Читальный зал -->  Изменение энтропии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 [ 43 ] 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

Уравнение теплового баланса (16.11) служит основой для расчета всех тепло-обменных поверхностей.

Очень часто для удаления продуктов сгорания из агрегата пх отсасывают, т. е. они движутся в агрегате под разрежением. Через неплотности к ним может подсасываться атмосферный воздух. Пусть коэффициент избытка воздуха увеличится при этом от 1,25 до 1,5 (Дав = 0,25). Энтальпия газов при этом практически не изменится, поскольку энтальпия подсасываемого холодного воздуха близка к нулю. Следовательно, подмешивание (присос) холодного воздуха к продуктам сго()ания изобразится в /У,/-диаграмме горизонтальной лшшей Я=соп51. В нашем примере гязы охладятся за счет присосон (с 1 100 до 950 С, линия ВС). Чем больше присосы, тем меньше окажется разность энтальпий при той же разности температур (сравните Hj - Hif и Hj - Hi) на рис. 16.1), поэтому из-за присосов через неплотности в газоходах, когда газ движется под разрежением, экономичность теплообменника снижается так же, как и из-за утечек части горячего газа через те же неплотности, когда газ по газоходу движется под давлением.

Контрольные задачи

16.1. Сколько во.щуха нужно подавать в котел мощностью Qi= 15 МВт при его рабо-

те с коэффициентом избытка воздуха сс = 1,25 на доменном i a.ie (его состав примеден в табл. 15.1) н на антраците (С = 63,8%; 1Г = 1,2 %; О == 1.3 %; ,S. = ! ,7 %; = = 22,56 Л\Лж/кг; И-= ,5 ). Сколько Ц)и этом об[)а:1уется продуктом сгорания? КПД котла и обоих случаях равен !)()%. iaiiany реипгг!. спача.1а приблн./<енпо (используй теплоту сгорания воздуха), а затем точно.

Кикой должна быть производительность нептиляюра, подающего в топку ло.тодный воздух (/ = 2(1Ч), и дымососа, отсасывающе-о из котла продукта порапня (/ = 201) (.) Присосы воздуха по тракту когда не учитывать.

16.2. Какое количество геплоты примени-uvibHO к условиям примере! 16.1 от.аадут про-.чукты сгорания I кг аптр.щита и 1 м (в нор-ма;п>ных ус.ювпях) доыен1101о газа, ох.иаднв-шнсь в 11аропе)с;гревагеле с 1000 ,ГО 800 С. Теплоемкое! ь продуктов сгорании п1нннть равной 1,1 TenjHjeMKocTH во.чдуха f , = = 893 Дж/(м-К); г;,. , 1 =916 Дж/ (м*. К) I , Какое общее количество теплоты будет огдапо n;ipy в том и другом случае?

!(),.(. Посчнтайпе эпта,.11,гп1ю продуктов сгорания при 1000 °С, отпе-сенную не на единицу масс1,1 топлива, как в примере 16,2, а на 1 м самих [родукгов сгорания в нормальных условиях,

16.4. В 161 приведен состав всех гоплив СССР, рассчитан1>1 значения V . Какой вид должна иметь наиболее компактная габлица Д.-чн энтальпий продуктов их сгорания, если энтальпии записит как от температуры, так и от коэффициента избытка воздуха?

16.5, Рассчитайте объемное содер-жаще всех компонентг)в в продуктах сгорания а1гграцита для условий примера 16,1,

Глава семнадцатая

ОСНОВЫ ТЕтСРИИ ГОРЕНИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВ В ПРОМЫШЛЕННЫХ УСЛОВИЯХ. ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

17,1 основы РЛСИ тл

и ОСНОВНЫГ ПАРАМЕТРЫ

ГОНОЧНЫХ ,у(:г(ОИ(:ти;

Учитывая чрезвычайное разнооб)а-зие топлив и условий их сжигания, в данном параграфе будут рассмотрены лишь основные принципы организации процес-

сов 1орения применительно прежде всего к топкам промышленных печей и котлов. Назначением и а р о н о г о котла является производство из коды пара с давлением выше атмосферного, используемого вне этого котла. Водогрейный котел предназначен для нагрева

воды. Таким образом, в котле- выделяющаяся при сгорании теплота передается воде или пару.

Печь предназначается для нагрева, плавления, сушки, прокалки, т. с. для термической, обработки (н широком смысле слова) различных материалов. В отличие от котлон и печах теплота передается обрабатываемому материалу (металлу, сырью, шихте н т. д.). В бытовых отопительных печах теплота передается аккумулирующим ее стенкам, которые, остывая, выделяют се н отапливаемое помещение.

В обоих случаях агрегатом, в котором за счет сжигания топлива получается теплота, является т о п очная к а-м е р а, или т о п к а.

Иногда применяют выносные топки, назначением которых является только получение горячих продуктов сгорания, используемых для технологических целей вне топки. Выносными топками, по существу, являются и к а м с р ы с г о (> а-н и я газотурбинных установок, реактивных двигателей и т. д. 0;шако чаще всего топка используется не только для сжигания топлива, но и для передачи части теплоты воде и пару (в котлах) или нагреваемому материалу (в печах). Это существенно усложняет создание общей методики расчета.

В общем случае тепловой расчет любого агрегата базируется на у р а в н е-н и и его тепловое о баланс а, которое составляется путем приравнивания потоков входящей в агрегат и выходящей из него теплоты. Рассмотрим в качестве примера тепловой баланс топки водогрейного котла (рис. 17.1). Поступающее в нее газообразное топливо сгорает вместе с подаваемым воздухом. Большая часть выделяющейся теплоты отдается воде, которая движется в трубах, размещенных по стенам тонки.

Это полезно использованная теплота Q j,. Часть теплоты 1атрачивастся на увеличение энтальпии продуктов сгорания (грубо говоря, на нагрев воздуха, подаваемого в гонку) до Я В продуктах сгорания могут содержатг.-ся недогоревшие газы (СО, Hj, CHi и т.д.). Теплота, которую могли бы да1 ь эти газы, если бы они химически про-

Рнс. 17.1. К уравггсниа:) теплоноги баланса тонки

реагировали с кислородом, называется химическим нсдожогом q< .

При сжигании твердого топлива из топки могут yдaJгятьcя (с золой или шлаком) твердые недогоревгпие частицы, которые легко отделггть от газа механически. Они образуют так называемый м е-X а ii и ч е с к и й не д ожог Q <.,. Наконец, часть теплотгзг q<.r всегда теряется через стенки топки, несмотря на то что они делаются из тегглоизоляционного материала.

Чтобы составить баланс агрегата, нужно условно выделить его из системы связанных с ним агрегатов и устройств (штрихпунктирный контур на рис. 17.1) и рассмотреть потоки, входящие и выходящие через границы выделенного контура. Потоки выходящей теплоты уже рассмотрены: Q,i,j , (., Q, v Q и Q-(В котельной технике величиньг q , Я , и обозначаются со-

ответственно qi, q2, q3, Qi и q5.)

В топочной тех1гике все составляющие теплового баланса принято относить на единицу количества подаваемого топлива. К входным потокам применительно к рис. 17.1 прежде всего относится теплота сгорания тогглива Q, а также энтальпии топлива /г,. и воздуха /У ,.

Приравнивая входные потоки нг.гход-ным, получаем

q;+/r,..:, + .r=0 .u + n.c +

+ q.,., + q..ov + q.- (17.1)

в общем случае обе части уравнения могут содержать дополнительные члены (например, теплоту, вносимую и выносимую транспортером в печах для обжига, уносимую из топки нагретой золой при сжигании многозольных топлив и т.д.).

В данной главе речь пойдет лишь о потерях из-за несовершенства процесса горения. При сжигании твердого и жидкого топлива химический недожог связан в основном с наличием СО в продуктах сгорания. Если известен их состав (например, в результате испытаний), то в общем случае

Q-. = l/<:oQco+1k,Qh,+Ir.hQcn,.

(17.2)

где Q,-, Q Q,;n, - теплоты сгорания соответствующих компонентов (в кАж/м*), которые можно взять из формулы (15.2), умножив на 100 коэффициенты перед соответствующими компонентами. Объемы компонентов К, (в нормальных условиях) рассчитываются по формуле Vi = riVr, где г,- относительное объемное содержание компонента (определяется путем газового анализа), а К,- - объем продуктов сгорания, получаемый из единицы количества топлива.

Химический недожог является прежде всего следствием недостатка воздуха в зоне горения или плохого его перемешивания с топливом. Evo увеличению способствует также уменьшение температуры в топке при снижении нагрузки (оно уменьшает скорость реакции) и малое время пребывания топлива в топочной камере. Последнее наблюдается при форсировании топки, когда повышается скорость топливовоздушной смеси и реакции горения не успевают завершаться в пределах топки.

Механический недожог определяется содержанием Г (% по массе) горючих элементов в золе и шлаке, образующихся в результате сгорания топлива (оно находится путем выжигания проб золы и шлака). Принимая теплоту сгорания горючих равной 32,65 МДж/кг (почти как у чистого углерода), величину Q i., можно рассчитать по формуле, МДж/кг,

д = 32,65ЛТ/(100 (ЮО-Л). (17.3)

Здесь А - зольность топлива в рабочем состоянии, а член (100-Г) в знаменателе учитывает увеличение массы золы и шлака за счет содержания в них горючих веществ.

Чаще всего топочные потери выражают в процентах от теплоты сгорания топлива:

д = 100<Э, /(3;; ,..,= ioo(? .,/q:.

(17,4)

Значения q и ех зависят от типа сжигаемого топлива, конструкции и размеров топки, способа механизации топочных процессов (при сжигании твердых топлив) и т, д. Существенное влияние на них оказывает коэффициент избытка воздуха а. Увеличение количества подаваемого в топку воздуха сначала улучшает горение, приводя к уменьшению q и <7 ех, однако чрезмерное увеличение в снижает температуру горения, что может привести к увеличению (/хнм и qt,rx. В каждых конкретных условиях существуют оптимальные значения коэффициента избытка воздуха.

Одним из основных показателей топки является тепло напряжение топочного объема q, т.. отношение количества выделяюшейся при сгорании теплоты к объему топки:

qyQB/Vr. (17.5)

Здесь В - расход топлива; Vr - объем топки.

Для слоевых топок на твердом топливе важнее знать количество теплоты, выделяющейся на единице площади поддерживающей решетки ( зеркала горения ), - теплой а пряжение зеркала горения слоя:

q = Q[B/R. (17.6)

Здесь R - площадь слоя топлива.

При увеличении q и q, недожог обычно тоже увеличивается из-за уменьшения времени пребывания реагентов в топочном объеме. Практикой установлены оптимальные величины qy и q для разных типов топки.

Расчет топки сводится к определению ее размеров, т. е. V R, л температуры газов на выходе. Значения q и qp, вы-

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 [ 43 ] 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.