Номинални загуби в околната среда. Какво е топлинно замърсяване

За намаляване на консумацията на топлинастрог отчитане на топлинните загуби в технологичното оборудване и топлопреносните мрежи. Топлинните загуби зависят от вида на оборудването и тръбопроводите, тяхната правилна експлоатация и вида на изолацията.

Топлинните загуби (W) се изчисляват по формулата

В зависимост от вида на оборудването и тръбопровода общото термично съпротивление е:

за изолиран тръбопровод с един слой изолация:

за изолиран тръбопровод с два слоя изолация:

за технологични апарати с многослойни плоски или цилиндрични стени с диаметър над 2 m:

за технологични апарати с многослойни плоски или цилиндрични стени с диаметър по-малък от 2 m:

носител към вътрешната стена на тръбопровода или апарата и от външната повърхност на стената в околната среда, W / (m 2 - K); X tr, ?. st, Xj - топлопроводимост, съответно, на материала на тръбопровода, изолация, стени на апарата, /-ти слой на стената, W / (m. K); 5 ST. — дебелина на стената на апарата, m.

Коефициентът на топлопреминаване се определя по формулата

или според емпиричното уравнение

Предаването на топлина от стените на тръбопровода или апарата към околната среда се характеризира с коефициента a n [W / (m 2 K)], който се определя чрез критерий или емпирични уравнения:

според критериалните уравнения:

Коефициентите на топлопреминаване a b и a n се изчисляват по критерии или емпирични уравнения. Ако горещата охлаждаща течност е гореща вода или кондензираща пара, тогава a in > a n, т.е. R B< R H , и величиной R B можно пренебречь. Если горячим теплоносителем является воздух или перегретый пар, то а в [Вт/(м 2 - К)] рассчитывают по критериальным уравнениям:

чрез емпирични уравнения:

Топлоизолацията на устройства и тръбопроводи е направена от материали с ниска топлопроводимост. Добре подбраната топлоизолация може да намали загубите на топлина в околното пространство със 70% и повече. Освен това увеличава производителността на топлинните инсталации, подобрява условията на работа.

Топлоизолацията на тръбопровода се състои основно от един слой, отгоре покрит за здравина със слой ламарина (покривна стомана, алуминий и др.), суха мазилка от циментови разтвори и др. Ако се използва покривен слой метал , неговото термично съпротивление може да се пренебрегне. Ако покривният слой е мазилка, тогава неговата топлопроводимост се различава леко от топлопроводимостта на топлоизолацията. В този случай дебелината на покриващия слой е mm: за тръби с диаметър по-малък от 100 mm - 10; за тръби с диаметър 100-1000 mm - 15; за тръби с голям диаметър - 20.

Дебелината на топлоизолационния и покривния слой не трябва да надвишава пределната дебелина в зависимост от масовите натоварвания на тръбопровода и неговите габаритни размери. В табл. 23 показва стойностите на максималната дебелина на изолацията на паропроводите, препоръчани от стандартите за проектиране на топлоизолация.

Топлоизолация на технологични съоръженияможе да бъде еднослоен или многослоен. Топлинни загуби чрез термични

изолацията зависи от вида на материала. Топлинните загуби в тръбопроводите се изчисляват за 1 и 100 m дължина на тръбопровода, в технологичното оборудване - за 1 m 2 от повърхността на апарата.

Слоят от замърсители по вътрешните стени на тръбопроводите създава допълнителна термична устойчивост на преноса на топлина в околното пространство. Термичните съпротивления R (m. K / W) по време на движението на някои охлаждащи течности имат следните стойности:

Тръбопроводите, доставящи технологични решения на апарати и горещи топлоносители на топлообменници, имат фитинги, в които се губи част от топлината на потока. Локалните топлинни загуби (W / m) се определят по формулата

Коефициентите на местно съпротивление на фитингите на тръбопроводите имат следните стойности:

При съставянето на табл. 24 е извършено изчисляване на специфичните топлинни загуби за стоманени безшевни тръбопроводи (налягане< 3,93 МПа). При расчете тепловых потерь исходили из следующих данных: тем-

температурата на въздуха в помещението се приема равна на 20 ° C; скоростта му при свободна конвекция е 0,2 m/s; налягане на парата - 1x10 5 Pa; температура на водата - 50 и 70 ° C; топлоизолацията е направена в един слой азбестов шнур, = 0,15 W / (m. K); коефициент на топлопреминаване а„ \u003d 15 W / (m 2 - K).

Пример 1. Изчисляване на специфични топлинни загуби в паропровод.

Пример 2. Изчисляване на специфични топлинни загуби в неизолиран тръбопровод.

Дадени условия

Тръбопроводът е стоманен с диаметър 108 мм. Номинален диаметър d y = 100 мм. Температура на парата 110°C, температура на околната среда 18°C. Топлопроводимост на стомана X = 45 W / (m. K).

Получените данни показват, че използването на топлоизолация намалява топлинните загуби на 1 m дължина на тръбопровода с 2,2 пъти.

Специфичните топлинни загуби, W/m 2 , в технологичните апарати за производство на кожи и плъсти са:

Пример 3. Изчисляване на специфични топлинни загуби в технологични устройства.

1. Гигантският барабан е изработен от лиственица.

2. Сушилня фирма "Хирако Кинзоку".

3. Лодка за боядисване на барети. Изработен от неръждаема стомана [k = 17,5 W/(m-K)]; няма топлоизолация. Габаритните размери на лодката са 1,5 х 1,4 х 1,4 м. Дебелината на стената е 8 ST = 4 мм. Температура на процеса t = = 90 °C; въздух в цеха / ср = 20 °С. Скорост на въздуха в цеха v = 0,2 m/s.

Коефициентът на топлопреминаване a може да се изчисли, както следва: a = 9,74 + 0,07 At. При / cp \u003d 20 ° C, a е 10-17 W / (m 2. K).

Ако повърхността на охлаждащата течност на апарата е отворена, специфичните топлинни загуби от тази повърхност (W / m 2) се изчисляват по формулата

Индустриалната услуга "Capricorn" (Великобритания) предлага да се използва системата "Alplas" за намаляване на топлинните загуби от открити повърхности на охлаждащи течности. Системата се основава на използването на кухи полипропиленови плаващи топки, които почти напълно покриват повърхността на течността. Експериментите показват, че при температура на водата в отворен резервоар от 90 ° C, топлинните загуби при използване на слой топки намаляват с 69,5%, два слоя - с 75,5%.

Пример 4. Изчисляване на специфичните топлинни загуби през стените на сушилнята.

Стените на сушилнята могат да бъдат направени от различни материали. Помислете за следните стенни конструкции:

1. Два слоя стомана с дебелина 5 ST = 3 mm с изолация, разположена между тях под формата на азбестова плоча с дебелина 5 And = 3 cm и топлопроводимост X и = 0,08 W / (m. K) .

Топлинният баланс на котелния агрегат установява равенство между количеството топлина, постъпващо в агрегата, и неговото потребление. Въз основа на топлинния баланс на котелния агрегат се определя разходът на гориво и се изчислява коефициентът на полезно действие, който е най-важната характеристика на енергийната ефективност на котела.

В котелния агрегат химически свързаната енергия на горивото по време на процеса на горене се преобразува във физическата топлина на горимите продукти от горенето. Тази топлина се използва за генериране и прегряване на пара или за загряване на вода. Поради неизбежните загуби при пренос на топлина и преобразуване на енергия, продуктът (пара, вода и др.) абсорбира само част от топлината. Другата част се състои от загуби, които зависят от ефективността на организацията на процесите на преобразуване на енергия (изгаряне на гориво) и пренос на топлина към произвеждания продукт.

Топлинният баланс на котелния агрегат е да се установи равенство между количеството топлина, получено в агрегата, и сумата на използваната топлина и топлинните загуби. Топлинният баланс на котелния агрегат се съставя за 1 kg твърдо или течно гориво или за 1 m 3 газ. Уравнението, в което топлинният баланс на котелния агрегат за стационарно топлинно състояние на агрегата е записано в следната форма:

Q p / p = Q 1 + ∑Q n

Q p / p \u003d Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 (19.3)

Където Q p / p е наличната топлина; Q 1 - използвана топлина; ∑Q n - общите загуби; Q 2 - загуба на топлина с изходящи газове; Q 3 - загуба на топлина от химическо недогаряне; Q 4 - загуба на топлина от механична непълнота на изгаряне; Q 5 - загуба на топлина в околната среда; Q 6 - загуба на топлина с физическата топлина на шлаката.

Ако всеки член от дясната страна на уравнение (19.3) се раздели на Q p / p и се умножи по 100%, получаваме втората форма на уравнението, в която топлинният баланс на котелния агрегат:

q 1 + q 2 + q 3 + q 4 + q 5 + q 6 = 100% (19,4)

В уравнение (19.4), стойността q 1 представлява ефективността на инсталацията "бруто". Не се вземат предвид енергийните разходи за обслужване на котелната централа: задвижването на димососи, вентилатори, захранващи помпи и други разходи. Коефициентът на "нетна" ефективност е по-малък от "брутния" коефициент на полезно действие, тъй като отчита енергийните разходи за собствените нужди на централата.

Лявата входяща част на уравнението на топлинния баланс (19.3) е сумата от следните количества:

Q p / p \u003d Q p / n + Q v.vn + Q пара + Q физически (19.5)

където Q B.BH е топлината, въведена в котелния агрегат с въздух на 1 kg гориво. Тази топлина се взема предвид, когато въздухът се нагрява извън котела (например в парни или електрически нагреватели, монтирани преди въздушния нагревател); ако въздухът се нагрява само във въздухонагревателя, тогава тази топлина не се взема предвид, тъй като се връща в пещта на уреда; Q пара - топлина, въведена в пещта с взривна (дюза) пара на 1 kg гориво; Q физически t - физическа топлина от 1 kg или 1 m 3 гориво.

Топлината, внесена с въздуха, се изчислява по равенството

Q V.BH \u003d β V 0 C p (T g.vz - T h.vz)

където β е съотношението на количеството въздух на входа към въздушния нагревател към теоретично необходимото; c p е средният обемен изобарен топлинен капацитет на въздуха; при температури на въздуха до 600 K, може да се счита с p \u003d 1,33 kJ / (m 3 K); T g.vz - температура на нагрятия въздух, K; T x.vz - температурата на студения въздух, обикновено се приема равна на 300 К.

Топлината, внесена с пара за пръскане на мазут (пара от дюзи), се намира по формулата:

Q двойки \u003d W f (i f - r)

където W f - консумация на инжекторна пара, равна на 0,3 - 0,4 kg/kg; i f - енталпия на парата на дюзата, kJ/kg; r е топлината на изпарение, kJ/kg.

Физическа топлина на 1 кг гориво:

Q физическо t - с t (T t - 273),

където c t е топлинният капацитет на горивото, kJ/(kgK); T t - температура на горивото, K.

Стойността на Q физическо. t обикновено е незначителен и рядко се взема предвид при изчисленията. Изключение правят мазутът и нискокалоричният горивен газ, за които стойността на Q physical.t е значителна и трябва да се вземе предвид.

Ако няма предварително нагряване на въздуха и горивото и парата не се използва за пулверизиране на горивото, тогава Q p / p = Q p / n. Членовете на топлинните загуби в уравнението на топлинния баланс на котелния агрегат се изчисляват въз основа на уравненията, дадени по-долу.

1. Топлинните загуби с отработените газове Q 2 (q 2) се определят като разликата между енталпията на газовете на изхода на котелния агрегат и въздуха, влизащ в котелния агрегат (въздухонагревател), т.е.

където V r е обемът на продуктите от горенето на 1 kg гориво, определен по формулата (18.46), m 3 / kg; c р.r, с р.в - средни обемни изобарни топлинни мощности на продуктите от изгаряне на гориво и въздух, определени като топлинни мощности на газовата смес (§ 1.3) с помощта на таблици (виж Приложение 1); T uh, T x.vz - температури на димните газове и студения въздух; a - коефициент, отчитащ загубите от механично недоизгаряне на гориво.

Котелни агрегати и промишлени пещи работят, като правило, под известен вакуум, който се създава от димоотводи и комин. В резултат на това чрез липсата на плътност в оградите, както и чрез ревизионни люкове и др. от атмосферата се засмуква определено количество въздух, чийто обем трябва да се вземе предвид при изчисляване на I ux.

Енталпията на целия въздух, влизащ в уреда (включително вендузи), се определя от коефициента на излишък на въздух на изхода на инсталацията α ux = α t + ∆α.

Общото засмукване на въздух в котелните инсталации не трябва да надвишава ∆α = 0,2 ÷ 0,3.

От всички топлинни загуби Q 2 е най-значимият. Стойността на Q 2 се увеличава с увеличаване на коефициента на излишък на въздух, температурата на димните газове, съдържанието на влага в твърдото гориво и баластирането с незапалими газове на газообразното гориво. Намаляването на засмукването на въздух и подобряването на качеството на горенето води до известно намаляване на топлинните загуби Q 2 . Основният определящ фактор, влияещ върху загубата на топлина от отработените газове, е тяхната температура. За да се намали T uh, се увеличава площта на използващите топлина нагревателни повърхности - въздухонагреватели и економайзери.

Стойността на Tx засяга не само ефективността на уреда, но и капиталовите разходи, необходими за инсталиране на въздухонагреватели или економайзери. С намаляване на Tx, ефективността се увеличава и разходът на гориво и разходите за гориво намаляват. Това обаче увеличава площите на използващите топлина повърхности (при малка температурна разлика площта на топлообменната повърхност трябва да се увеличи; вижте § 16.1), което увеличава разходите за монтаж и експлоатационните разходи. Следователно, за новопроектирани котелни агрегати или други инсталации, консумиращи топлина, стойността на T uh се определя от технико-икономическо изчисление, което отчита влиянието на T uh не само върху ефективността, но и върху размера на капиталовите разходи и оперативни разходи.

Друг важен фактор, влияещ върху избора на Tx, е съдържанието на сяра в горивото. При ниски температури (по-ниски от температурата на точката на оросяване на димните газове) водните пари могат да кондензират върху тръбите на нагревателните повърхности. При взаимодействие със серни и серни анхидриди, които присъстват в продуктите на горенето, се образуват сярна и сярна киселина. В резултат на това нагревателните повърхности са подложени на интензивна корозия.

Съвременните котелни агрегати и пещи за изгаряне на строителни материали имат T uh = 390 - 470 K. При изгаряне на газ и твърди горива с ниска влажност T uh - 390 - 400 K, мокри въглища

T yx \u003d 410 - 420 K, мазут T yx \u003d 440 - 460 K.

Влагата на горивото и незапалимите газови примеси са газообразуващ баласт, който увеличава количеството на продуктите от изгарянето на горивото. Това увеличава загубата Q 2 .

Когато се използва формула (19.6), трябва да се има предвид, че обемите на продуктите от горенето се изчисляват, без да се отчита механичното недоизгаряне на горивото. Действителното количество продукти на горенето, като се вземе предвид механичната непълнота на изгарянето, ще бъде по-малко. Това обстоятелство се взема предвид чрез въвеждане на корекционен коефициент a \u003d 1 - p 4 /100 във формула (19.6).

2. Загуба на топлина от химическо недогаряне Q 3 (q 3). Газовете на изхода на пещта могат да съдържат продукти от непълно изгаряне на гориво CO, H 2, CH 4, чиято топлина от изгаряне не се използва в обема на пещта и по-нататък по пътя на котелния агрегат. Общата топлина на изгаряне на тези газове определя химическото недогаряне. Причините за химическото недогаряне могат да бъдат:

липса на окислител (α<; 1);
лошо смесване на горивото с окислителя (α ≥ 1);
голям излишък на въздух;
ниско или прекалено високо специфично отделяне на енергия в горивната камера q v, kW/m 3 .

Липсата на въздух води до факта, че част от горимите елементи на газообразните продукти на непълното изгаряне на горивото може изобщо да не изгорят поради липсата на окислител.

Лошото смесване на горивото с въздуха е причина или за локален недостиг на кислород в зоната на горене, или, обратно, за голям излишък от него. Големият излишък на въздух води до намаляване на температурата на горене, което намалява скоростта на реакциите на горене и прави процеса на горене нестабилен.

Ниското специфично отделяне на топлина в пещта (q v = BQ p / n / V t, където B е разходът на гориво; V T е обемът на пещта) е причина за силно разсейване на топлината в обема на пещта и води до намаляване в температурата. Високите стойности на qv също причиняват химическо недогаряне. Това се обяснява с факта, че за завършване на реакцията на горене е необходимо определено време и със значително надценена стойност на qv, времето, прекарано от въздушно-горивната смес в обема на пещта (т.е. в зоната на най-високите температури ) е недостатъчна и води до появата на горими компоненти в газообразните продукти на горене. В пещите на съвременните котелни агрегати допустимата стойност на qv достига 170 - 350 kW / m 3 (виж § 19.2).

За новопроектирани котелни агрегати стойностите на qv се избират според нормативните данни в зависимост от вида на изгореното гориво, начина на изгаряне и конструкцията на горивното устройство. По време на балансови тестове на работещи котелни агрегати стойността Q 3 се изчислява според данните от газовия анализ.

При изгаряне на твърди или течни горива стойността на Q 3, kJ / kg, може да се определи по формулата (19.7)

3. Загуба на топлина от механично непълно изгаряне на гориво Q 4 (g 4). При изгарянето на твърди горива остатъците (пепел, шлака) могат да съдържат определено количество неизгорели горими вещества (предимно въглерод). В резултат на това химически свързаната енергия на горивото се губи частично.

Топлинните загуби от механично непълно изгаряне включват топлинни загуби, дължащи се на:

повреда на малки частици гориво през пролуките в решетката Q CR (q CR);
отстраняване на част от неизгорялото гориво с шлака и пепел Q shl (q shl);
увличане на малки горивни частици от димните газове Q un (q un)

Q 4 - Q pr + Q un + Q sl

Топлинните загуби q yn приемат големи стойности по време на изгаряне на прахообразно гориво, както и по време на изгаряне на неспиращи въглища в слой върху неподвижни или подвижни решетки. Стойността на q un за слоести пещи зависи от видимото специфично освобождаване на енергия (топлинен стрес) на огледалото за горене q R, kW / m 2, т.е. върху количеството отделена топлинна енергия, отнесено към 1 m 2 от горящия слой гориво.

Допустимата стойност на q R BQ p / n / R (B - разход на гориво; R - площ на огледалото за горене) зависи от вида на изгореното твърдо гориво, конструкцията на пещта, коефициента на излишък на въздух и др. В слоестите пещи на съвременните котелни агрегати стойността на q R има стойности в диапазона от 800 - 1100 kW / m 2. При изчисляване на котелни единици стойностите q R, q 4 \u003d q np + q sl + q un се вземат съгласно нормативните материали. По време на тестовете за баланс загубата на топлина от механично недогаряне се изчислява според резултатите от лабораторно технически анализ на сухи твърди остатъци за тяхното съдържание на въглерод. Обикновено за пещи с ръчно зареждане на гориво q 4 = 5 ÷ 10%, а за механични и полумеханични пещи q 4 = 1 ÷ 10%. При изгаряне на прахообразно гориво във факел в котелни агрегати със средна и висока мощност q 4 = 0,5 ÷ 5%.

4. Загубата на топлина в околната среда Q 5 (q 5) зависи от голям брой фактори и главно от размера и дизайна на котела и пещта, топлопроводимостта на материала и дебелината на стената на облицовката, топлинната производителност на котела, температура на външния слой на облицовката и околния въздух и др. d.

Топлинните загуби в околната среда при номинален капацитет се определят по стандартни данни в зависимост от мощността на котелния агрегат и наличието на допълнителни нагревателни повърхности (икономайзер). За парни котли с капацитет до 2,78 kg / s пара q 5 - 2 - 4%, до 16,7 kg / s - q 5 - 1 - 2%, повече от 16,7 kg / s - q 5 \u003d 1 - 0,5%.

Топлинните загуби в околната среда се разпределят през различни газопроводи на котелния агрегат (пещ, паропрегревател, економайзер и др.) Пропорционално на топлината, отделена от газовете в тези газопроводи. Тези загуби се вземат предвид чрез въвеждане на коефициента на запазване на топлината φ \u003d 1 q 5 / (q 5 + ȵ k.a), където ȵ k.a е ефективността на котелния агрегат.

5. Загубата на топлина с физическата топлина на пепелта и шлаката, отстранени от пещите Q 6 (q 6) е незначителна и трябва да се вземе предвид само за слоесто и камерно изгаряне на горива с много пепел (като кафяви въглища). , шисти), за които е 1 - 1, 5%.

Топлинни загуби с гореща пепел и шлака q 6,%, изчислени по формулата

където a shl - делът на горивната пепел в шлаката; С sl - топлинен капацитет на шлаката; T sl - температура на шлаката.

В случай на изгаряне на прахообразно гориво, a shl = 1 - a un (a un е делът на горивната пепел, отнесена от пещта с газовете).

За слоести пещи a sl shl = a sl + a pr (a pr е делът на горивната пепел в "потапянето"). При сухо отстраняване на шлаката се приема, че температурата на шлаката е Tsh = 870 K.

При отстраняване на течна шлака, което понякога се наблюдава по време на изгаряне на прахообразно гориво, T slug \u003d T пепел + 100 K (T пепел е температурата на пепелта в състояние на течно топене). При послойно изгаряне на нефтени шисти съдържанието на пепел Ar се коригира за съдържанието на въглероден диоксид в карбонатите, равно на 0,3 (СО 2), т.е. съдържанието на пепел се приема равно на A P + 0,3 (CO 2) p / k Ако отстранената шлака е в течно състояние, тогава стойността на q 6 достига 3%.

В пещите и сушилните, използвани в промишлеността на строителните материали, в допълнение към разглежданите топлинни загуби е необходимо да се вземат предвид и топлинните загуби на транспортни устройства (например колички), на които материалът се подлага на топлинна обработка. Тези загуби могат да достигнат до 4% или повече.

По този начин "брутната" ефективност може да се определи като

ȵ k.a = g 1 - 100 - ∑q загуби (19.9)

Означаваме топлината, възприемана от продукта (пара, вода) като Qk.a, kW, тогава имаме:

за парни котли

Q 1 \u003d Q k.a \u003d D (i n.n - i p.n) + pD / 100 (i - i p.v) (19.10)

за водогрейни котли

Q 1 \u003d Q k.a \u003d M in с r.v (T out - T in) (19.11)

Където D е капацитетът на котела, kg/s; i p.p - енталпия на прегрята пара (ако котелът произвежда наситена пара, тогава вместо i p.v трябва да поставите (i pn) kJ / kg; i p.v - енталпия на захранващата вода, kJ / kg; p - количеството вода, отстранено от котелния агрегат, за да се поддържа допустимото съдържание на сол в котелната вода (така нареченото непрекъснато продухване на котела),%; i - енталпия на котелната вода, kJ / kg; M in - воден поток през котелния агрегат, kg / s; c r.v - топлинен капацитет на водата, kJ/(kgK); Tout - температура на горещата вода на изхода на котела; Tin - температура на водата на входа на котела.

Разходът на гориво B, kg / s или m 3 / s, се определя по формулата

B \u003d Q k.a / (Q r / n ȵ k.a) (19.12)

Обемът на продуктите от горенето (виж § 18.5) се определя, без да се вземат предвид загубите от механично недогаряне. Следователно по-нататъшното изчисляване на котелния агрегат (топлообмен в пещта, определяне на площта на нагревателните повърхности в газопроводите, въздухонагревателя и економайзера) се извършва според прогнозното количество гориво Вр:

(19.13)

При изгаряне на газ и мазут B p \u003d B.

Топлинният поток Q p през повърхността S st на стените на сушилнята се изчислява съгласно уравнението за пренос на топлина:

Q p \u003d k * Δt cf * S st,

Коефициентът на топлопреминаване k се изчислява по формулата за многослойна стена:

където δ и λ са съответно дебелината и топлопроводимостта на различните слоеве на облицовката и топлоизолацията.

Намерете стойността на критерия Re:

Re \u003d v * l / υ \u003d 2,5 m / s * 1,65 m / 29 * 10 -6 m 2 / s \u003d 142241

Nu=0,66*Re 0,5*Pr 0,33=0,66*142241 0,5*1,17 0,33=262,2.

Коефициент на топлопреминаване α от сушилния агент към вътрешната повърхност на стените:

α 1 \u003d Nu * λ / l \u003d 262,2 * 3,53 * 10 -2 W / (m * K) / 1,65 m = 5,61 W / m 2 * K.

Общият коефициент на топлопреминаване на конвекция и излъчване от външната стена към околния въздух:

α 2 \u003d 9,74 + 0,07 * (t st -t c),

където t cf е температурата на външната стена, t st \u003d 40 0 С,

t in - температура на околната среда, t in \u003d 20 0 С,

α 2 \u003d 9,74 + 0,07 * (40 0 C-20 0 C) \u003d 11,14 W / m 2 * K.

Според температурата на газовете избираме дебелината на облицовката (табл. 3.1)

облицовки -

шамот - 125 мм

стомана - 20 мм

шамот - 1,05 W / m * K

стомана - 46,5 W/m*K

Намиране на коефициента на топлопреминаване:

Определяме повърхността на стената S st:

S st \u003d π * d * l \u003d 3,14 * 1,6 m * 8 m = 40,2 m 2,

Q p \u003d 2,581 W / (m 2 * K) * 89 0 C * 40,2 m 2 \u003d 9234 W.

Специфичните топлинни загуби в околната среда се определят по формулата:

където W е масата на влагата, отстранена от изсушения материал за 1 s.

q p \u003d 9234 W / 0,061 kg / s \u003d 151377,05 W * s / kg.

2.3. Изчисляване на нагревателя за сушене на въздух

Общото количество топлина Q 0 се изчислява по формулата:

Q 0 \u003d L * (I 1 -I 0)

Q 0 \u003d 2,46 kg / s * (159 kJ / kg + 3,35 kJ / kg) \u003d 399,381 kW

Изчисляваме средната температурна разлика, като използваме формулата на логаритмичното уравнение:

където Δt m \u003d t 1 -t 2n

Δt b \u003d t 1 -t 2k

t 1 - температура на нагряващата пара (равна на температурата на насищане на парата при дадено налягане).

При налягане 5,5 атм. t 1 \u003d 154,6 0 С (st 550)

t 2n, t 2k - температура на въздуха на входа и изхода на калориметъра, t 2k \u003d 150 0 С; t 2n \u003d -7,7 0 C.

Δt b \u003d 154,6 0 C + 7,7 0 C = 162,3 0 C,

Δt m \u003d 154,6 0 С-150 0 С \u003d 4,6 0 С,

Топлопреносната повърхност S t на калориметъра се определя от уравнението за топлопреминаване:

S t \u003d Q 0 / до Δt срв.,

където k е коефициентът на топлопреминаване, който се използва за нагреватели с ребра в зависимост от скоростта на въздушната маса ρ*v. Нека ρ * v \u003d 3 kg / m 2 * s; след това k \u003d 30 W / m 2 * k.

Намираме необходимия брой n k секции на нагревателя:

n k \u003d S t / S s,

където S c е топлообменната повърхност на сечението.

Да вземем оребрен нагревател:

Тъй като действителният брой секции е избран с 15-20% марж, тогава n k = 6,23 + 6,23 * 0,15 = 7,2≈8 секции.

Масовата скорост на въздуха в нагревателя се изчислява:

където L е дебитът на абсолютно сух въздух,

Съдържание на темата "Регулация на метаболизма и енергията. Рационално хранене. Основен метаболизъм. Телесна температура и нейното регулиране.":
1. Енергийни разходи на организма при условия на физическа активност. Коефициентът на физическа активност. Работно увеличение.
2. Регулиране на метаболизма и енергията. Център за регулиране на метаболизма. Модулатори.
3. Концентрацията на глюкоза в кръвта. Схема за регулиране на концентрацията на глюкоза. Хипогликемия. Хипогликемична кома. Глад.
4. Хранене. Норма на хранене. Съотношението на протеини, мазнини и въглехидрати. енергийна стойност. Съдържание на калории.
5. Диета на бременни и кърмещи жени. Дажба бебешка храна. Разпределение на дневната дажба. Хранителни фибри.
6. Рационалното хранене като фактор за поддържане и укрепване на здравето. Здравословен начин на живот. Режим на хранене.
7. Телесна температура и нейното регулиране. Хомеотермичен. Пойкилотермичен. Изотерма. Хетеротермни организми.
8. Нормална телесна температура. хомеотермално ядро. Пойкилотермична обвивка. комфортна температура. Температура на човешкото тяло.
9. Производство на топлина. първична топлина. ендогенна терморегулация. вторична топлина. контрактилна термогенеза. термогенеза без треперене.

Има следните начини за пренос на топлина от тялотокъм околната среда: радиация, топлопроводимост, конвекцияи изпарение.

Радиация- това е метод за пренос на топлина към околната среда от повърхността на човешкото тяло под формата на електромагнитни вълни от инфрачервения диапазон (a = 5-20 микрона). Количеството топлина, разсейвано от тялото в околната среда чрез радиация, е пропорционално на повърхността на радиацията и разликата между средните температури на кожата и околната среда. Радиационната повърхност е общата повърхност на онези части от тялото, които са в контакт с въздуха. При температура на околната среда от 20 ° C и относителна влажност от 40-60%, тялото на възрастен човек разсейва чрез радиация около 40-50% от цялата отделена топлина. Преносът на топлина чрез излъчване се увеличава с намаляване на температурата на околната среда и намалява с нейното повишаване. При условия на постоянна температура на околната среда радиацията от повърхността на тялото се увеличава с повишаване на температурата на кожата и намалява с нейното намаляване. Ако средните температури на повърхността на кожата и околната среда се изравнят (температурната разлика стане равна на нула), преносът на топлина чрез излъчване става невъзможен. Възможно е да се намали преносът на топлина на тялото чрез радиация чрез намаляване на повърхността на радиацията („сгъване на тялото в топка“). Ако температурата на околната среда надвишава средната температура на кожата, човешкото тяло, абсорбирайки инфрачервени лъчи, излъчвани от околните предмети, се затопля.

Ориз. 13.4. Видове пренос на топлина. Начините за пренос на топлина от тялото към външната среда могат условно да бъдат разделени на „мокър“ топлообмен, свързан с изпаряването на потта и влагата от кожата и лигавиците, и „сух“ топлообмен, който не е свързан с течност. загуба.

Топлопроводимост- метод на пренос на топлина, който се осъществява по време на контакт, контакт на човешкото тяло с други физически тела. Количеството топлина, отдадено от тялото на околната среда по този начин, е пропорционално на разликата в средните температури на контактуващите тела, площта на контактуващите повърхности, времето на термичен контакт и топлопроводимостта на контактуващите тяло. Сухият въздух, мастната тъкан се характеризират с ниска топлопроводимост и са топлоизолатори. Използването на дрехи, изработени от тъкани, съдържащи голям брой малки неподвижни "мехурчета" въздух между влакната (например вълнени тъкани), позволява на човешкото тяло да намали разсейването на топлина чрез проводимост. Влажен въздух, наситен с водна пара, вода се характеризира с висока топлопроводимост. Следователно престоят на човек в среда с висока влажност при ниска температура е придружен от увеличаване на загубата на топлина на тялото. Мокрите дрехи също губят изолационните си свойства.

Конвекция- метод за пренос на топлина на тялото, осъществяван чрез пренасяне на топлина чрез движещи се частици въздух (вода). Разсейването на топлината чрез конвекция изисква въздушен поток около повърхността на тялото с температура, по-ниска от тази на кожата. В същото време слоят въздух в контакт с кожата се нагрява, намалява плътността си, повдига се и се заменя с по-студен и по-плътен въздух. При условия, когато температурата на въздуха е 20 ° C и относителната влажност е 40-60%, тялото на възрастен разсейва около 25-30% топлина в околната среда чрез топлопроводимост и конвекция (основна конвекция). С увеличаване на скоростта на движение на въздушните потоци (вятър, вентилация), интензивността на топлообмена (принудителна конвекция) също се увеличава значително.

Освобождаването на топлина от тялотопрез топлопроводимост, конвекцияи излучения, наречени заедно "сухо" разсейване на топлината, става неефективен, когато средните температури на повърхността на тялото и околната среда се изравнят.

Пренос на топлина чрез изпарение- това е начин тялото да разсейва топлината в околната среда поради разходите си за изпаряване на потта или влагата от повърхността на кожата и влагата от лигавиците на дихателните пътища ("мокър" топлообмен). При хората потта се отделя постоянно от потните жлези на кожата („забележима“ или жлезиста загуба на вода), лигавиците на дихателните пътища се овлажняват („незабележима“ загуба на вода) (фиг. 13.4). В същото време "осезаемата" загуба на вода от тялото има по-значителен ефект върху общото количество топлина, отделена при изпаряване, отколкото "неосезаемата".

При температура на околната среда около 20 ° C, изпарението на влагата е около 36 g / h.Тъй като 0,58 kcal топлинна енергия се изразходва за изпаряването на 1 g вода в човек, лесно е да се изчисли, че чрез изпаряване , тялото на възрастен отдава при тези условия на околната среда около 20% от общата разсеяна топлина. Повишаването на външната температура, физическата работа, продължителният престой в топлоизолиращи дрехи увеличават изпотяването и то може да се увеличи до 500-2000 g / ч. Ако външната температура надвишава средната температура на кожата, тогава тялото не може да отдаде топлина на външната среда чрез радиация, конвекция и топлопроводимост. Тялото при тези условия започва да абсорбира топлина отвън и единственият начин да разсейването на топлината е да се увеличи изпарението на влагата от повърхността на тялото.Такова изпарение е възможно, докато влажността на околния въздух остава под 100%, висока влажност и ниска скорост на въздуха, когато Потта, която няма време да се изпари, се слива и изтича от повърхността на тялото, преносът на топлина чрез изпаряване става по-малко ефективен.