Dūmgāzu termofizikālās īpašības. Pilnīgas sadegšanas produktu siltumietilpība stehiometriskā gaisa tilpumā Dūmgāzu blīvumu aprēķina, izmantojot formulu
Būvējot krāsni, ideālā gadījumā jūs vēlētos, lai būtu konstrukcija, kas automātiski pievadītu tik daudz gaisa, cik nepieciešams sadegšanai. No pirmā acu uzmetiena to var izdarīt, izmantojot skurstenis. Patiešām, jo intensīvāk koksne deg, jo karstākam vajadzētu būt dūmgāzes, jo lielākai jābūt vilcei (karburatora modelis). Bet tā nav taisnība. Vilkme nemaz nav atkarīga no radīto karsto dūmgāzu daudzuma. Iegrime ir spiediena starpība caurulē no caurules galvas līdz kurtuvei. To nosaka caurules augstums un dūmgāzu temperatūra, pareizāk sakot, to blīvums.
Vilci nosaka pēc formulas:
F= A(p in - p d) h
kur F ir iegrime, A ir koeficients, p in ir ārējā gaisa blīvums, p d ir dūmgāzu blīvums, h ir caurules augstums
Dūmgāzu blīvumu aprēķina pēc formulas:
p d = p collas (273 + t collas) / (273 + t d)
kur t in un t d ir ārējā atmosfēras gaisa temperatūra ārpus caurules un dūmgāzu temperatūra pēc Celsija grādiem pēc Celsija.
Dūmgāzu kustības ātrums caurulē (tilpuma plūsma, tas ir, caurules iesūkšanas jauda) G vispār nav atkarīgs no caurules augstuma un to nosaka dūmgāzu un ārējā gaisa temperatūras starpība, kā arī laukums šķērsgriezums skurstenis. No tā izriet vairāki praktiski secinājumi.
Pirmkārt, skursteņi tiek izgatavoti augsti, nevis tādēļ, lai palielinātu gaisa plūsmu caur kurtuvi, bet tikai lai palielinātu vilkmi (tas ir, spiediena kritumu caurulē). Tas ir ļoti svarīgi, lai vēja atbalsta laikā (velves daudzumam vienmēr ir jāpārsniedz iespējamais vēja atbalsts) vēja apgāšanās (plīts kūpināšana).
Otrkārt, ir ērti regulēt gaisa plūsmu, izmantojot ierīces, kas maina caurules atvērto šķērsgriezuma laukumu, tas ir, izmantojot vārstus. Palielinot skursteņa kanāla šķērsgriezuma laukumu, piemēram, uz pusi, var sagaidīt aptuveni divkāršu tilpuma gaisa plūsmas pieaugumu caur kurtuvi.
Padarīsim to vienkāršu un skaidrs piemērs. Mums ir divas identiskas krāsnis. Apvienosim tos vienā. Mēs iegūstam divreiz lielāku krāsni ar dubultu degošās malkas daudzumu, ar dubultu gaisa plūsmu un caurules šķērsgriezuma laukumu. Vai (kas ir tas pats), ja kurtuvē uzliesmo arvien vairāk malkas, tad arvien vairāk ir jāver vaļā vārsti uz caurules.
Trešais, ja krāsns deg normāli līdzsvara stāvoklī, un papildus ielaižam kurtuvē auksta gaisa strūklu garām degošajai malkai skurstenī, tad dūmgāzes uzreiz atdzisīs un gaisa plūsma caur krāsni tiks samazināta. Tajā pašā laikā degošā koksne sāks izmirt. Tas ir, mēs it kā tieši neietekmējam malku un novirzām papildu plūsmu garām malkai, bet izrādās, ka caurule var izvadīt mazāk dūmgāzu nekā iepriekš, kad šīs papildu gaisa plūsmas nebija. Pati caurule samazinās gaisa plūsmu uz malku, kas bija iepriekš, kā arī neielaidīs papildu aukstā gaisa plūsmu. Citiem vārdiem sakot, skurstenis tiks bloķēts.
Tāpēc aukstā gaisa noplūde caur skursteņu plaisām, pārmērīga gaisa plūsma kurtuvē un vispār jebkuri siltuma zudumi skurstenī, kas izraisa dūmgāzu temperatūras pazemināšanos, ir tik kaitīgi.
Ceturtkārt, jo augstāks ir skursteņa gāzes dinamiskās pretestības koeficients, jo mazāka ir gaisa plūsma. Tas ir, skursteņa sienas ir vēlams padarīt pēc iespējas gludākas, bez turbulences un bez pagriezieniem.
Piektkārt, jo zemāka ir dūmgāzu temperatūra, jo krasāk mainās gaisa plūsma, svārstoties dūmgāzu temperatūrai, kas izskaidro caurules nestabilitātes situāciju, aizdedzinot krāsni.
Sestajā, plkst augsta temperatūra dūmgāzu gaisa plūsma nav atkarīga no dūmgāzu temperatūras. Tas ir, kad krāsns stipri uzsilst, gaisa plūsma pārstāj palielināties un sāk būt atkarīga tikai no caurules šķērsgriezuma.
Nestabilitātes problēmas rodas ne tikai analizējot caurules termiskos raksturlielumus, bet arī ņemot vērā gāzes plūsmu dinamiku caurulē. Patiešām, skurstenis ir aka, kas piepildīta ar vieglām dūmgāzēm. Ja šīs vieglās dūmgāzes neceļas augšā ļoti ātri, tad iespējams, ka smagais āra gaiss var vienkārši noslīkt vieglajā gāzē un radīt caurulē krītošu lejupejošu plūsmu. Šāda situācija ir īpaši iespējama, ja skursteņa sienas ir aukstas, tas ir, krāsns aizdegšanās laikā.
Rīsi. 1. Gāzu kustības diagramma aukstā skurstenī: 1 - kurtuve; 2 - gaisa padeve caur pūtēju; 3-skurstenis; 4 - vārsts; 5 - kamīna zobs; 6-dūmgāzes; 7-neveiksmīgs auksts gaiss; 8 - gaisa plūsma, kas izraisa vilces apgāšanos.
a) gluda atvērta vertikāla caurule
b) caurule ar vārstu un zobu
c) caurule ar augšējo vārstu
Cietās bultiņas norāda vieglo karsto dūmgāzu kustības virzienu. Punktētas bultiņas norāda virzienā uz leju, aukstā smagā gaisa plūsmu no atmosfēras.
Ieslēgts rīsi. 1.a shematiski parādīta krāsns, kurā pa skursteni tiek pievadīts gaiss 2 un izvadītas dūmgāzes 6 Ja skursteņa šķērsgriezums ir liels (vai dūmgāzu kustības ātrums ir mazs), tad kā rezultātā. dažas svārstības auksts, smags atmosfēras gaiss 7 sāk iekļūt skurstenī, sasniedzot pat kurtuvi. Šī krītošā plūsma var aizstāt “standarta” gaisa plūsmu caur pelnu trauku 2. Pat ja plīts ir aizslēgta ar visām durvīm un visi gaisa ieplūdes aizbīdņi ir aizvērti, plīts joprojām var degt, jo gaiss nāk no augšas. Starp citu, tieši tā bieži notiek, kad laikā izdeg ogles aiz slēgtām durvīm krāsnis. Var pat notikt pilnīga vilkmes maiņa: gaiss ieplūdīs no augšas pa cauruli, un dūmgāzes izplūdīs pa durvīm.
Reāli uz skursteņa iekšējās sienas vienmēr ir nelīdzenumi, izaugumi un nelīdzenumi, ar kuriem sadursmēs virpuļo un sajaucas dūmgāzes un pretī lejup vērstās aukstā gaisa plūsmas. Aukstā lejupejošā gaisa plūsma tiek izspiesta vai, uzkarsējot, sāk celties augšup, sajaucoties ar karstām gāzēm.
Aukstā gaisa lejupejošo plūsmu uz augšu izvēršanas efektu pastiprina daļēji atvērtu vārstu klātbūtne, kā arī kamīnu ražošanas tehnoloģijās plaši izmantotais tā sauktais zobs ( rīsi. 1b). Zobs novērš aukstā gaisa ieplūšanu no skursteņa kamīna telpā un tādējādi novērš kamīna kūpināšanu.
Lejupvērstās gaisa plūsmas caurulē ir īpaši bīstamas miglainā laikā: dūmgāzes nespēj iztvaikot mazākās ūdens lāsītes, atdziest, samazinās iegrime un var pat apgāzties. Krāsns ļoti kūp un neiedegas.
Tā paša iemesla dēļ krāsnis ar mitriem skursteņiem stipri dūmo. Lai novērstu lejupslīdi, augšējie vārsti ir īpaši efektīvi ( rīsi. 1.c), regulējams atkarībā no dūmgāzu ātruma skurstenī. Tomēr šādu vārstu darbība ir neērta.
Rīsi. 2. Gaisa pārpalikuma koeficienta a atkarība no krāsns sildīšanas laika (cietā līkne). Punktētā līkne ir nepieciešamais gaisa plūsmas ātrums G pieplūdums koksnes sadegšanas produktu (tostarp kvēpu un gaistošu vielu) pilnīgai oksidēšanai dūmgāzēs (relatīvās mērvienībās). Punktētā līkne ir faktiskais caurules gaisa plūsmas ātrums G, ko nodrošina caurules iegrime (relatīvās mērvienībās). Gaisa pārpalikuma koeficients ir G caurules atdalīšanas koeficients ar G ieplūdi
Stabila un pietiekami spēcīga vilkme rodas tikai pēc skursteņa sienu sasilšanas, kas prasa ievērojamu laiku, tāpēc degšanas sākumā vienmēr ir par maz gaisa. Gaisa pārpalikuma koeficients ir mazāks par vienību, un plīts kūp ( rīsi. 2). Un otrādi: degšanas beigās skurstenis paliek karsts, vilkme saglabājas ilgu laiku, lai gan malka ir gandrīz izdegusi (gaisa pārpalikuma koeficients ir vairāk nekā viens). Metāla krāsnis ar metāliski izolētiem dūmvadiem ātrāk sasniedz ekspluatācijas apstākļus to zemās siltumietilpības dēļ, salīdzinot ar ķieģeļu dūmvadiem.
Procesu analīzi skurstenī var turpināt, taču jau tagad ir skaidrs, ka, lai cik laba būtu pati krāsns, slikts skurstenis var atcelt visas tās priekšrocības. Protams, iekšā ideāls skurstenis būtu jāmaina moderna sistēma piespiedu dūmgāzu izplūde, izmantojot elektrisko ventilatoru ar regulējamu plūsmas ātrumu un iepriekšēju mitruma kondensāciju no dūmgāzēm. Šāda sistēma cita starpā varētu attīrīt dūmgāzes no sodrējiem, oglekļa monoksīda un citiem kaitīgiem piemaisījumiem, kā arī atdzesēt izvadītās dūmgāzes un nodrošināt siltuma atgūšanu.
Bet tas viss ir tālā nākotnē. Vasaras iedzīvotājam un dārzniekam skurstenis dažkārt var kļūt krietni dārgāks par pašu krāsni, īpaši daudzlīmeņu mājas apkures gadījumā. Pirts skursteņi parasti ir vienkāršāki un īsāki, taču krāsns siltuma jaudas līmenis var būt ļoti augsts. Šādas caurules, kā likums, ir ļoti karstas visā to garumā, no tām bieži izlido dzirksteles un pelni, bet kondensāta un kvēpu zudumi ir nenozīmīgi.
Ja šobrīd plānojat pirts ēku izmantot tikai kā pirti, tad cauruli var izgatavot neizolētu. Ja pirti domā arī kā iespējamu nakšņošanas vietu (pagaidu uzturēšanās, nakšņošana), it īpaši ziemā, tad drīzāk vadu uzreiz siltināt un kvalitatīvi “uz mūžu”. Šajā gadījumā krāsnis var mainīt vismaz katru dienu, dizainu var izvēlēties labāku un vajadzīgāku, un caurule būs tāda pati.
Vismaz, ja plīts darbojas režīmā ilgstoša degšana(kūpoša malka), tad caurules siltināšana ir absolūti nepieciešama, jo pie mazām jaudām (1 - 5 kW) neizolēta metāla caurule pilnībā atdzisīs, bagātīgi plūdīs kondensāts, kas vissmagākajā salnā var pat aizsalt un aizsprostot cauruli. ar ledu. Tas ir īpaši bīstami, ja ir dzirksteļu slāpēšanas tīkls un lietussargi ar nelielām caurbraukšanas spraugām. Dzirksteļu slāpētāji ir ieteicami intensīviem ugunsgrēkiem vasarā un īpaši bīstami zemas malkas degšanas apstākļos ziemā. Sakarā ar iespējamu cauruļu aizsērēšanu ar ledu, 1991. gadā uz dūmvadiem tika aizliegta deflektoru un lietussargu uzstādīšana (un uz skursteņiem gāzes krāsnis pat agrāk).
To pašu iemeslu dēļ jums nevajadzētu aizrauties ar caurules augstumu - vilces līmenis nav tik svarīgs, ja nav reversa. pirts krāsns. Ja tas sāk dūmot, vienmēr varat ātri izvēdināt telpu. Bet augstums virs jumta kores (vismaz 0,5 m) ir jāsaglabā, lai vēja brāzmu laikā iegrime neapgāztos. Uz plakaniem jumtiem caurulei vajadzētu izvirzīties virs sniega segas. Jebkurā gadījumā labāk ir zemāka, bet siltāka caurule (nekā augstāka, bet aukstāka). Augstās caurules ziemā vienmēr ir aukstas un ir bīstamas ekspluatācijā.
Aukstajiem skursteņiem ir daudz trūkumu. Tajā pašā laikā neizolētās, bet ne pārāk garās caurules uz metāla krāsnīm, aizdedzinot, ātri uzsilst (daudz ātrāk nekā ķieģeļu caurules), enerģiskas karsēšanas laikā paliek karstas un tāpēc tiek ļoti plaši izmantotas pirtīs (un ne tikai pirtīs), īpaši jo tie ir salīdzinoši lēti. Azbestcementa caurules netiek izmantotas uz metāla krāsnīm, jo tās ir smagas un arī pārkarstot plīst, izraisot lauskas, kas izlido.
Rīsi. 3. Metāla skursteņu vienkāršākās konstrukcijas: 1 - metāla apaļais skurstenis; 2 - dzirksteļu slāpētājs; 3 - vāciņš, lai aizsargātu cauruli no atmosfēras nokrišņi; 4 - spāres; 5 - jumta apvalks; 6 -koka bloki starp spārēm (vai sijām), lai jumtā vai griestos izveidotu uguns atveri (iegrieztu) (ja nepieciešams); 7 - jumta kores; 8 - mīksts jumts(jumta filcs, hidrostekloizols, mīkstās flīzes, gofrētā kartona-bitumena loksnes utt.); 9 - metāla loksne jumta pārsegšanai un ailes aizklāšanai (atļauts izmantot plakanu aceīda loksni - azbestcementa elektroizolācijas plātni); 10 - metāla drenāžas paliktnis; 11 - spraugas (locītavas) blīvējums ar azbestu; 12 - metāla ūdra vāciņš; 13 - griestu sijas(ar telpas aizpildīšanu ar izolāciju); 14 - griestu apdare; 15 - bēniņu stāvs (ja nepieciešams); 16 - metāla loksne griestu griešanai; 17 - metāla pastiprinošie stūri; 18 - metāla pārsegs griestu apdarei (ja nepieciešams); 19 - neuzliesmojoša karstumizturīga izolācija (keramzīts, smiltis, perlīts, minerālvate); 20 - aizsargpārklājums (metāla loksne virs 8 mm bieza azbesta kartona slāņa); 21 - metāla cauruļu ekrāns.
a) termiski izolēta caurule;
b) siltumizolēta ekranēta caurule ar siltuma pārneses pretestību vismaz 0,3 m 2 -deg/W (kas atbilst ķieģeļu biezumam 130 mm vai minerālvates izolācijas biezumam 20 mm).
Ieslēgts rīsi. 3 tipisks elektroinstalācijas shēmas neizolēts metāla caurules. Pati caurule ir jāiegādājas no nerūsējošā tērauda, kura biezums ir vismaz 0,7 mm. Visizplatītākais Krievijas caurules diametrs ir 120 mm, Somijas caurules diametrs ir 115 mm.
Saskaņā ar GOST 9817-95 vairāku apgriezienu skursteņa šķērsgriezuma laukumam jābūt vismaz 8 cm 2 uz 1 kW nominālās siltumjaudas, kas izdalīta kurtuvē, dedzinot malku. Šo jaudu nevajadzētu sajaukt ar siltumietilpīgas krāsns siltuma jaudu, kas tiek izlaista no krāsns ārējās ķieģeļu virsmas telpā saskaņā ar SNiP 2.04.05-91. Šis ir viens no mūsu daudzajiem pārpratumiem. normatīvie dokumenti. Tā kā siltumietilpīgās krāsnis parasti tiek uzkarsētas tikai 2-3 stundas dienā, jauda kurtuvē ir aptuveni desmit reizes lielāka nekā siltuma izdalīšanās jauda no ķieģeļu krāsns virsmas.
Nākamajā reizē mēs runāsim par skursteņu uzstādīšanas iespējām.
Kurināmā oglekli sadedzinot gaisā saskaņā ar vienādojumu (21C+2102 + 79N2=21C02 + 79N2), katram C02 tilpumam sadegšanas produktos ir 79: 21 = 3,76 tilpumi N2.
Dedzinot antracītu, liesās akmeņogles un cita veida degvielu ar augstu oglekļa saturu, veidojas sadegšanas produkti, kas pēc sastāva ir līdzīgi oglekļa sadegšanas produktiem. Kad ūdeņradis tiek sadedzināts saskaņā ar vienādojumu
42H2+2102+79N2=42H20+79N2
Katram H20 tilpumam ir 79:42 = 1,88 tilpumi slāpekļa.
Dabisko, sašķidrināto un koksa gāzu, šķidrā kurināmā, malkas, kūdras, brūnogļu, ilgstošas liesmas un gāzveida ogļu un citu veidu kurināmā ar ievērojamu ūdeņraža saturu degošajā masā sadegšanas produktos, liels skaitsūdens tvaiki, dažkārt pārsniedzot CO2 tilpumu. Mitruma klātbūtne augšpusē
|
36. tabula Siltuma jauda, kcal/(mZ. °C) |
Lieve dabiski palielina ūdens tvaiku saturu sadegšanas produktos.
Galveno kurināmā veidu pilnīgas sadegšanas produktu sastāvs simthiometriskā gaisa tilpumā ir dots tabulā. 34. No šīs tabulas datiem ir skaidrs, ka visu veidu kurināmā sadegšanas produktos N2 saturs ievērojami pārsniedz kopējo C02-f-H20 saturu, bet oglekļa sadegšanas produktos tas ir 79%.
Ūdeņraža sadegšanas produkti satur 65% N2, savukārt dabisko un sašķidrināto gāzu, benzīna, mazuta un cita veida ogļūdeņražu degvielu sadegšanas produkti satur 70-74%.
Rīsi. 5. Tilpuma siltumietilpība
Degšanas produkti
4 - oglekļa sadegšanas produkti
5 - ūdeņraža sadegšanas produkti
Pilnīgas sadegšanas produktu vidējo siltumietilpību, kas nesatur skābekli, var aprēķināt, izmantojot formulu
C = 0,01(Cc02C02 + Cso2S02 + C„20H20 + CN2N2) kcal/(m3-°C), (VI. 1)
Kur Сс0г, Csо2, СНа0, CNa ir oglekļa dioksīda, sēra dioksīda, ūdens tvaiku un slāpekļa tilpuma siltumietilpības, bet С02, S02, Н20 un N2 ir atbilstošo komponentu saturs sadegšanas produktos, % (tilpums).
Saskaņā ar to formula (VI. 1) iegūst šādu formu:
C=0,01.(Cc02/?02 + CHj0H20-bCNi! N2) kcal/(m3°C). (VI.2)
C02, H20 un N2 vidējā tilpuma siltumietilpība temperatūras diapazonā no 0 līdz 2500 °C norādīta tabulā. 36. Līknes, kas raksturo šo gāzu vidējās tilpuma siltumietilpības izmaiņas, pieaugot temperatūrai, parādītas att. 5.
No tabulā norādītajiem. 16 dati un līknes, kas parādītas attēlā. 5, ir redzams sekojošais:
1. CO2 tilpuma siltumietilpība ievērojami pārsniedz H20 siltumietilpību, kas, savukārt, pārsniedz N2 siltumietilpību visā temperatūras diapazonā no 0 līdz 2000 °C.
2. CO2 siltumietilpība palielinās, paaugstinoties temperatūrai ātrāk nekā H20 siltumietilpība, un H20 siltumietilpība ātrāk nekā N2 siltumietilpība. Tomēr, neskatoties uz to, oglekļa un ūdeņraža sadegšanas produktu svērtās vidējās tilpuma siltumietilpības stehiometriskā gaisa tilpumā maz atšķiras.
Šī situācija, no pirmā acu uzmetiena nedaudz negaidīta, ir saistīta ar to, ka oglekļa pilnīgas sadegšanas produktos gaisā par katru kubikmetrs CO2, kam ir vislielākā tilpuma siltumietilpība, veido 3,76 m3 N2 ar minimālo tilpuma siltumietilpību
|
Oglekļa un ūdeņraža sadegšanas produktu vidējās tilpuma siltumietilpības teorētiski nepieciešamais daudzums gaiss, kcal/(m3-°С)
|
Siltuma jauda, un ūdeņraža sadegšanas produktos uz katru kubikmetru ūdens tvaiku, kura tilpuma siltumietilpība ir mazāka par CO2, bet lielāka par N2, ir uz pusi mazāks slāpekļa daudzums (1,88 m3) .
Rezultātā tiek izlīdzinātas oglekļa un ūdeņraža sadegšanas produktu vidējās tilpuma siltumietilpības gaisā, kā redzams no tabulas datiem. 37. un 4. un 5. līkņu salīdzinājums attēlā. 5. Oglekļa un ūdeņraža sadegšanas produktu vidējā svērtā siltumjauda gaisā nepārsniedz 2%. Protams, kurināmā sadegšanas produktu, kas galvenokārt sastāv no oglekļa un ūdeņraža, siltumietilpības stehiometriskā gaisa tilpumā atrodas šaurā apgabalā starp 4. un 5. līkni (5. attēlā iekrāsota).
dažāda veida pilnīgas sadegšanas produkti; degvielām stehiometriskā gaisā temperatūras diapazonā no 0 līdz 2100 °C ir šāda siltumietilpība, kcal/(m3>°C):
Degšanas produktu siltumietilpības svārstības dažādi veidi degvielas ir salīdzinoši mazas. Cietajam kurināmajam ar augstu mitruma saturu (malka, kūdra, brūnogles u.c.) ir augstāka sadegšanas produktu siltumietilpība tajā pašā temperatūras diapazonā nekā kurināmajam ar zemu mitruma saturu (antracīts, akmeņogles, mazuts, dabasgāze, utt.). Tas izskaidrojams ar to, ka, sadedzinot degvielu ar augstu mitruma saturu, sadegšanas produkti palielina ūdens tvaiku saturu, kam ir lielāka siltumietilpība, salīdzinot ar divatomisko gāzi - slāpekli.
Tabulā 38. attēlā parādītas pilnīgas sadegšanas produktu vidējās tilpuma siltumietilpības, kas nav atšķaidītas ar gaisu, dažādiem temperatūras diapazoniem.
38. tabula
|
Kurināmā un ar gaisu neatšķaidīta gaisa sadegšanas produktu vidējo siltumietilpību vērtība temperatūras diapazonā no 0 līdz t °C
|
Mitruma satura palielināšanās kurināmajā palielina sadegšanas produktu siltumietilpību, jo tajā pašā temperatūras diapazonā palielinās ūdens tvaiku saturs, salīdzinot ar kurināmā ar zemāku mitruma saturu sadegšanas produktu siltumietilpību, un tajā pašā laikā pazemina degvielas sadegšanas temperatūru, jo palielinās sadegšanas produktu daudzums ūdens pāra dēļ.
Palielinoties mitruma saturam kurināmā, sadegšanas produktu tilpuma siltumietilpība palielinās noteiktā temperatūras diapazonā un tajā pašā laikā temperatūras diapazons no 0 līdz £max samazinās vērtības samazināšanās dēļ.<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).
Tas ļauj būtiski vienkāršot kalorimetrisko un aprēķināto degšanas temperatūru noteikšanu (saskaņā ar VII nodaļā aprakstīto metodi). Šajā gadījumā pieļaujamā kļūda parasti nepārsniedz 1% vai 20°.
No 4. un 5. līkņu pārbaudes attēlā. 5 redzams, ka oglekļa pilnīgas sadegšanas produktu siltumietilpību attiecība stehiometriskā gaisa tilpumā temperatūras diapazonā no 0 līdz t°C, piemēram, no 0 līdz
|
Dažāda veida cietā kurināmā, kas satur no 0 līdz 40% mitruma, sadegšanas produktu siltumietilpība no 0 līdz t’mayL stehiometriskā gaisa tilpumā
|
200 un no 0 līdz 2100 °C ir praktiski vienādi ar ūdeņraža sadegšanas produktu siltuma jaudu attiecību vienādos temperatūras diapazonos. Norādītā siltuma jaudu attiecība C' paliek praktiski nemainīga dažādu veidu kurināmā pilnīgas sadegšanas produktiem stehiometriskā gaisa tilpumā.
Tabulā 40 parādīta kurināmā pilnīgas sadegšanas produktu siltumietilpību attiecība ar zemu balasta saturu, kas pārvēršas gāzveida sadegšanas produktos (antracīts, kokss, ogles, šķidrais kurināmais, dabiskās, eļļas, koksa gāzes utt.) temperatūras diapazonā no 0 līdz t °C un temperatūras diapazonā no 0 līdz 2100 °C. Tā kā šo kurināmā veidu siltumietilpība ir tuvu 2100 °C, tad norādītā siltumjaudu attiecība C’ ir vienāda ar siltumietilpību attiecību temperatūras diapazonā no 0 līdz t un no 0 līdz tm&x-
Tabulā 40 parāda arī vērtības C' vērtības, kas aprēķinātas kurināmā ar augstu balasta saturu sadegšanas produktiem, kas degvielas sadegšanas laikā pārvēršas gāzveida sadegšanas produktos, t.i., mitrums cietajā kurināmajā, slāpeklis un oglekļa dioksīds gāzveida kurināmajā. Šo kurināmā veidu (malka, kūdra, brūnogles, jauktais ģenerators, gaisa un domnas gāzes) siltuma jauda ir 1600-1700 °C.
40. tabula
|
Sadegšanas produktu C' un gaisa K siltumietilpību attiecība temperatūras diapazonā no 0 līdz t °C pret sadegšanas produktu siltumietilpību no 0 līdz
|
Kā redzams no tabulas. 40, C' un K vērtības maz atšķiras pat degvielas sadegšanas produktiem ar atšķirīgu balasta saturu un siltuma jaudu.
Mitrs gaiss ir sausa gaisa un ūdens tvaiku maisījums. Nepiesātinātā gaisā mitrums atrodas pārkarsētu tvaiku stāvoklī, un tāpēc mitra gaisa īpašības var aptuveni aprakstīt ar ideālo gāzu likumiem.
Galvenās mitrā gaisa īpašības ir:
1. Absolūtais mitrums g, kas nosaka ūdens tvaiku daudzumu, ko satur 1 m 3 mitra gaisa. Ūdens tvaiki aizņem visu maisījuma tilpumu, tāpēc absolūtais gaisa mitrums ir vienāds ar 1 m 3 ūdens tvaika masu vai tvaika blīvumu, kg/m 3
2. Gaisa relatīvo mitrumu j izsaka ar gaisa absolūtā mitruma attiecību pret tā maksimāli iespējamo mitrumu tādā pašā spiedienā un temperatūrā vai ūdens tvaiku masas attiecību 1 m 3 mitra gaisa pret gaisa masu. ūdens tvaiki, kas nepieciešami, lai pilnībā piesātinātu 1 m 3 mitra gaisa ar tādu pašu spiedienu un temperatūru.
Relatīvais mitrums nosaka gaisa piesātinājuma pakāpi ar mitrumu:
, (1.2)
kur ir ūdens tvaika parciālais spiediens, kas atbilst tā blīvumam Pa; - piesātināta tvaika spiediens tajā pašā temperatūrā, Pa; - maksimālais iespējamais tvaika daudzums 1 m 3 piesātināta mitra gaisa, kg/m 3 ; - tvaika blīvums pie tā parciālā spiediena un mitra gaisa temperatūras, kg/m3.
Sakarība (1.2) ir spēkā tikai tad, ja varam pieņemt, ka šķidrie tvaiki ir ideāla gāze līdz piesātinājuma stāvoklim.
Mitrā gaisa blīvums r ir ūdens tvaiku un sausa gaisa blīvumu summa pie 1 m 3 mitra gaisa parciālā spiediena mitrā gaisa temperatūrā T, UZ:
(1.3)
kur ir sausa gaisa blīvums pie tā parciālā spiediena 1 m 3 mitra gaisa, kg/m 3 ; - sausa gaisa daļējais spiediens, Pa; - sausa gaisa gāzes konstante, J/(kg×K).
Izsakot un izmantojot gaisa un ūdens tvaiku stāvokļa vienādojumu, iegūstam
, (1.5)
kur ir gaisa un ūdens tvaiku masas plūsma, kg/s.
Šīs vienādības ir spēkā vienam un tam pašam apjomam V mitrs gaiss un tāda pati temperatūra. Dalot otro vienādību ar pirmo, mēs iegūstam citu mitruma satura izteiksmi
. (1.6)
Šeit aizstājot gāzes konstantu vērtības gaisam J/(kg × K) un ūdens tvaikiem J/(kg × K), iegūstam mitruma satura vērtību, kas izteikta ūdens tvaiku kilogramos uz 1 kg sausa gaisa.
. (1.7)
Daļējā gaisa spiediena aizstāšana ar vērtību , kur no iepriekšējā un IN– barometriskais gaisa spiediens tajās pašās mērvienībās kā R, mēs iegūstam mitram gaisam zem barometriskā spiediena
. (1.8)
Tādējādi pie noteiktā barometriskā spiediena mitruma saturs gaisā ir atkarīgs tikai no ūdens tvaiku daļējā spiediena. Maksimālais iespējamais mitruma saturs gaisā, no kurienes
. (1.9)
Tā kā piesātinājuma spiediens palielinās līdz ar temperatūru, maksimālais iespējamais mitruma daudzums, ko var saturēt gaisā, ir atkarīgs no tā temperatūras, un jo augstāka temperatūra, jo lielāka. Ja vienādojumi (1.7) un (1.8) ir atrisināti un , tad iegūstam
(1.10)
. (1.11)
Mitrā gaisa tilpumu kubikmetros uz 1 kg sausa gaisa aprēķina pēc formulas
(1.12)
Konkrēts mitrā gaisa daudzums v, m 3 /kg, nosaka, dalot mitrā gaisa tilpumu ar maisījuma masu uz 1 kg sausa gaisa:
Mitru gaisu kā dzesēšanas šķidrumu raksturo entalpija (kilodžoulos uz 1 kg sausa gaisa), kas ir vienāda ar sausa gaisa un ūdens tvaiku entalpiju summu
(1.14)
kur ir sausa gaisa īpatnējā siltumietilpība, kJ/(kg×K); t– gaisa temperatūra, °C; i- pārkarsēta tvaika entalpija, kJ/kg.
1 kg sausa piesātināta ūdens tvaika entalpiju zemā spiedienā nosaka pēc empīriskās formulas, kJ/kg:
kur ir nemainīgs koeficients, kas aptuveni vienāds ar tvaika entalpiju 0 °C temperatūrā; = 1,97 kJ/(kg×K) – tvaika īpatnējā siltumietilpība.
Vērtību aizstāšana i izteiksmē (1.14) un ņemot sausa gaisa īpatnējo siltumietilpību konstanti un vienādu ar 1.0036 kJ/(kg×K), mēs atrodam mitra gaisa entalpiju kilodžoulos uz 1 kg sausa gaisa:
Lai noteiktu mitrās gāzes parametrus, tiek izmantoti vienādojumi, kas līdzīgi iepriekš apskatītajiem.
, (1.17)
kur ir gāzes konstante pētāmajai gāzei; R- gāzes spiediens.
Gāzes entalpija, kJ/kg,
kur ir gāzes īpatnējā siltumietilpība, kJ/(kg×K).
Gāzes absolūtais mitruma saturs:
. (1.19)
Aprēķinot kontakta siltummaiņus gaisa-ūdens dzesēšanas šķidrumiem, varat izmantot datus tabulā. 1,1-1,2 vai aprēķinātās atkarības gaisa (1,24-1,34) un ūdens (1,35) fizikāli ķīmisko parametru noteikšanai. Dūmgāzēm var izmantot 1. tabulas datus. 1.3.
Slapjās gāzes blīvums, kg/m3:
, (1.20)
kur ir sausas gāzes blīvums 0 °C, kg/m3; M g, M p – gāzes un tvaiku molekulmasas.
Slapjās gāzes dinamiskais viskozitātes koeficients, Pa×s:
, (1.21)
kur ir ūdens tvaiku dinamiskās viskozitātes koeficients, Pa×s; - sausas gāzes dinamiskās viskozitātes koeficients, Pa×s; 
- tvaika masas koncentrācija, kg/kg.
Slapjās gāzes īpatnējā siltumietilpība, kJ/(kg×K):
Slapjās gāzes siltumvadītspējas koeficients, W/(m×K):
, (1.23)
Kur k– adiabātiskais indekss; IN– koeficients (monatomiskām gāzēm IN= 2,5; diatomiskām gāzēm IN= 1,9; triatomiskām gāzēm IN = 1,72).
1.1. tabula. Sausa gaisa fizikālās īpašības ( R= 0,101 MPa)
| t, °C | , kg/m 3 | , kJ/(kg × K) | , W/(m × K) | , Pa×s | , m 2 /s | Pr |
| -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 |
Sausā gaisa termofizikālās īpašības var tuvināt ar šādiem vienādojumiem.
Sausa gaisa kinemātiskā viskozitāte temperatūrā no -20 līdz +140 °C, m 2 /s:
Pa; (1,24)
un no 140 līdz 400 °C, m 2 /s:
. (1.25)
1.2. tabula. Ūdens fizikālās īpašības piesātinājuma stāvoklī
| t, °C | , kg/m 3 | , kJ/(kg × K) | , W/(m × K) | , m 2 /s | , N/m | Pr | |
| 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 |
Slapjās gāzes blīvums, kg/m3.
Degšanas siltums. Sausās gāzveida kurināmā zemākā siltumspēja Qf svārstās no 4 līdz 47 MJ/m3 un ir atkarīga no tās sastāva - degošās un nedegošās attiecības un kvalitātes.
Sastāvdaļas Zemākā Qf vērtība ir domnas gāzei, kuras vidējais sastāvs ir aptuveni 30% uzliesmojošu gāzu (galvenokārt oglekļa monoksīds CO) un aptuveni 60% neuzliesmojoša slāpekļa N2. Lieliskākais
Qf vērtība saistītajām gāzēm, kuru sastāvam raksturīgs augsts smago ogļūdeņražu saturs. Dabasgāzu sadegšanas siltums svārstās šaurā diapazonā Qf = 35,5...37,5 MJ/m3.
Atsevišķu gāzu, kas iekļautas gāzveida kurināmā, zemākā siltumspēja ir norādīta tabulā. 3.2. Gāzveida degvielas siltumspējas noteikšanas metodes skatīt 3. sadaļā.
Blīvums. Ir gāzu absolūtais un relatīvais blīvums.
Gāzes absolūtais blīvums pg, kg/m3, ir gāzes masa uz 1 m3 no šīs gāzes aizņemtā tilpuma. Aprēķinot atsevišķas gāzes blīvumu, tās tilpums kilomolos ir vienāds ar 22,41 m3 (kā ideālai gāzei).
Relatīvais gāzes blīvums Rotn ir attiecība starp gāzes absolūto blīvumu normālos apstākļos un līdzīgu gaisa blīvumu:
Rotn = Рг / Рв = Рг / 1,293, (6,1)
Kur pg, pE ir attiecīgi gāzes un gaisa absolūtais blīvums normālos apstākļos, kg/m3. Relatīvo gāzu blīvumu parasti izmanto, lai salīdzinātu dažādas gāzes.
Vienkāršu gāzu absolūtā un relatīvā blīvuma vērtības ir norādītas tabulā. 6.1.
Gāzu maisījuma blīvums pjM, kg/m3, tiek noteikts, pamatojoties uz aditivitātes likumu, saskaņā ar kuru gāzu īpašības tiek summētas pēc to tilpuma daļas maisījumā:
kur Xj ir 7. gāzes tilpuma saturs degvielā, %; (rg); - kurināmā iekļautās j-tās gāzes blīvums, kg/m3; n ir atsevišķu gāzu skaits degvielā.
Gāzveida kurināmā blīvuma vērtības ir norādītas tabulā. P.5.
Gāzes blīvumu p, kg/m3 atkarībā no temperatūras un spiediena var aprēķināt, izmantojot formulu
kur p0 ir gāzes blīvums normālos apstākļos (T0 = 273 K un p0 = 101,3 kPa), kg/m3; p un T ir attiecīgi faktiskais spiediens kPa un gāzes absolūtā temperatūra K.
Gandrīz visi gāzveida degvielas veidi ir vieglāki par gaisu, tādēļ, ja ir noplūde, gāze uzkrājas zem griestiem. Drošības apsvērumu dēļ pirms katla iedarbināšanas noteikti pārbaudiet, vai gāzes nav iespējamajās tās uzkrāšanās vietās.
Gāzu viskozitāte palielinās, palielinoties temperatūrai. Dinamiskās viskozitātes koeficienta p, Pa-s, vērtības var aprēķināt, izmantojot empīrisko Cesaire-Lenda vienādojumu
6.1. tabula
Gāzes degvielas komponentu raksturlielumi (pie t - O °C chr = 101,3 kPa)
|
Ķīmiskā |
Molmasa M, |
Blīvums |
Tilpuma koncentrācija |
||
|
Gāzes nosaukums |
Absolūti |
Radinieks |
Cionu uzliesmošanas robežas gāzei, kas sajaukta ar gaisu, % |
||
|
Uzliesmojošas gāzes |
|||||
|
Propilēns |
|||||
|
Oglekļa monoksīds |
|||||
|
Ūdeņraža sulfīds |
|||||
|
Nedegošas gāzes |
|||||
|
Oglekļa dioksīds |
|||||
|
Sēra dioksīds |
|||||
|
Skābeklis |
|||||
|
Atmosfēras gaiss. |
|||||
|
ūdens tvaiki |
kur p0 ir gāzes dinamiskās viskozitātes koeficients normālos apstākļos (G0 = 273 K un p0 - 101,3 kPa), Pa-s; T - absolūtā gāzes temperatūra, K; C ir koeficients, kas atkarīgs no gāzes veida, K, kas ņemts no tabulas. 6.2.
Gāzu maisījumam dinamiskās viskozitātes koeficientu var aptuveni noteikt pēc atsevišķu komponentu viskozitātes vērtībām:
kur gj ir j-tās gāzes masas daļa degvielā, %; Tsy ir j-tā komponenta dinamiskās viskozitātes koeficients Pa-s; n ir atsevišķu gāzu skaits degvielā.
Praksē plaši tiek izmantots kinemātiskās viskozitātes koeficients V, m2/s, kas
Tas ir saistīts ar dinamisko viskozitāti p caur blīvuma p atkarību
V = r/r. (6.6)
Ņemot vērā (6.4) un (6.6), kinemātiskās viskozitātes koeficientu v, m2/s atkarībā no spiediena un temperatūras var aprēķināt, izmantojot formulu
kur v0 ir gāzes kinemātiskās viskozitātes koeficients normālos apstākļos (Go = 273 K un p0 = 101,3 kPa), m2/s; p un G ir attiecīgi faktiskais spiediens kPa un gāzes absolūtā temperatūra K; C ir koeficients, kas atkarīgs no gāzes veida, K, kas ņemts no tabulas. 6.2.
Gāzveida kurināmo kinemātiskās viskozitātes koeficientu vērtības ir norādītas tabulā. P.9.
6.2. tabula
Gāzes degvielas komponentu viskozitātes un siltumvadītspējas koeficienti
(pie t = 0 °C ir = 101,3 kPa)
|
Gāzes nosaukums |
Viskozitātes koeficients |
Siltumvadītspējas koeficients NO3, W/(m-K) |
Sazerlenda koeficients C, K |
|
|
Dynamic r-106, Pa-s |
Kinemātiskā v-106, m2/s |
|||
|
Uzliesmojošas gāzes |
||||
|
Propilēns |
||||
|
Oglekļa monoksīds |
||||
|
Ūdeņraža sulfīds |
||||
|
Nedegošas gāzes Oglekļa dioksīds |
||||
|
Skābeklis |
||||
|
Atmosfēras gaiss |
||||
|
Ūdens tvaiki 100 °C temperatūrā |
Siltumvadītspēja. Molekulārās enerģijas pārnesi gāzēs raksturo siltumvadītspējas koeficients ‘k, W/(m-K). Siltumvadītspējas koeficients ir apgriezti proporcionāls spiedienam un palielinās, palielinoties temperatūrai. X koeficienta vērtības var aprēķināt, izmantojot Satherland formulu
kur X,0 ir gāzes siltumvadītspējas koeficients normālos apstākļos (G0 = 273 K un Po = 101,3 kPa), W/(m-K); p un T ir attiecīgi faktiskais spiediens kPa un gāzes absolūtā temperatūra K; C ir koeficients, kas atkarīgs no gāzes veida, K, kas ņemts no tabulas. 6.2.
Gāzveida kurināmā siltumvadītspējas koeficientu vērtības ir norādītas tabulā. P.9.
Gāzveida kurināmā siltumietilpība uz 1 m3 sausas gāzes ir atkarīga no tā sastāva un parasti tiek definēta kā
4L=0 0,01(CH2H2+Cco0+
СН4СН4 + сСО2сОг +- + сх. X;), (6.9) kur сН2, сС0, сСш, сС02,…, сх. - kurināmā sastāvdaļu, attiecīgi ūdeņraža, oglekļa monoksīda, metāna, oglekļa dioksīda un i-tās sastāvdaļas siltumietilpība, kJ/(m3-K); H2, CO, CH4, C02, …, Xg--
Gāzveida kurināmā degošo komponentu siltumietilpības ir norādītas tabulā. 6. punkts, neuzliesmojošs - tabulā. P.7.
Slapjā gāzveida kurināmā siltumietilpība
Sggtl, kJ/(m3-K), ir definēts kā
<тл = ctrn + 0,00124cHzq йтля, (6.10) где drTn- влагосодержание газообразного топлива,
Sprādzienbīstamība. Uzliesmojošas gāzes un gaisa maisījums noteiktās proporcijās uguns vai pat dzirksteles klātbūtnē var uzsprāgt, t.i., aizdegšanās un degšanas process notiek ar ātrumu, kas tuvs skaņas ātrumam. Uzliesmojošu gāzu sprādzienbīstama koncentrācija gaisā ir atkarīga no gāzes ķīmiskā sastāva un īpašībām. Aizdegšanās tilpuma koncentrācijas robežas atsevišķām uzliesmojošām gāzēm, kas sajauktas ar gaisu, ir norādītas iepriekš tabulā. 6.1. Visplašākās uzliesmojamības robežas ir ūdeņradim (4...74% pēc tilpuma) un oglekļa monoksīdam (12,5...74%). Dabasgāzei vidējā apakšējā un augšējā uzliesmošanas robeža pēc tilpuma ir attiecīgi 4,5 un 17 %; koksa krāsnij - 5,6 un 31%; domēnam - 35 un 74%.
Toksiskums. Toksicitāte attiecas uz gāzes spēju izraisīt dzīvo organismu saindēšanos. Toksicitātes pakāpe ir atkarīga no gāzes veida un tās koncentrācijas. Visbīstamākās gāzes sastāvdaļas šajā ziņā ir oglekļa monoksīds CO un sērūdeņradis H2S.
Gāzu maisījumu toksicitāti galvenokārt nosaka maisījumā esošā toksiskākā komponenta koncentrācija, savukārt tā kaitīgā ietekme parasti ir ievērojami pastiprināta citu kaitīgu gāzu klātbūtnē.
Kaitīgo gāzu klātbūtni un koncentrāciju gaisā var noteikt ar īpašu ierīci - gāzes analizatoru.
Gandrīz visas dabasgāzes ir bez smaržas. Lai konstatētu gāzes noplūdes un veiktu drošības pasākumus, dabasgāze pirms ievadīšanas cauruļvadā tiek odorizēta, tas ir, tā tiek piesātināta ar vielu, kurai ir asa smaka (piemēram, merkaptāni).
Dažādu veidu kurināmā sadegšanas siltums ir ļoti atšķirīgs. Piemēram, mazutam tas ir virs 40 MJ/kg, bet domnas gāzei un dažu marku degslāneklim - aptuveni 4 MJ/kg. Arī energodegvielu sastāvs ir ļoti atšķirīgs. Tādējādi vienas un tās pašas kvalitatīvās īpašības atkarībā no degvielas veida un markas var krasi atšķirties viens no otra kvantitatīvi.
Dotās degvielas īpašības. Salīdzinošai analīzei degvielas kvalitāti vispārinošo raksturlielumu lomā tiek izmantoti dotie degvielas raksturlielumi %-kg/MJ, kurus parasti aprēķina pēc formulas
kur xg ir darba degvielas kvalitātes rādītājs, %; Q[ - īpatnējais sadegšanas siltums (zemākais), MJ/kg.
Tā, piemēram, lai aprēķinātu samazināto
Mitrums pelnu saturs sērs S„p un
Slāpeklis N^p (degvielas darbības stāvoklim)
Formula (7.1) ir šāda, % kg/MJ:
TOC o "1-3" h z KP=Kl GT; (7.2)
4f=l7e[; (7.3)
Snp=S’/Єї; (7.4)
^p=N7 Q[. (7.5)
Kā uzskatāms piemērs šāds salīdzinājums ir orientējošs, ja tiek sadedzināts dažāds kurināmais vienas siltuma jaudas katlos. Tādējādi ogļu samazinātā mitruma salīdzinājums pie Maskavas
Zīmols 2B (WЈp = 3,72%-kg/MJ) un nazarov-
Ogles 2B (W^p = 3,04%-kg/MJ) parāda, ka pirmajā gadījumā apkures katla krāsnī ar kurināmo ievadītā mitruma daudzums būs aptuveni 1,2 reizes lielāks nekā otrajā, neskatoties uz to, ka ogļu ekspluatācijas mitrums pie Maskavas (W[ = 31%) ir mazāks nekā
Nazarovas ogles (Wf= 39%).
Nosacītā degviela. Enerģētikas sektorā, lai salīdzinātu kurināmā izmantošanas efektivitāti dažādās katlu stacijās, plānotu kurināmā ražošanu un patēriņu ekonomiskajos aprēķinos, ieviests etalondegvielas jēdziens. Kā standarta degviela tiek pieņemta tāda degviela, kuras īpatnējais sadegšanas siltums (zemākais) darba stāvoklī ir vienāds ar Qy T = 29300 kJ/kg (vai
7000 kcal/kg).
Katrai dabiskajai degvielai ir tā sauktais bezizmēra termiskais ekvivalents E, kas var būt lielāks vai mazāks par vienu:
2. siltums, ko aizvada izplūdes gāzes. Noteiksim dūmgāzu siltumietilpību pie tух =8000С;
3. siltuma zudumi caur mūri pēc siltumvadītspējas.
Zaudējumi caur velvi
Velves biezums 0,3 m, materiāls šamots. Mēs pieņemam, ka velves iekšējās virsmas temperatūra ir vienāda ar gāzu temperatūru.
Vidējā cepeškrāsns temperatūra:
Pamatojoties uz šo temperatūru, mēs izvēlamies šamota materiāla siltumvadītspējas koeficientu:
Tādējādi zaudējumi no glabātuves ir:
kur α ir siltuma pārneses koeficients no sienu ārējās virsmas uz apkārtējo gaisu, kas vienāds ar 71,2 kJ/(m2*h*0С)
Zaudējumi caur sienām. Sienas klātas divās kārtās (šamots 345 mm, diatomīts 115 mm)
Sienu laukums, m2:
Metodiskā zona
Metināšanas zona
Tomilnoy zona
Torcevihs
Kopējā sienu platība 162,73 m2
Ar lineāru temperatūras sadalījumu pa sienas biezumu šamota vidējā temperatūra būs 5500C, bet diatomīta - 1500C.
Līdz ar to.
Kopējie mūrēšanas zaudējumi
4. Saskaņā ar praktiskiem datiem tiek pieņemts, ka siltuma zudumi ar dzesēšanas ūdeni ir vienādi ar 10% no Qx ienākumiem, tas ir, Qx + Qp
5. Tiek pieņemts, ka neuzskaitītie zudumi ir 15% Q no siltuma pieauguma
Izveidosim vienādojumu krāsns siltuma bilancei
Mēs apkopojam krāsns siltuma bilanci 1. tabulā; 2
1. tabula
2. tabula
| Patēriņš kJ/h | % |
| Siltums, kas iztērēts metāla sildīšanai
| 53 |
| dūmgāzu siltums | 26 |
| zaudējumi no mūra
| 1,9 |
| dzesēšanas ūdens zudumi | 6,7 |
| neuzskaitīti zaudējumi | 10,6 |
| Kopā: | 100 |
Īpatnējais siltuma patēriņš 1 kg metāla apkurei būs
Degļu izvēle un aprēķins
Mēs pieņemam, ka krāsnī ir uzstādīti degļi “caurulē-caurulē”.
Metināšanas zonās ir 16 gabali, vārīšanās zonā 4 gabali. kopējais degļu skaits 20 gab. Noteiksim aptuveno gaisa daudzumu, kas nonāk vienā degli.
Vв - stundas gaisa plūsma;
TV - 400+273=673 K - gaisa sildīšanas temperatūra;
N – degļu skaits.
Tiek pieņemts, ka gaisa spiediens degļa priekšā ir 2,0 kPa. No tā izriet, ka nepieciešamo gaisa plūsmu nodrošina deglis DBV 225.
Noteiksim paredzamo gāzes daudzumu uz degli;
VГ =В=2667 stundas degvielas patēriņš;
TG =50+273=323 K - gāzes temperatūra;
N – degļu skaits.
8. Rekuperatora aprēķins
Gaisa sildīšanai projektējam metāla cilpas siltummaini no caurulēm ar diametru 57/49,5 mm ar koridora izvietojumu ar to soli
Sākotnējie dati aprēķinam:
Stundas degvielas patēriņš B=2667 kJ/h;
Gaisa patēriņš uz 1 m3 degvielas Lα = 13,08 m3/m3;
Sadegšanas produktu daudzums no 1 m3 degošās gāzes Vα = 13,89 m3/m3;
Gaisa sildīšanas temperatūra tв = 4000С;
Dūmgāzu temperatūra no kurtuves tух=8000С.
Gaisa plūsma stundā:
Stundas dūmu izvade:
Dūmu daudzums stundā, kas iziet cauri rekuperatoram, ņemot vērā dūmu zudumus izsitīšanas rezultātā un caur apvada vārtiem un gaisa nosūkšanu.
Koeficients m, ņemot vērā dūmu zudumus, ir 0,7.
Koeficients, ņemot vērā gaisa noplūdes cūkās, tiks pieņemts kā 0,1.
Dūmu temperatūra rekuperatora priekšā, ņemot vērā gaisa noplūdes;
kur iух – dūmgāzu siltums pie tух=8000С
Šis siltuma saturs atbilst dūmu temperatūrai tD=7500C. (sk. 67. att.(3))
