Stokiyometrik hava hacminde tam yanma ürünlerinin ısı kapasitesi. Baca gazlarının termofiziksel özellikleri Farklı sıcaklıklarda baca gazlarının yoğunluk tablosu
Yakıt karbonu (21C + 2102 + 79N2 = 21C02 + 79N2) denklemine göre havada yakıldığında, yanma ürünlerindeki her CO2 hacmi için 79: 21 = 3.76 hacim N2 vardır.
Antrasit, yağsız kömür ve yüksek karbon içeriğine sahip diğer yakıtların yanması sırasında, bileşim olarak karbon yanma ürünlerine benzer yanma ürünleri oluşur. Hidrojen denkleme göre yakıldığında
42H2+2102+79N2=42H20+79N2
Her H20 hacmi için 79:42 = 1.88 hacim nitrojen vardır.
Doğal, sıvılaştırılmış ve kok fırını gazları, sıvı yakıtlar, yakacak odun, turba, kahverengi kömür, uzun alev ve gaz kömürü ve yanıcı kütlede önemli bir hidrojen içeriğine sahip diğer yakıtların yanma ürünlerinde, çok sayıda bazen CO2 hacmini aşan su buharı. Üstte nemin varlığı
|
Tablo 36 Isı kapasitesi, kcal/(m3. °C) |
Canlı, doğal olarak, yanma ürünlerindeki su buharı içeriğini arttırır.
Ana yakıt türlerinin stokiyometrik bir hava hacminde tamamen yanması ürünlerinin bileşimi Tablo'da verilmiştir. 34. Bu tablodaki verilerden, tüm yakıtların yanma ürünlerindeki N2 içeriğinin, toplam CO2-f-H20 içeriğini önemli ölçüde aştığı ve karbon yanma ürünlerinde %79 olduğu görülebilir.
Hidrojen yanma ürünleri %65 N2 içerir; doğal ve sıvılaştırılmış gazların yanma ürünleri, benzin, fuel oil ve diğer hidrokarbon yakıtlar %70-74 N2 içerir.
Pirinç. 5. Hacimsel ısı kapasitesi
yanma ürünleri
4 - karbon yanma ürünleri
5 - hidrojen yanma ürünleri
Oksijen içermeyen tam yanma ürünlerinin ortalama ısı kapasitesi formülle hesaplanabilir.
C \u003d 0.01 (Cc02C02 + Cso2S02 + Cn20H20 + CN2N2) kcal / (m3 - ° С), (VI. 1)
Сс0г, Cso2, СНа0, CNa, karbondioksit, kükürt dioksit, su buharı ve azotun hacimsel ısı kapasiteleri ve С02, S02, Н20 ve N2, yanma ürünlerindeki karşılık gelen bileşenlerin içeriğidir, % (hacim) .
Bu formüle göre (VI. 1) aşağıdaki formu alır:
C \u003d 0.01. (Cc02 /? 02 + CHj0H20-bCNi! N2) kcal / (m3 "°C). (VI.2)
0 ila 2500 °C sıcaklık aralığında CO2, H20 ve N2'nin ortalama hacimsel ısı kapasitesi Tablo'da verilmiştir. 36. Artan sıcaklıkla bu gazların ortalama hacimsel ısı kapasitesindeki değişimi karakterize eden eğriler, Şek. 5.
Masadan. Şekil l'de gösterilen 16 veri ve eğri. 5 şunları gösterir:
1. CO2'nin hacimsel ısı kapasitesi, H20'nin ısı kapasitesini önemli ölçüde aşar ve bu da, 0 ila 2000 °C arasındaki tüm sıcaklık aralığında N2'nin ısı kapasitesini aşar.
2. Artan sıcaklıkla CO2'nin ısı kapasitesi H20'nin ısı kapasitesinden daha hızlı ve H20'nin ısı kapasitesi N2'nin ısı kapasitesinden daha hızlı artar. Ancak buna rağmen, karbon ve hidrojen yanma ürünlerinin ağırlıklı ortalama hacimsel ısı kapasiteleri stokiyometrik hacim hava biraz farklı.
İlk bakışta biraz beklenmedik olan bu durum, karbonun havada tam yanması ürünlerinde, en yüksek hacimsel ısı kapasitesine sahip her metreküp CO2 için minimum 3,76 m3 N2 bulunmasından kaynaklanmaktadır. volumetrik
|
Teorik olarak gerekli hava miktarında karbon ve hidrojen yanma ürünlerinin ortalama hacimsel ısı kapasiteleri, kcal/(m3-°С)
|
Isı kapasitesi ve hacimsel ısı kapasitesi CO2'den daha az, ancak N2'den daha fazla olan her metreküp su buharı için hidrojen yanma ürünlerinde, azot miktarının yarısı (1.88 m3) vardır.
Sonuç olarak, Tablodaki verilerden görülebileceği gibi, havadaki karbon ve hidrojenin yanma ürünlerinin ortalama hacimsel ısı kapasiteleri eşitlenir. 37 ve Şekiller'de 4 ve 5 eğrilerinin karşılaştırılması. 5. Karbon ve hidrojenin havadaki yanma ürünlerinin ağırlıklı ortalama ısı kapasiteleri arasındaki fark %2'yi geçmez. Doğal olarak, stokiyometrik bir hava hacminde esas olarak karbon ve hidrojenden oluşan yakıtın yanma ürünlerinin ısı kapasiteleri, eğriler 4 ve 5 arasındaki dar bir bölgede bulunur (Şekil 5'te gölgeli).
Çeşitli vidogların tam yanma ürünleri; 0 ila 2100 °C sıcaklık aralığında stokiyometrik havada bulunan yakıtlar aşağıdaki ısı kapasitesine sahiptir, kcal/(m3>°C):
Yanma ürünlerinin ısı kapasitesindeki dalgalanmalar Çeşitli türler yakıtlar nispeten küçüktür. saat katı yakıt yüksek nem içeriğine sahip (yakacak odun, turba, kahverengi kömür vb.) aynı sıcaklık aralığındaki yanma ürünlerinin ısı kapasitesi, düşük nem içeriğine sahip yakıtlardan (antrasit, kömür, akaryakıt, doğal gaz vb.) daha yüksektir. .) . Bunun nedeni, yanma ürünlerinde yüksek nem içeriğine sahip yakıtın yanması sırasında, diyatomik gaz - nitrojene kıyasla daha yüksek bir ısı kapasitesine sahip olan su buharı içeriğinin artmasıdır.
Masada. 38, çeşitli sıcaklık aralıkları için hava ile seyreltilmemiş tam yanma ürünlerinin ortalama hacimsel ısı kapasitelerini gösterir.
Tablo 38
|
0 ila t ° С sıcaklık aralığında hava ile seyreltilmemiş yakıt ve havanın yanma ürünlerinin ortalama ısı kapasitelerinin değeri
|
Yakıttaki nem içeriğindeki bir artış, daha düşük nemli yakıtın yanma ürünlerinin ısı kapasitesi ile karşılaştırıldığında, aynı sıcaklık aralığında içlerindeki su buharı içeriğindeki artış nedeniyle yanma ürünlerinin ısı kapasitesini arttırır. içeriği ve aynı zamanda su çifti nedeniyle yanma ürünlerinin hacmindeki artış nedeniyle yakıtın yanma sıcaklığını düşürür.
Yakıttaki nem içeriğinin artmasıyla, belirli bir sıcaklık aralığında yanma ürünlerinin hacimsel ısı kapasitesi artar ve aynı zamanda değerdeki azalma nedeniyle sıcaklık aralığı 0'dan £max'a düşer.<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).
Bu, kalorimetrik ve hesaplanan yanma sıcaklıklarının belirlenmesini önemli ölçüde basitleştirmeyi mümkün kılar (Bölüm VII'de açıklanan yönteme göre). Bu durumda izin verilen hata genellikle %1'i veya 20°'yi geçmez.
Şekil 4 ve 5'teki eğrilerin dikkate alınmasından. 5, 0 ila t ° C sıcaklık aralığında, örneğin 0 ila 0 ila 0 arasında bir stokiyometrik hava hacminde karbonun tamamen yanması ürünlerinin ısı kapasitesi oranının
|
Stokiyometrik bir hava hacminde, %0 ila %40 nem içeriğine sahip çeşitli katı yakıt türlerinin 0 ila t'mayL arasındaki yanma ürünlerinin ısı kapasitesi
|
200 ve 0 ila 2100 °C, aynı sıcaklık aralıklarında hidrojen yanma ürünlerinin ısı kapasitelerinin oranına pratik olarak eşittir. Belirtilen ısı kapasiteleri oranı C', stokiyometrik bir hava hacminde çeşitli yakıt türlerinin tam yanması ürünleri için pratik olarak sabit kalır.
Masada. 40, gaz halindeki yanma ürünlerine (antrasit, kok, kömür, sıvı yakıt, doğal, petrol, kok fırın gazları, vb.) 0 ila t ° С sıcaklık aralığında ve 0 ila 2100 ° C sıcaklık aralığında. Bu yakıt türlerinin ısı kapasitesi 2100 °C'ye yakın olduğundan, belirtilen ısı kapasitelerinin oranı C', 0 ila t ve 0 ila tm&x- sıcaklık aralığındaki ısı kapasitelerinin oranına eşittir.
Masada. 40 ayrıca, yakıtın yanması sırasında gaz halindeki yanma ürünlerine, yani katı yakıttaki nem, gaz halindeki azot ve karbondioksite geçen, yüksek balast içeriğine sahip yakıtın yanma ürünleri için hesaplanan C' değerlerini gösterir. yakıt. Bu tür yakıtların (odun, turba, kahverengi kömür, karma jeneratör, hava ve yüksek fırın gazları) ısı kapasitesi 1600-1700 °C'dir.
Tablo 40
|
Yanma ürünlerinin C 've hava K'nin 0 ila t ° C sıcaklık aralığındaki ısı kapasitelerinin, 0 ila t ° C arasındaki yanma ürünlerinin ısı kapasitesine oranı
|
Tablodan da anlaşılacağı gibi. 40, C' ve K değerleri, farklı balast içeriği ve ısı çıkışı olan yakıt yanma ürünleri için bile çok az farklılık gösterir.
Nemli hava, kuru hava ile su buharının bir karışımıdır. Doymamış havada nem aşırı ısıtılmış buhar halindedir ve bu nedenle nemli havanın özellikleri ideal gaz yasalarıyla yaklaşık olarak tanımlanabilir.
Nemli havanın ana özellikleri şunlardır:
1. Mutlak nem g 1 m3 nemli havada bulunan su buharı miktarını belirleyen . Su buharı karışımın tüm hacmini kaplar, bu nedenle havanın mutlak nemi 1 m3 su buharı veya buhar yoğunluğunun kütlesine eşittir, kg / m3
2. Bağıl nem j, aynı basınç ve sıcaklıkta havanın mutlak nemini mümkün olan maksimum neme oranı veya 1 m3 nemli havanın içerdiği su buharı kütlesinin kütleye oranı ile ifade edilir. Aynı basınç ve sıcaklıkta 1 m3 nemli havayı tamamen doyurmak için gereken su buharı miktarı.
Bağıl nem, havanın nemle doyma derecesini belirler:
, (1.2)
yoğunluğu Pa'ya karşılık gelen su buharının kısmi basıncı nerede; - aynı sıcaklıkta doymuş buharın basıncı, Pa; - 1 m3 doymuş nemli havada mümkün olan maksimum buhar miktarı, kg / m3; - nemli havanın kısmi basıncı ve sıcaklığındaki buhar yoğunluğu, kg/m 3 .
(1.2) bağıntısı ancak sıvı buharın doyma durumuna kadar ideal gaz olduğu varsayıldığında geçerlidir.
Nemli havanın yoğunluğu r, nemli hava sıcaklığında 1 m3 nemli havanın kısmi basınçlarında su buharı ve kuru havanın yoğunluklarının toplamıdır. T, İLE:
(1.3)
1 m3 nemli havanın kısmi basıncında kuru havanın yoğunluğu, kg / m3; - kuru havanın kısmi basıncı, Pa; - kuru havanın gaz sabiti, J/(kg×K).
Hava ve su buharı için durum denklemini ifade ederek, elde ederiz.
, (1.5)
hava ve su buharının kütle akış hızı nerede, kg/s.
Bu eşitlikler aynı hacim için geçerlidir. V aynı sıcaklıkta nemli hava. İkinci eşitliği birinciye bölerek nem içeriği için başka bir ifade elde ederiz.
. (1.6)
Burada hava J/(kg×K) ve su buharı J/(kg×K) için gaz sabitlerinin değerlerini değiştirerek, 1 kg kuru hava başına kilogram su buharı olarak ifade edilen nem içeriği değerini elde ederiz.
. (1.7)
Kısmi hava basıncının önceki ve AT ile aynı birimlerdeki barometrik hava basıncıdır. R, barometrik basınç altında nemli hava alıyoruz
. (1.8)
Böylece, belirli bir barometrik basınçta, havanın nem içeriği sadece su buharının kısmi basıncına bağlıdır. Havadaki mümkün olan maksimum nem içeriği, nereden
. (1.9)
Doyma basıncı sıcaklıkla arttığından, havada bulunabilecek maksimum olası nem miktarı sıcaklığına bağlıdır ve ne kadar fazlaysa sıcaklık da o kadar yüksek olur. (1.7) ve (1.8) denklemleri ve için çözülürse, o zaman şunu elde ederiz:
(1.10)
. (1.11)
1 kg kuru hava başına metreküp cinsinden nemli hava hacmi formülle hesaplanır.
(1.12)
Nemli havanın özgül hacmi v, m 3 / kg, nemli hava hacminin 1 kg kuru hava başına karışımın kütlesine bölünmesiyle belirlenir:
Bir ısı taşıyıcı olarak nemli hava, kuru hava ve su buharı entalpilerinin toplamına eşit bir entalpi (1 kg kuru hava başına kilojul olarak) ile karakterize edilir.
(1.14)
kuru havanın özgül ısı kapasitesi nerede, kJ/(kg×K); t– hava sıcaklığı, °С; ben- kızgın buharın entalpisi, kJ/kg.
Düşük basınçlarda 1 kg kuru doymuş su buharının entalpisi, ampirik formül, kJ/kg ile belirlenir:
burada 0 °C sıcaklıkta buharın entalpisine yaklaşık olarak eşit bir sabit katsayı; = 1.97 kJ/(kg×K) – buharın özgül ısı kapasitesi.
Değerlerin değiştirilmesi ben(1.14) ifadesi ile ve kuru havanın özgül ısı kapasitesi sabiti ve 1.0036 kJ / (kg × K) olarak alındığında, nemli havanın entalpisini 1 kg kuru hava başına kilojul olarak buluruz:
Islak gaz parametrelerini belirlemek için yukarıda tartışılanlara benzer denklemler kullanılır.
, (1.17)
test gazı için gaz sabiti nerede; R- gaz basıncı.
Gaz entalpisi, kJ/kg,
gazın özgül ısı kapasitesi nerede, kJ/(kg×K).
Gazın mutlak nem içeriği:
. (1.19)
Hava-su ısı taşıyıcıları için temaslı ısı eşanjörlerini hesaplarken Tablodaki verileri kullanabilirsiniz. 1.1-1.2 veya hava (1.24-1.34) ve suyun (1.35) fizikokimyasal parametrelerini belirlemek için hesaplanmış bağımlılıklar. Baca gazları için Tablo 1'deki veriler kullanılabilir. 1.3.
Yaş gaz yoğunluğu, kg / m3:
, (1.20)
0 ° C'de kuru gazın yoğunluğu nerede, kg / m3; M g, M p, gaz ve buharın moleküler kütleleridir.
Islak gaz dinamik viskozite katsayısı, Pa×s:
, (1.21)
su buharının dinamik viskozite katsayısı nerede, Pa×s; - kuru gazın dinamik viskozite katsayısı, Pa×s; 
- kütle buhar konsantrasyonu, kg/kg.
Yaş gazın özgül ısı kapasitesi, kJ/(kg×K):
Islak gaz termal iletkenlik katsayısı, W/(m×K):
, (1.23)
nerede k adyabatik indeks; AT– katsayısı (monatomik gazlar için AT= 2.5; iki atomlu gazlar için AT= 1.9; triatomik gazlar için AT = 1,72).
Tablo 1.1. Kuru havanın fiziksel özellikleri ( R= 0.101 MPa)
| t, °C | , kg / m3 | , kJ/(kg×K) | , W/(m×K) | , Pa×s | , m 2 / s | halkla ilişkiler |
| -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 |
Kuru havanın termofiziksel özellikleri aşağıdaki denklemlerle tahmin edilebilir.
-20 ila +140 ° C arasındaki sıcaklıklarda kuru havanın kinematik viskozitesi, m 2 / s:
Pa; (1.24)
ve 140 ila 400 °С, m2/s:
. (1.25)
Tablo 1.2. Doygunluk halindeki suyun fiziksel özellikleri
| t, °C | , kg / m3 | , kJ/(kg×K) | , W/(m×K) | , m 2 / s | , N/m | halkla ilişkiler | |
| 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 |
Yaş gaz yoğunluğu, kg/m3.
2. egzoz gazları tarafından taşınan ısı. Tux = 8000C'de baca gazlarının ısı kapasitesini belirleyelim;
3. termal iletkenlik ile duvardan ısı kaybı.
Kasadan kaynaklanan kayıplar
Tonozun kalınlığı 0,3 m, malzemesi şamottur. Kubbenin iç yüzeyinin sıcaklığının gazların sıcaklığına eşit olduğunu kabul ediyoruz.
Ortalama fırın sıcaklığı:
Bu sıcaklığa göre, şamot malzemesinin termal iletkenlik katsayısını seçiyoruz:
Böylece, kasadan kaynaklanan kayıplar:
α, duvarların dış yüzeyinden ortam havasına ısı transfer katsayısıdır, 71,2 kJ / (m2 * h * 0С)
Duvarlardan kaynaklanan kayıplar. Duvarların duvarları iki katmandan yapılmıştır (şamot 345 mm, diyatomlu toprak 115 mm)
Duvar alanı, m2:
metodik bölge
kaynak bölgesi
Tomil bölgesi
son
Toplam duvar alanı 162.73 m2
Duvarın kalınlığı üzerinde doğrusal bir sıcaklık dağılımı ile, şamot kilinin ortalama sıcaklığı 550C ve diatomit 1500C olacaktır.
Buradan.
Duvarcılıktan kaynaklanan toplam kayıp
4. Pratik verilere göre, soğutma suyu ile ısı kayıpları %10 Qx gelire, yani Qx + Qp'ye eşit alınır.
5. Isı girdisinin %15'i oranında hesaplanmamış kayıpları kabul ediyoruz.
Fırının ısı dengesi için denklemi oluşturun
Fırının ısı dengesi Tablo 1'de özetlenmiştir; 2
tablo 1
Tablo 2
| Tüketim kJ/saat | % |
| Metali ısıtmak için harcanan ısı
| 53 |
| baca gazı ısısı | 26 |
| duvarcılıktan kaynaklanan kayıplar
| 1,9 |
| soğutma suyu kayıpları | 6,7 |
| hesaplanmamış kayıplar | 10,6 |
| Toplam: | 100 |
1 kg metalin ısıtılması için özgül ısı tüketimi
Brülörlerin seçimi ve hesaplanması
Fırına "boru içinde boru" tipi brülörlerin monte edildiğini kabul ediyoruz.
Kaynak bölgelerinde 16 adet, tutma bölgesinde 4 adet bulunmaktadır. toplam brülör sayısı 20 adet. Bir brülöre gelen tahmini hava miktarını belirleyin.
Vв - saatlik hava tüketimi;
TV - 400 + 273 = 673 K - hava ısıtma sıcaklığı;
N, brülör sayısıdır.
Brülörün önündeki hava basıncının 2,0 kPa olduğu varsayılmıştır. Gerekli hava akışının DBV 225 brülörü tarafından sağlandığı takip eder.
Brülör başına tahmini gaz miktarını belirleyin;
VG \u003d V \u003d 2667 saatlik yakıt tüketimi;
TG \u003d 50 + 273 \u003d 323 K - gaz sıcaklığı;
N, brülör sayısıdır.
8. Isı eşanjörünün hesaplanması
Hava ısıtması için, aralıklarının koridor düzenlemesi ile 57/49.5 mm çapında borulardan yapılmış metal bir döngü ısı eşanjörü tasarlıyoruz.
Hesaplama için ilk veriler:
Saatlik yakıt tüketimi B=2667 kJ/h;
1 m3 yakıt başına hava tüketimi Lα = 13,08 m3/m3;
1 m3 yanıcı gazdan elde edilen yanma ürünlerinin miktarı Va =13.89 m3/m3;
Hava ısıtma sıcaklığı tv = 4000С;
Fırından çıkan baca gazlarının sıcaklığı tux=8000C.
Saatlik hava tüketimi:
Saatlik duman çıkışı:
Nakavt ve baypas damperi ve hava kaçağı için duman kaybı dikkate alınarak, ısı eşanjöründen geçen saatlik duman miktarı.
Duman kaybını hesaba katarak m katsayısı, 0,7 alıyoruz.
Domuzlardaki hava kaçağını hesaba katan katsayı, 0.1 alacağız.
Hava kaçağı dikkate alınarak ısı eşanjörünün önündeki duman sıcaklığı;
burada iух, tух=8000С'de baca gazlarının ısı içeriğidir
Bu ısı içeriği, tD=7500C duman sıcaklığına karşılık gelir. (Bkz. Şekil 67(3))
Yanma ısısı. Kuru gaz halindeki yakıtın net kalorifik değeri Qf, 4 ila 47 MJ / m3 arasında değişir ve bileşimine bağlıdır - yanıcı ve yanıcı olmayanların oranı ve kalitesi
bileşenler. En düşük Qf değeri, ortalama bileşimi yaklaşık %30 yanıcı gaz (esas olarak karbon monoksit CO) ve yaklaşık %60 yanıcı olmayan azot N2 olan yüksek fırın gazı içindir. En büyük
Bileşimi yüksek ağır hidrokarbon içeriği ile karakterize edilen ilişkili gazlar için Qf değeri. Doğal gazların yanma ısısı dar bir Qf = 35.5…37.5 MJ/m3 aralığında dalgalanır.
Gaz halindeki yakıtları oluşturan tek tek gazların daha düşük kalorifik değeri Tablo'da verilmiştir. 3.2. Gaz halindeki yakıtların kalorifik değerini belirleme yöntemleri için Bölüm 3'e bakın.
Yoğunluk. Gazların mutlak ve bağıl yoğunlukları vardır.
Mutlak gaz yoğunluğu rg, kg/m3, bu gazın kapladığı hacmin 1 m3'ü başına gaz kütlesidir. Tek bir gazın yoğunluğunu hesaplarken, kilomo-la'sının hacmi 22.41 m3'e eşit olarak alınır (ideal gaz için olduğu gibi).
Bağıl gaz yoğunluğu Rotn, normal koşullar ve benzer hava yoğunluğu altındaki mutlak gaz yoğunluğunun oranıdır:
Rotn \u003d Rg / Pv \u003d Rg / 1.293, (6.1)
Burada rg, pE, sırasıyla, normal koşullar altında gaz ve havanın mutlak yoğunluğu, kg / m3'tür. Gazların bağıl yoğunluğu genellikle farklı gazları birbirleriyle karşılaştırmak için kullanılır.
Basit gazların mutlak ve bağıl yoğunluk değerleri Tabloda verilmiştir. 6.1.
Gaz karışımının yoğunluğu pjM, kg/m3, gazların özelliklerinin karışımdaki hacim fraksiyonlarına göre toplandığı toplama kuralına göre belirlenir:
Xj, yakıttaki 7. gazın hacimsel içeriği olduğunda, %; (rg); - yakıtın bir parçası olan j-th gazının yoğunluğu, kg/m3; n, yakıttaki tek tek gazların sayısıdır.
Gaz halindeki yakıtların yoğunluk değerleri tabloda verilmiştir. S.5.
Gaz yoğunluğu p, kg/m3, sıcaklığa ve basınca bağlı olarak formülle hesaplanabilir.
p0 normal koşullar altında gaz yoğunluğu olduğunda (T0 = 273 K ve p0 = 101,3 kPa), kg/m3; p ve T sırasıyla gerçek basınç, kPa ve gazın mutlak sıcaklığı, K'dir.
Hemen hemen tüm gazlı yakıt türleri havadan daha hafiftir, bu nedenle sızdığında tavanların altında gaz birikir. Güvenlik nedeniyle, kazanı çalıştırmadan önce, birikiminin en olası yerlerinde gazın bulunmadığını kontrol etmek zorunludur.
Gazların viskozitesi artan sıcaklıkla artar. Dinamik viskozite katsayısı p, Pa-s'nin değerleri, ampirik Seser-Land denklemi kullanılarak hesaplanabilir.
Tablo 6.1
Gaz yakıt bileşenlerinin özellikleri (t - O ° C chr \u003d 101,3 kPa'da)
|
Kimyasal |
Molar kütle M, |
Yoğunluk |
toplu konsantreler |
||
|
gazın adı |
mutlak |
Akraba |
Hava ile bir karışımda gazın tutuşma siyonik limitleri,% |
||
|
yanıcı gazlar |
|||||
|
propilen |
|||||
|
karbonmonoksit |
|||||
|
hidrojen sülfit |
|||||
|
yanıcı olmayan gazlar |
|||||
|
Karbon dioksit |
|||||
|
kükürt dioksit |
|||||
|
Oksijen |
|||||
|
Atmosferik hava. |
|||||
|
su buharı |
p0, normal koşullar altında gazın dinamik viskozite katsayısı olduğunda (G0 = 273 K ve p0 - 101,3 kPa), Pa-s; T, gazın mutlak sıcaklığıdır, K; C - gazın cinsine bağlı katsayı, K, Tablodan alınmıştır. 6.2.
Bir gaz karışımı için, dinamik viskozite katsayısı, bireysel bileşenlerin viskozite değerlerinden yaklaşık olarak belirlenebilir:
gj, yakıttaki j-th gazının kütle oranı olduğunda, %; Zu - j-th bileşeninin dinamik viskozite katsayısı, Pa-s; n, yakıttaki tek tek gazların sayısıdır.
Pratikte, kinematik viskozite katsayısı V, m2/s, yaygın olarak kullanılmaktadır.
hangi bağımlılık ile yoğunluk p aracılığıyla dinamik viskozite p ile ilgilidir
V = r / r. (6.6)
(6.4) ve (6.6) dikkate alınarak, basınca ve sıcaklığa bağlı olarak kinematik viskozite katsayısı v, m2/s, formülle hesaplanabilir.
v0, normal koşullar altında gazın kinematik viskozite katsayısı olduğunda (Go = 273 K ve p0 = 101,3 kPa), m2/s; p ve G sırasıyla gerçek basınç, kPa ve gazın mutlak sıcaklığı, K'dir; C - gazın cinsine bağlı katsayı, K, Tablodan alınmıştır. 6.2.
Gaz halindeki yakıtlar için kinematik viskozite katsayılarının değerleri Tabloda verilmiştir. s.9.
Tablo 6.2
Gaz yakıt bileşenlerinin viskozite ve ısıl iletkenlik katsayıları
(t \u003d 0 ° С ir \u003d 101,3 kPa'da)
|
gazın adı |
viskozite faktörü |
Termal iletkenlik katsayısı N03, W/(m-K) |
Sutherland katsayısı C, K |
|
|
Dinamik r-106, Pa-s |
Kinematik v-106, m2/s |
|||
|
yanıcı gazlar |
||||
|
propilen |
||||
|
karbonmonoksit |
||||
|
hidrojen sülfit |
||||
|
yanıcı olmayan gazlar Karbon dioksit |
||||
|
Oksijen |
||||
|
atmosferik hava |
||||
|
100 °C'de su buharı |
Termal iletkenlik. Gazlarda moleküler enerji transferi, termal iletkenlik katsayısı 'k, W / (m-K) ile karakterize edilir. Termal iletkenlik katsayısı basınçla ters orantılıdır ve artan sıcaklıkla artar. X katsayısının değerleri Sutherland formülü kullanılarak hesaplanabilir.
X,0 gazın normal şartlar altında ısıl iletkenliği ise (G0 = 273 K ve Po = 101,3 kPa), W / (m-K); p ve T sırasıyla gerçek basınç, kPa ve gazın mutlak sıcaklığı, K'dir; C - gazın cinsine bağlı katsayı, K, Tablodan alınmıştır. 6.2.
Gazlı yakıtlar için ısıl iletkenlik katsayılarının değerleri Tablo'da verilmiştir. s.9.
1 m3 kuru gaz başına gaz halindeki yakıtın ısı kapasitesi, bileşimine bağlıdır ve genellikle şu şekilde tanımlanır:
4L=0.01(CH2H2+Ccos0 +
CCH4CH4 + cCo2cOg + - + cx. X;), (6.9) - yakıtı oluşturan bileşenlerin sırasıyla hidrojen, karbon monoksit, metan, karbon dioksit ve /-th bileşeninin ısı kapasiteleri, kJ / (m3-K); H2, CO, CH4, CO2, ..., Xg--
Gaz halindeki yakıtın yanıcı bileşenlerinin ısı kapasiteleri Tablo'da verilmiştir. S.6, yanmaz - tabloda. S.7.
Islak gaz yakıtın ısı kapasitesi
Cgtl, kJ/(m3-K), şu şekilde tanımlanır
<тл = ctrn + 0,00124cHzq йтля, (6.10) где drTn- влагосодержание газообразного топлива,
patlayıcılık. Yanıcı gazın belirli oranlarda hava ile karışımı, ateş veya hatta bir kıvılcım varlığında patlayabilir, yani ses yayılma hızına yakın bir hızda tutuşup yanar. Havadaki yanıcı gazın patlayıcı konsantrasyonları, gazın kimyasal bileşimine ve özelliklerine bağlıdır. Hava ile bir karışımdaki münferit yanıcı gazlar için hacim konsantrasyonu tutuşma limitleri Tablo'da daha önce verilmiştir. 6.1. Hidrojen (hacimce %4.. .74) ve karbon monoksit (%12.5...74) en geniş tutuşma sınırlarına sahiptir. Doğal gaz için ortalama alt ve üst yanıcılık sınırları hacimce sırasıyla %4,5 ve %17'dir; kok için - %5,6 ve %31; etki alanı için - %35 ve %74.
Toksisite. Toksisite, bir gazın canlı organizmaların zehirlenmesine neden olma yeteneği olarak anlaşılır. Toksisite derecesi, gazın türüne ve konsantrasyonuna bağlıdır. Bu açıdan en tehlikeli gaz bileşenleri karbon monoksit CO ve hidrojen sülfür H2S'dir.
Gaz karışımlarının toksisitesi, esas olarak, karışımda bulunan bileşenlerin en toksik olanlarının konsantrasyonu ile belirlenirken, zararlı etkisi, kural olarak, diğer zararlı gazların varlığında belirgin şekilde artar.
Havadaki zararlı gazların varlığı ve konsantrasyonu, özel bir cihaz - bir gaz analizörü ile belirlenebilir.
Hemen hemen tüm doğal gazlar kokusuzdur. Gaz kaçağı tespiti ve güvenlik önlemlerinin alınması için doğalgaz, ana devreye girmeden önce kokulandırılır, yani keskin kokulu bir maddeyle (örneğin merkaptanlar) doyurulur.
Çeşitli yakıt türlerinin yanma ısısı büyük ölçüde değişir. Örneğin akaryakıt için 40 MJ/kg'ın üzerindedir ve yüksek fırın gazı ve bazı petrol şeyl kaliteleri için yaklaşık 4 MJ/kg'dır. Enerji yakıtlarının bileşimi de büyük ölçüde değişir. Bu nedenle, yakıtın türüne ve markasına bağlı olarak aynı niteliksel özellikler birbirinden niceliksel olarak keskin bir şekilde farklılık gösterebilir.
Yakıtın verilen özellikleri. Karşılaştırmalı analiz için, yakıtın kalitesini özetleyen özelliklerin rolünde, genellikle formülle hesaplanan %-kg / MJ yakıtın verilen özellikleri kullanılır.
хг, çalışan yakıtın kalitesinin bir göstergesi olduğunda, %; Q[ - özgül yanma ısısı (en düşük), MJ/kg.
Yani, örneğin, indirgenmiş hesaplamak için
Kükürtün nem kül içeriği S „p ve
Azot N^p (yakıt çalışma koşulu için)
Formül (7.1) aşağıdaki formu alır, %-kg/MJ:
TOC o "1-3" h z KP=Kl GT; (7.2)
4f=l7e[; (7.3)
snp=S’/Єї; (7.4)
^p=N7 S[. (7.5)
Açıklayıcı bir örnek olarak, aynı termik güce sahip kazanlarda farklı yakıtların yakılması şartıyla aşağıdaki karşılaştırma gösterge niteliğindedir. Böylece, Moskova yakınlarındaki kömürün azaltılmış nem içeriğinin bir karşılaştırması
Dereceler 2B (WЈp = %3.72 -kg / MJ) ve Nazarov-
Kömür 2B (W^p = %3,04-kg / MJ), birinci durumda, kazanın fırınına yakıtla verilen nem miktarının, ikincisine göre yaklaşık 1,2 kat daha fazla olacağını göstermektedir. Moskova yakınlarındaki kömürün çalışma nemi (W[ \u003d %31)
Nazarovsky kömürü (Wf = %39).
koşullu yakıt Enerji sektöründe, çeşitli kazan tesislerinde yakıt kullanımının verimliliğini karşılaştırmak, yakıtın üretim ve tüketimini ekonomik hesaplamalarda planlamak amacıyla konvansiyonel yakıt kavramı ortaya atılmıştır. Standart yakıt olarak, spesifik kalorifik değeri (en düşük) çalışma durumunda Qy T = 29300 kJ/kg (veya
7000 kcal/kg).
Her doğal yakıt için, birden büyük veya küçük olabilen boyutsuz bir termal eşdeğer E vardır:
Çeşitli parametrelerin belirli bir gazlı ortamın sıcaklığına bağımlılığını hesaplamak için gerekli olan gazlı yanma ürünlerinin termofiziksel özellikleri, tabloda verilen değerler temelinde belirlenebilir. Özellikle, ısı kapasitesi için bu bağımlılıklar şu şekilde elde edilir:
C psm = bir -1/ d,
nerede a = 1,3615803; b = 7,0065648; c = 0,0053034712; d = 20,761095;
C psm = bir + bT sm + cT 2 sm,
nerede a = 0,94426057; b = 0,00035133267; c = -0,0000000539.
İlk bağımlılık yaklaşıklık doğruluğu açısından tercih edilir, ikinci bağımlılık daha düşük doğrulukta hesaplamalar yapmak için alınabilir.
Baca gazlarının fiziksel parametreleri
(en P = 0.0981 MPa; R CO2 = 0.13; p H2O = 0.11; R N2 = 0,76
| t, °С | γ, N m -3 | p ile, W (m 2 ° С) -1 | λ 10 2, W (m K) -1 | a 10 6, m 2 sn -1 | μ 10 6 , Pa s | v 10 6, m 2 sn -1 | halkla ilişkiler |
| 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 |
EK 3
(referans)
Hava kanalları ve valflerinin hava ve duman geçirgenliği
1. Duman önleyici sistemlerin havalandırma kanallarıyla ilgili sızıntıları veya hava sızıntılarını belirlemek için, tablo verilerinin yaklaşık olarak elde edilmesiyle elde edilen aşağıdaki formüller kullanılabilir:
H sınıfı hava kanalları için (0,2 - 1,4 kPa basınç aralığında): ΔL = a(R - b)ile, nerede ΔL- hava emişleri (sızıntıları), m 3 / m 2 h; R- basınç, kPa; a = 10,752331; b = 0,0069397038; ile = 0,66419906;
P sınıfı hava kanalları için (0,2 - 5,0 kPa basınç aralığında): burada bir = 0,00913545; b=-3.1647682 10 8 ; c =-1.2724412 10 9; d= 0,68424233.
2. Normalde kapalı yangın damperleri için, gaz sıcaklığına bağlı olarak duman ve gaz penetrasyonuna karşı direncin spesifik karakteristiğinin sayısal değerleri, VNIIPO'nun deneysel tabanında çeşitli ürünlerin tezgah yangın testleri sırasında elde edilen verilere karşılık gelir:
| 1. Genel Hükümler. 2 2. İlk veriler. 3 3. Egzoz dumanı havalandırması. 4 3.1. Yanma ürünlerinin doğrudan yanma odasından uzaklaştırılması. 4 3.2. Yanma ürünlerinin bitişik binalardan uzaklaştırılması. 7 4. Duman havalandırmasını sağlayın. 9 4.1. Merdiven boşluklarına hava beslemesi. 9 4.2. Kaldırma şaftlarına hava beslemesi. 14 4.3. Giriş kapısı kilitlerine hava beslemesi. 16 4.4. Dengeleyici hava beslemesi. 17 5. Ekipmanın teknik özellikleri. 17 5.1. Egzoz dumanı havalandırma sistemleri için donatım. 17 5.2. Tedarik duman havalandırma sistemleri için donatım. 21 6. Yangın kontrol modları. 21 Referanslar. 22 Ek 1. Binaların yangın yükünün ana parametrelerinin belirlenmesi. 22 Ek 2. Baca gazlarının termofiziksel özellikleri. 24 Ek 3. Hava kanalları ve valflerinin hava ve duman geçirgenliği. 25 |