduch bude vstupovať zhora potrubím a spaliny budú vychádzať dverami.

V skutočnosti sú na vnútornej stene komína vždy nerovnosti, nánosy, drsnosti, pri ktorých dochádza k zrážaniu spalín a proti klesajúcim prúdom studeného vzduchu. Súčasne sa studený zostupný prúd vzduchu vytlačí alebo sa po zahriatí začne dvíhať hore a zmiešaný s horúcimi plynmi.

Účinok rozvíjania klesajúcich prúdov studeného vzduchu smerom nahor sa zvyšuje v prítomnosti čiastočne otvorených ventilov, ako aj takzvaného zuba, ktorý sa široko používa v technológii výroby krbov ( ryža. 1b). Zub bráni prúdeniu studeného vzduchu z komína do priestoru krbu a tým bráni krbu fajčiť.

Prúdy vzduchu smerujúce nadol v komíne sú obzvlášť nebezpečné v hmlistom počasí: spaliny nie sú schopné odpariť najmenšie kvapôčky vody, ochladzujú sa, znižuje sa ťah a dokonca sa môže prevrhnúť. Kachle zároveň veľa fajčí, nerozsvieti sa.

Z rovnakého dôvodu kachle s vlhkými komínmi silne dymia. Horné ventily ( ryža. 1c), regulované v závislosti od rýchlosti spalín v komíne. Prevádzka takýchto ventilov je však nepohodlná.

Ryža. 2. Závislosť súčiniteľa prebytočného vzduchu a na dobe zahrievania pece (plná krivka). Prerušovaná krivka je požadovaná spotreba vzduchu G spotrebovaná na úplnú oxidáciu produktov spaľovania palivového dreva (vrátane sadzí a prchavá látka) v spalinách (v relatívnych jednotkách). Prerušovaná bodkovaná krivka je skutočný prietok vzduchu G potrubím poskytovaný ťahom potrubia (v relatívnych jednotkách). Pomer prebytočného vzduchu je kvocientom oddelenia potrubia G podľa spotreby G

Stabilný a dostatočne silný ťah vzniká až po zahriatí stien komína, čo trvá dlho, takže na začiatku toku nie je vždy dostatok vzduchu. Pomer prebytočného vzduchu je menší ako jeden a kachle fajčia ( ryža. 2). A naopak: na konci vypaľovania zostáva komín horúci, ťah trvá dlho, aj keď palivové drevo už prakticky vyhorelo (koeficient prebytočného vzduchu je viac ako jeden). Kovové pece s komínmi s kovovou izoláciou sa dostávajú do prevádzkového režimu rýchlejšie kvôli svojej nízkej tepelnej kapacite v porovnaní s tehlovými rúrami.

V analýze procesov v komíne je možné pokračovať, ale už je také zrejmé, že bez ohľadu na to, ako dobrá je samotná pec, všetky jej výhody môžu byť odstránené zlým komínom. Samozrejme v ideálna možnosť musel by byť vymenený komín moderný systém nútený prievan spaliny pomocou elektrického ventilátora s premenlivým prietokom a s predkondenzáciou vlhkosti zo spalín. Takýto systém okrem iného môže čistiť spaliny od sadzí, oxidu uhoľnatého a iných škodlivých nečistôt, ako aj ochladzovať vypúšťané spaliny a poskytovať rekuperáciu tepla.

Ale to všetko je vo vzdialenej budúcnosti. Pre letného obyvateľa a záhradníka môže byť komín niekedy oveľa drahší ako samotná pec, najmä v prípade vykurovania viacúrovňového domu. Saunové komíny sú spravidla jednoduchšie a kratšie, ale tepelný výkon kachlí môže byť veľmi vysoký. Takéto rúrky sú spravidla veľmi horúce po celej dĺžke, často z nich vyletujú iskry a popol, ale strata kondenzácie a sadzí je zanedbateľná.

Ak stále plánujete používať budovu kúpeľa iba ako kúpeľ, potom je možné potrubie urobiť neizolované. Ak vás kúpeľ považuje za miesto možného pobytu (prechodné bydlisko, prenocovanie), najmä v zime, potom výhodnejšie potrubie okamžite urobte zateplenie a vo vysokej kvalite „na celý život“. Súčasne je možné kachle meniť najmenej každý deň, úspešnejšie a vhodnejšie zvoliť dizajn a potrubie bude rovnaké.

Minimálne ak je sporák v režime dlhé pálenie(tlejúce palivové drevo), potom je izolácia potrubia bezpodmienečne potrebná, pretože pri nízkych výkonoch (1 - 5 kW) neizolovaná kovová rúra úplne vychladne, hojne bude prúdiť kondenzát, ktorý v najťažších mrazoch môže dokonca zamrznúť a zablokovať fajka s ľadom. To je obzvlášť nebezpečné v prítomnosti siete na zachytávanie iskier a dáždnikov s malými otvormi. Záchytky iskier sa odporúčajú na intenzívne vykurovanie v lete a v zime sú mimoriadne nebezpečné pre slabé režimy spaľovania palivového dreva. Z dôvodu možného upchatia potrubí ľadom bola v roku 1991 (a na komínoch) zakázaná inštalácia deflektorov a dáždnikov na komíny plynové rúry ešte skôr).

Z rovnakých dôvodov by ste sa nemali nechať unášať výškou potrubia - úroveň ťahu nie je taká dôležitá pre návrat saunová pec... Ak začne dymiť, vždy môžete miestnosť rýchlo vyvetrať. Musí sa však dodržať výška nad hrebeňom strechy (najmenej 0,5 m), aby sa v nárazoch vetra prevrátil ťah. Na plytkých strechách by mala rúra vyčnievať nad snehovú pokrývku. V každom prípade je lepšie mať potrubie nižšie, ale teplejšie (ako vyššie, ale chladnejšie). Vysoké rúry v zime sú vždy studené a používanie je nebezpečné.

Studené komíny majú veľa nevýhod. Súčasne neizolované, ale nie príliš dlhé potrubia na kovové rúry rýchlo sa zahrievajú počas zapaľovania (oveľa rýchlejšie ako tehlové rúry), zostávajú horúce pri prudkom zahrievaní, a preto sa veľmi často používajú v kúpeľoch (a nielen v kúpeľoch), najmä preto, že sú relatívne lacné. Azbestocementové rúry sa nepoužívajú na kovové pece, pretože sú ťažké a v dôsledku prehriatia s úlomkami lietajú tiež.

Ryža. 3. Najjednoduchšie konštrukcie kovových komínov: 1 - kruhový kovový komín; 2 - lapač iskier; 3 - uzáver na ochranu potrubia pred atmosférickými zrážkami; 4 - krokvy; 5 - strešné latovanie; 6 - drevené tyče medzi krokvami (alebo trámami) na návrh požiarneho otvoru (rezanie) v streche alebo strope (ak je to potrebné); 7 - hrebeň strechy; osem - mäkká strecha(strešný materiál, hydrostekloizol, mäkké dlaždice(vlnitá lepenka, bitúmenové listy atď.); 9 - plech na zastrešenie a zakrytie otvoru (je dovolené používať plochý list aceida - azbestocementová elektrická izolačná doska); 10 - kovová drenážna podložka; 11 - azbestové tesnenie medzery (škáry); 12 - kovová čiapočka vydry; 13 - stropné nosníky (vyplnené izoláciou); 14 - stropné opláštenie; 15 - podkrovie (ak je to potrebné); 16 - kovový plech stropného rezu; 17 - kovové výstužné rohy; 18 - kovový kryt stropného rezu (ak je to potrebné); 19-nehorľavá tepelne odolná izolácia (expandovaná hlina, piesok, perlit, minerálna vlna); 20 - ochranný kryt (plech cez vrstvu azbestového kartónu hrubého 8 mm); 21 - kovový štít potrubia.

a) neizolované potrubie;
b) tepelne izolovaná tienená rúra s odolnosťou proti prenosu tepla najmenej 0,3 m 2 - deg / W (čo zodpovedá hrúbke tehly 130 mm alebo hrúbke 20 mm izolácie z minerálnej vlny).

Zapnuté ryža. 3 predstavuje typické schémy zapojenia neizolované kovové rúrky... Samotnú rúrku by ste mali kúpiť z nehrdzavejúcej ocele s hrúbkou najmenej 0,7 mm. Najbežnejší priemer ruskej rúrky je 120 mm, fínska - 115 mm.

Podľa GOST 9817-95 musí byť prierez viacotáčkového komína najmenej 8 cm 2 na 1 kW menovitého tepelného výkonu uvoľneného v peci pri spaľovaní dreva. Táto sila by sa nemala zamieňať s tepelným výkonom tepelne náročnej pece uvoľňovanej z vonkajšieho tehlového povrchu pece do miestnosti podľa SNiP 2.04.05-91. Toto je jedno z mnohých našich nedorozumení normatívne dokumenty... Pretože kachle náročné na teplo sa zvyčajne ohrievajú iba 2-3 hodiny denne, výkon v peci je asi desaťkrát vyšší ako výkon uvoľňovaný z povrchu tehlových kachlí.

Nabudúce budeme hovoriť o funkciách inštalácie komínov.

Spaľovacie teplo. Čistá výhrevnosť suchého plynného paliva Qf sa pohybuje v širokom rozmedzí od 4 do 47 MJ / m3 a závisí od jeho zloženia - pomeru a kvality horľavých a nehorľavých materiálov.

Komponenty. Najmenšia hodnota Qf je pre vysokopecný plyn, ktorého priemerné zloženie je asi 30% horľavých plynov (hlavne oxidu uhoľnatého CO) a asi 60% z nehorľavého dusíka N2. Najväčší

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

Najnižšie spaľovacie teplo jednotlivých plynov zahrnutých v zložení plynných palív je uvedené v tabuľke. 3.2. Metódy stanovenia výhrevnosti plynných palív nájdete v časti 3.

Hustota. Rozlišujte absolútnu a relatívnu hustotu plynov.

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

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

Ротн = Рг / Рв = Рг / 1.293, (6.1)

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

Hodnoty absolútnej a relatívnej hustoty jednoduché plyny sú uvedené v tabuľke. 6.1.

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

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

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

Hustotu plynov p, kg / m3, v závislosti od teploty a tlaku, je možné vypočítať podľa vzorca

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

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

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

Tabuľka 6.1

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

	Chemický	Molárna hmotnosť M,	Hustota	Hromadný koncentrát
Názov plynu	Absolútne	Relatívna	Iónové limity vznietenia plynu zmiešaného so vzduchom,%
Horľavé plyny
Propylén
Oxid uhoľnatý
Sírovodík
Nehorľavé plyny
Oxid uhličitý
oxid siričitý
Kyslík
Vzduch atmosféry.
Vodná para

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

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

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

V praxi sa široko používa koeficient kinematickej viskozity V, m2 / s, ktorý
ry závisí od dynamickej viskozity p prostredníctvom hustoty p závislosťou

V = p / p. (6,6)

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

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

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

Tabuľka 6.2

Koeficienty viskozity a tepelnej vodivosti zložiek plynového paliva

(pri t = 0 ° С ir = 101,3 kPa)

Názov plynu	Index viskozity	Koeficient tepelnej vodivosti NO3, W / (m-K)	Sutherlandov koeficient C, K
Dynamický p-106, Pa-s	Kinematic v-106, m2 / s
Horľavé plyny
Propylén
Oxid uhoľnatý
Sírovodík
Nehorľavé plyny Oxid uhličitý
Kyslík
Atmosférický vzduch
Varte v pare na 100 ° C

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

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

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

Tepelná kapacita plynného paliva na 1 m3 suchého plynu závisí od jeho zloženia a v všeobecný pohľad definovaný ako

4L = 0, 01 (СН2Н2 + Ссос0 +

СН4СН4 + сСо2сОг + - + cx. X;), (6,9) kde cH2, cCO, cCsh, cC02, ..., cx. - tepelná kapacita zložiek paliva, vodíka, vodíka, oxidu uhoľnatého, metánu, oxidu uhličitého a i-tej zložky, kJ / (m3-K); H2, CO, CH4, CO2, ..., Xg--

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

Špecifické teplo vlhkého plynného paliva

Crgtl, kJ / (m3-K), je definovaný ako

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

Výbušnosť. Zmes horľavého plynu so vzduchom v určitých pomeroch za prítomnosti ohňa alebo dokonca iskry môže explodovať, to znamená, že proces jeho vznietenia a spaľovania prebieha rýchlosťou blízkou rýchlosti šírenia zvuku. Výbušné koncentrácie horľavého plynu vo vzduchu závisia od chemického zloženia a vlastností plynu. Limity objemovej koncentrácie vznietenia pre jednotlivé horľavé plyny zmiešané so vzduchom sú uvedené skôr v tabuľke. 6.1. Najširšie limity horľavosti majú vodík (4 .., 74% obj.) A oxid uhoľnatý (12,5 ... 74%). V prípade zemného plynu sú priemerné dolné a horné limity horľavosti 4,5 a 17% objemu; pre koksárenskú pec - 5,6 a 31%; pre doménu - 35 a 74%.

Toxicita Toxicitou sa rozumie schopnosť plynu spôsobiť otravu živých organizmov. Stupeň toxicity závisí od druhu plynu a jeho koncentrácie. V tomto ohľade sú najnebezpečnejšími plynnými zložkami oxid uhoľnatý CO a sírovodík H2S.

Toxicita plynných zmesí je daná hlavne koncentráciou najtoxickejších zložiek prítomných v zmesi, zatiaľ čo jej škodlivý účinok je spravidla výrazne zvýšený v prítomnosti iných škodlivých plynov.

Prítomnosť a koncentráciu škodlivých plynov vo vzduchu je možné určiť špeciálnym zariadením - analyzátorom plynov.

Takmer všetky prírodné plyny sú bez zápachu. Aby sa zistili úniky plynu a vykonali sa bezpečnostné opatrenia, pred vstupom do potrubia sa zemný plyn zbaví zápachu, to znamená nasýti látkou, ktorá má štipľavý zápach (napríklad merkaptány).

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

Dané charakteristiky paliva. Na porovnávaciu analýzu v úlohe charakteristík, ktoré zovšeobecňujú kvalitu paliva, sa používajú znížené charakteristiky paliva,% -kg / MJ, ktoré sú vo všeobecnej forme vypočítané podľa vzorca

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

Takže napríklad na výpočet zníženého

Vlhkosť sírneho popola S „p a

Dusík N ^ p (pre pracovný stav paliva)

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

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

4ph = l7e [; (7.3)

Snp= S ’/ Єї; (7.4)

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

Nasledujúce porovnanie je ilustratívne za predpokladu, že sa v kotloch s rovnakým tepelným výkonom spaľujú rôzne palivá. Porovnanie zníženého obsahu vlhkosti v uhlí v blízkosti Moskvy

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

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

Nazarovského uhlie (Wf = 39%).

Konvenčné palivo. V energetike sa na účely porovnania účinnosti využívania paliva v rôznych kotolniach, plánovania výroby a spotreby paliva v ekonomických výpočtoch zavádza pojem ekvivalentného paliva. Palivo sa považuje za ekvivalentné palivo, ktorého špecifické spaľovacie teplo (najnižšie) v prevádzkovom stave sa rovná Qy T = 29300 kJ / kg (alebo

7 000 kcal / kg).

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