Обсяги окремих компонентів продуктів згоряння газових сумішей можуть бути визначені за наведеними далі формулами.

Обсяг діоксиду вуглецю, який міститься в продуктах згорання обчислюється за формулою, / :

(3.12)

Обсяг водяної пари, яка містяться в продуктах згорання,/, визначається за формулою:

(3.13)

Обсяг азоту, що міститься в продуктах згорання, /, визначається за формулою:

(3.14)

Обсяг кисню, який міститься в продуктах згоряння, /, визначається за формулою

(3.15)

де , , , - обсяги компонентів , , , , /, що містяться в продуктах згоряння;

, , ...- процентний вміст окремих компонентів, що входять до складу газової суміші;

, , - вологовміст поданого на горіння повітря і газу, г / кг;

- коефіцієнт надлишку повітря.

Повний обсяг вологих продуктів згоряння, / , визначається за формулою

(3.16)

3.2. Температура горіння

Розрізняють такі температури горіння газів: температуру жаропродуктивності, калориметричну, теоретичну, дійсну.

Температура жаропродуктивності

Температура жаропродуктивності - це максимальна температура продуктів повного згоряння газу, яка може розвинутися при адіабатичних умовах, тобто без підведення та відведення теплоти, з коефіцієнтом надлишку повітря = 1,0, при температурі газу і повітря, що дорівнює 0.

(3.17)

де - сума похідних питомих об’ємів і теплоємностей компонентів продуктів згоряння.

У розгорнутому вигляді температуру жаропродуктивності можна представити як

(3.18)

де - нижня теплота згоряння газової суміші в перерахунку на робочий склад палива, , /;

, , - об’єми компонентів , , , що містяться в продуктах згорання газу, /, обчислених при =1 і температурі ;

, , - питома об'ємна теплоємність при постійному тиску компонентів,,,/ ,при температурі жаропродуктивності газової суміші.

Температуру жаропродуктивності горючих газових сумішей визначають методом послідовних наближень, так як теплоємність газів непостійна і збільшується з підвищенням температури. Залежність теплоємності компонентів від температури представлена ​​в табл. 1 дод. II. Для визначення температури жаропродуктивності заздалегідь задаються її значенням для природних газів (близько 2000). Далі визначають їх середню теплоємність і підраховують за формулою (3.18) температуру жаропродуктивності газу. Якщо в результаті підрахунку вона виявиться нижче або вище прийнятої, то задаються інший температурою і розрахунок повторюють до тих пір, поки прийнята температура і розрахункова не співпадуть.

Температура жаропродуктивності розповсюджених простих і складних газів при їх горінні в сухому повітрі представлена ​​в табл. 8 дод. II. При спалюванні газу в атмосферному повітрі, що містить близько 1 ваг. % вологи, температура жаропродуктивності знижується на 25 ÷ 30.

Температура калориметрична

---

Калориметрична температура визначається без урахування дисоціації водяної пари і діоксиду вуглецю, але з урахуванням фактичної температури подаваного газу і повітря. Вона відрізняється від температури жароподуктивності тим, що температура газу і повітря, а також коефіцієнт надлишку повітря приймаються за їх дійсним значенням.

(3.19)

або в розгорнутому вигляді

(3.20)

де - фізична теплота, що вноситься в топковий обсяг з повітрям і газовим паливом, / ;

, , , - об’єми компонентів, , , , що містяться в продуктах згорання газу при дійсному коефіцієнті надлишку повітря > 1 і температурі ,/;

C^к_CO2, с^к_H2O, с^к_N2, c^к_O2 - об'ємна теплоємність при постійному тиску компонентів , , , і температурі , /.

Природні і розріджені вуглеводневі гази перед спалюванням через високу теплоту згоряння зазвичай не нагрівають, і їх об’єм у порівнянні з об'ємом повітря, що йде на горіння, невеликий, тому при визначенні калориметричної температури теплоємність газів можна не враховувати. При спалюванні газів з низькою теплотою згоряння (генераторні, доменні гази і ін) їх теплоємність (особливо нагрітих до спалювання) робить досить значний вплив на калориметричну температуру.

Фізична теплота, що вноситься в топковий об’єм,/, визначається за формулою

(3.21)

де - фізична теплота, що вноситься в паливний об’єм з газовим паливом, / ;

- фізична теплота, що вноситься в паливний об’єм з повітрям, /_.

(3.22)

де - об'ємні частки i-х компонентів, що входять до складу газової суміші. Визначаються за складом газової суміші, /;

- середня питома теплоємність при постійних тискові і температурі i-го компонента, що входить до складу газової суміші, /. Приймається за таблицями довідкової літератури або за табл. 3 дод. II;

- початкова температура газової суміші, .

(3.23)

де - дійсна витрата повітря, /. Визначається за формулою (3.11);

- середня питома теплоємність повітря при постійних тиску і температурі , /. Знаходиться за таблицями довідкової літератури або за табл. 1 дод. II;

- температура, яка подається в топковий обсяг повітря,;

Температура теоретична

Теоретична температура - це максимальна температура, яка визначається аналогічно калориметричній, але з поправкою на відбір теплоти ендотермічними реакціями (тобто, реакціями дисоціації діоксину вуглецю і водяної пари, що йде зі збільшенням об’єму і поглинанням теплової енергії) за механізмом

При високих температурах дисоціація може відбутись і далі, до утворення атомарних водню, кисню , особливо гідроксогрупи -. Крім того, при спалюванні газу завжди утворюється деяка кількість оксидів азоту. Всі реакції ендотермічні і ведуть до зниження температури горіння.

Теоретична температура горіння, , може бути визначена за формулою

(3.24)

де - сумарні витрати теплоти на часткову дисоціацію і в продуктах згорання, /;

---

- сума похідних об’єму і середньої питомої теплоємності продуктів згоряння з урахуванням дисоціації.

У розгорнутому вигляді

(3.25)

де а і б - ступінь дисоціації водяної пари і діоксиду вуглецю,% від вихідної їх кількості. Ступінь дисоціації зростає з підвищенням температури і зниженням їх парціального тиску в суміші продуктів згорання і приймається за табл. 7 дод. II.

До температури 1600 ступінь дисоціації мізерно мала і в розрахунках може не враховуватися, тобто. в цьому випадку теоретична температура горіння може прийматися рівною калориметричній. При більш високих температурах ступінь дисоціації може істотно знижувати температуру в робочому просторі, тому теоретичну температуру горіння необхідно визначати тільки для високотемпературних печей, що працюють на попередньо нагрітому повітрі (наприклад, мартенівські). Для котельних установок і низькотемпературних печей у цьому потреби немає.

Температура дійсна (розрахункова)

Дійсна (розрахункова) температура - це максимальна температура, яка досягається в реальних умовах в найбільш нагрітій точці факела. Вона значно нижча теоретичної і залежить від втрат теплоти у навколишнє середовище, ступеня віддачі теплоти із зони горіння випромінюванням, розтягнутості процесу горіння в часі та ін. Дійсні усереднені температури в топках промислових печей і котлів визначаються за тепловим балансом або наближено з теоретичної або калориметричної температурі горіння в залежності від температури у топках з введенням в них експериментально встановлених поправочних коефіцієнтів:

(3.26)

де - пірометричний коефіцієнт, який залежить від конструкції топки і приймається за таблицями довідкової літератури або за табл. 9 дод. II.

Розділ 4 ТЕПЛОВІ БАЛАНСИ ПРОМИСЛОВИХ ПЕЧЕЙ

4.1 Теплові баланси промислових печей

Визначення необхідної витрати газу

Тепловий баланс на піч складається з окремих статей приходу (і витрати) тепла, віднесеного до заздалегідь встановленої одиниці: 1 кг () палива, 1 кг обпаленого металу, 1 год роботи печі. Якщо витрата газового палива на піч невідома, то її визначають з рівнянь теплового балансу. Основними споживачами газу на промислових підприємствах є промислові печі та опалювальні виробничі котельні агрегати. Витрата палива на котельний агрегат визначається на підставі теплового розрахунку котельного агрегату. Для обчислення витрати газового палива, яке необхідно забезпечити для нормальної роботи печі, складають тепловий баланс робочого простору печі.

Тепловий баланс робочого простору промислової печі являє собою рівняння, що зв'язує статті приходу теплоти (надходження, в основному, за рахунок хімічної теплоти згоряння палива) та статті витрат теплоти (в основному, на технологічні потреби - нагрівання металу до певної температури, плавлення і т. д .). Тепловий баланс може бути складений для всієї печі в цілому або тільки для її робочого простору, змінюються при цьому тільки окремі статті витрат теплоти. Для печей безперервної дії: шахтних, обертових, тунельних, кільцевих - баланс тепла прийнято складати по окремих зонах: тепловий баланс для зони підігріву і випалу, з якого визначають витрати; тепловий баланс для зони охолодження, з якого визначають витрату повітря на охолодження.

---

Тепловий баланс для печей періодичної дії складається для одного робочого циклу (для однієї плавки, для одного випалу і т. д.), Тепловий баланс для печей безперервної дії – для однієї години роботи печі. Далі ми будемо розглядати тепловий баланс промислової печі безперервної дії для 1 год її роботи. У загальному вигляді рівняння теплового балансу для будь-якої теплової установки має вигляд

(4.1)

де - статті годинного приходу теплоти в теплову установку, /;

- статті годинної витрати теплоти з теплової установки, /.

4.2. Визначення годинного приходу теплоти в піч

У суму годинного приходу теплоти в промислову піч входить годинний прихід теплоти з металом, який перед завантаженням у піч має температуру вище 0, оскільки прихід теплоти відсутній тільки у випадку, якщо температура металу дорівнює 0; годинний прихід теплоти з підігрітим повітрям і паливом, що подається в піч, які мають температуру вище 0; годинний прихід теплоти, що виділяється в результаті проходження хімічних реакцій горіння палива. Згідно викладеного принципом рівняння годинного приходу теплоти в промислову піч приймає вигляд

(4.2)

де - годинний прихід теплоти з завантажуваними в піч деталями, /;

- годинний прихід теплоти з подаються повітрям, / ;

- годинний прихід теплоти з газовим паливом, /;

- годинний прихід теплоти, що виділяється в результаті хімічних реакцій горіння газового палива, / .

1. Годинний прихід теплоти

з завантажуваними в піч деталями

Годинний прихід теплоти з завантажуваними в піч деталями визначається як добуток годинної витрати металу на його ентальпію при температурі завантаження, / :

(4.3)

де - годинна витрата металу, що подається в піч, /;

- початкова ентальпія металу, /.

Ентальпія завантаження металу визначається з рівняння

(4.4)

де - теплоємність металу при температурі в момент його завантаження, /. Приймається за таблицями довідкової літератури або за табл. 10 дод. II, залежить від виду металу і його температури;

- температура металу в момент його завантаження, .

2. Годинний прихід теплоти з подаваємим в зону горіння

вторинним повітрям

Часовий прихід теплоти з подаваємим в зону горіння вторинним повітрям визначається як добуток годинної витрати повітря на ентальпію при його початковій температурі. Початкова температура повітря знаходиться з умов забору повітря. Якщо здійснюється забір повітря з приміщення цеху, то його температура приймається рівною внутрішній температурі повітря в цеху. Якщо повітря забирається із зовнішнього боку будинку, то його температура залежить від пори року і приймається рівною температурі зовнішнього повітря

(4.5)

де - годинна витрата повітря, / ;

- ентальпія повітря, яке подається в топковий обсяг печі, /

- фізична теплота повітря, яке подається в топковий обсяг, /; Визначається за формулою (3.23).

---

Ентальпія повітря, яке подається в топковий обсяг промислової печі кДж/м³_в, обчислюється за формулою

(4.6)

де - питома теплоємність повітря, що подається, /. Визначається за таблицями довідкової літератури або за табл. 1 дод. II, залежить від температури повітря і його вологовмісту;

- температура повітря, що подається, ;

Годинна витрата повітря, /, знаходиться за формулою

(4.7)

де - дійсна потреба у вологому повітрі, / . Визначається за розрахунками матеріального балансу горіння палива;

- годинна витрата газового палива, /.

3. Годинний прихід теплоти з газовим паливом

Годинний прихід теплоти з газовим паливом, , визначається з рівняння

(4.8)

де - фізична теплота газового палива,яке подається в топковий обсяг, / . Обчислюється за формулою (3.22).

4. Годинний прихід теплоти, що надходить у результаті

хімічних реакцій горіння газового палива

Добуток годинної витрати палива на його нижчу теплоту згоряння дасть кількість теплоти, що виділиться в топці при даній годинній витраті палива за 1 год її роботи. Зауважимо, що якщо ведеться розрахунок технологічної схеми теплової установки з утилізаційними установками і в складі цієї схеми присутні теплообмінні апарати контактного типу (контактні економайзери, конденсаційні теплообмінники), то складання теплового балансу необхідно вести з вищою теплотою згоряння робочого складу палива . Якщо в складі технологічної схеми такі утилізатори не присутні, то розрахунок проводиться за нижчою теплотою згоряння робочого складу палива:

(4.9)

(4.10)

де - нижча теплота згоряння газового палива, / ;

- вища теплота згоряння газового палива, /.

4.3. Визначення годинних витрат теплоти з печі

Рівняння годинних витрат теплоти має вигляд

(4.11)

де - годинна витрата теплоти з нагрітим металом, вивантажуваним з печі при температурі термообробки, / ;

- годинна витрата теплоти, яка виноситься з камери згоряння з газами, що відходять, /;

- годинні втрати теплоти внаслідок хімічної неповноти згоряння газового палива, /;

- годинна витрата теплоти, що витрачається на компенсацію тепловтрат через зовнішні огородження печі, /;

- годинні втрати теплоти у вигляді теплової променистої енергії через відкриті завантажувальні вікна печі в момент завантаження деталей, /;

- годинна витрата теплоти, що витрачається на компенсацію неврахованих тепловтрат, /.

1. Годинна витрата теплоти з нагрітими до температури

термообробки деталями, вивантажуваними з печі

Годинна витрата теплоти з нагрітими до температури термообробки деталями, вивантажуваними з печі, /, визначається з рівняння

(4.12)

де - годинна витрата металу, /;

- ентальпія металу при температурі термообробки, /.

Ентальпія металу при температурі термообробки, /,визначається з рівняння

(4.13)

де - температура термообробки металу, ;

---

Смотрите также файлы

• ВИМОГИkursova.doc

• 5-ЛИНЕЙНЫЕ размеры.doc

• Kursova (частина 1).docx

• Kursova (частина 2).docx

• Лаб 3.doc