السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق الكامل في حجم متكافئ من الهواء. المدخنة ، حساب كثافة غاز المداخن كدالة لدرجة الحرارة
الهواء الرطب هو خليط من الهواء الجاف وبخار الماء. في الهواء غير المشبع ، تكون الرطوبة في حالة بخار شديد السخونة ، وبالتالي يمكن وصف خصائص الهواء الرطب تقريبًا بواسطة قوانين الغازات المثالية.
الخصائص الرئيسية للهواء الرطب هي:
1. الرطوبة المطلقة ز، والذي يحدد كمية بخار الماء الموجودة في 1 م 3 من الهواء الرطب. يشغل بخار الماء الحجم الكامل للخليط ، لذا فإن الرطوبة المطلقة للهواء تساوي كتلة 1 م 3 من بخار الماء أو كثافة البخار ، كجم / م 3
2. يتم التعبير عن الرطوبة النسبية j بواسطة نسبة الرطوبة المطلقة للهواء إلى الرطوبة القصوى الممكنة عند نفس الضغط ودرجة الحرارة ، أو بنسبة كتلة بخار الماء الموجودة في 1 م 3 من الهواء الرطب إلى الكتلة من بخار الماء المطلوب لتشبع 1 م 3 من الهواء الرطب تمامًا عند نفس الضغط ودرجة الحرارة.
تحدد الرطوبة النسبية درجة تشبع الهواء بالرطوبة:
, (1.2)
أين هو الضغط الجزئي لبخار الماء المقابل لكثافته Pa ؛ - ضغط البخار المشبع عند نفس درجة الحرارة ، باسكال ؛ - أقصى قدر ممكن من البخار في 1 م 3 من الهواء الرطب المشبع ، كجم / م 3 ؛ - كثافة البخار عند ضغطه الجزئي ودرجة حرارة الهواء الرطب ، كجم / م 3.
العلاقة (1.2) صالحة فقط عندما يمكن افتراض أن بخار السائل هو غاز مثالي حتى حالة التشبع.
كثافة الهواء الرطب r هي مجموع كثافة بخار الماء والهواء الجاف عند ضغوط جزئية تبلغ 1 م 3 من الهواء الرطب عند درجة حرارة الهواء الرطب تي، ل:
(1.3)
أين كثافة الهواء الجاف عند ضغطه الجزئي البالغ 1 م 3 من الهواء الرطب ، كجم / م 3 ؛ - الضغط الجزئي للهواء الجاف ، Pa ؛ - ثابت الغاز للهواء الجاف J / (kg × K).
بالتعبير عن ومعادلة حالة الهواء وبخار الماء ، نحصل عليها
, (1.5)
أين هو معدل التدفق الكتلي للهواء وبخار الماء ، كجم / ث.
هذه المساواة صالحة لنفس الحجم الخامسالهواء الرطب عند نفس درجة الحرارة. بقسمة المساواة الثانية على الأولى ، نحصل على تعبير آخر لمحتوى الرطوبة
. (1.6)
بالتعويض هنا عن قيم ثوابت الغاز للهواء J / (كجم × كلفن) وبخار الماء J / (كجم × كلفن) ، نحصل على قيمة محتوى الرطوبة المعبر عنه بالكيلوجرام من بخار الماء لكل 1 كجم من الهواء الجاف
. (1.7)
استبدال ضغط الهواء الجزئي بالقيمة حيث من السابق و فيهو ضغط الهواء البارومتري في نفس وحدات ص، نحصل على الهواء الرطب تحت الضغط الجوي
. (1.8)
وبالتالي ، عند ضغط بارومتري معين ، يعتمد محتوى الرطوبة في الهواء فقط على الضغط الجزئي لبخار الماء. أقصى محتوى رطوبة ممكن في الهواء ، من أين
. (1.9)
نظرًا لأن ضغط التشبع يزداد مع زيادة درجة الحرارة ، فإن أكبر قدر ممكن من الرطوبة يمكن احتوائه في الهواء يعتمد على درجة حرارته ، وكلما زادت درجة الحرارة. إذا تم حل المعادلتين (1.7) و (1.8) من أجل ثم نحصل عليها
(1.10)
. (1.11)
يتم حساب حجم الهواء الرطب بالمتر المكعب لكل 1 كجم من الهواء الجاف بواسطة الصيغة
(1.12)
حجم محدد من الهواء الرطب الخامس، م 3 / كجم ، بقسمة حجم الهواء الرطب على كتلة الخليط لكل 1 كجم من الهواء الجاف:
يتميز الهواء الرطب كحامل حراري بوجود محتوى حراري (بالكيلوجول لكل 1 كجم من الهواء الجاف) يساوي مجموع المحتوى الحراري للهواء الجاف وبخار الماء
(1.14)
أين هي السعة الحرارية النوعية للهواء الجاف ، kJ / (kg × K) ؛ ر- درجة حرارة الهواء ، درجة مئوية ؛ أنا- المحتوى الحراري للبخار المحمص ، كيلوجول / كجم.
المحتوى الحراري من 1 كجم بخار مشبع جاف في ضغوط منخفضةتحددها الصيغة التجريبية ، kJ / kg:
حيث يوجد معامل ثابت يساوي تقريبًا المحتوى الحراري للبخار عند درجة حرارة 0 درجة مئوية ؛ = 1.97 كيلو جول / (كجم × كلفن) - السعة الحرارية النوعية للبخار.
استبدال القيم أنافي التعبير (1.14) وبأخذ الحرارة النوعية لثابت الهواء الجاف وتساوي 1.0036 kJ / (kg × K) ، نجد المحتوى الحراري للهواء الرطب بالكيلو جول لكل 1 كجم من الهواء الجاف:
تُستخدم المعادلات المشابهة لتلك التي تمت مناقشتها أعلاه لتحديد معلمات الغاز الرطب.
, (1.17)
أين هو ثابت الغاز لغاز الاختبار ؛ ص- ضغط الغاز.
المحتوى الحراري للغاز ، كيلوجول / كجم ،
أين هي السعة الحرارية النوعية للغاز ، kJ / (kg × K).
محتوى الرطوبة المطلق للغاز:
. (1.19)
عند حساب المبادلات الحرارية الملامسة لناقلات حرارة الهواء والماء ، يمكنك استخدام البيانات الموجودة في الجدول. 1.1-1.2 أو التبعيات المحسوبة لتحديد المعلمات الفيزيائية والكيميائية للهواء (1.24-1.34) والماء (1.35). ل غازات المداخنيمكن استخدام بيانات الجدول. 1.3
كثافة الغاز الرطب ، كجم / م 3:
, (1.20)
أين كثافة الغاز الجاف عند 0 درجة مئوية ، كجم / م 3 ؛ M g، M p هي الكتل الجزيئية للغاز والبخار.
معامل اللزوجة الديناميكية للغاز الرطب Pa × s:
, (1.21)
أين معامل اللزوجة الديناميكية لبخار الماء ، Pa × s ؛ - معامل اللزوجة الديناميكية للغاز الجاف ، Pa × s ؛ 
- تركيز كتلة البخار ، كجم / كجم.
السعة الحرارية النوعية للغاز الرطب ، kJ / (kg × K):
معامل التوصيل الحراري للغاز الرطب W / (m × K):
, (1.23)
أين كهو مؤشر ثابت الحرارة. في- معامل (للغازات الأحادية في= 2.5 ؛ للغازات ثنائية الذرة في= 1.9 ؛ للغازات الثلاثية في = 1,72).
الجدول 1.1. الخصائص الفيزيائيةهواء جاف ( ص= 0.101 ميجا باسكال)
| ر، درجة مئوية | ، كجم / م 3 | ، kJ / (kg × K) | ، W / (م × ك) | ، باسكال × ثانية | ، م 2 / ثانية | العلاقات العامة |
| -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 |
يمكن تقريب الخصائص الفيزيائية الحرارية للهواء الجاف بالمعادلات التالية.
اللزوجة الحركية للهواء الجاف عند درجات حرارة من -20 إلى +140 درجة مئوية ، م 2 / ث:
باسكال ؛ (1.24)
ومن 140 إلى 400 درجة مئوية ، متر مربع / ثانية:
. (1.25)
الجدول 1.2. الخصائص الفيزيائية للماء في حالة التشبع
| ر، درجة مئوية | ، كجم / م 3 | ، kJ / (kg × K) | ، W / (م × ك) | ، م 2 / ثانية | ، N / م | العلاقات العامة | |
| 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 |
كثافة الغاز الرطب ، كجم / م 3.
عندما يتم حرق كربون الوقود في الهواء وفقًا للمعادلة (21C + 2102 + 79N2 = 21C02 + 79N2) ، لكل حجم من ثاني أكسيد الكربون في منتجات الاحتراق هناك 79: 21 = 3.76 حجمًا من N2.
ينتج عن احتراق الأنثراسيت والفحم الخالي من الدهون وأنواع الوقود الأخرى التي تحتوي على نسبة عالية من الكربون منتجات احتراق تشبه في تركيبها منتجات احتراق الكربون. عندما يتم حرق الهيدروجين حسب المعادلة
42H2 + 2102 + 79N2 = 42H20 + 79N2
لكل حجم من H20 ، هناك 79:42 = 1.88 حجمًا من النيتروجين.
في منتجات الاحتراق لغازات الفرن الطبيعية والمسالة وفحم الكوك ، والوقود السائل ، والحطب ، والجفت ، والفحم البني ، واللهب الطويل ، والفحم الغازي وأنواع الوقود الأخرى التي تحتوي على نسبة كبيرة من الهيدروجين في الكتلة القابلة للاحتراق ، عدد كبير منبخار الماء ، في بعض الأحيان يتجاوز حجم ثاني أكسيد الكربون. وجود رطوبة في الأعلى
|
الجدول 36 السعة الحرارية ، كيلو كالوري / (م 3 درجة مئوية) |
يزيد العيش بشكل طبيعي من محتوى بخار الماء في منتجات الاحتراق.
ويرد في الجدول تكوين نواتج الاحتراق الكامل للأنواع الرئيسية للوقود في حجم متكافئ من الهواء. 34. من البيانات الواردة في هذا الجدول يمكن ملاحظة أن محتوى N2 في نواتج الاحتراق لجميع أنواع الوقود يتجاوز بكثير المحتوى الإجمالي لـ C02-f-H20 ، وفي نواتج احتراق الكربون يبلغ 79٪.
تحتوي منتجات احتراق الهيدروجين على 65٪ N2 ؛ وتحتوي منتجات احتراق الغازات الطبيعية والمسالة والبنزين وزيت الوقود وأنواع الوقود الهيدروكربونية الأخرى على 70-74٪ N2.
أرز. 5. السعة الحرارية الحجمية
منتجات الاحتراق
4- منتجات احتراق الكربون
5- نواتج احتراق الهيدروجين
يمكن حساب متوسط السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق الكامل التي لا تحتوي على الأكسجين من خلال الصيغة
C = 0.01 (Cc02C02 + Cso2S02 + Cn20H20 + CN2N2) kcal / (m3 - ° С) ، (VI.1)
حيث Сс0г و Cso2 و СНа0 و CNa هي السعات الحرارية الحجمية لثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وبخار الماء والنيتروجين و C02 و S02 و Н20 و N2 هي محتوى المكونات المقابلة في منتجات الاحتراق ،٪ (المجلد) .
وفقًا لهذه الصيغة (VI. 1) يتخذ الشكل التالي:
C \ u003d 0.01. (Cc02 /؟ 02 + CHj0H20-bCNi! N2) kcal / (m3 "° C). (السادس -2)
متوسط السعة الحرارية الحجمية لثاني أكسيد الكربون و H20 و N2 في نطاق درجة الحرارة من 0 إلى 2500 درجة مئوية موضح في الجدول. 36. المنحنيات التي تميز التغير في متوسط السعة الحرارية الحجمية لهذه الغازات مع زيادة درجة الحرارة موضحة في الشكل. 5.
من الطاولة. 16 بيانات ومنحنيات موضحة في الشكل. 5 يوضح ما يلي:
1. السعة الحرارية الحجمية لثاني أكسيد الكربون تتجاوز بشكل كبير السعة الحرارية لـ H20 ، والتي بدورها تتجاوز السعة الحرارية لـ N2 على مدى درجة الحرارة بأكملها من 0 إلى 2000 درجة مئوية.
2. تزيد السعة الحرارية لثاني أكسيد الكربون مع زيادة درجة الحرارة بشكل أسرع من السعة الحرارية لـ H20 ، وتزداد السعة الحرارية لـ H20 أسرع من السعة الحرارية لـ N2. ومع ذلك ، على الرغم من ذلك ، فإن المتوسط المرجح للقدرات الحرارية الحجمية لمنتجات احتراق الكربون والهيدروجين في حجم متكافئالهواء يختلف قليلا.
هذا الموقف ، غير المتوقع إلى حد ما للوهلة الأولى ، يرجع إلى حقيقة أنه في منتجات الاحتراق الكامل للكربون في الهواء ، لكل متر مكعب من ثاني أكسيد الكربون ، الذي يحتوي على أعلى سعة حرارية حجمية ، هناك 3.76 متر مكعب من N2 بحد أدنى الحجمي
|
متوسط السعات الحرارية الحجمية لمنتجات احتراق الكربون والهيدروجين في الكمية المطلوبة نظريًا من الهواء ، كيلو كالوري / (م 3 - درجة مئوية)
|
السعة الحرارية ، وفي نواتج احتراق الهيدروجين لكل متر مكعب من بخار الماء ، تكون السعة الحرارية الحجمية له أقل من تلك الخاصة بثاني أكسيد الكربون ، ولكن أكثر من N2 ، هناك نصف كمية النيتروجين (1.88 م 3).
نتيجة لذلك ، يتم معادلة متوسط السعات الحرارية الحجمية لمنتجات احتراق الكربون والهيدروجين في الهواء ، كما يتضح من البيانات الواردة في الجدول. 37 ومقارنة المنحنيات 4 و 5 في الشكلين. 5. لا يتعدى الفرق في متوسط السعات الحرارية الموزونة لمنتجات احتراق الكربون والهيدروجين في الهواء 2٪. وبطبيعة الحال ، فإن السعات الحرارية لمنتجات احتراق الوقود ، والتي تتكون أساسًا من الكربون والهيدروجين ، في حجم متكافئ من الهواء تقع في منطقة ضيقة بين المنحنيات 4 و 5 (مظللة في الشكل 5).
منتجات الاحتراق الكامل لمختلف أنواع vidoges ؛ يحتوي الوقود الموجود في الهواء المتكافئ في نطاق درجة الحرارة من 0 إلى 2100 درجة مئوية على السعة الحرارية التالية ، kcal / (m3> ° C):
التقلبات في السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق أنواع مختلفةالوقود صغير نسبيًا. في وقود صلبذات المحتوى العالي من الرطوبة (الحطب ، والجفت ، والفحم البني ، وما إلى ذلك) ، فإن السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق في نفس نطاق درجة الحرارة أعلى من تلك الخاصة بالوقود الذي يحتوي على نسبة منخفضة من الرطوبة (أنثراسيت ، وفحم ، وزيت وقود ، وغاز طبيعي ، إلخ. .). هذا يرجع إلى حقيقة أنه أثناء احتراق الوقود الذي يحتوي على نسبة عالية من الرطوبة في منتجات الاحتراق ، يزداد محتوى بخار الماء ، والذي يتميز بسعة حرارية أعلى مقارنة بالغاز ثنائي الذرة - النيتروجين.
في الجدول. يوضح الشكل 38 متوسط السعات الحرارية الحجمية لمنتجات الاحتراق الكامل ، غير المخفف بالهواء ، لنطاقات درجات الحرارة المختلفة.
الجدول 38
|
قيمة متوسط السعات الحرارية لمنتجات الاحتراق للوقود والهواء غير المخفف بالهواء في درجة حرارة تتراوح من 0 إلى t درجة مئوية
|
تؤدي الزيادة في محتوى الرطوبة في الوقود إلى زيادة السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق بسبب زيادة محتوى بخار الماء فيها في نفس نطاق درجة الحرارة ، مقارنة بالسعة الحرارية لمنتجات احتراق الوقود ذات الرطوبة المنخفضة المحتوى ، وفي نفس الوقت يخفض درجة حرارة احتراق الوقود بسبب زيادة حجم منتجات الاحتراق بسبب زوج الماء.
مع زيادة محتوى الرطوبة في الوقود ، تزداد السعة الحرارية الحجمية لمنتجات الاحتراق في نطاق درجة حرارة معينة ، وفي نفس الوقت ، تنخفض درجة الحرارة من 0 إلى جنيه إسترليني كحد أقصى بسبب انخفاض القيمة<тах. ПОСКОЛЬКУ ТЄПЛОЄМКОСТЬ ГЭЗОВ уМвНЬ — шается с понижением температуры, теплоемкость продуктов сгорания топлива с различной влажностью в интервале температур от нуля до <тах для данного топлива претерпевает незначительные колебания (табл. 39). В соответствии с этим можно принять теплоемкость продуктов сгорания всех видов твердого топлива от 0 до tmax равной 0,405, жидкого топлива 0,401, природного, доменного и генераторного газов 0,400 ккал/(м3-°С).
هذا يجعل من الممكن تبسيط كبير لتحديد درجات حرارة الاحتراق المسعرية والمحسوبة (وفقًا للطريقة الموصوفة في الفصل السابع). الخطأ المسموح به في هذه الحالة لا يتجاوز عادة 1٪ أو 20 درجة.
من النظر في المنحنيات 4 و 5 في الشكلين. 5 يمكن ملاحظة أن نسبة السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق الكامل للكربون في حجم متكافئ للهواء في درجة حرارة تتراوح من 0 إلى t ° C ، على سبيل المثال ، من 0 إلى
|
السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق من 0 إلى قديل لأنواع مختلفة من الوقود الصلب مع محتوى رطوبة من 0 إلى 40٪ ، في حجم متكافئ من الهواء
|
200 ومن 0 إلى 2100 درجة مئوية تساوي عمليا نسبة السعات الحرارية لمنتجات احتراق الهيدروجين في نفس نطاقات درجات الحرارة. تظل النسبة المحددة للقدرات الحرارية C 'ثابتة عمليًا لمنتجات الاحتراق الكامل لأنواع مختلفة من الوقود في حجم متكافئ من الهواء.
في الجدول. يوضح الشكل 40 نسب السعات الحرارية لمنتجات الاحتراق الكامل للوقود مع محتوى منخفض من الصابورة ، والذي يمر في منتجات الاحتراق الغازي (أنثراسايت ، وفحم الكوك ، والفحم ، والوقود السائل ، والطبيعي ، والبترول ، وغازات أفران الكوك ، وما إلى ذلك) في نطاق درجة الحرارة من 0 إلى درجة مئوية وفي نطاق درجة الحرارة من 0 إلى 2100 درجة مئوية. نظرًا لأن السعة الحرارية لهذه الأنواع من الوقود قريبة من 2100 درجة مئوية ، فإن النسبة المشار إليها من السعات الحرارية C 'تساوي نسبة السعات الحرارية في نطاق درجة الحرارة من 0 إلى t ومن 0 إلى tm & x-
في الجدول. يوضح 40 أيضًا قيم C '، المحسوبة لمنتجات احتراق الوقود ذات المحتوى العالي من الصابورة ، والتي تمر أثناء احتراق الوقود إلى منتجات الاحتراق الغازي ، أي الرطوبة في الوقود الصلب والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون في الغاز الوقود. السعة الحرارية لهذه الأنواع من الوقود (الخشب ، والجفت ، والفحم البني ، والمولدات المختلطة ، والغازات الهوائية وأفران الانفجار) هي 1600-1700 درجة مئوية.
الجدول 40
|
نسبة السعات الحرارية لمنتجات الاحتراق C 'والهواء K في نطاق درجة الحرارة من 0 إلى t درجة مئوية إلى السعة الحرارية لمنتجات الاحتراق من 0 إلى
|
كما يتضح من الجدول. 40 ، تختلف قيم C 'و K قليلاً حتى بالنسبة لمنتجات احتراق الوقود ذات محتوى الصابورة المختلفة وإخراج الحرارة.
يمكن تحديد الخصائص الفيزيائية الحرارية لمنتجات الاحتراق الغازي اللازمة لحساب اعتماد المعلمات المختلفة على درجة حرارة وسط غازي معين على أساس القيم الواردة في الجدول. على وجه الخصوص ، يتم الحصول على هذه الاعتماد على السعة الحرارية في الشكل:
ج بسم = أ -1/ د,
أين أ = 1,3615803; ب = 7,0065648; ج = 0,0053034712; د = 20,761095;
ج بسم = أ + bT سم + سي تي 2 سم,
أين أ = 0,94426057; ب = 0,00035133267; ج = -0,0000000539.
يفضل الاعتماد الأول من حيث دقة التقريب ، ويمكن أخذ الاعتماد الثاني لإجراء حسابات أقل دقة.
المعلمات الفيزيائية لغازات المداخن
(في ف = 0.0981 ميجا باسكال ؛ صثاني أكسيد الكربون = 0.13 ؛ ص H2O = 0.11 ؛ ص N2 = 0.76)
| ر، ° С | γ ، N م -3 | مع ص، W (م 2 درجة مئوية) -1 | λ 10 2، W (m K) -1 | أ 10 6، م 2 ث -1 | μ 10 6 ، باسكال s | الخامس 10 6، م 2 ث -1 | العلاقات العامة |
| 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 |
الملحق 3
(المرجعي)
نفاذية الهواء والدخان لمجاري الهواء والصمامات
1 - لتحديد التسربات أو تسربات الهواء فيما يتعلق بمجاري التهوية لأنظمة مكافحة الدخان ، يمكن استخدام الصيغ التالية ، التي تم الحصول عليها من خلال البيانات الجدولية التقريبية:
لمجاري الهواء من الفئة H (في نطاق الضغط 0.2 - 1.4 كيلو باسكال): ΔL = أ(ص - ب)مع، أين ΔL- سحب (تسرب) الهواء ، م 3 / م 2 س ؛ ص- الضغط ، كيلو باسكال ؛ أ = 10,752331; ب = 0,0069397038; مع = 0,66419906;
لمجاري الهواء من الفئة P (في نطاق الضغط 0.2 - 5.0 كيلو باسكال): أين أ = 0,00913545; ب =-3.1647682 10 8 ؛ ج =-1.2724412 10 9 ؛ د = 0,68424233.
2. بالنسبة لمخمدات الحريق المغلقة عادةً ، تتوافق القيم العددية للخاصية المحددة لمقاومة الدخان واختراق الغاز اعتمادًا على درجة حرارة الغاز مع البيانات التي تم الحصول عليها أثناء اختبارات حريق البدلاء لمختلف المنتجات في القاعدة التجريبية لـ VNIIPO:
| 1. أحكام عامة. 2 2. البيانات الأولية. 3 3. تهوية دخان العادم. 4 3.1. إزالة نواتج الاحتراق مباشرة من غرفة الاحتراق. 4 3.2. إزالة منتجات الاحتراق من الأماكن المجاورة. 7 4. توريد تهوية الدخان. 9 4.1. إمداد الهواء إلى بئر السلم. 9 4.2. إمداد الهواء لرفع الأعمدة 14 4.3. إمداد الهواء لأقفال الدهليز 16 4.4. تعويض إمداد الهواء. 17 5. الخصائص التقنية للمعدات. 17 5.1. معدات لأنظمة تهوية دخان العادم. 17 5.2. معدات لتزويد أنظمة تهوية الدخان. 21 6. طرق التحكم في الحريق. 21 المراجع .. 22 الملحق 1. تحديد المعلمات الرئيسية لحمل النار في المباني. 22 التذييل 2. الخواص الفيزيائية الحرارية لغازات المداخن. 24 الملحق 3. نفاذية الهواء والدخان لمجاري الهواء والصمامات. 25 |
مؤسسة تعليمية حكومية للتعليم المهني العالي
"جامعة سامارا التقنية الحكومية"
قسم التكنولوجيا الكيميائية والبيئة الصناعية
عمل الدورة
في تخصص "الديناميكا الحرارية التقنية وهندسة الحرارة"
الموضوع: حساب التركيب لاستعادة الحرارة من الغازات العادمة لفرن العملية
أنجزه: الطالب Ryabinina E.A.
ZF course III group 19
تحقق من: المستشارة تشوركينا أ.
سمارة 2010
مقدمة
تولد معظم المؤسسات الكيميائية نفايات حرارية ذات درجات حرارة عالية ومنخفضة ، والتي يمكن استخدامها كمصادر طاقة ثانوية (SER). وتشمل هذه غازات المداخن من مختلف الغلايات وأفران المعالجة ، والتيارات المبردة ، ومياه التبريد ، وبخار العادم.
تغطي VER الحرارية إلى حد كبير الطلب الحراري للصناعات الفردية. وبالتالي ، في صناعة النيتروجين ، يتم تلبية أكثر من 26٪ من الطلب على الحرارة عن طريق VER ، في صناعة الصودا - أكثر من 11٪.
يعتمد عدد ساعات HORs المستخدمة على ثلاثة عوامل: درجة حرارة HORs وقوتها الحرارية واستمرارية المخرجات.
في الوقت الحاضر ، الأكثر انتشارًا هو استخدام الحرارة من غازات النفايات الصناعية ، والتي لديها إمكانية ارتفاع درجة الحرارة لجميع عمليات هندسة الحرائق تقريبًا ويمكن استخدامها بشكل مستمر في معظم الصناعات. حرارة غاز العادم هي المكون الرئيسي لتوازن الطاقة. يتم استخدامه بشكل أساسي للأغراض التكنولوجية ، وفي بعض الحالات - لأغراض الطاقة (في غلايات تسخين النفايات).
ومع ذلك ، فإن الاستخدام الواسع النطاق لـ VERs الحرارية عالية الحرارة يرتبط بتطوير طرق للاستخدام ، بما في ذلك حرارة الخبث الساخن ، والمنتجات ، وما إلى ذلك ، وطرق جديدة للاستفادة من حرارة غازات العادم ، وكذلك مع تحسين تصميمات معدات الاستخدام الحالية.
1. وصف المخطط التكنولوجي
في الأفران الأنبوبية بدون غرفة الحمل الحراري ، أو في الأفران من النوع المشع ، ولكن مع وجود درجة حرارة أولية عالية نسبيًا للمنتج المسخن ، يمكن أن تكون درجة حرارة غاز المداخن مرتفعة نسبيًا ، مما يؤدي إلى زيادة فقدان الحرارة ، وانخفاض كفاءة الفرن وزيادة الوقود استهلاك. لذلك ، من الضروري استخدام حرارة الغازات العادمة. يمكن تحقيق ذلك إما باستخدام سخان الهواء الذي يقوم بتسخين الهواء الداخل للفرن لاحتراق الوقود ، أو عن طريق تركيب غلايات تسخين النفايات التي تجعل من الممكن الحصول على بخار الماء اللازم للاحتياجات التكنولوجية.
ومع ذلك ، لتنفيذ تسخين الهواء ، هناك حاجة إلى تكاليف إضافية لبناء سخان الهواء ، والمنافخ ، وكذلك استهلاك الطاقة الإضافي الذي يستهلكه محرك المنفاخ.
لضمان التشغيل الطبيعي لسخان الهواء ، من المهم منع احتمال تآكل سطحه من جانب تدفق غاز المداخن. هذه الظاهرة ممكنة عندما تكون درجة حرارة سطح التبادل الحراري أقل من درجة حرارة نقطة الندى ؛ في الوقت نفسه ، يتم تبريد جزء من غازات المداخن ، التي تلامس مباشرة مع سطح سخان الهواء ، بشكل كبير ، وبخار الماء الموجود فيها يتكثف جزئيًا ، ويمتص ثاني أكسيد الكبريت من الغازات ، ويشكل حامضًا ضعيفًا عدوانيًا.
تتوافق نقطة الندى مع درجة الحرارة التي يكون عندها ضغط بخار الماء المشبع مساويًا للضغط الجزئي لبخار الماء الموجود في غازات المداخن.
تتمثل إحدى الطرق الأكثر موثوقية للحماية من التآكل في التسخين المسبق للهواء بطريقة ما (على سبيل المثال ، في سخانات الماء أو البخار) إلى درجة حرارة أعلى من نقطة الندى. يمكن أن يحدث هذا التآكل أيضًا على سطح أنابيب الحمل الحراري إذا كانت درجة حرارة المادة الخام التي تدخل الفرن أقل من نقطة الندى.
مصدر الحرارة لزيادة درجة حرارة البخار المشبع هو تفاعل الأكسدة (الاحتراق) للوقود الأساسي. تنبعث غازات المداخن المتكونة أثناء الاحتراق حرارتها في الإشعاع ومن ثم تنطلق غرف الحمل الحراري إلى تدفق المواد الخام (البخار). يدخل بخار الماء شديد السخونة إلى المستهلك ، وتغادر منتجات الاحتراق الفرن وتدخل إلى غلاية حرارة النفايات. عند مخرج KU ، يتم إعادة بخار الماء المشبع إلى فرن التسخين بالبخار ، وغازات المداخن ، التي يتم تبريدها بواسطة مياه التغذية ، تدخل إلى سخان الهواء. من سخان الهواء ، تدخل غازات المداخن إلى CTAN ، حيث يتم تسخين المياه المتدفقة عبر الملف وتذهب مباشرة إلى المستهلك ، ويتم إطلاق غازات المداخن في الغلاف الجوي.
2. حساب الفرن
2.1 حساب عملية الاحتراق
دعونا نحدد القيمة الحرارية المنخفضة لاحتراق الوقود س ص ن. إذا كان الوقود عبارة عن هيدروكربون فردي ، فإن قيمته الحرارية س ص نتساوي الحرارة القياسية للاحتراق مطروحًا منها حرارة تبخر الماء في منتجات الاحتراق. يمكن أيضًا حسابه من التأثيرات الحرارية القياسية لتشكيل المنتجات الأولية والنهائية بناءً على قانون هيس.
بالنسبة للوقود الذي يتكون من خليط من الهيدروكربونات ، يتم تحديد القيمة الحرارية وفقًا لقاعدة الإضافة:
أين س بي ن- حرارة الاحتراق أنامكون الوقود
ذ أنا- تركيز أنا- مكون الوقود الثالث في أجزاء من الوحدة ، ثم:
س ص ن سم = 35.84 ∙ 0.987 + 63.80 ∙ 0.0033+ 91.32 ∙ 0.0012+ 118.73 ∙ 0.0004 + 146.10 ∙ 0.0001 \ u003d 35.75 ميجا جول / م 3.
الكتلة المولية للوقود:
مم = Σ م ∙ ذ أنا ,
أين م- الكتلة المولية أنا- مكون الوقود الثالث ومن هنا:
م م = 16.042 ∙ 0.987 + 30.07 0.0033 + 44.094 0.0012 + 58.120 ∙ 0.0004 + 72.15 ∙ 0.0001 + 44.010 0.001+ 28.01 0.002 = 28.01 1 مول.
كجم / م 3 ،
من ثم س ص ن سم، معبرًا عنه بـ MJ / kg ، يساوي:
MJ / كجم.
يتم تلخيص نتائج الحساب في الجدول. واحد:
تكوين الوقود الجدول 1
دعونا نحدد التركيب الأولي للوقود ،٪ (الكتلة):
,
أين ن ط ج , ن ط ح , ن أنا ن , ن أنا يا- عدد ذرات الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين في جزيئات المكونات الفردية التي يتكون منها الوقود ؛
محتوى كل مكون من الوقود ، بالوزن. ٪؛
س ط- محتوى كل مكون من مكونات الوقود كما يقولون. ٪؛
مهي الكتلة المولية لمكونات الوقود الفردية ؛
ممهي الكتلة المولية للوقود.
التحقق من التكوين :
C + H + O + N = 74.0 + 24.6 + 0.2 + 1.2 = 100٪ (كتلة).
دعونا نحدد كمية الهواء النظرية المطلوبة لحرق 1 كجم من الوقود ؛ يتم تحديدها من معادلة القياس المتكافئ لتفاعل الاحتراق ومحتوى الأكسجين في الهواء الجوي. إذا كان التركيب الأولي للوقود معروفًا ، فإن الكمية النظرية للهواء L0، كجم / كجم ، يتم حسابها بالصيغة:
من الناحية العملية ، لضمان اكتمال احتراق الوقود ، يتم إدخال كمية زائدة من الهواء في الفرن ، نجد تدفق الهواء الفعلي عند α = 1.25:
إل = aL 0 ,
أين إل- استهلاك الهواء الفعلي ؛
α - معامل الهواء الزائد ،
إل = 1.25 ∙ 17.0 = 21.25 كجم / كجم.
حجم الهواء المحدد (غير معروف) لاحتراق 1 كجم من الوقود:
أين ρ في= 1.293 - كثافة الهواء في ظل الظروف العادية ،
م 3 / كغ.
لنجد كمية نواتج الاحتراق المتكونة أثناء احتراق 1 كجم من الوقود:
إذا كان التركيب الأولي للوقود معروفًا ، فيمكن تحديد التركيب الكتلي لغازات المداخن لكل 1 كجم من الوقود أثناء احتراقه الكامل على أساس المعادلات التالية:
أين mCO2 , mH2O , م N2 , م 2- كتلة الغازات المقابلة ، كجم.
إجمالي كمية منتجات الاحتراق:
م ملاحظة = م CO2 + م H2O + م N2 + م O2 ،
م ملاحظة= 2.71 + 2.21 + 16.33 + 1.00 = 22.25 كجم / كجم.
التحقق من القيمة المستلمة:
أين دبليو و- الاستهلاك المحدد لبخار الحاقن أثناء احتراق الوقود السائل ، كجم / كجم (لوقود الغاز دبليو و = 0),
نظرًا لأن الوقود غاز ، فإننا نتجاهل محتوى الرطوبة في الهواء ولا نأخذ في الاعتبار كمية بخار الماء.
دعونا نجد حجم منتجات الاحتراق في ظل الظروف العادية المتكونة أثناء احتراق 1 كجم من الوقود:
أين م أنا- كتلة الغاز المقابل المتكونة أثناء احتراق 1 كجم من الوقود ؛
ρi- كثافة هذا الغاز في الظروف العادية ، كجم / م 3 ؛
مهي الكتلة المولية للغاز المعطى ، كجم / كمول ؛
22.4 - الحجم المولي ، م 3 / كمول ،
م 3 / كغ 
م 3 / كغ
م 3 / كغ 
م 3 / كغ.
الحجم الإجمالي لنواتج الاحتراق (غير متوفر) عند تدفق الهواء الفعلي:
V = V CO2 + V H2O + V N2 + V O2 ,
الخامس = 1.38 + 2.75 + 13.06 + 0.70 = 17.89 م 3 / كجم.
كثافة منتجات الاحتراق (غير معروف):
كجم / م 3.
دعونا نجد السعة الحرارية والمحتوى الحراري لمنتجات الاحتراق من 1 كجم من الوقود في نطاق درجة الحرارة من 100 درجة مئوية (373 كلفن) إلى 1500 درجة مئوية (1773 كلفن) باستخدام البيانات الواردة في الجدول. 2.
متوسط السعات الحرارية النوعية للغازات مع p، kJ / (kg K) الجدول 2
| ر، ° С |
|||||
المحتوى الحراري لغازات المداخن المتولدة أثناء احتراق 1 كجم من الوقود:
أين مع ثاني أكسيد الكربون , مع H2O , مع N2 , مع O2- متوسط السعات الحرارية النوعية عند الضغط المستمر للعشب المقابل عند درجة الحرارة ر، kJ / (kg · K) ؛
مع رهو متوسط السعة الحرارية لغازات المداخن المتولدة أثناء احتراق 1 كجم من الوقود عند درجة حرارة ر، kJ / (kg · K) ؛
عند 100 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛
عند 200 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛
عند 300 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛
عند 400 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛
عند 500 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛
عند 600 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛
عند 700 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛
عند 800 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛
عند 1000 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛
عند 1500 درجة مئوية: كيلوجول / (كجم - كلفن) ؛
تم تلخيص نتائج الحسابات في الجدول. 3.
المحتوى الحراري لمنتجات الاحتراق الجدول 3
حسب الجدول. 3 بناء مخطط تبعية ح ت = F ( ر ) (رسم بياني 1) انظر المرفق .
2.2 حساب توازن حرارة الفرن وكفاءة الفرن واستهلاك الوقود
التدفق الحراري الذي يتم امتصاصه بواسطة بخار الماء في الفرن (تحميل حراري مفيد):
أين جي- كمية بخار الماء المحمص لكل وحدة زمنية ، كجم / ثانية ؛
ح vp1و ح vp2
نحن نأخذ درجة حرارة غازات المداخن الخارجة لتكون 320 درجة مئوية (593 كلفن). سيكون فقد الحرارة عن طريق الإشعاع للبيئة 10٪ ، مع فقد 9٪ منهم في الغرفة المشعة ، و 1٪ في غرفة الحمل الحراري. كفاءة الفرن η ر = 0.95.
يتم إهمال فقد الحرارة من الاحتراق الكيميائي السفلي ، وكذلك كمية حرارة الوقود والهواء الداخل.
دعنا نحدد كفاءة الفرن:
أين أوههو المحتوى الحراري لمنتجات الاحتراق عند درجة حرارة غازات المداخن الخارجة من الفرن ، ر اه؛ يُفترض عادةً أن تكون درجة حرارة غازات المداخن الخارجة أعلى من درجة الحرارة الأولية للمادة الخام عند مدخل الفرن بـ 100 - 150 درجة مئوية ؛ س العرق- فقدان الحرارة عن طريق الإشعاع للبيئة ،٪ أو جزء من Q الكلمة ;
استهلاك الوقود ، كجم / ث:
كجم / ثانية.
2.3 حساب الغرفة المشعة وغرفة الحمل الحراري
نضبط درجة حرارة غاز المداخن عند الممر: ر ص\ u003d 750-850 درجة مئوية ، نحن نقبل
ر ص= 800 درجة مئوية (1073 كلفن). المحتوى الحراري لمنتجات الاحتراق عند درجة حرارة الممر
ح ص= 21171.8 كيلوجول / كيلوجرام.
التدفق الحراري الذي يمتصه بخار الماء في الأنابيب المشعة:
أين ح n هو المحتوى الحراري لمنتجات الاحتراق عند درجة حرارة غاز المداخن عند الممر ، kJ / kg ؛
η ر - كفاءة الفرن ؛ يوصى بأخذها يساوي 0.95 - 0.98 ؛
التدفق الحراري الذي يمتصه بخار الماء في أنابيب الحمل الحراري:
سيكون المحتوى الحراري لبخار الماء عند مدخل القسم المشع كما يلي:
كيلو جول / كجم.
نحن نقبل قيمة خسائر الضغط في غرفة الحمل الحراري ∆ ص ل= 0.1 ميجا باسكال ، ثم:
ص ل = ص - ص ل ,
ص ل= 1.2 - 0.1 = 1.1 ميجا باسكال.
درجة حرارة مدخل بخار الماء إلى القسم المشع ر ل= 294 درجة مئوية ، فإن متوسط درجة حرارة السطح الخارجي للأنابيب المشعة سيكون:
أين Δt- الفرق بين درجة حرارة السطح الخارجي للأنابيب المشعة ودرجة حرارة بخار الماء (المادة الخام) المسخن في الأنابيب ؛ Δt= 20-60 درجة مئوية ؛
ل.
أقصى درجة حرارة للاحتراق التصميم:
أين ل- انخفاض درجة حرارة الخليط الأولي للوقود والهواء ؛ مأخوذة مساوية لدرجة حرارة الهواء المزود للاحتراق ؛
شكرًا.- السعة الحرارية النوعية لمنتجات الاحتراق عند درجة الحرارة رص ؛
درجة مئوية.
في tmax = 1772.8 درجة مئوية و ر n \ u003d 800 درجة مئوية كثافة حرارية لسطح أسود تمامًا qsلدرجات حرارة مختلفة من السطح الخارجي للأنابيب المشعة القيم التالية:
Θ، ° С 200400600
qs، W / م 2 1.50 10 5 1.30 ∙ 10 5 0.70 ∙ 10 5
نبني مخططًا إضافيًا (الشكل 2) انظر المرفق، والتي وفقًا لها نجد كثافة الحرارة عند Θ = 527 درجة مئوية: qs= 0.95 ∙ 10 5 واط / م 2.
نحسب التدفق الحراري الكلي للفرن:
القيمة الأولية للمساحة المعادلة لسطح أسود تمامًا:
م 2.
نحن نقبل درجة فحص البناء Ψ = 0.45 وبالنسبة لـ α = 1.25 نجد ذلك
هس /ح ل = 0,73.
قيمة السطح المسطح المكافئ:
م 2.
نحن نقبل وضع الأنابيب في صف واحد وخطوة بينهما:
س = 2د ن= 2 ∙ 0.152 = 0.304 م لهذه القيم عامل الشكل ل = 0,87.
قيمة سطح البناء المحمي:
م 2.
سطح تسخين الأنابيب المشعة:
م 2.
نختار فرن BB2 ، معلماته:
سطح غرفة الإشعاع ، م 2180
سطح غرفة الحمل الحراري ، م 2180
طول عمل الفرن ، م 9
عرض غرفة الإشعاع ، م 1.2
الإصدار ب
طريقة احتراق الوقود عديمة اللهب
قطر أنبوب غرفة الإشعاع ، 152 مم × 6
قطر أنبوب غرفة الحمل الحراري ، مم 114 × 6
عدد الأنابيب في غرفة الإشعاع:
أين دن هو القطر الخارجي للأنابيب في غرفة الإشعاع ، م ؛
لالأرضية - الطول المفيد للأنابيب المشعة ، التي يغسلها تدفق غازات المداخن ، م ،
لالأرضية = 9 - 0.42 = 8.2 م ،
.
الإجهاد الحراري لسطح الأنابيب المشعة:
ث / م 2.
تحديد عدد أنابيب غرفة الحمل الحراري:
نرتبهم في نمط رقعة الشطرنج 3 في صف أفقي واحد. خطوة بين الأنابيب S = 1.7 دح = 0.19 م.
يتم تحديد متوسط فرق درجة الحرارة بواسطة الصيغة:
درجة مئوية.
معامل انتقال الحرارة في غرفة الحمل الحراري:
W / (م 2 ∙ ك).
يتم تحديد الإجهاد الحراري لسطح الأنابيب الحرارية من خلال الصيغة:
ث / م 2.
2.4 الحساب الهيدروليكي لملف الفرن
يتكون الحساب الهيدروليكي لملف الفرن في تحديد فقد ضغط بخار الماء في الأنابيب المشعة والحمل الحراري.
أين جي
ρ إلى v.p. - كثافة بخار الماء عند متوسط درجة الحرارة والضغط في غرفة الحمل الحراري ، كجم / م 3 ؛
دك - القطر الداخلي لأنابيب الحمل الحراري ، م ؛
ض k هو عدد التدفقات في غرفة الحمل الحراري ،
تصلب متعدد.
ν ك = 3.311 ∙ 10-6 م 2 / ث.
قيمة معيار رينولدز:
م.
فقدان ضغط الاحتكاك:
باسكال = 14.4 كيلو باسكال.
باسكال = 20.2 كيلو باسكال.
أين Σ ζ إلى
- عدد الدورات.
خسارة الضغط الكلي:
2.5 حساب فقدان ضغط بخار الماء في غرفة الإشعاع
متوسط سرعة البخار:
أين جيهو معدل تدفق بخار الماء المسخن في الفرن ، كجم / ث ؛
ρ ص v.p. - كثافة بخار الماء عند متوسط درجة الحرارة والضغط في غرفة الحمل الحراري ، كجم / م 3 ؛
دр - القطر الداخلي لأنابيب الحمل الحراري ، م ؛
ض p هو عدد التدفقات في غرفة clnvection ،
تصلب متعدد.
اللزوجة الحركية لبخار الماء عند متوسط درجة الحرارة والضغط في غرفة الحمل الحراري ν ع \ u003d 8.59 ∙ 10-6 م 2 / ث.
قيمة معيار رينولدز:
الطول الإجمالي للأنابيب في مقطع مستقيم:
م.
معامل الاحتكاك الهيدروليكي:
فقدان ضغط الاحتكاك:
باسكال = 15.1 كيلو باسكال.
فقدان الضغط للتغلب على المقاومة المحلية:
باسكال = 11.3 كيلو باسكال ،
أين Σ ζ ص= 0.35 - معامل المقاومة عند الدوران بمقدار 180 درجة مئوية ،
- عدد الدورات.
خسارة الضغط الكلي:
أظهرت الحسابات التي تم إجراؤها أن الفرن المحدد سيوفر عملية بخار الماء شديد التسخين في وضع معين.
3. حساب غلاية الحرارة الضائعة
أوجد متوسط درجة حرارة غاز المداخن:
أين ر 1 - درجة حرارة غاز المداخن عند المدخل ،
ر 2 - درجة حرارة غاز المداخن الخارج ، درجة مئوية ؛
درجة مئوية (538 كلفن).
تدفق كتلة غاز المداخن:
حيث ب - استهلاك الوقود ، كجم / ثانية ؛
بالنسبة لغازات المداخن ، يتم تحديد المحتوى الحراري المحدد بناءً على البيانات الواردة في الجدول. 3 والتين. 1 حسب المعادلة:
المحتوى الحراري للمبردات الجدول 4
تدفق الحرارة المنقول عن طريق غازات المداخن:
أين ح 1 و ح 2 - المحتوى الحراري لغازات المداخن عند درجة حرارة مدخل ومخرج KU ، على التوالي ، المتكون أثناء احتراق 1 كجم من الوقود ، kJ / kg ؛
ب - استهلاك الوقود ، كجم / ثانية ؛
ح 1 و ح 2 - المحتوى الحراري النوعي لغازات المداخن ، كيلوجول / كجم ،
تدفق الحرارة الذي يتصوره الماء ، W:
أين η ku - معامل استخدام الحرارة في CU ؛ η كو = 0.97 ؛
جين - سعة البخار ، كجم / ثانية ؛
ح k vp - المحتوى الحراري لبخار الماء المشبع عند درجة حرارة المخرج ، kJ / kg ؛
ح n في - المحتوى الحراري لمياه التغذية ، kJ / kg ،
يتم تحديد كمية بخار الماء المتلقاة في KU من خلال الصيغة:
كجم / ثانية.
تدفق الحرارة الذي تمتصه المياه في منطقة التسخين:
أين حك المحتوى الحراري النوعي للمياه عند درجة حرارة التبخر ، كيلوجول / كجم ؛
تدفق الحرارة المنقولة بواسطة غازات المداخن إلى الماء في منطقة التسخين (حرارة مفيدة):
أين ح x هو المحتوى الحراري المحدد لغازات المداخن عند درجة الحرارة ر x من هنا:
كيلو جول / كجم.
قيمة المحتوى الحراري لاحتراق 1 كجم من الوقود:
حسب التين. 1 درجة حرارة المداخن المقابلة للقيمة ح x = 5700.45 كيلوجول / كجم:
رس = 270 درجة مئوية.
متوسط فرق درجات الحرارة في منطقة التسخين:
درجة مئوية.
270 غازات مداخن 210 مع الأخذ بعين الاعتبار مؤشر التدفق المعاكس:
أين لو هو معامل انتقال الحرارة ؛
م 2.
متوسط فرق درجات الحرارة في منطقة التبخر:
درجة مئوية.
320 غازات مداخن 270 مع الأخذ بعين الاعتبار مؤشر التدفق المعاكس:
187 بخار الماء 187
مساحة سطح التبادل الحراري في منطقة التسخين:
أين لو هو معامل انتقال الحرارة ؛
م 2.
إجمالي مساحة سطح التبادل الحراري:
F = Fن + Fأنت
F= 22.6 + 80 = 102.6 م 2.
وفقًا لـ GOST 14248-79 ، نختار مبخرًا قياسيًا بمساحة بخار بالخصائص التالية:
قطر الغلاف ، مم 1600
عدد حزم الأنابيب 1
عدد الأنابيب في الحزمة الواحدة 362
سطح التبادل الحراري ، م 2170
منطقة مقطعية بضربة واحدة
من خلال الأنابيب ، م 2 0.055
4. موازنة حرارة سخان الهواء
الهواء الجوي مع درجة الحرارة ر ° في xيدخل الجهاز ، حيث يتم تسخينه إلى درجة حرارة تي إكس إن إكسبسبب حرارة غازات المداخن.
استهلاك الهواء ، يتم تحديد كجم / ثانية بناءً على الكمية المطلوبة من الوقود:
أين في- استهلاك الوقود ، كجم / ثانية ؛
إل- استهلاك الهواء الفعلي لاحتراق 1 كجم من الوقود ، كجم / كجم ،
يتم تبريد غازات المداخن ، المنبعثة من حرارتها ر dg3 = ر dg2قبل ر dg4 .
=
أين H3و H4- المحتوى الحراري لغاز المداخن عند درجات الحرارة ر dg3و ر dg4على التوالي ، كيلوجول / كجم ،
تدفق الحرارة المدرك عن طريق الهواء ، W:
أين مع In-x- متوسط السعة الحرارية النوعية للهواء ، kJ / (kg · K) ؛
0.97 - كفاءة سخان الهواء ،
درجة حرارة الهواء النهائية ( تي إكس إن إكس) من معادلة توازن الحرارة:
ل.
5. ميزان حرارة KTAN
بعد سخان الهواء ، تدخل غازات المداخن إلى جهاز التلامس بفوهة نشطة (KTAN) ، حيث تنخفض درجة حرارتها من ر dg5 = ر dg4تصل إلى درجة الحرارة ر dg6= 60 درجة مئوية.
تتم إزالة حرارة غاز المداخن بواسطة دفقين منفصلين للمياه. يتلامس أحد الدفقين بشكل مباشر مع غازات المداخن ، بينما يتبادل الآخر الحرارة معها من خلال جدار الملف.
تدفق الحرارة المنبعث من غازات المداخن ، W:
أين H5و H6- المحتوى الحراري لغاز المداخن عند درجة الحرارة ر dg5و ر dg6على التوالي ، كيلوجول / كجم ،
يتم تحديد كمية ماء التبريد (الإجمالي) ، كجم / ثانية ، من معادلة توازن الحرارة:
حيث η - كفاءة KTAN ، η = 0.9 ،
كجم / ثانية.
التدفق الحراري الملحوظ بمياه التبريد ، W:
أين G المياه- استهلاك مياه التبريد ، كجم / ث:
مع الماء- السعة الحرارية النوعية للماء ، 4.19 كيلو جول / (كجم كلفن) ؛
ر ن ماءو ر إلى الماء- درجة حرارة الماء عند مدخل ومخرج KTAN ، على التوالي ،
6. حساب كفاءة محطة استعادة الحرارة
عند تحديد قيمة كفاءة النظام المركب ( η mu) الطريقة التقليدية المستخدمة.
يتم حساب كفاءة محطة استعادة الحرارة وفقًا للصيغة التالية:
7. تقييم الطاقة لنظام "الفرن - غلايات حرارة النفايات"
تتيح الطريقة الصارمة لتحليل الأنظمة التكنولوجية للطاقة التقييم الأكثر موضوعية ونوعية لخسائر الطاقة ، والتي لم يتم اكتشافها بأي شكل من الأشكال خلال التقييم التقليدي باستخدام القانون الأول للديناميكا الحرارية. في الحالة قيد النظر ، يتم استخدام كفاءة الطاقة كمعيار للتقييم ، والذي يتم تعريفه على أنه نسبة الطاقة الخارجة عن الطاقة التي يتم توفيرها للنظام:
أين ه الفرعية- الوقود ، MJ / كغ ؛
E Resp.- الطاقة التي يتم امتصاصها من خلال تدفق بخار الماء في الفرن وغلاية تسخين النفايات.
في حالة الوقود الغازي ، فإن الطاقة الموردة هي مجموع طاقة الوقود ( E sub1) وطاقة الهواء ( E sub2):
أين ن نو لكن- المحتوى الحراري للهواء عند درجة حرارة مدخل الفرن ودرجة الحرارة المحيطة ، على التوالي ، كيلو جول / كجم ؛
الذي - التي- 298 كلفن (25 درجة مئوية) ؛
∆S- التغيير في إنتروبيا الهواء ، kJ / (kg · K).
في معظم الحالات ، يمكن إهمال قيمة طاقة الهواء ، أي:
إن الطاقة المفردة المخصصة للنظام قيد الدراسة هي مجموع الطاقة الخارجة عن طريق بخار الماء في الفرن ( E Resp1) ، والطاقة التي يمتصها بخار الماء في CH ( E Resp2).
لتدفق البخار المسخن في الفرن:
أين جي- استهلاك البخار في الفرن ، كجم / ثانية ؛
ح vp1و ح vp2- المحتوى الحراري لبخار الماء عند مدخل ومخرج الفرن ، على التوالي ، كيلو جول / كجم ؛
ΔS vp- التغير في إنتروبيا بخار الماء ، kJ / (kg · K).
لتدفق بخار الماء المتحصل عليه في الجهد العالي:
أين ز ن- استهلاك البخار بوحدة المعالجة المركزية ، كجم / ثانية ؛
ح إلى الفصل- المحتوى الحراري لبخار الماء المشبع عند مخرج KU ، kJ / kg ؛
ح ن في- المحتوى الحراري لمياه التغذية عند مدخل كو ، كيلو جول / كجم.
E Resp. = E otv1 + E otv2 ,
E Resp.= 1965.8 + 296.3 = 2262.1 جول / كجم.
خاتمة
بعد إجراء الحساب للتركيب المقترح (استرداد حرارة الغازات العادمة لفرن العملية) ، يمكننا أن نستنتج أنه بالنسبة لتكوين وقود معين ، وإنتاجية الفرن من حيث بخار الماء ، والمؤشرات الأخرى ، فإن كفاءة النظام المركب مرتفع ، وبالتالي ، يكون التثبيت فعالاً ؛ يتضح هذا أيضًا من خلال تقييم الطاقة في نظام "الفرن - غلاية حرارة النفايات" ، ومع ذلك ، من حيث تكاليف الطاقة ، يترك التركيب الكثير مما هو مرغوب فيه ويحتاج إلى تحسين.
قائمة الأدب المستخدم
1. حراز د .و. طرق استخدام مصادر الطاقة الثانوية في الصناعات الكيماوية / د. خرز ، ب. بساكيس. - م: الكيمياء ، 1984. - 224 ص.
2. سكوبلو أ . و. Skoblo A.I. ، Tregubova I.A. ، Yu.K. ، Molokanov. - الطبعة الثانية ، المنقحة. وإضافية - م: الكيمياء ، 1982. - 584 ص.
3. بافلوف ك .F. أمثلة ومهام في سياق عمليات وأجهزة التكنولوجيا الكيميائية: Proc. دليل للجامعات / K. F. Pavlov، P. G. Romankov، A. A. Noskov؛ إد. بي جي رومانكوفا. - الطبعة العاشرة ، المنقحة. وإضافية - لام: الكيمياء ، 1987. - 576 ص.
زائدة
عند إنشاء فرن ، من الناحية المثالية ، قد يرغب المرء في الحصول على مثل هذا التصميم الذي يعطي تلقائيًا قدرًا من الهواء حسب الحاجة للاحتراق. للوهلة الأولى ، يمكن القيام بذلك باستخدام مدخنة. في الواقع ، كلما اشتد احتراق الحطب ، كلما زادت غازات المداخن الساخنة ، يجب أن يكون الدفع (نموذج المكربن) أكبر. لكنها ليست كذلك. لا تعتمد المسودة إطلاقاً على كمية غازات المداخن الساخنة المتولدة. السحب هو انخفاض الضغط في الأنبوب من رأس الأنبوب إلى صندوق الاحتراق. يتم تحديده من خلال ارتفاع الأنبوب ودرجة حرارة غازات المداخن ، أو بالأحرى كثافتها.
يتم تحديد الاتجاه من خلال الصيغة:
F \ u003d A (p in - p d) h
حيث F هو الدفع ، A هو المعامل ، p هو كثافة الهواء الخارجي ، p d هو كثافة غاز المداخن ، h هو ارتفاع الأنبوب
يتم حساب كثافة غاز المداخن بالصيغة التالية:
ص د \ u003d ف في (273 + ر في) / (273 + ر د)
حيث t in و t d - درجة الحرارة بالدرجات المئوية للهواء الجوي الخارجي خارج الأنبوب وغازات المداخن في الأنبوب.
سرعة غازات المداخن في الأنبوب (حجم التدفق ، أي قدرة الشفط للأنبوب) جيلا يعتمد على ارتفاع الأنبوب إطلاقا ويتم تحديده من خلال اختلاف درجة الحرارة بين غازات المداخن والهواء الخارجي ، وكذلك مساحة المقطع العرضي للمدخنة. يتبع عدد من الاستنتاجات العملية من هذا.
أولاً، المداخن عالية ليس على الإطلاق لزيادة تدفق الهواء عبر صندوق الاحتراق ، ولكن فقط لزيادة السحب (أي انخفاض الضغط في الأنبوب). هذا مهم جدًا لمنع انقلاب التيار (تدخين الفرن) في حالة ضغط الرياح (يجب أن تتجاوز قيمة الدفع دائمًا ضغط الرياح المحتمل).
ثانيًا، من الملائم تنظيم تدفق الهواء بمساعدة الأجهزة التي تغير مساحة القسم الحر من الأنبوب ، أي بمساعدة الصمامات. مع زيادة مساحة المقطع العرضي لقناة المدخنة ، على سبيل المثال ، بمعامل اثنين ، يمكن للمرء أن يتوقع زيادة مضاعفة تقريبًا في تدفق الهواء الحجمي عبر صندوق الاحتراق.
دعونا نشرح هذا بمثال بسيط وتوضيحي. لدينا فرنان متطابقان. نحن نجمعهم في واحد. نحصل على موقد مزدوج الحجم مع ضعف كمية الخشب المحترق ، مع ضعف تدفق الهواء ومساحة المقطع العرضي للأنبوب. أو (وهو نفس الشيء) ، إذا اشتعلت المزيد والمزيد من الحطب في صندوق الاحتراق ، فمن الضروري فتح الصمامات على الأنبوب أكثر وأكثر.
ثالثاإذا احترق الموقد بشكل طبيعي في حالة الاستقرار ، وقمنا أيضًا بإدخال تيار من الهواء البارد إلى صندوق الاحتراق بعد الخشب المحترق في المدخنة ، فسوف تبرد غازات المداخن على الفور ، وسيقل تدفق الهواء عبر الموقد. في الوقت نفسه ، سيبدأ حرق الحطب في التلاشي. بمعنى ، لا يبدو أننا نؤثر بشكل مباشر على الحطب ونوجه التدفق الإضافي عبر الحطب ، ولكن اتضح أن الأنبوب يمكنه تمرير غازات احتراق أقل من ذي قبل ، عندما كان تدفق الهواء الإضافي غائبًا. سيقلل الأنبوب نفسه من تدفق الهواء إلى الحطب الذي كان في السابق ، بالإضافة إلى أنه لن يسمح بتدفق إضافي للهواء البارد. بمعنى آخر ، سيتم حظر المدخنة.
هذا هو السبب في أن الهواء البارد يتسرب من خلال فتحات في المداخن ، وتدفق الهواء المفرط في صندوق الاحتراق ، وبالفعل فإن أي فقد للحرارة في المدخنة يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة غاز المداخن يعد ضارًا للغاية.
الرابعةكلما زاد معامل المقاومة الديناميكية للغاز في المدخنة ، انخفض تدفق الهواء. أي أنه من المستحسن جعل جدران المدخنة ناعمة قدر الإمكان ، بدون اضطرابات وبدون انعطاف.
الخامسكلما انخفضت درجة حرارة غازات المداخن ، كلما تغير تدفق الهواء بشكل أكثر حدة مع التقلبات في درجة حرارة غازات المداخن ، وهو ما يفسر حالة عدم استقرار الأنبوب عند اشتعال الفرن.
في السادسةفي درجات حرارة غاز المداخن المرتفعة ، يكون معدل تدفق الهواء مستقلاً عن درجة حرارة غاز المداخن. أي أنه مع تسخين الفرن بقوة ، يتوقف تدفق الهواء عن الزيادة ويبدأ في الاعتماد فقط على المقطع العرضي للأنبوب.
تنشأ مشكلات عدم الاستقرار ليس فقط عند تحليل الخصائص الحرارية للأنبوب ، ولكن أيضًا عند النظر في ديناميكيات تدفق الغاز في الأنبوب. في الواقع ، المدخنة عبارة عن بئر مملوء بغاز المداخن الخفيف. إذا كان غاز المداخن الخفيف هذا لا يرتفع بسرعة كبيرة ، فمن الممكن أن الهواء الخارجي الثقيل يمكن أن يغرق ببساطة في الغاز الخفيف ويخلق تدفقًا هبوطيًا في الأنبوب. هذا الموقف محتمل بشكل خاص عندما تكون جدران المدخنة باردة ، أي أثناء اشتعال الفرن.
أرز. 1. مخطط حركة الغازات في مدخنة باردة: 1 - صندوق الاحتراق. 2 - تزويد الهواء من خلال المنفاخ ؛ 3 مدخنة 4 - صمام 5 - مدخنة الأسنان. 6-غازات المداخن 7-فشل الهواء البارد. 8 - تدفق الهواء يسبب انقلاب الدفع.
أ) أنبوب عمودي مفتوح سلس
ب) أنبوب مع صمام وسن
ج) أنبوب مع صمام علوي
تظهر الأسهم الصلبة اتجاهات حركة غازات المداخن الخفيفة الساخنة. تُظهر الأسهم المتقطعة اتجاهات التدفقات الهبوطية للهواء الثقيل البارد من الغلاف الجوي.
على ال أرز. 1 أيتم عرض الفرن بشكل تخطيطي ، حيث يتم توفير الهواء 2 ويتم تفريغ غازات المداخن 6 من خلال المدخنة.حتى صندوق الاحتراق. يمكن أن يحل هذا التدفق المتساقط محل تدفق الهواء "العادي" من خلال المنفاخ 2. حتى إذا تم قفل الموقد بكل الأبواب وتم إغلاق جميع مخمدات دخول الهواء ، يمكن أن يظل الموقد يحترق بسبب الهواء القادم من الأعلى. بالمناسبة ، هذا ما يحدث غالبًا عندما يحترق الفحم مع إغلاق أبواب الفرن. قد يحدث قلب كامل للغاطس: سوف يدخل الهواء من الأعلى عبر الأنبوب ، وستخرج غازات المداخن من الباب.
في الواقع ، يوجد دائمًا على الجدار الداخلي للمدخنة نتوءات ونمو وخشونة عند الاصطدام الذي تتدفق به غازات المداخن والهواء البارد المتجه نحو الأسفل وتختلط مع بعضها البعض. في الوقت نفسه ، يتم دفع تدفق الهواء البارد نحو الأسفل أو ، عند تسخينه ، يبدأ في الارتفاع لأعلى ممزوجًا بالغازات الساخنة.
يتم تعزيز تأثير الانحدار إلى أسفل من تدفق الهواء البارد إلى أعلى في وجود صمامات مفتوحة جزئيًا ، بالإضافة إلى ما يسمى بالسن ، والذي يستخدم على نطاق واسع في تكنولوجيا تصنيع المواقد ( أرز. 1 ب). يمنع السن تدفق الهواء البارد من المدخنة إلى مكان الموقد وبالتالي يمنع الموقد من التدخين.
تعتبر عمليات سحب الهواء في المدخنة خطيرة بشكل خاص في الطقس الضبابي: غازات المداخن غير قادرة على تبخر أصغر قطرات من الماء ، فهي تبرد ، وتقل قوة الدفع وقد تنقلب. في نفس الوقت ، الموقد يدخن بشدة ، لا يشتعل.
للسبب نفسه ، فإن المواقد ذات المداخن الرطبة تدخن كثيرًا. تعتبر صمامات البوابة العلوية فعالة بشكل خاص في منع التدفقات الهابطة ( أرز. 1 ج) ، قابل للتعديل حسب سرعة غازات المداخن في المدخنة. ومع ذلك ، فإن تشغيل هذه الصمامات غير مريح.
أرز. الشكل 2. اعتماد معامل الهواء الزائد أ على وقت تسخين الفرن (منحنى صلب). المنحنى المنقط هو استهلاك الهواء المطلوب G استهلاك للأكسدة الكاملة لمنتجات احتراق الحطب (بما في ذلك السخام والمواد المتطايرة) في غازات المداخن (بالوحدات النسبية). المنحنى المتقطع هو الاستهلاك الفعلي للهواء G للأنبوب الذي يوفره غاطس الأنبوب (بالوحدات النسبية). معامل الهواء الزائد هو حاصل فصل الأنابيب G لكل تدفق G.
يحدث السحب المستقر والقوي بدرجة كافية فقط بعد تسخين جدران المدخنة ، الأمر الذي يستغرق وقتًا طويلاً ، لذلك لا يوجد دائمًا ما يكفي من الهواء في بداية التسخين. في هذه الحالة ، يكون معامل الهواء الزائد أقل من الوحدة ، ويدخن الفرن ( أرز. 2). والعكس صحيح: في نهاية التسخين ، تظل المدخنة ساخنة ، وتبقى المسودة لفترة طويلة ، على الرغم من أن الحطب قد احترق تقريبًا (معامل الهواء الزائد هو أكثر من واحد). تصل الأفران المعدنية ذات المداخن المعدنية المعزولة بسرعة إلى النظام بسبب السعة الحرارية المنخفضة مقارنة بأنابيب الطوب.
يمكن متابعة تحليل العمليات في المدخنة ، لكن من الواضح بالفعل أنه بغض النظر عن مدى جودة الموقد نفسه ، يمكن تقليل جميع مزاياها إلى الصفر بواسطة مدخنة سيئة. بالطبع ، من الناحية المثالية ، يجب استبدال المدخنة بنظام حديث لاستخراج غاز المداخن القسري باستخدام مروحة كهربائية ذات تدفق قابل للتعديل ومع تكثيف مسبق للرطوبة من غازات المداخن. يمكن لهذا النظام ، من بين أشياء أخرى ، تنظيف غازات المداخن من السخام وأول أكسيد الكربون والشوائب الضارة الأخرى ، وكذلك تبريد غازات المداخن المفرغة وتوفير استعادة الحرارة.
لكن كل هذا في المستقبل البعيد. بالنسبة للمقيم في الصيف والبستاني ، يمكن أن تصبح المدخنة أحيانًا أكثر تكلفة من الموقد نفسه ، خاصة في حالة تدفئة منزل متعدد المستويات. عادة ما تكون مداخن الساونا أبسط وأقصر ، لكن مستوى حرارة الموقد يمكن أن يكون مرتفعًا جدًا. هذه الأنابيب ، كقاعدة عامة ، ساخنة جدًا بطولها بالكامل ، وغالبًا ما تتطاير الشرر والرماد منها ، لكن التكثيف والسخام غير مهمين.
إذا كنت تخطط حاليًا لاستخدام مبنى الساونا فقط كحمام ، فيمكن أيضًا جعل الأنبوب غير معزول. إذا كنت تفكر أيضًا في الحمام كمكان لإقامة محتملة (إقامة مؤقتة ، مبيت لليلة) ، خاصة في فصل الشتاء ، فمن الأفضل أن تجعل الأنبوب معزولًا على الفور ، وعلاوة على ذلك ، من الناحية النوعية ، "مدى الحياة". في الوقت نفسه ، يمكن تغيير المواقد كل يوم على الأقل ، ويمكن اختيار التصميم بشكل أكثر ملاءمة وأنسب ، وسيكون الأنبوب هو نفسه.
على الأقل ، إذا كان الموقد يعمل في وضع الاحتراق طويل المدى (حرق حطب مشتعل) ، فإن عزل الأنابيب ضروري للغاية ، لأنه في حالة الطاقة المنخفضة (1-5 كيلو واط) ، سيصبح الأنبوب المعدني غير المعزول باردًا تمامًا ، وسيصبح المكثف تتدفق بكثرة ، والتي في أشد الصقيع يمكن أن تتجمد وتسد الأنبوب بالجليد. هذا أمر خطير بشكل خاص في وجود شبكة مانعة للشرر ومظلات ذات فجوات ممر صغيرة. موانع الشرارة مفيدة للتدفئة المكثفة في الصيف وخطيرة للغاية لظروف حرق الحطب الضعيفة في الشتاء. نظرًا لاحتمال انسداد الأنابيب بالجليد ، تم حظر تركيب عاكسات ومظلات على المداخن في عام 1991 (وحتى في وقت سابق على مداخن مواقد الغاز).
للأسباب نفسها ، يجب ألا تنجرف في ارتفاع الأنبوب - مستوى الدفع ليس مهمًا جدًا لموقد الساونا غير المرتجع. إذا كان هناك دخان ، يمكنك دائمًا تهوية الغرفة بسرعة. ولكن يجب ملاحظة الارتفاع فوق حافة السقف (0.5 متر على الأقل) لمنع انقلاب الاتجاه أثناء هبوب الرياح. على الأسطح المستوية ، يجب أن يبرز الأنبوب فوق الغطاء الثلجي. على أي حال ، من الأفضل أن يكون لديك أنبوب سفلي ، ولكنه أكثر دفئًا (من أعلى ، ولكن أكثر برودة). المداخن الطويلة تكون دائمًا باردة وخطيرة في الشتاء.
المداخن الباردة لها عيوب كثيرة. في الوقت نفسه ، يتم تسخين الأنابيب غير المعزولة ، ولكن ليست طويلة جدًا على المواقد المعدنية بسرعة أثناء إشعال النار (أسرع بكثير من أنابيب الطوب) ، وتظل ساخنة مع التسخين القوي ، وبالتالي فهي تستخدم على نطاق واسع جدًا في الحمامات (وليس فقط في الحمامات ) ، خاصة أنها رخيصة نسبيًا. لا تُستخدم أنابيب الأسمنت الأسبستي في الأفران المعدنية ، لأنها ثقيلة ، وتنهار أيضًا عند ارتفاع درجة حرارتها مع تطاير الشظايا.
أرز. 3. أبسط تصميمات المداخن المعدنية: 1- مدخنة معدنية دائرية. 2 - شرارة الماسك. 3 - غطاء لحماية الأنبوب من هطول الأمطار في الغلاف الجوي ؛ 4 - العوارض الخشبية 5 - تغليف السقف. 6 - كتل خشبية بين العوارض الخشبية (أو العوارض) لتصميم فتحة الحريق (القطع) في السقف أو السقف (إذا لزم الأمر) ؛ 7 - حافة السقف 8 - الأسقف الناعمة (مواد التسقيف ، hydrostekloizol ، البلاط اللين ، ألواح الكرتون المموج البيتومين ، إلخ) ؛ 9 - صفيحة معدنية للأسقف وتغطية الفتحة (يُسمح باستخدام صفيحة مسطحة من aceid - لوح عازل كهربائي من الأسمنت الأسبستي) ؛ 10 - وسادة الصرف المعدنية. 11 - سد الفجوة الأسبستوس (مشترك) ؛ 12 - غطاء معدني قضاعة ؛ 13 - عوارض السقف (مع ملء الفراغ بالعزل) ؛ 14 - بطانة السقف. 15 - أرضية العلية (إذا لزم الأمر) ؛ 16 - قطع السقف المعدني ؛ 17 - زوايا حديد التسليح. 18 - قطع الغطاء المعدني للسقف (إذا لزم الأمر) ؛ 19 - عازل مقاوم للحرارة غير قابل للاحتراق (الطين الممتد ، الرمل ، البيرلايت ، الصوف المعدني) ؛ 20 - وسادة واقية (صفيحة معدنية فوق طبقة من الورق المقوى الأسبستوس بسمك 8 مم) ؛ 21 - شاشة الأنابيب المعدنية.
أ) الأنابيب المعزولة غير الحرارية ؛
ب) أنبوب معزول بالحرارة مع مقاومة انتقال حراري لا تقل عن 0.3 م 2 -deg / W (أي ما يعادل سمك القرميد 130 مم أو سماكة عازلة من الصوف المعدني 20 مم).
على ال أرز. 3يتم تقديم مخططات تركيب نموذجية للأنابيب المعدنية غير المعزولة. يجب شراء الأنبوب نفسه من الفولاذ المقاوم للصدأ بسمك لا يقل عن 0.7 مم. القطر الأكثر شيوعًا للأنبوب الروسي هو 120 ملم ، والفنلندي 115 ملم.
وفقًا لـ GOST 9817-95 ، يجب ألا تقل مساحة المقطع العرضي للمدخنة متعددة الدورات عن 8 سم 2 لكل 1 كيلو وات من ناتج الحرارة المقنن المنطلق في الفرن عند حرق الخشب. لا ينبغي الخلط بين هذه الطاقة والطاقة الحرارية لفرن كثيف الحرارة ، المنطلق من سطح الطوب الخارجي للفرن إلى الغرفة وفقًا لـ SNiP 2.04.05-91. هذا هو واحد من العديد من حالات سوء الفهم لوثائقنا المعيارية. نظرًا لأن الأفران كثيفة الحرارة عادةً ما يتم تسخينها فقط 2-3 ساعات في اليوم ، فإن الطاقة الموجودة في الفرن أكبر بحوالي عشر مرات من قوة إطلاق الحرارة من سطح فرن الطوب.
في المرة القادمة سنتحدث عن ميزات تركيب المداخن.