B.Ya. Kamenetsky, Toplotni režimi obloga slojevitih peći

Ovaj toplotni tok je opisan jednadžbom:

Q*=		T1− T2

		ln(R02	/R01)


	2πλL

Zgodna karakteristika intenziteta toplotnog toka za cijev, koja ne ovisi o polumjeru cilindrične površine, je linearna (linearna) gustina toplotnog toka q l:

q l \u003d

T − T

log(R 02 /R 01 )

ln(R

/r)

- linearno

termička otpornost cijevi.

Za višeslojne cijevi

q l \u003d

T 1 − T n +1

log(R 0,i +1

/ R 0, i )

i=1

2πλi

Za proces prijenosa topline, gustina toplotnog toka q l koja prolazi kroz višeslojnu cijev određena je jednadžbom:

q l \u003d

T cf1

− T av2

+ ∑

0, i + 1

2π R 01α 1i =1

2πλi

R0,i

2πR 02 α2

– spoljni toplotni otpori.

2πRα

2πR

Ako unesete notaciju:

K l \u003d


		+ ∑		0, i

	2π R 01α 1i =1		2πλi	R0,i	2πR 02 α2

tada jednačina (5.6) poprima oblik:

q l \u003d K l (T up. 1− T up. 2) ,

gdje je K l linearni koeficijent prolaza topline [W / (m K)]. Temperaturna razlika između medija i kontakta

površina je određena jednadžbama:

	− T
	− T	2πRα
		2πRα


− T
− T
			2πR 02 α1
			2πR 02 α1

PRIMJERI

1. Obloga peći parnog kotla sastoji se od dva sloja.

Unutrašnji sloj je izrađen od šamotne opeke: δ 1 = 400 mm, λ 1 = 1,4 W / (m K), a vanjski sloj je od crvene cigle: δ 2 = 200 mm,

λ 2 =0,58 W/(m·K). Temperatura unutrašnjeg i

vanjska površina

cigla, odnosno T 1 =

900 ° C i T 3 \u003d 90 ° C.

Odredite gubitak toplote

kroz cigle i najveće

temperatura T 2 crvena cigla.

Rješenje.

Za utvrđivanje

toplota q koristimo jednačinu

(5.1) za n = 2.0:

T 1 - T 3

900 - 90

1292 W/m2.

400×10-3

200×10-3

λ 1λ 2

Za određivanje temperature na granici vanjskog i unutrašnjeg sloja obloge (T 2 ) koristimo jednačinu (5.2):

T − T
T − T


Stoga T	T-	δ 1 q \u003d 900-		400.10- 3	× 1292= 530o C.
Stoga T	T-	δ 1 q \u003d 900-			× 1292= 530o C.


2. Odredite gubitak toplote Q [W] kroz crveni zid
cigla [λ =			dužina l = 5 m, visina h = 4 m i

debljina δ = 510 mm, ako je temperatura zraka unutar prostorije

T cf2 = - 30 °C, koeficijent prolaza toplote sa vanjske površine zida α 2 = 20 W / (m2 K). Izračunajte i temperature na zidnim površinama T p1 i T p2.

Rješenje.

Koristeći jednadžbu

(5.3) za n =

1, pronađite gustinu

toplotni tok:

T av1− T av2

18 - (- 30)

58,5 W/m2.

510×10-3

α1 λ α2

Dakle, gubitak toplote kroz zid će biti jednak:

Q \u003d q S \u003d 58,5 5 4 = 1170 W.

Za određivanje temperature zidnih površina koristimo se jednadžbama (5.4). Od ovih slijede:

q=18-

× 58,5 \u003d 10,4 ° C

q = -30 -

× 58,5 \u003d - 27,1 ° C.

3. Odredite potrošnju toplote q l kroz zid cijevi (d 1 / d 2 =

= 20/30 mm) od čelika otpornog na toplotu, toplotne provodljivosti

što λ = 17,4 W / (m K), a temperature vanjske i unutrašnje površine T 1 = 600 ° C, T 2 = 450 ° C.

Rješenje.

Za određivanje protoka topline kroz zid cijevi koristimo jednačinu (5.5) za n = 1:

T1− T2

600 - 450

40750 W/m.

log(R 02 /R 01 )

× 10-2

× 3.14

× 17.4

× 10

4. Izračunajte gubitak topline iz 1 m neizolirane cijevi

prečnik d 1 / d 2 = 300/330 mm, položen na otvorenom

zrak, ako voda teče unutar cijevi s prosječnom temperaturom T cp1 = 90 ° C. Temperatura okolnog zraka T cp2 \u003d - 15 ° C. Koeficijent toplinske provodljivosti materijala cijevi λ = 50 W / (m K), koeficijent prijenosa topline od vode do zida cijevi α 1 = 1000 W/(m2 K) i od cijevi do okolnog zraka α 2 = 12 W/m2 K. Odredite i temperature na unutrašnjoj i vanjskoj površini cijevi.

Rješenje.

Gubitak topline od 1,0 m

cjevovod

pronađite korištenje

koristeći jednadžbu (5.6) za n = 1:

q l \u003d

T av1− T av2

2πRα

90 - (- 15)

16,5×10-2

2×3,14×15×10−2×103

2×3,14×50

15×10-2

2×3,14×16,5×10- 2×12

652 W/m.

×652

89,8o C,

cf1 2π R 01 α 1

2π × 15 × 10- 2 × 103

a iz (5.5) nalazimo:

ln(R

/ R) = 89,8 -

16,5×10-2

× 652 \u003d 89,6o C.

2π × 50

15×10-2

ZADACI

Odredite koeficijent toplotne provodljivosti

cigla

debljina zida

δ = 390 mm ako je temperatura na

interni

površina zida T 1 = 300 °C i na vanjskoj T 2 = 60 °C.

Gubitak toplote kroz zid

q = 178 W/m2.

5.2. Kroz ravnu metalnu stijenku kotlovske peći

sa debljinom δ = 14 mm, specifični toplotni tok q = 25000 W/m2 prelazi iz plinova u kipuću vodu. Koeficijent toplinske provodljivosti čelika λ = 50 W/(m K).

Odredite temperaturnu razliku na površini zida.

5.3. Odrediti specifični toplotni tok kroz betonski zid debljine δ = 300 mm, ako su temperature na unutrašnjoj i vanjskoj površini zida T 1 = 15 °C i

T 2 \u003d - 15 ° C.

Koeficijent toplinske provodljivosti betona λ = 1,0 W/(m K).

5.4. Odrediti gubitak toplote q kroz krov užarene peći,

5.5. Odredite potrošnju toplote Q [W] kroz zid od opeke debljine δ = 250 mm na površini od 3 × 5 m2, ako su temperature

zidne površine	T1=		i T 2			i koeficijent
toplotna provodljivost cigle λ = 1,16 BT / (m K).
5.6. Izračunajte gustinu toplotnog toka q						kroz stan
ujednačen alatni alat, debljina				mnogo manje širok
nas i visine, ako		završeno:
a) od čelika λ st \u003d 40 W / (m K); od					λ b = 1,1 W / (m K); c) od

dijatomitna cigla λ k = 0,11 W / (m K). U svim slučajevima, debljina

Unutrašnji sloj je izrađen od vatrostalne opeke debljine δ 1 = 350 mm, a vanjski sloj je od crvene opeke debljine δ 2 = 250 mm.

Odredite temperaturu na unutrašnjoj površini zida T 1 i na unutrašnjoj strani crvene cigle T 2, ako je na vanjskoj strani temperatura zida T 3 = 90 ° C, a gubitak topline kroz 1 m2 zida površina je 1 kW. Koeficijenti toplotne provodljivosti vatrostalne i crvene cigle jednaki su:

cigle i ispuna dijatomita između njih. Ispuna dijatomita ima debljinu δ 2 = 50 mm i λ 2 = 0,14 W/(m·K), a crvena cigla ima δ 3 = 250 mm i λ 3 = 0,7 W/(m·K).

Za koliko je puta potrebno povećati debljinu crvene cigle da obloga peći bez zasipanja dijatomita ima isti unutrašnji toplinski otpor kao kod zasipanja?

5.9. Odredite toplotni tok q kroz površinu čeličnog zida kotla [δ 1 = 20 mm, λ 1 = 58 W / (m K)], prekriven slojem kamenca

[δ 2 = 2 mm, λ 2 = 1,16 W / (m K)]. Najviša temperatura površine zida je 250°C, a najniža temperatura skale je 100°C. Takođe odredite najvišu temperaturu skale.

5.10. Izračunajte protok toplote kroz 1 m2 čiste grejne površine parnog kotla i temperaturu na zidnim površinama, ako su date sledeće vrednosti: temperatura dimnih gasova T cp1 = = 1000 °C, temperatura ključale vode T cp2 = 200 °C, koeficijenti prijenosa topline od plinova do zida α 1 = 100 W / (m2 K) i od zida do kipuće vode α 2 = 5000 W / (m2 K). Koeficijent toplinske provodljivosti materijala zida λ = 50 W/(m K) i debljina zida δ = 12 mm.

5.11. Rešiti zadatak 10 pod uslovom da je tokom rada grejna površina parnog kotla sa strane dimnih gasova bila prekrivena slojem čađi debljine δ c = 1 mm

[ λ s = 0,08 W/(m K)], a sa strane vode - sloj kamenca debljine δ n = 2 mm [λ n = 0,8 W/(m K)]. Izračunajte protok topline kroz 1 m2

kontaminirane površine grijanja i temperature na površinama odgovarajućih slojeva T p1 , T p2 , T p3 i T p4 .

Uporedite rezultate proračuna sa odgovorom na zadatak 10 i odredite smanjenje toplotnog opterećenja q (u %).

5.12. Odredite gustinu toplotnog toka q [W / m2] kroz zid od opeke debljine 510 mm sa koeficijentom toplotne provodljivosti λ k = 0,8 W / (m K), prekriven izvana slojem toplotne izolacije

prijenos topline s vanjske površine α 2 = 20 W / (m2 K). Izračunati i temperature na površinama zida T p1, T p2 i na površini sloja T p3.

5.13. Zavojnice parnog grijača izrađene su od čeličnih cijevi otpornih na toplinu promjera d 1 / d 2 = 32/42 mm sa koef.

Izračunajte specifični toplotni tok kroz zid po jedinici dužine cijevi q l.

5.14. Armiranobetonski dimnjak je sa unutrašnje strane obložen slojem vatrostalne obloge λ1 = 0,5 W/(m·K).

Odrediti debljinu obloge δ 1 i temperaturu vanjske površine cijevi T 3, s tim da gubitak topline ne prelazi q l = 2000 W/m, a najviše temperature obloge i betona ne prelaze T 1 = 421 °C i T 2 = 200 °C.

5.15. Čelični parovod je prekriven sa dva sloja toplinske izolacije iste debljine [δ = 50 mm, λ2 = 0,07 W/(m K), λ3 = 0,14 W/(m K)].

Odrediti gubitak topline q l [W/m] i temperaturu T 3 na granici između ovih slojeva. Ponovite ove proračune, pod uslovom da je izolacija prvog sloja postavljena umjesto drugog.

Temperatura T 4 spolja					površine su iste u oba slučaja.
kova i jednaka je 50°C.
	Odredite temperaturu na granicama slojeva trosloja
izolacija cijevi. Unutrašnji prečnik cevi d = 245 mm.
	slojeva i koeficijenata toplotne provodljivosti izolacije
materijala		respektivno		jednaki su: δ1 = 100 mm, δ2 = 20 mm, δ3 = 30
mm, λ1 =	0,03 W/(m K),				0,06 W/(m K)	i λ3 = 0,12 W/(m K).
Temperatura		interni		površina cjevovoda 250°C,
vanjska površina izolacije 65°C.
		Definiraj	toplotni tok			kroz površinu

parni cjevovod (d 1 / d 2 = 140/150), izoliran sa dva sloja topline

i na vanjskoj površini izolacije T 4 \u003d 55 ° C.
Kako će se promijeniti gubitak toplote kroz izolovani zid,
zamijeniti izolacijske slojeve?
5.18. Prečnik cjevovoda d 1 /d 2			44/51 mm, na kojoj
ulje koje teče, pokriveno			debljina δ2 = 80

Koeficijenti toplinske provodljivosti materijala cjevovoda i betona

ulja do zida α1 = 100 W/(m2 K) i od betonske površine do vazduha

α2 = 10 W/(m2 K).

Odredite gubitak topline od 1 m cjevovoda prekrivenog betonom. 5.19. Ravni aluminijumski lim debljine 0,8 mm ploča-

sadržaj vode u zidu λ = 203,5 W/(m K). Odredite specifični toplotni tok koji se prenosi kroz zid.

5.20. Procijenite gubitke toplote sa 1,0 m cevovoda prečnika d 1 / d 2 = 150/165 mm, prekrivenog izolacionim slojem debljine δ1 = 60 mm, ako je cevovod položen u vazduhu sa T cp2 = - 15°C i kroz njega teče voda sa prosječnom temperaturom T cp1 = 90°C. Koeficijenti toplotne provodljivosti materijala cijevi i izolacije su λ1 = 50 W/(m K), λ2 = 0,15 W/(m K) , a koeficijenti prolaza topline sa površine izolacije na ambijentalni zrak su α2 = 8 W/(m2 K), a od vode do zida cijevi α1 = 1000 W/(m2 K). Izračunaj takođe

temperature na vanjskoj površini cijevi i vanjskoj površini izolacije.

5.21. Odrediti potreban kapacitet radijatora za grijanje dvorane ako je zidanje njegovog vanjskog zida (8× 4,5 m, δ = 500 mm) izrađena je od crvene cigle (λ = 0,7 W/m K), a površinske temperature T] = 12 °C i T 2 = −15 °C (prozori su uslovno odsutni). Kolika je dubina smrzavanja zida.

5.22. Prozor u gledalištu ima duple okvire sa razmakom između stakala od 60 mm. Izračunajte gubitak toplote kroz otvor prozora 5× 3 m, ako je debljina stakla δ = 4 mm, a njihove temperature odgovaraju

odgovarajuće površine T 1 = 10 ° C i T 4 = -18 ° C. λ st \u003d 0,74 i

λ zraka = 0,0244 W / m K.

5.23 Izračunajte linearnu gustoću toplotnog toka kroz zid zavojnice iz cijevi (d 1 / d 2 = 40 / 47 mm) čelika otpornog na toplinu

(λ = 16,5 W / (m K)), ako su temperature njegove unutrašnje i vanjske površine 400 ° C i 600 ° C, respektivno. Pri kojoj vrijednosti radijusa cijevi je temperatura u zidu jednaka 500°C.

5.24. Čelični parovod (d 2 = 100 i δ = 5 mm) se polaže na otvorenom T cp2 = 20 ° C. = 0,11 W/m K).

Izračunajte gubitak toplote po metru parovoda i temperaturu na njegovim granicama, ako je temperatura pare Tsr1 = 300°C, i koeficijenti prolaza toplote od pare do unutrašnje površine parovoda i od spoljne površine pare. drugi izolacijski sloj prema zraku su 90 odnosno 15 W/(m2 TO).

Uvod

Prilikom izračunavanja toplotnog bilansa metalurških peći, često se javlja problem određivanja toplotnih gubitaka kroz barijere peći. Minimiziranje toplinskih gubitaka pomaže u uštedi goriva i električne energije, smanjuje troškove proizvodnje. Osim toga, za pravilan izbor materijala u dizajnu peći, potrebno je poznavati temperaturno polje u zidu, kako bi se ispoštovala ograničenja radne temperature materijala. Stoga, prilikom projektiranja peći, inženjer mora razmotriti nekoliko opcija dizajna zidova i odabrati najbolju od njih. U ovom članku ćemo razmotriti metodu za proračun toplinskih gubitaka kroz ravnu višeslojnu stijenku toplinske jedinice, opisati softver za automatizaciju ovog proračuna i analizirati ovisnost toplinskih gubitaka o različitim faktorima.

Teorijska osnova

Peći- toplotno tehnološka oprema zaštićena od okolnog prostora, u kojoj se toplota proizvodi iz jedne ili druge primarne vrste energije, a toplota se prenosi na materijal koji je podvrgnut toplotnoj obradi u tehnološke svrhe (topljenje, zagrevanje, sušenje, pečenje i sl.). Istovremeno, dio oslobođene toplinske energije troši se na provedbu tehnološkog procesa, a dio se beskorisno gubi, zagrijavajući okoliš. Smanjenje toplotnih gubitaka omogućava povećanje efikasnosti peći i smanjenje potrošnje energije.

Dio topline u pećima se gubi prijenosom toplotna provodljivost kroz vatrostalnu. Toplotna provodljivost je proces prijenosa topline (unutrašnje energije) koji nastaje kada tijela (ili dijelovi tijela) dođu u direktan kontakt s različitim temperaturama. Razmjenu energije provode mikročestice koje čine tvari: molekule, atome, slobodne elektrone. Gustina toplotnog toka toplotne provodljivosti zavisi od temperaturnog polja i toplotne provodljivosti supstance.

Zove se skup vrijednosti temperature za sve tačke tijela u datom trenutku temperaturno polje. U ovom slučaju, ako se temperatura ne mijenja u vremenu, polje se smatra stacionarnim, a ako se mijenja smatra se nestacionarnim. Najjednostavniji je slučaj jednodimenzionalnog stacionarnog temperaturnog polja.

Toplota se prenosi toplotnim provođenjem sa zagrejanijih slojeva tela na manje zagrejane, tj. u pravcu pada temperature. Količina toplote koja se prenosi kroz bilo koju površinu u jedinici vremena naziva se toplotni tok Q. Toplotni tok po jedinici površine karakteriše gustinu toplotnog toka q. Prema Fourierovom zakonu, gustina toplotnog fluksa je proporcionalna temperaturnom gradijentu:

q = -λgrad t (1.1)

gdje je q gustina toplotnog toka, W/m2
λ - koeficijent toplotne provodljivosti materijala, W / (m * K)
grad t – temperaturni gradijent, K/m

Faktor proporcionalnosti λ u jednačini (1.1) je toplotna provodljivost materijala i karakteriše njegovu sposobnost da provodi toplotu. Najniže vrijednosti koeficijenata toplinske provodljivosti imaju plinovi, a najviše metali. U konstrukciji peći koriste se materijali s relativno niskim koeficijentom toplinske provodljivosti: vatrostalni i toplinski izolacijski materijali.

Vatrostalna nazivaju se nemetalni materijali namijenjeni za upotrebu na visokim temperaturama u toplinskim jedinicama i koji imaju otpornost na vatru od najmanje 1580 °C. Vatrostalni materijali obavljaju funkciju zadržavanja topline u ograničenom volumenu radnog prostora peći, pa stoga moraju imati nisku toplinsku provodljivost i sposobnost da izdrže visoke temperature. Raznolikost uslova rada zahtevala je stvaranje velikog asortimana vatrostalnih materijala različitih svojstava. Najčešći vatrostalni materijali su šamot, dinas, magnezit, hromomagnezit.

Da bi se smanjio toplotni tok toplotne provodljivosti kroz polaganje peći, toplotna izolacija materijala, odnosno materijala niske toplotne provodljivosti. Primeri toplotnoizolacionih materijala su azbest, dijatomejska zemlja, vuna od troske, vatrostalne lake mase. Zidanje se u ovom slučaju izvodi iz više slojeva: unutrašnji slojevi su izrađeni od materijala visoke toplinske otpornosti (vatrostalni), a vanjski slojevi od manje otpornih materijala niže toplinske provodljivosti (toplotna izolacija). Prilikom projektiranja peći potrebno je odabrati dizajn zidova peći tako da gubitak topline bude minimalan i da se poštuju ograničenja toplinske otpornosti materijala.

Metoda obračuna

Matematički model problema zasnovan je na metodologiji za proračun toplotnih gubitaka kroz kućišta toplotnih instalacija, opisanoj u radu „Proračun toplotnih gubitaka kroz kućišta peći“ (V. B. Kutyin, S. N. Gushchin, B. A. Fetisov).

Suština proračuna je odrediti tok topline kroz zid u stacionarnom režimu sa graničnim uslovima treće vrste. Pretpostavlja se da se prijenos topline kroz zid vrši toplinskom provodljivošću, a prijenos topline sa vanjskog zida u okolinu zračenjem i prirodnom konvekcijom. Proračun uzima u obzir ovisnost koeficijenta toplinske provodljivosti materijala slojeva o temperaturi.

Početni podaci za proračun su dati u tabeli 1.

Tabela 1 - Početni podaci

Proračun se vrši metodom uzastopnih aproksimacija. U početku se postavlja proizvoljno temperaturno polje. Tada se toplinski otpori slojeva određuju formulom:

Koeficijent prijenosa topline s vanjske površine određuje se formulom:

Ukupna gustina toplotnog toka izračunava se po formuli:

Gustoća toplotnog toka koji se prenosi kroz zid toplotnom provodljivošću određuje se formulom:

Gustoća toplotnog toka koju vanjska površina daje u okolinu određuje se formulom:

Rafinirano temperaturno polje određuje se formulom:

Iterativni proces se nastavlja sve dok relativna greška ne postane manja od navedene vrijednosti. Konačno, izračunava se količina gubitka topline po jedinici vremena:

Softver za proračun gubitaka toplote

Za automatizaciju proračuna toplinskih gubitaka kroz ravnu višeslojnu stijenku peći razvijen je. Program ima zgodno grafičko sučelje koje vam omogućava da interaktivno postavite željeni dizajn vatrostalnog zida i spremite njegove podatke u datoteku za kasniju upotrebu. Rezultati proračuna su prikazani u obliku tabela, grafikona i toplotnih mapa. Program preuzima podatke o koeficijentima toplotne provodljivosti materijala iz baze podataka koju korisnik može dopuniti.

Studija gubitka toplote

Uz pomoć pogodnih sredstava grafičkog interfejsa programa moguće je analizirati uticaj različitih faktora na gubitke toplote u jedinici.

Ovisnost toplinskih gubitaka o debljini sloja obloge

Za proučavanje ovisnosti toplinskih gubitaka o debljini sloja obloge pripremljeno je nekoliko varijanti početnih podataka, koje se razlikuju samo u debljini sloja obloge. Materijal obloge je visoko-aluminijski vatrostalni, materijal termoizolacionog sloja je lagani šamot. Ostali parametri su dati u tabeli 2.

Studijski dizajn zida

Tabela 2 - Varijanta početnih podataka

Studija je ovdje i dalje provedena korištenjem ugrađenog programa za upoređivanje rezultata proračuna. Rezultati usporedbe prikazani su na slici 1. Može se vidjeti da se gubici topline smanjuju s povećanjem debljine obloge, ali neznatno.

Slika 1 - Ovisnost toplinskih gubitaka od debljine obloge

Ovisnost toplinskih gubitaka od debljine sloja toplinske izolacije

Za proučavanje ovisnosti toplinskih gubitaka o debljini sloja toplinske izolacije pripremljeno je nekoliko varijanti početnih podataka, koje se razlikuju samo u debljini sloja toplinske izolacije. Struktura zida prikazana je na slici 2, ostali parametri su isti kao u prethodnoj studiji (tablica 2).

Slika 2 - Dizajn zida za istraživanje

Rezultati istraživanja prikazani su na slici 3. Može se vidjeti da se toplinski gubici naglo smanjuju s povećanjem debljine sloja toplinske izolacije.

Slika 3 - Ovisnost toplinskih gubitaka od debljine toplinske izolacije

Ovisnost toplinskih gubitaka o materijalu toplinske izolacije

Da bismo proučavali učinak termoizolacijskog materijala, razmatramo nekoliko varijanti dizajna zidova, koje se razlikuju samo u materijalu toplinske izolacije. Dizajn probnog zida prikazan je na slici 4, a ostali parametri prikazani su u tabeli 2.

Slika 4 - Dizajn zida za istraživanje

Rezultati istraživanja prikazani su na slici 5. Iz dijagrama se može zaključiti da toplinski gubici mogu značajno varirati ovisno o materijalu toplinske izolacije, pa je pravilan izbor potonjeg vrlo važan pri projektovanju peći. Od odabranih materijala, mineralna vuna ima najbolja svojstva toplinske izolacije.

Slika 5 - Zavisnost toplotnih gubitaka od materijala toplotne izolacije

Slike 6, 7 prikazuju detaljnije rezultate za dvije opcije proračuna. Vidi se da se pri korištenju naprednije toplinske izolacije smanjuju ne samo gubici topline, već i temperatura vanjske površine zida, čime se poboljšavaju uvjeti rada peći.

Slika 6 – Rezultati proračuna za jednu varijantu početnih podataka

Slika 7 – Rezultati proračuna za drugu verziju početnih podataka

Ovisnost toplinskih gubitaka o emisivnosti vanjske površine zida

U većini slučajeva, vanjsku površinu zida peći predstavlja kućište od mekog čelika, sa različitim stupnjevima korozije. Uticaj kućišta na prenos toplote toplotnom provodljivošću je mali, ali se na prenos toplote zračenjem može uticati nanošenjem premaza sa različitim stepenom crnila. Za proučavanje ovog efekta razmatramo nekoliko varijanti početnih podataka, koje se razlikuju samo po stupnju crnila vanjske površine. Dizajn zida koji se proučava prikazan je na slici 8, a za ostale parametre vidi tablicu 2.

Slika 8 - Dizajn zida za istraživanje

Slika 9 i tabela 3 predstavljaju rezultate studije. Legenda označava materijal kućišta, au zagradi - njegov stepen crnila. Vidi se da se gubici toplote smanjuju sa smanjenjem stepena emisivnosti vanjske površine u neznatnom stepenu. Međutim, s obzirom na to da je cijena farbanja kućišta peći manja od uvođenja dodatne toplinske izolacije, može se preporučiti premazivanje kućišta laganom aluminijskom bojom radi smanjenja toplinskih gubitaka.

Tabela 3 - Zavisnost toplotnih gubitaka od stepena emisivnosti vanjske površine

Slika 9 - Zavisnost toplotnih gubitaka od stepena emisivnosti vanjske površine

Negativan efekat toplotne izolacije

Razmotrimo uticaj toplotne izolacije na temperaturno polje u zidu visokotemperaturne peći. Da biste to učinili, razmotrite dvije opcije za dizajn zida. U prvom se zid sastoji od sloja magnezita, au drugom sloju magnezita i sloja šljake kao toplotne izolacije. Temperaturna polja za ove slučajeve prikazana su na slikama 10, 11.

Slika 10 – Temperaturno polje u odsustvu toplotne izolacije

Slika 11 – Temperaturno polje u prisustvu toplotne izolacije

U nedostatku toplotne izolacije, temperatura u radnom sloju obloge se menja od 472 do 1675 stepeni, a u prisustvu termoizolacionog sloja od 1519 do 1698. Iz toga proizilazi da uvođenje toplotne izolacije dovodi do povećanja temperature u sloju obloge, što bi trebalo negativno uticati na njegovu trajnost.

Negativan uticaj toplotne izolacije na servis oblaganja posebno je izražen kod visokotemperaturnih peći: lučne topionice čelika, ferolegura itd. U knjizi "Elektrotermički procesi i instalacije" (Aliferov A.I.) ) nije bila u širokoj upotrebi. Tipično, takva izolacija dovodi do povećanja temperature u radnom sloju obloge i oštrog pada njegove trajnosti, posebno na velikim EAF. Gubici zbog zastoja EAF-a za popravke obloga daleko premašuju uštede od smanjenja potrošnje energije zbog smanjenja protoka topline kroz zid. Stoga je toplinska izolacija zidova i svodova od iverice u pravilu ekonomski neisplativa. (Ova odredba se ne odnosi na dizajn dna iverice za koju se primjenjuje toplinska izolacija).

Zbog nezadovoljavajuće trajnosti vatrostalnih materijala na velikim, snažnim EAF-ovima, obloga se zamjenjuje panelima hlađenim vodom. Uprkos povećanju gustine toplotnog toka koji se uklanja sa vodom hlađenih površina, u poređenju sa gustinom toplotnog toka kroz obložene površine, potrošnja energije značajno raste samo u pećima malog kapaciteta. Upotreba vodeno hlađenih panela omogućava da se produži vijek trajanja vatrostalne obloge.

zaključci

Na osnovu studije može se zaključiti da će glavne mjere za smanjenje gubitaka topline kroz zidanje biti sljedeće:

Povećanje debljine termoizolacionog sloja
- Upotreba toplotnoizolacionih materijala niske toplotne provodljivosti
- Farbanje kućišta svetlom aluminijumskom bojom (ili premazivanje drugim materijalom sa niskim stepenom crnila)

Za peći na visokim temperaturama, umjesto toplinske izolacije, preporučljivo je koristiti panele karoserije hlađene vodom, što vam omogućava da produžite vijek trajanja obloge i uštedite na smanjenju vremena zastoja za popravak.

Izvori

1. Markin V.P. Proračuni za prijenos topline / V. P. Markin, S. N. Gushchin, M. D. Kazyaev. - Ekaterinburg: USTU-UPI, 1998. - 46 str.
2. Voronov G. V., Startsev V. A. Vatrostalni materijali i proizvodi u industrijskim pećima i pomoćnim objektima / G. V. Voronov, V. A. Startsev. - Jekaterinburg: USTU-UPI, 2006. - 303 str.
3. Kut'in V.B. Proračun toplotnih gubitaka kroz kućišta peći / V. B. Kut'in, S. N. Gushchin, B. A. Fetisov. - Jekaterinburg: USTU-UPI, 1996. - 17 str.
4. Vatrostalni materijali. Struktura, svojstva, ispitivanja. Referentna knjiga / J. Allenstein i dr.; ed. G. Rouchka, H. Wutnau. – M.: Intermet inženjering, 2010. – 392 str.
5. Zobnin V. F., Toplotehnički proračuni metalurških peći / V. F. Zobnin, M. D. Kazyaev, B. I. Kitaev i dr. - M.: Metalurgija, 1982. - 360 str.
6. Aliferov A. I. Elektrotermalni procesi i instalacije: Udžbenik / A. I. Aliferov i dr.; ed. V.N. Timofeeva, E.A. Golovenko, E.V. Kuznjecova - Krasnojarsk: Sibirski federalni univerzitet, 2007. - 360 str.

MINISTARSTVO ENERGIJE I ELEKTRIFIKACIJE SSSR TEHNIČKI ODELJENJE ZA RAD ELEKTROENERGETSKIH SISTEMA

SVEUČALNI DRŽAVNI POVJERENJA ZA ORGANIZACIJU I
RACIONALIZACIJA DALJSKIH ELEKTROSTANICA I MREŽA
(ORGRES)

METODOLOŠKA UPUTSTVA O TERMICI
FAKULTET I TERMIČKO TESTIRANJE
IZOLACIJA KOTLA

BIRO ZA TEHNIČKE INFORMACIJE
MOSKVA 1967

Sastavio Biro za tehničke informacije ORGRES-a

Urednik: inž. S.V.KHIZHNYAKOV

UVOD

Utvrđeno je da gubici toplote u spoljašnju sredinu sa površine obloge savremenih kotlova ne bi trebalo da prelaze 300 kcal/m 2 ∙ h, a maksimalna temperatura na vanjskoj površini zida ne bi trebala biti veća od 55 °C pri temperaturi okolnog zraka od oko 30 °C u prosjeku po visini kotla [L. , , ].

Istovremeno, ukupan maksimalni dozvoljeni gubitak toplote od strane kotlovske jedinice u okolinuq 5 određene su "Termičkim proračunom kotlovskih jedinica" [L. ], uspostavljajući odnos između toplotnih gubitaka i izlazne pare kotlova. Prema termičkom proračunu za moderne kotlove parnog kapaciteta D = 220 ÷ 640 t/hq 5 iznosi 0,5 - 0,4% potrošnje goriva. Ova vrijednost, koja je relativno mala u ukupnom toplotnom bilansu kotla, dobija sasvim drugu skalu kada se pretvori u apsolutne vrijednosti, i iznosi oko10.000 kcal/h po 1 MW instalisanog kapaciteta, i toplinski gubiciq 5 prelaze 50% svih toplotnih gubitaka kroz toplotnu izolaciju blok elektrana.

U nekim slučajevima, zbog odstupanja od projektnih rješenja, nekvalitetne montaže, upotrebe neefikasnih materijala i neuspješnih projektnih rješenja, djelomičnog uništenja obloge i toplinske izolacije kotla prilikom popravki procesne opreme, kao i kao posljedica starenje tokom dugotrajnog rada, višak vrijednostiq 5 iznad standardnih vrednosti. Uz dovoljno veliku vrijednost toplinskih gubitaka iz kotla u okolinuQ 5 (kka l/h) čak i neznatno prelazi vrijednostq 5 (%) je povezan sa veoma značajnim gubicima toplote. Tako, na primjer, povećanjeq 5 za 0,1% za savremene kotlove je ekvivalentno sagorevanju oko 2,0 tone standardnog goriva godišnje po 1 MW instalirane snage. Osim toga, povećanjeq 5 značajno pogoršava sanitarno-tehničko stanje kotlarnice.

Naravno, dovoljno precizno eksperimentalno određivanje stvarne vrijednostiq 5 (za razliku od definicije usvojene tokom ispitivanja kotlovaq 5 kao rezidualni član toplotnog bilansa) i njegovo usklađivanje sa postojećim standardima treba sprovesti u praksi na isti način kao što je uobičajeno za ostatak toplotne izolacije parovoda i opreme elektrana [L. ].

1. OPĆE ODREDBE

Prilikom procjene ukupnih toplinskih gubitaka kotlovske jedinice, najteža od konstrukcija za zaštitu od topline koje treba ispitati je njegova obloga [L. , , ].

Obloge modernih kotlova podijeljene su u dvije glavne vrste:

1. Cijevne obloge (punjene i izrađene od montažnih ploča) montirane direktno na sitaste cijevi.

2. Štit opeke montiran na okvir.

Stare ciglene obloge poduprteJa sam na bazi, trenutno ostao na malim ili zastarjelim kotlovima.

Dizajn modernih ciglana predviđa prisutnost metalnih pričvršćivača koji se nalaze u debljini cigle i djelomično se protežu na njenu vanjsku površinu (igle, nosači, itd.). Ovi metalni delovi cigle su toplotni mostovi kroz koje toplota struji do pojedinih delova površine. U nekim izvedbama prijenos topline iznosi 30 - 40% ukupnog protoka topline kroz pojedine dijelove obloge. Ova okolnost propisuje potrebu za odgovarajućim postavljanjem mjernih tačaka na površinama ovakvih ciglana, čime se osigurava postizanje prosječnih uvjeta prijenosa topline.

Prema uvjetima prijenosa topline, obloge bez metalne obloge i s metalnom oblogom značajno se razlikuju. Posebnost potonjeg je širenje topline duž ravnine kože, čime se izjednačava temperatura na njenim značajnim područjima. Pod različitim vanjskim uvjetima prijenosa topline (protoci zraka, lokalni protutok zračeće topline), takvo izjednačavanje temperature dovodi do nagle fluktuacije vrijednosti specifičnih toplinskih gubitaka u susjednim dijelovima kože. Još jedna karakteristika opeke s oblogom je mogućnost konvektivnog prelijevanja topline po visini u razmaku između obloge i cigle.

Ove okolnosti zahtijevaju mjerenje toplinskih gubitaka duž kože na dovoljno velikom broju tačaka, posebno po visini, uprkos prividnoj ujednačenosti temperaturnog polja.

Složenost uzimanja u obzir toplotnih gubitaka iz greda okvira obloge i kotla je u ovim smjernicama riješena uvođenjem nekih prosječnih uslova mjerenja. Ova odluka je opravdana relativno malim učešćem ovih toplotnih površina u ukupnom iznosu toplotnih gubitaka kotla.jedinice u životnu sredinu.

Karakteristika termičkih ispitivanja izolacije cevovoda i kotlovskih kanala, koji su u sferi intenzivne međusobne razmene toplote između sebe i obloge, jeste potreba da se pažljivo utvrdi njihova stvarno oslobađajuća, a ne apsorbujuća, toplotna površina, tj. površina nije "zatvorena" intenzivnijim nadolazećim toplotnim tokom koji dolazi od obližnjih objekata.

Pravi smjer toplotnog toka se u ovom slučaju utvrđuje kontrolnim mjerenjima specifičnog toplotnog toka sa različitih površina koje zrače toplinu jedna na drugu.

Izrađene smjernice definiraju kako metodu mjerenja specifičnih toplotnih tokova, tako i klasifikaciju svih toplotnih površina kotlovskog agregata u smislu uvjeta prijenosa topline.

Izmjereni specifični toplotni tokovi, usrednjeni za pojedinačne sekcije, odnose se na površine površina koje oslobađaju toplotu ovih sekcija, određene direktnim merenjem.

Takva shema omogućava procjenu toplinskih gubitaka za pojedine elemente obloge i toplinske izolacije kotla, otkriva udio svakog elementa u ukupnom gubitku topline, a također karakterizira kvalitetu obloge i toplinske izolacije.

Tehnička izvodljivost termičkog ispitivanja kotlovske obloge utvrđena je korištenjem fundamentalno novog uređaja - modelirajućeg mjerača topline ORGRES ITP-2. U teškim termičkim uslovima rada kotlovske jedinice, princip rada i dizajn uređaja ITP-2 omogućavaju da se, sa dovoljnom tačnošću i malim vremenom za jedno merenje, direktno na direktan način odredi, specifični toplotni tokovi sapovršine za prenos toplote (gustina toplotnog fluksa) bez obzira na njihov oblik, veličinu, stanje površine (izolacija, metal) i uslove prenosa toplote.

Mala inercija uređaja, mala veličina njegovih senzora i njihova potpuna zamjenjivost omogućavaju masovna mjerenja toplotnih tokova uz istovremenu upotrebu velikog broja senzora sa svih površina kotlovskog agregata.

Treba napomenuti da je primena drugih opšteprihvaćenih metoda za određivanje toplotnih gubitaka (1 - po razlici između izmerenih temperatura površine i okoline; 2 - po toplotnom otporu toplotno-zaštitnog sloja, određenom temperaturom razlika u tome; 3 - direktnim mjerenjem pomoću mjerača toplotnog protoka kao što je Schmidt mjerač topline ) u uvjetima kotlovske jedinice ne može se preporučiti, jer često dovodi do iskrivljenih rezultata [L. , ].

Razlog za ovo ograničenje je povezan sa specifičnostima uslova prenosa toplote na kotlu, što praktično isključuje mogućnost pravilnog određivanja temperature okolnog vazduha i koeficijenta prolaza toplote. a, kao i prisustvo ugrađenih metalnih dijelova i metalnih površina u cigle. Uslovi za mjerenje specifičnih toplotnih tokova u kotlujedinica - veliki broj tačaka u svakoj relativno maloj zasebnoj sekciji - zahtijeva niz dodatnih uređaja za ITP-2 mjerač topline. Ovi uređaji (primjena) bez promjene osnovne prirode mjerača topline, olakšavaju tehniku mjerenja i značajno smanjuju složenost posla.

Temperatura površine obloge i toplotne izolacije kotla (PTE pravila) tokom termičkih ispitivanja meri se istovremeno sa merenjem toplotnih tokova temperaturnom sondom ORGRES T-4 (Prilog).

2. TERMIČKO ISPITIVANJE NAKNADA

A. Pripremni radovi

1. Prije početka ispitivanja vrši se detaljno upoznavanje sa dijagramom kotla i dizajnom njegove obloge i toplinske izolacije. Istovremeno se razjašnjavaju dizajn i materijali opeke i termoizolacije, kao i sva odstupanja od projekta..

2. Izrađuju se skice karakterističnih područja zidanja i popis glavnih toplotnoizolacijskih konstrukcija (kanala, cjevovoda, itd.).

3. Vrši se vanjski pregled cigle, tokom kojeg se razjašnjavaju odstupanja od projekta i otklanjaju vanjski nedostaci: nedostatak izolacije, pukotine, nedostaci završnih radova itd.

B. Mjerenje površina površina koje oslobađaju toplinu

4. Određivanje površine površina koje oslobađaju toplotu vrši se direktnim merenjem.Na kotlujedinicama sa simetričnim rasporedom, mjerenje se vrši na jednoj polovini komore za sagorijevanje i konvekcijskom vratilu.

5. Prilikom mjerenja površine uzimaju se u obzir samo one površine koje odaju toplinu u okolinu. U slučaju zatvaranja cigle od strane drugih, ispuštam toplinuprojekcija ovih elemenata na oblogu oduzima se od njene površine elementima za zatvaranje, a površina koja oslobađa toplinu samih elemenata za zatvaranje računa se po njihovom izbočenom dijelu.

6. Za grede različitih profila i različitih lokacija može se usvojiti uslovna šema za određivanje površine toplotnih površina i površina koje pokrivaju oblogu na kojoj se nalaze. U ovom slučaju, mjerenje gustine toplotnog fluksa se vrši samo safrontalna strana (strana "b" na dijagramu), a površina je određena u skladu sa dijagramom (sl.).

7. Prilikom određivanja površine, odajem toplinupovršine koje su teško dostupne za mjerenje cjevovoda i zračnih kanala, njihova dužina se može uzeti prema dimenzijama navedenim na crtežima i dijagramima, određujući izolacijski perimetar selektivnim mjerenjem.

Za dugačke zračne kanale preporuča se napraviti skice na kojima su označene mjerne točke.

B. Testiranje

8. Termička ispitivanja opeke se vrše uz mogući stalni rad kotla. Stoga, kada se kotao zaustavi tokom perioda ispitivanja, potonje se može nastaviti nakon njegovog pokretanja samo kada se uspostavi stacionarni način prijenosa topline sa vanjskih površina kotla u okolinu.

Otprilike, za to je potrebno oko 36 sati nakon što se kotao zaustavi10 - 12 sati i oko 12 sati nakon gašenja kotla na 4 - 6 sati.

Rice. 1. Šema za određivanje uvjetnih površina greda različitih profila:

I , II - horizontalne i vertikalne grede

Na kvadrat popuštajuća površina (m 2) određena je: za horizontalne grede 1, 2, 3, 4 - (a + b), 5- a; za vertikalne grede 1, 2 - (a + b). 3, 4 - (2a + b). Površina zatvaranja (m 2) za sve grede u svim slučajevima - b

9. Tokom perioda testiranja, prema operativnim podacima, prosječne vrijednosti pareperformanse i potrošnju goriva, kao i maksimalna odstupanja ovih vrijednosti od prosjeka (sa vremenskom oznakom).

Marka i kalorijski sadržaj goriva također su fiksni.

10. Mjerenja specifičnih toplotnih gubitaka (gustine toplotnog fluksa) sa površina koje oslobađaju toplotu vrše se u posebnim sekcijama unutar svake oznake (lokacije) sa svake strane kotla sa zadatom frekvencijom merenja (stav i tabela):

Tabela 1

Broj karte ______ Naziv mjesta mjerenja

(na primjer: prednja komora za sagorijevanje __ 16,34 ÷ 19,7)

a) zidanje;

b) grede od cigle;

c) grede okvira kotla;

d) odvodne cijevi u području komore za sagorijevanje i hladnog lijevka;

e) cjevovodi unutar konvektivnog dijela;

f) bubanj i cjevovodi unutar komore za sagorijevanje;

g) glavni parovod do prvog GPP-a;

h) vazdušni kanali;

i) lokacije;

j) ostalo (otvori, duvaljke, šahtovi, itd.)

a) 6 cm 2 zidane površine, odvodnih cijevi i glavnog parovoda;

b) 15 m 2 površine cjevovoda, vazdušnih kanala, kotlovskog bubnja i platformi;

c) 10 m 2 površine greda okvira obloge i kotla.

S obzirom da su toplotni gubici sa greda okvira obloge i kotla u ukupnom bilansu toplotnih gubitaka mali, u odnosu na specifične uslove, merenja na pojedinačnim nezgodno i daleko lociranim gredama se mogu zanemariti.

13. Merenje specifičnih toplotnih gubitaka (gustina toplotnog fluksa) vrši se ORGRES ITP-2 toplotnim meračem (vidi Dodatak). Plosnati senzori mjerača topline montirani su na posebne teleskopske ručke, koje vam omogućavaju ugradnju senzora na različitim visinama.

Senzori za pretraživanje koji se koriste za mjerenje gustine toplotnih tokova iz cjevovoda montiraju se direktno na potonje. Na svakom mjernom uređaju je instalirano najmanje 10 senzora. Za spajanje senzora na mjerni uređaj koriste se produžni kablovi koji omogućavaju da jedan mjerni uređaj opslužuje senzore koji se nalaze u radijusu od približno 10 m. Obezbijeđen je mjerni protok.

14. Postupak mjerenja gustine toplotnih tokova toplomjerom ITP-2 dat je u prilogu.

15. Mjerenja površinskih temperatura temperaturnom sondom T-4 (Prilog) vrše se na istim mjestima kao i mjerenja termičkih uzroka, na osnovu - jedne promjene temperature na 5 -10 mjerenja toplotnog fluksa.

Temperatura okoline se takođe meri temperaturnim senzorom.pom T-4 unutar svake oznake kotla na udaljenosti od 1 m od površine koja oslobađa toplinu.

16. U prisustvu neizolovanih površina koje otpuštaju toplotu sa temperaturom većom od 100 - 120°C, toplotni tok se izračunava uslovno iz temperature površine i ambijentalnog vazduha korišćenjem saobraćaja (Dodatak). Na grafikonu, tačkasta kriva za određivanje toplotnih gubitaka od 1 m 2 odnosi se na ravnu površinu, ali se može primijeniti i na cjevovode promjera 318 mm i više. Za određivanje gubitka topline od 1 str o g. m cjevovoda bilo kojeg prečnika većeg od 318 mm, vrijednost gubitka topline pronađena iz isprekidane krive mora se pomnožiti sa π d n. Temperatura površine se određuje direktnim mjerenjem ili se pretpostavlja da je jednaka temperaturi rashladne tekućine.

3. BILJEŽENJE REZULTATA TERMIČKIH ISPITIVANJA

17. Za svaku pojedinačnu sekciju sastavlja se primarni mjerni dokument – karta u obliku prikazanom u tabeli. . Mapa uključuje:

a) naziv pojedinačnih elemenata koji oslobađaju toplotu iz ovog odeljka;

b) površina (m 2 ) površina svakog elementa ovog odeljka koja oslobađa toplotu;

c) prosječna vrijednost gustine toplotnog fluksa (q, kcal / m 2 ∙ h) za svaki element, izračunato kao aritmetička sredina svih mjerenja na ovom elementu unutar lokacije;

d) ukupni toplotni tok ( Q, kcal /h) od svakog elementa koji oslobađa toplotu, definisan kao proizvod površine elementa koji oslobađa toplotuSm 2 na prosječnu gustinu toplotnog tokaq kcal / m 2 ∙ h ( Q = S ∙ q kcal/h);

e) prosječna temperatura površinet n°C svakog elementa,izračunato kao aritmetička srednja vrijednost za sva mjerenja na datom elementu unutar lokacije;

f) temperatura okolinet in° C, mjereno u ovoj oblasti;

g) broj mjerenja gustine toplotnog fluksa izvršenih za svaki element.

Ukupne vrijednosti su izračunateS m 2, Qkcal/h i broj mjerenja. Na karti se stavlja serijski broj, oznaka i naziv mjesta mjerenja. Na zapisniku osmatranja, prema kojem je mapa sastavljena, stavlja se oznaka: „Na kartu№ ...»

tabela 2

Rezultati termičkih ispitivanja obloge kotla (na primjer: komora za sagorijevanje)

	Naziv elementa opeke	F, m 2	Q, hiljada kcal/h	F,%	Q, %	Broj mjerenja	qcp, kcal / m 2 ∙ h
1. Komora za sagorevanje	zidanje Drop pipes Polaganje okvirnih greda kotlovske grede Mesta
1. Komora za sagorevanje	Ukupno			100,0	100,0
2 Konvekcijska osovina, itd. (vidi paragraf )
Kotao u cjelini	zidanje Cijevi za ispuštanje itd.
Kotao u cjelini	Ukupno			100,0	100,0

Tabela 4

Rezultati termičkih ispitivanja obloge na uvećanim elementima kotlovske jedinice (sažetak)

Ime	S, m 2	Q, hiljada kcal/h	S, %	Q, %	Broj mjerenja	Prosječni specifični toplotni tok q cp , kcal / m 2 ∙ h
hladni lijevak
Komora za sagorijevanje uključujući strop konvektivni deo Vazdušni kanali
Ukupno			100,0	100,0

4. OBRADA REZULTATA TESTOVA

a) kratak opis kotla;

b) osnovne podatke o projektu zidanja i toplotne izolacije, uključujući skice detalja cigle karakterističnih za ovaj projekat, podatke o glavnim toplotnoizolacionim konstrukcijama i podatke o pregledu stanja cigle i toplotne izolacije kotlovske jedinice;

c) zbirne tabele rezultata ispitivanja u obliku tabele. , i .

Rice. 2. Krug senzora mjerača topline

ITP-2 mjerač topline sastoji se od senzora i sekundarnog uređaja. Senzori su zamjenjivi, jer je skala sekundarnog uređaja graduirana prema električnom otporu senzora i njihovim geometrijskim dimenzijama.

Kolo senzora

Senzor mjerača topline (Sl. ) sastoji se od visoko toplinski provodljivog (aluminijskog) kućišta 4, u kojem su grijač 3 od manganinske žice i trim baterija postavljeni na toplotno izolacijsku brtvu 5.termičke termoelemente, čiji se spojevi 2 i 6 nalaze na obje strane toplinske izolacijske brtve. Grijač 3 i spojevi diferencijalnog termoelementa 2 prekriveni su bakrenom pločom 1 koja provodi toplinu, koja je stvarni grijani element mjerača topline. Spojevi diferencijalnog termoelementa b nalaze se ispod toplinske izolacijske brtve na tijelu senzora. Dakle, baterija diferencijalnih termoelemenata ukazuje na prisutnost ili odsutnost temperaturne razlike između kućišta senzora i grijanog elementa.

Komplet za mjerenje topline uključuje dva senzora (sl. ): a) senzor u obliku diska sa zakošenim rubovima 1 služi za mjerenje gustine toplotnih tokova sa ravnih površina. Povezuje se pomoću opružnog uređaja ("viluki”), umetnuti u posebne žljebove, sa ručkom držača i kroz utični konektor sa žicom sa sekundarnim uređajem; b) senzor u obliku diska određenog radijusa zakrivljenosti na donjoj ravni 2, umetnut u gumenu ploču, služi za mjerenje gustine toplotnih tokova sa cilindričnih površina. Gumena ploča ima na rubovima ušice za pričvršćivanje senzora na predmet koji se testira. Senzor je žicom povezan sa sekundarnim uređajem preko utičnice.

Šema sekundarnog uređaja

Šema sekundarnog uređaja prikazana je na sl. . Za napajanje senzorskog grijača 1 ugrađen je izvor istosmjerne struje 2 - tri baterije tipa Saturn. Za mjerenje jačine struje koja prolazi kroz grijač, u krug potonjeg uključen je miliampermetar 3, za podešavanje jačine struje uključeni su reostati 4. Baterija diferencijalnih termoelemenata je direktno povezana na nululionometar 5. Senzor je povezan sa sekundarnim uređajem utičnim konektorom 10.

Na osnovu odabranih granica mjerenja 0 - 100 i 0 - 500 kcal/m 2 ∙ h, površina grijanog elementa je 6 cm 2, a otpor grijača je 25 Ohm, granice mjerenja miliampermetra su 52,9 odnosno 118,2 mA. Da bi se osigurale ove granice, odabrani su dodatni otpori 6 i otpor šanta 7, uzimajući u obzir karakteristike miliampermetra.

Rice. 4. Šema sekundarnog uređaja

Za napajanje i kratko spajanje nulga okviraPrekidač 8 je instaliran na lionometar, a prekidač 9 se koristi za promjenu granica mjerenja.

Mjerenje gustine toplotnog fluksa

Za mjerenje gustine toplotnog toka, senzor mjerača topline je spojen na sekundarni uređaj pomoću utičnice. Kada je prekidač 8 u položaju “isključeno”, provjerava se položaj nulte pokazivača galvanometra i, ako je potrebno, korektor postavlja na “0”. Prekidač 9 je postavljen na granicu mjerenja koja odgovara očekivanom toplotnom toku. Na ravnim površinama ili površinama sa velikim (više od 2 m) radijusom zakrivljenosti, mjerenje se vrši ravnim senzorom. Za to se senzor uz pomoć držača pritisne donjim ravnim dijelom na mjerenu površinu i prekidač 8 se postavi u položaj "uključeno". Na površinama sa malim radijusom zakrivljenosti (cevovod), merenje se vrši senzorom sa gumenom pločom. Da biste to učinili, senzor se postavlja na mjerenu površinu tako da se zakrivljenost donjeg dijela senzora poklapa sa zakrivljenošću mjerene površine, a gumena ploča je čvrsto pričvršćena (pričvršćena) na mjereni predmet pomoću ušiju koje je ima.

Prilikom nanošenja senzora na testiranu zagrijanu površinu, visoko toplotno provodljivo kućište senzora uzima svoju temperaturu; zbog temperaturne razlike između kućišta senzora i grijanog elementa, emf se pojavljuje na izlazu baterije diferencijalnih termoelemenata. a nulti pokazivač galvanometra odstupa od položaja "0".

Postupno, reostati "grubo" i "fino" povećavaju jačinu struje u grijaču senzora. S povećanjem temperature grijača, a time i spojeva baterije diferencijalnih termoelemenata koji se nalaze ispod grijanog elementa, nulta igla galvanometra počinje se približavati vrijednosti "0". Kada je strkada strelica prođe kroz "0", struja u grijaču se smanjuje uz pomoć reostata sve dok igla nul-galvanometra ne zauzme stabilnu nultu poziciju.

Stabilan položaj igle sa nultim galvanometrom lakše se postiže kada se polako dovede na "0". Da bi se to postiglo, koristi se sljedeća tehnika: kada se senzor nanese na vruću površinu, prije uključivanja struje do grijača, nulta igla galvanometra odstupa ulijevo.

Namjerno precijenjena struja se daje grijaču (krajnji desni položaj igle miliampermetra), dok se nulta igla galvanometra počinje brzo približavati "0". Za smanjenje jačine struje treba početi dok pokazivač ne prođe kroz "0" - za 2 - 3 podjele. U praksi se ciklus postavljanja strelice na "0" (više ↔ manje) ponavlja nekoliko puta uz postupno smanjenje raspona podešavanja.

Uz stabilnu (najmanje 1 min) nultu poziciju pokazivača nulte galvanometra, vrijednost gustine toplotnog toka se očitava pomoću miliampermetra. Jednakost gustine toplotnih tokova sa zagrijanog elementa senzora i sa površine koja se ispituje obezbeđena je činjenicom da je uz visoku toplotnu provodljivost tela senzora, temperaturno polje unutar njega izjednačeno i u trenutku balansiranja temperatura tijela (jednaka temperaturi površine koja se testira) i temperatura grijanog elementa, izolacijska brtva senzora će biti okružena izotermnom površinom, tako da je ista kao i cijeli senzor.

Vreme potrebno za jedno merenje, određeno inercijom tela senzora i stabilnošću spoljašnjih uslova prenosa toplote, pri upotrebi ravnog senzora je 3 - 8 minuta, kod korišćenja senzora sa gumenom pločom zbog relativno niske toplotna provodljivost gume - 20 - 30 minuta. U potonjem slučaju, stvarno mjerenje treba započeti 15-20 minuta nakon što je senzor instaliran na objekt mjerenja.

Visoka osjetljivost mjernog kruga omogućava da se za nultu poziciju nul-galvanometra uzmu fluktuacije igle unutar 1 - 2 podjela oko nule.

Obojeni senzori koji se isporučuju s mjeračem topline pogodni su za mjerenje gustine toplotnog fluksa na izolacionim i obojenim metalnim površinama. Za mjerenja na sjajnim metalnim površinama također se moraju koristiti sonde sa sjajnom metalnom površinom.

Potreba za promjenom baterija može se ocijeniti po padu struje. Ako strelica miliampermetra nije podešena na 500 kcal/ m 2 ∙ h, Saturn baterije treba promijeniti.

Pribor za mjerače topline

1. Za montažu senzora mjerača topline na ravne površine koriste se teleskopske ručke-držači. Visina ugradnje (montaže) senzora se reguliše promenom dužine ručke i njenog ugla nagiba (Sl. ).

2. Senzori za pretragu se pričvršćuju na površine sa malim radijusom zakrivljenosti tako što se za njih pričvršćuju specijalnim ušicama (sl. ). U prisustvu metalnog ili azbestno-cementnog premaza, senzor se pričvršćuje vezivanjem za iste uši uz pomoć vrpce ili žice.

Rice. 5. Ugradnja senzora mjerača topline na ravnu površinu:

1 - senzori; 2 - ručke-držači

3. Veze Dostavljanje senzora do mjernog uređaja vrši se pomoću produžnog kabela, koji na krajevima ima konektore koji odgovaraju konektorima senzora i sekundarnog uređaja (sl. ). Prilikom ugradnje na velikoj nadmorskoj visini, kabel je unaprijed povezan sa senzorom. Stoga za svaki mjerni uređaj treba osigurati najmanje 3 produžna kabla.

Rice. 6. Instalacija senzora pretraživanja na cjevovodu:

1 - cjevovod; 2 - senzor; 3 - nosači

Rice. 7. Produžni kabl sa konektorima

4. Za mjerenje gustine toplotnog fluksa veće od 500 kcal/m 2 ∙ h posmatrano na pojedinačnim elementima kotlovske jedinice, dodatni mjerni opseg od 0 - 1000 kcal/m 2 ∙ h je ugrađen u mjerač topline i koristi se posebna jedinica za napajanje od 4 elementa" zs-ut- 30" (sl. i). Granica mjerenja miliampermetra u ovom slučaju trebala bi biti jednaka 167 mA. Prilikom mjerenja vrijednosti specifičnog toplinskog toka koristi se skala od 0 - 100 kcal / m 2 ∙ h s koeficijentom 10.

Provjera instrumenta

Tokom rada, mjerač topline podliježe obaveznoj periodičnoj provjeri električnih indikatora u rokovima određenim uvjetima rada, ali najmanje jednom u dvije godine.

Pravila skladištenja

Mjerač topline treba čuvati u zatvorenom prostoru na temperaturi od 5 do 35 °C°C i relativna vlažnost vazduha ne veća od 80%.

U zraku prostorije u kojoj se čuva mjerač topline ne bi trebalo biti štetnih nečistoća koje izazivaju koroziju.

Površina grijanih elemenata senzora ne smije biti izložena mehaničkim utjecajima: pritisku, trenju, udarcima.

Aneks 2
TERMALNA SONDA ORGRES T-4 (OPIS I UPUTSTVO ZA UPOTREBU)

Svrha

Ter ORGRES T-4 power sonda sa ravnim otpornim termometrom bez okvira dizajnirana je za mjerenje temperature ravnih i konveksnih površina u rasponu od 0 do 100 °C. Posebno se koristi za mjerenje površinske temperature toplinske izolacije cjevovoda (kao i površine neizoliranih cjevovoda).

Rice. 8. Šema uređaja sa dodatnim opsegom mjerenja

Rice. 9. Merilo toplotne energije ITP-2 sa zasebnim napajanjem:

1 - mjerač topline; 2 - napajanje

Princip rada i uređaj

Termosonda ORGRES T-4 (Sl. ) sastoji se od mjernog štapa I i sekundarni uređaj II.

Šipka se završava opružnim lukom 1, koji razvlači platnenu traku 2, u čiju sredinu je zalijepljen osjetljivi element 3 u obliku ravnog bakrenog otpornog termometra bez okvira dizajna ORGRES. Otporni termometar je ravan namotaj od bakarne žice prečnika 0.05 - 0,1 mm i odgovara klasi GOST 6651 -59 III i gradacija 23 (početni otpor je 53 oma na 0 °C).

Rice. 10. Opšti izgled temperaturne sonde ORGRES T-4

Štap ima ručku 4, kojom se otporni termometar čvrsto pritisne na površinu, čija se temperatura mjeri. Vodovi iz termometra prolaze unutar štapića kroz njegovu ručku i spajaju se sa sekundarnim uređajem pomoću fleksibilnog kabla 5 sa utičnim konektorom 6.

Krug sekundarnog uređaja je balansirani most sa dvije granice mjerenja: (0 ÷ 50 i 50 ÷ 100 o C (Sl. ). Prijelaz sa granice 0 ÷ 50°C do granice od 50 ÷ 100 °C vrši se isključivanjem otporar w, rame za ranžirni mostR1.

Indikator balansa mosta je nulti galvanometar 1, ugrađen u tijelo sekundarnog uređaja. U stražnjem zidu kućišta sekundarnog uređaja nalazi se udubljenje, kroz čiji utor viri rub nazubljenog diska za pomicanje klizača reohorda 2 i rotirajuće skale 3 čvrsto povezane s klizačem, ukupne dužine od kojih je oko 365 mm.

Na panelu uređaja, pored nul-galvanometra i prozorčića za očitavanje podjela rotirajuće skale, nalaze se: prekidač za napajanje 4, prekidač za granice mjerenja 5 i utični konektor 6 za spajanje mjerne šipke. Na bočnoj stijenci kućišta nalazi se poklopac koji zatvara džep za suhi element 7 koji napaja mjerni most.

Kako bi se izbjeglo oštećenje nul-galvanometra zbog uključivanja napajanja mosta kada je mjerna šipka isključena, u strujnom kolu je predviđena blokada, što znači da kada se utični konektor odvoji, strujni krug mosta se istovremeno prekida.

Tijelo sekundarnog uređaja opremljeno je poklopcem sa zateznim bravama i metalnom ručkom za nošenje.

Dimenzije sekundarnog uređaja su 175×145×125 mm, težina cijelog seta temperaturne sonde je oko 2 kg.

Glavna greška mjerenja temperaturne sonde T-4 je ±0.5 °C.

Rice. 11. Šematski dijagram temperaturne sonde ORGRES T-4

Prilikom mjerenja temperature toplotno vodljivih (metalnih) površina, temperaturna sonda direktno daje pravu vrijednost izmjerene temperature.

Prilikom mjerenja temperature slabo vodljivih (nemetalnih) površina, na primjer toplinske izolacije, primjena otpornog termometra uzrokuje izobličenje temperaturnog polja na mjestu mjerenja, zbog čega temperaturna sonda daje potcijenjene vrijednosti izmjerene temperature. U ovom slučaju, da bi se dobila prava vrijednost temperature, potrebno je uvesti (dodati) korekciju očitavanja temperaturne sonde, ovisno o temperaturnoj razlici između ispitne površine i okolnog zraka, kao i od toplinske provodljivosti izolacionog materijala.

Rice . 12. Korekcija za temperaturnu sondu ORGRES T-4 pri mjerenju temperature nisko vodljivih površina

Ova korekcija je određena dijagramom prosjeka (sl. ), izgrađenim na osnovu rezultata tipskih ispitivanja temperaturne sonde T-4 pri mjerenju temperature toplinske izolacije od materijala koji su najčešći u elektranama (azbestzurit, azbest-cement, asbodiatom-cement, alabaster-azbest, magnezij) i koji imaju koeficijent toplinske provodljivosti (određen na temperaturi izolacije od 50 °C) unutar 0,2 ÷ 0,4 kcal / m ∙ h ∙ °C.

Iskustvo sa temperaturnom sondom T-4 pokazuje da su izmene prema sl. može se uspješno koristiti pri mjerenju temperature izolacije od materijala sa koeficijentom toplotne provodljivosti 0.1 do 1.0 kcal/m ∙ h ∙ °S. Dodatna greška mjerenja u ovom slučaju ne prelazi ±0,5 °C.

Kompletnost

Set temperaturne sonde tipa T-4 uključuje:

Merna šipka 1

Sekundarni uređaj 1

Rezervni senzorski element na platnenoj traci 1

Uputstvo za upotrebu 1

Priprema za rad i postupak mjerenja

Da biste izmjerili temperaturu površine temperaturnom sondom, morate:

1. Skinite poklopac sa instrumenta.

2. Koristeći korektor, postavite nulti pokazivač galvanometra na nultu podelu skale.

3. Povežite mjernu šipku sa sekundarnim uređajem pomoću utičnice (kada je šipka isključena, most se ne napaja).

4. Na osnovu očekivane vrijednosti izmjerene temperature, postavite prekidač za granice mjerenja na odgovarajući položaj.

5. Čvrsto pritisnite osjetljivi element nosača (otporni termometar) na površinu čija se temperatura mjeri.

6. Prije isteka 1 - 2 minute potrebnih za zagrijavanje otpornog termometra, postavite prekidač "Bridge Power" u položaj "On".

7. Rotirajte izbočeni disk klizača reohorda sve dok se igla nultogalvanometra ne postavi na nulu, nakon čega, na skali naspram pokazivača odštampanog na staklu prozora skale, očitajte očitanja.

Ako je mjerenje obavljeno na granici od 50 ÷100 °C, a zatim dodajte 50 °C očitanjima na skali.

8. Na kraju mjerenja, isključite napajanje mosta.

Prilikom mjerenja temperature nisko vodljive (nemetalne) površine potrebno je istovremeno mjeriti temperaturu okolnog zraka i razliku između izmjerenih temperatura površine i zraka., prema grafikonu na sl. , pronađite korekciju koju treba izvršiti (dodati) očitanjima temperature izmjerenim temperaturnom sondom.

Prilikom mjerenja temperature metalnih površina nije potrebna korekcija.

Osim mjerenja površinske temperature pomoću štapića, sekundarni uređaj temperaturne sonde može se samostalno koristiti kao prijenosni uređaj za mjerenje temperatura pomoću standardnih bakrenih otpornih termometara sa stepenom 23. Pri tome imajte na umu sljedeće:

a) sekundarni uređaj je kalibriran uzimajući u obzir otpor dovodnih žicaR VP= 1 ohm (otpor fleksibilnog kabla kezlo u proizvodnji je podešeno na vrijednost od 1 ohma), stoga se pri mjerenju termometrima otpor vodećih žica prema njima mora podesiti na vrijednost od 1 oma;

b) žice otpornih termometara treba spojiti na sekundarni uređaj pomoću istog utičnog konektora kao na fleksibilnom kabelu štapića (sa kratkospojnikom između utičnica C i D za zatvaranje strujnog kruga mosta).

Njega i metoda ispitivanja

Briga o temperaturnoj sondi svodi se na promjenu istrošenog suhog elementa, za koji je potreba određena značajnim smanjenjem osjetljivosti mosta. Pri normalnom naponu suhe ćelije, pokazivač nulte galvanometra pri pomicanju skale reohorda za 1°C bi trebalo da odstupa za oko jedan podeljak.

Ako je potrebno, provjerite temperaturnu sondu sljedećim redoslijedom:

1. Otporni termometar se skida sa šipke temperaturne sonde, stavlja u epruvetu ili u vodonepropusno kućište, a u bojler za vodu (u zasićenoj pari kipuće vode), mjeri se otpor termometra na 100°S ( R100).

Prilikom određivanja točke ključanja vode uvodi se korekcija za barometarski tlak (prema barometru s greškom očitanja ne većom od 0,1 mm Hg.čl.). Otpor se mjeri kompenzacijskom metodom pomoću laboratorijskog potenciometra ili direktno na dvostrukom DC mostu klase 0,02 ili 0,05.

Tabela 5

Kalibraciona tablica za bakrene otporne termometre Oznaka gradacije - gr. 23.R 0 = 53,00 oma, a

54,58

54,81

55,03

55,26

55,48

55,71

55,94

56,16

56,39

56,61

56,84

57,06

57,29

57,52

57,74

37,97

58,19

58,42

58,65

58,87

59,10

59,32

59,55

59,77

60,00

60,23

60,45

60,68

60,90

61,13

61,35

61,58

61,81

62,03

62,26

62,48

62,71

62,93

63,16

63,39

63,61

63,84

64,06

64,29

64,52

64,74

64,97

65,19

65,42

65,64

65,87

66,10

66,32

66,55

66,77

67,00

67,22

67,45

67,68

67,90

68,13

68,35

68,58

68,81

69,03

69,26

69,48

69,71

69,93

70,16

70,39

70,61

70,84

71,06

71,29

71,51

71,74

71,97

72,19

72,42

72,64

72,87

73,09

73,32

73,55

73,77

74,00

74,22

74,45

74,68

74,90

75,13

75,35

75,58

75,80

76,03

76,26

76,48

76,71

76,93

77,15

77,38

77,61

2. Nakon mjerenjaR100termometar se stavlja u termostat za topljenje leda i otpor termometra se određuje na 0°C (R 0 ). Ovaj otpor ne smije odstupiti od nominalne vrijednosti od 53 oma za više od za ±0,1%.

Stav mora biti unutar 1,426 ÷ 0,002 * .

_____________

* Navedena metoda za provjeru otpornih termometara predviđena je GOST 6651-59 i detaljno je opisana u Uputstvu 157-62 Komiteta za standarde, mjere i mjerne instrumente pri Vijeću ministara SSSR-a.

3. Sekundarni uređaj temperaturne sonde se verifikuje korišćenjem otporne kutije sa klasom tačnosti od najmanje 0,02, koja ima dekadu sa stotim delovima oma. Prilikom provjere potrebno je uzeti u obzir da je uređaj kalibriran sa otporom dovodnih žicaR ext, jednako 1 oma. U nastavku je data kalibracijska tablica za bakrene otporne termometre sa 23Temperaturna razlika između metala cijevi i zraka, st

0,91

0,95

0,96

1,00

7. Norme za projektovanje toplotne izolacije cevovoda i opreme elektrana i toplovodnih mreža. Državna energetska izdavačka kuća, 1959.

8. Vasiljeva G.N. [i sl.] . Određivanje toplotnih gubitaka kotlovskih agregata u okolinu ( q 5 ). "Električne stanice", 1965, br. 2.

U procesu modernizacije (rekonstrukcije), prilikom zamjene nekih materijala u oblozi kotlova drugim, potrebno je provjeriti kako će zamjena uticati na gubitke toplote (q 2) kroz nezaštićene ogradne konstrukcije i da li će temperature za korišćene materijale uticati na biti prihvatljiv. Iz dijagrama prikazanog na sl. Pr-2 za stacionarni tok toplote. Dijagram daje vrijednost gubitka topline kroz ciglu i temperaturu vanjske površine nezaštićene cigle, ovisno o toplinskom otporu cigle.

gdje je: S 1, S 2, S 3 - debljina pojedinačnih slojeva obloge;

λ 1 , λ 2 , λ 3 - toplotna provodljivost materijala ovih slojeva na njihovoj prosječnoj temperaturi, koja

uzeto prema referentnim podacima iz odjeljka 10 sa koeficijentom 1,2,

plinopropusnost zida.

Temperatura u ravnini kontakta između slojeva određena je formulom:

gdje je: t 1 temperatura površine sloja sa višom temperaturom;

t 2 je temperatura druge površine u ravni kontakta između slojeva;

Odnos debljine dotičnog sloja u m i njegove toplotne provodljivosti u W/(m⋅K) ili

kcal/(m⋅hour⋅deg).

Primjer. Odredite gubitak topline kroz 1m 2 nezaštićene obloge debljine: lagani šamot γ = 1000 kg / m 3 - 280 mm i mineralna vuna γ = 150 kg / m 3 - 50 mm pri temperaturi unutrašnje površine t 1 = 1000 0 S.

Postavljamo temperaturu u ravnini kontakta između slojeva šamota i mineralne vune t 2 = 110 0 C i temperaturu vanjske površine zida t 3 = 70 0 C.

Prosječna temperatura sloja šamota:

Prosječna temperatura sloja mineralne vune:

Koeficijent toplotne provodljivosti sloja šamota, uzimajući u obzir koeficijent propusnosti gasa pri t sr.sh:

λ w.r. =λ w.555 ⋅ k gas.pr. =0,5⋅1,2=0,6 W/(m⋅K) ili 0,43⋅1,2=0,516 kcal/(m⋅h⋅g),

λ w - vidi nomogram na sl. 10.5.

Koeficijent toplotne provodljivosti sloja mineralne vune pri t sr.m.v. :

λ m.w.r. = λ m.w.90 = 0,128 W/(m⋅K) ili 0,11 kcal/(m⋅h⋅g),

λ m.v. – vidi nomogram na sl. 10.8.

Toplinska otpornost cigle:

(m 2 ⋅K) / W ili

(m 2 ⋅h⋅g) / kcal.

Prema nomogramu na sl. Pr-2, temperatura vanjskog zida na R = 1,02 (m 2 ⋅K) / W ili 1,19 (m 2 ⋅h⋅g) / kcal i t 1 = 1000 0 S bit će t 3 \u003d 85 0 C i protok topline kroz oblogu q 2 = 890 W / m 2 ili 765 kcal / m 2 ⋅ h. Temperatura u ravnini kontakta između slojeva bit će jednaka:

Dobijena vrijednost t 2 ne odgovara značajno (nije blizu) prihvaćenoj. Temperaturu postavljamo u ravnini kontakta između slojeva šamota i mineralne vune

t 2 = 440 0 C, temperatura vanjske površine zida t 3 = 88 0 C i ponovo izračunati. ;

λ w.r. =λ w.720 ⋅ k gas.pr. =0,547⋅1,2=0,656 W/(m⋅K) ili 0,47⋅1,2=0,564 kcal/(m⋅h⋅g);

λ m.w.r. = λ m.w.264 = 0,14 W/(m⋅K) ili 0,12 kcal/(m⋅h⋅g);

(m 2 ⋅K) / W ili

(m 2 ⋅h⋅g) / kcal.

Prema nomogramu na sl. Pr-2, temperatura vanjskog zida na R = 0,936 (m 2 ⋅K) / W ili 1,09 (m 2 ⋅h⋅g) / kcal i t 1 = 1000 0 S bit će t 3 = 90 0 C i q 2 = 965 W / m 2 ili 830 kcal / (m 2 ⋅ h) (gubitak topline kroz nezaštićenu oblogu). Određujemo temperaturu u ravnini kontakta između slojeva:

Dobijeni rezultati su blizu prihvaćenih vrijednosti, stoga je proračun ispravan.

Maksimalna temperatura za upotrebu mineralne vune je 600 0 C (vidi tabelu 10.46), tj. upotreba ovih materijala prilikom polaganja kotla u ovom slučaju je preporučljiva.

Temperatura vanjske površine obloge t 3 \u003d 90 0 C ne ispunjava zahtjeve sanitarnih normi. Zbog toga toplotni otpor obloge - R izmjena treba povećati na ~4 (m 2 ·h ·g) / kcal (vidi nomogram na slici Pr-2). Toplotni otpor se može povećati postavljanjem dodatnog sloja toplotnoizolacionog materijala sa t max primjene ne većim od 110 0 S.

Rad postrojenja za proizvodnju topline praćen je gubicima topline, obično izraženim u frakcijama,%:

qi= (Q i/ Q p p) ⋅ 100.

1. Gubici toplote sa izlaznim dimnim gasovima generatora toplote

q 2 = (Q 2 / Q p p) ⋅ 100, %.

Kod generatora topline to je najčešće najveći dio gubitka topline. Gubitak topline s dimnim plinovima može se smanjiti na:

Smanjenje zapremine dimnih gasova održavanjem potrebnog koeficijenta viška vazduha u peći α t i smanjenjem usisnog vazduha;

Smanjenje temperature dimnih gasova, za šta se koriste repne grejne površine: vodeni ekonomajzer, grejač vazduha, kontaktni izmenjivač toplote.

Temperatura dimnih gasova (140…180 °C) smatra se isplativom i u velikoj meri zavisi od stanja unutrašnjih i spoljašnjih grejnih površina kotlovskih cevi i ekonomajzera. Taloženje kamenca na unutrašnjoj površini zidova kotlovskih cijevi, kao i čađi (leteći pepeo) na vanjskoj površini grijanja, značajno pogoršavaju koeficijent prijelaza topline sa dimnih plinova na vodu i paru. Povećanje površine ekonomajzera, grijača zraka za dublje hlađenje dimnih plinova nije preporučljivo, jer se time smanjuje temperaturna razlika Δ T a intenzitet metala se povećava.

Do povećanja temperature izlaznih dimnih gasova može doći kao posledica nepravilnog rada i sagorevanja goriva: veliki potisak (gorivo izgara u snopu kotla); prisutnost curenja u plinskim pregradama (plinovi prolaze direktno kroz plinske kanale kotlovske jedinice, bez davanja topline cijevima - grijaćim površinama), kao i sa visokim hidrauličkim otporom unutar cijevi (zbog taloženja kamenca i mulj).

2. Hemijsko nedovoljno sagorijevanje

q 3 = (Q 3 / Q p p) ⋅ 100, %.

Toplotni gubici od hemijske nepotpunosti sagorevanja goriva određeni su rezultatima analize isparljivih gorivih materija H 2 , CO, CH 4 u izlaznim dimnim gasovima. Uzroci hemijske nepotpunosti sagorevanja: loše formiranje smeše, nedostatak vazduha, niska temperatura u peći.

3. Mehaničko sagorevanje

q 4 = (Q 4 / Q p p) ⋅ 100, %.

Gubici toplote usled mehaničke nepotpunosti sagorevanja goriva tipični su za čvrsto gorivo i zavise od udela kvara goriva kroz rešetku u sistem za uklanjanje pepela, odvlačenja čestica nesagorelog goriva sa dimnim gasovima i šljakom, koja može da rastopi česticu čvrstog goriva. i spriječiti da potpuno izgori.

4. Gubitak topline od vanjskog hlađenja ogradnih konstrukcija

q 5 = (Q 5 / Q p p) ⋅ 100, %.

Nastaju zbog temperaturne razlike između vanjske površine generatora topline i okolnog vanjskog zraka. One ovise o kvaliteti izolacijskih materijala, njihovoj debljini. Za podršku q 5 unutar propisanih granica, potrebno je da temperatura vanjske površine generatora topline - njegove obloge - ne prelazi 50 °C.

Gubitak toplote q 5 smanjenje smjera kretanja dimnih plinova duž puta plina, stoga se za generator topline uvodi koncept koeficijenta očuvanja topline

φ = 1 − 0,01 q 5 .

5. Gubici sa fizičkom toplotom šljake

q 6 = (Q 6 / Q p p) ⋅ 100, %.

Nastaju zbog visoke temperature šljake od reda od 650°C, a karakteristične su samo za vrijeme sagorijevanja čvrstih goriva.

Tabele za proračun toplinskih gubitaka, bruto efikasnosti, prirodne, procijenjene i uslovne potrošnje goriva generatora toplote date su u referentnoj literaturi.

Predavanje 4

Peć i uređaji za gorionike

Uređaji za peći

Firebox- uređaj dizajniran za sagorevanje goriva u cilju dobijanja toplote. Peć obavlja funkciju sagorijevanja i izmjenjivača topline - toplina se istovremeno prenosi iz gorionika zračenjem i od produkata izgaranja konvekcijom na površine sita kroz koje cirkulira voda. Udio zračne izmjene topline u peći, gdje je temperatura dimnih plinova oko 1000 °C, veći je od konvektivnog, pa se najčešće grijaće površine u peći nazivaju radijacije.

Za sagorijevanje prirodnog plina, lož ulja i praškastog čvrstog goriva koriste se komorne peći, u čijem dizajnu se mogu razlikovati tri glavna elementa: komora za sagorijevanje, površina zaslona, uređaj za gorionik.

1. Komora za sagorevanje ili zapremina peći je prostor odvojen oblogom od okoline.

zidanje nazivaju se ograde koje odvajaju komoru za sagorijevanje i plinske kanale generatora topline od vanjskog okruženja. Obloga u kotlovskoj jedinici je od crvene ili dijatomejske cigle, vatrostalnog materijala ili metalnih štitova sa vatrostalnim materijalima.

Unutrašnji dio obloge ložišta - podstava, sa strane dimnih gasova i šljake, izrađuje se od vatrostalnih materijala: šamotne opeke, šamot betona i drugih vatrostalnih masa. Zidanje i obloge trebaju biti dovoljno guste, posebno visoko vatrostalne, otporne na kemijski napad troske i niske toplinske provodljivosti.

Obloga se može osloniti direktno na temelj, na metalne konstrukcije (ram) ili montirati na cijevi paravana komore za sagorijevanje i plinovoda. Stoga postoje tri dizajna opeke: masivni - ima vlastiti temelj; on-frame (lagani) - nema temelj, pričvršćen je na metalni okvir; on-pipe - pričvršćen za površine ekrana.

Rice. 6.1. Prednji i bočni presjek kotla za grijanje vode sa ložištem i oblogom od šamotne cigle

Okvir služi za pričvršćivanje i podupiranje svih elemenata kotlovske jedinice (bubnjeva, grijaćih površina, cjevovoda, obloga, stepenica i platformi) i predstavlja metalnu konstrukciju, najčešće okvirnog tipa, spojenu zavarivanjem ili vijcima za temelj.

2. Grejna površina ekrana radijacije je izrađena od čeličnih cijevi prečnika 51…76 mm, postavljenih sa korakom od 1,05…1,1. Zasloni percipiraju toplinu zbog zračenja i konvekcije i prenose je na vodu ili mješavinu pare i vode koja cirkulira kroz cijevi. Zasloni štite zidove od snažnih toplotnih tokova.

Kod vertikalnih vodocevnih kotlova (sl. 6.2a) grejna površina se sastoji od razvijenog snopa kotlovskih cevi 2, umotanih u gornji 1 i donji 3 bubanj, rešetke za peć 6, napajane vodom iz bubnjeva kotla kroz odvodne cevi 7 i spoj 4 iz komora (kolektori 5). Površine evaporativnog grijanja kotlovskih jedinica tipa sita (slika 6.2b) se sastoje od bubnja 1, sistema sito cijevi 6 sa donjim 8 i 9 i gornjih 5 sito kolektora, sistema dovoda 7 i spojnih 10 cijevi.

Rice. 6.2. Grejne površine bojlera:

a - vertikalna cijev za vodu, b - tip sita

1 i 3 - gornji i donji bubnjevi, 2 i 7 - kotao i donje cijevi, 4 i 10 - spojne cijevi, 5, 8 i 9 - kolektori, 6 - zasloni za sagorijevanje

3. Gorionici se postavljaju na jednu ili dvije suprotne (suprotne) grijne površine, na ložištu ili u uglovima peći. Na zidovima kotlovske peći postavljena je brazda - rupa u oblogi obložena vatrostalnim materijalom, u koju su ugrađeni zračni registar i gorionik.

Kod bilo koje vrste goriva (gasovito, tečno ili u prahu), zrak se uglavnom (osim gorionika za ubrizgavanje) u peć uduvava ventilatorom kroz zračne registre ili zračne vodilice, čime se osigurava intenzivno vrtloženje i izlazak (dovod) goriva -vazdušna mešavina u najužem delu udubljenja peći brzinom 25…30 m/s.

Vodič za zrak je aksijalni tip lopatica s pomičnim lopaticama koje se rotiraju oko svoje ose. Takođe je moguće ugraditi fiksne profilne lopatice pod uglom od 45…50° u odnosu na protok vazduha. Kovitlanje strujanja vazduha intenzivira procese formiranja smeše i sagorevanja, ali se istovremeno povećava otpor na putu vazduha. Vodiće lopatice su pogodne za automatsku kontrolu rada ventilatora i odvoda dima.

Gorionici

Ovisno o vrsti goriva koje se sagorijeva, postoji mnogo dizajna gorionika.

1. Prilikom sagorijevanja čvrstog praškastog goriva koriste se gorionici miješanog tipa. U udubljenje komore za sagorevanje ugrađuje se puž u kome se mešavina prašine i vazduha (prašno gorivo sa primarnim vazduhom) uvija i kroz prstenasti kanal transportuje do izlaza gorionika, odakle ulazi u ložište u obliku vrtložnog kratkog spoja. baklja. Sekundarni zrak se, kroz još jedan sličan puž, dovodi u peć brzinom od 18 ... 30 m / s, u obliku snažnog vrtložnog toka, gdje se intenzivno miješa sa mješavinom prašine i zraka. Produktivnost gorionika je 2…9 t/h ugljene prašine.

2. Pri sagorevanju lož ulja koriste se mlaznice i uljni gorionici: mehanički, rotacioni i parno-vazdušni (paromehanički).

Mehanička mlaznica. Lož ulje zagrijano na oko 100 °C pod pritiskom od 2…4 MPa ulazi u kanal, kreće se do mlaznice (glave raspršivača), gdje se ugrađuje vrtložna prskalica.

Mehaničke centrifugalne mlaznice dijele se na neregulirani i podesivi odvod. Treba napomenuti da je ova podjela vrlo uvjetna: možete promijeniti protok obje mlaznice. Neregulirane mlaznice uključuju mlaznice s malom dubinom regulacije i one kod kojih je promjena napajanja povezana s njihovim gašenjem, uklanjanjem iz uređaja za izgaranje i zamjenom raspršivača.

Mehanički centrifugalni raspršivači, koji se razlikuju po rasporedu raspršivača, ponekad se dodatno dijele na raspršivače sa zamjenjivim raspršivačima koji stalno rade u svim režimima, što je uglavnom zbog uvjeta rada kotla.

Rice. 6.3. Mehanička nepodesiva centrifugalna mlaznica

Mehanička podesiva centrifugalna mlaznica kućnih pomoćnih kotlova (slika 6.3) sastoji se od tijela 6 s ručkom 7, cijevi 5, koja je cijev sa debelim zidovima s priključkom na kraju, čahure za zaključavanje 4, razdjelnika ( mlaznica) 3, raspršivač 2 i glava 1. Gorivo iz pumpe injektora goriva kroz otvore na kućištu i otvor cijevi kroz bušilice u zapornoj čauri i razdjelniku, ulazi u podlošku za prskanje. Prskalica ovog dizajna ima četiri kanala 8 koja se nalaze tangencijalno na obim vrtložne komore. Kroz njih gorivo juri ka centru iu vrtložnu komoru 9, gdje se intenzivno odmotava. Iz njega gorivo ulazi u peć kroz centralni otvor 10 u obliku rotirajućeg konusa od fino raspršenih čestica.

Kontaktne površine raspršivača 2 i razdjelnika 3 pažljivo su obrađene, polirane i, prilikom sastavljanja glave, pritisnute jedna na drugu pomoću čahure 4.

Podloške za prskanje su izrađene od visoko legiranih krom-nikl ili krom-volfram čelika. U zavisnosti od dovoda mlaznice, broj tangencijalnih kanala može biti od dva do sedam.

Oblik mlaza mlaznice zavisi od omjera f k /f o , u kojem je f k ukupna površina svih tangencijalnih kanala, f o je površina poprečnog presjeka centralne rupe. Što je ovaj odnos manji, veći je ugao konusa raspršivača, a dužina gorionika je kraća.

Podloške se obično proizvode pod brojevima. Svaki broj odgovara određenoj hrani, koja je naznačena u tehničkoj dokumentaciji. Ponekad su na podloškama naznačeni brojevi koji odgovaraju vrijednostima prečnika centralne rupe i omjera f k / f o, dok strane firme primjenjuju simbole u obliku indeksa (slika 6.4). Na primjer: slovo X označava da je prednji kraj perilice ravna, slovo W - sferno; cifra lijevo je uslovni broj svrdla za izradu centralne rupe, broj desno je omjer f k /f o , uvećan 10 puta.

Rice. 6.4. Sprej za pranje

Rotaciona mlaznica. Gorivo se dovodi kroz kanal i mlaznicu u rotirajuću posudu, drobi se i ispušta u komoru za sagorevanje.

Rice. 6.5. Uređaj za rotaciono ulje i gas

gorionici RGMG-10 (-20, -30):

1 – gasovod; 2 - vazdušna kutija; 3 – prsten za okvir; 4 - plinska cijev;

5 , 6 - cijev za ugradnju uređaja za zaštitu od paljenja (EPD) i fotosenzora; 7 - gasna komora; 8 – prednji prsten uređaja za usmjeravanje zraka; 9 – konusni keramički tunel (ambrazura); 10 – vrtlozi uređaja za vođenje vazduha; 11 – rotirajuća mlaznica;

12 – izlazi za gas; 13 – okvir za centriranje vrtložnika sekundarnog vazduha; 14 - potporna cijev; 15 – ležaj okvira vodilice; 16 - okvir vodilice 17 - vazdušna klapna; 18 – prozor za dovod vazduha u vrtlog; 19 – poklopac gorionika

Pritisak goriva - lož ulje je 0,15 ... 1 MPa, a posuda se okreće brzinom od 1500 ... 4500 o / min. Zrak ulazi oko posude kroz konus, obavija rotirajući tok kapljica i miješa se s njim. Prednosti: nisu potrebne snažne uljne pumpe i fino pročišćavanje lož ulja od nečistoća; širok raspon kontrole (15…100%). Nedostaci: složen dizajn i povećana razina buke.

Parno-vazdušna ili parno-mehanička mlaznica. Gorivo se dovodi u kanal, duž čije vanjske površine ulazi medij za raspršivanje - para ili komprimirani zrak (s pritiskom od 0,5 ... 2,5 MPa).

Para izlazi iz kanala brzinom do 1000 m/s i atomizira gorivo (lož ulje) u sitne čestice.

Zrak se uduvava ventilatorom kroz brazdu.

Rice. 6.6. Parno-mehanička mlaznica

Rice. 6.7. Atomizirajuća podloška parno-mehaničke mlaznice

U paromehaničkom (slika 6.6), kao i u mehaničkoj mlaznici, gorivo se pod pritiskom dovodi u prstenasti kanal 3, odakle ulazi u vrtložnu komoru 4 kroz šest tangencijalnih kanala 9 raspršivača 2, uvija se u njemu i kroz centralni otvor 5 u obliku konusnog filma izlazi u peć. U parnom dijelu 1 raspršivača nalazi se i prstenasta komora 6, u koju se para dovodi kroz tangencijalne kanale 7, uvija se u njoj i ulazi u peć kroz prstenasti otvor 8 na samom korijenu konusnog filma goriva, koji na taj način prima dodatnu energiju i raspršuje se u male kapi. Nadalje, ove kapi podliježu sekundarnom drobljenju zbog sila otpora.

Svaka lož ulje injektor mora imati uređaj za dobro miješanje goriva sa zrakom, što se postiže korištenjem raznih vrsta vrtložnih uređaja - registara. Zove se set injektora sa registrom i drugim priborom uljni gorionik.

3. Plinski gorionici.

Rice. 6.8. Plinski plamenik GG-1

(predviđeno za sagorevanje prirodnog gasa u pećima parnih i toplovodnih kotlova tipa E ili KV-GM):

1-zračna kutija; 2-plinski razdjelnik; 3- vrtlog; 4- konfuzer; 5-kapija; 6-sektor; 7-elektromagnet; 8-vijak za podešavanje; 9-okov; 10-bradavica

Uređaji za sagorevanje na gas (gorionici) su projektovani za dovod gasno-vazduh mešavine ili odvojeno gasa i vazduha do mesta sagorevanja (u ložište), stabilnog sagorevanja i regulacije procesa sagorevanja. Glavna karakteristika plamenika je njegova toplinska snaga, tj. količina toplote koja se oslobađa pri potpunom sagorevanju gasa koji se dovodi kroz gorionik određena je umnoškom potrošnje gasa sa njegovom nižom toplotnom vrednošću.

Glavni parametri gorionika su: nazivna toplotna snaga, nazivni pritisak gasa (vazduha) ispred gorionika, nazivna relativna dužina plamena, koeficijenti za ograničenje i kontrolu rada gorionika u smislu toplotne snage, specifični sadržaj metala, pritisak u komori za sagorevanje, karakteristika buke.

Postoje tri glavne metode sagorevanja gasa:

1) difuzija– gas i vazduh u potrebnim količinama se odvojeno dovode u peć, a mešanje se odvija u peći.

2) Miješano- u gorionik se dovodi dobro pripremljena mješavina plina i zraka koja sadrži samo dio (30 ... 70%) zraka potrebnog za sagorijevanje. Ovaj vazduh se naziva primarnim. Ostatak (sekundarni) zrak difuzijom ulazi u gorionik (usta gorionika). U istu grupu spadaju gorionici, kod kojih mješavina plina i zraka sadrži sav zrak potreban za izgaranje, a miješanje se događa i u gorioniku i u samoj gorionici.

3) Kinetic- u gorionik se ubacuje potpuno pripremljena mješavina plina i zraka s viškom zraka. Vazduh se u mešalici meša sa gasom, a mešavina brzo izgara u kratkom, slabom plamenu, uz obavezno prisustvo stabilizatora sagorevanja.

Prisutnost stabilnog plamena najvažniji je uvjet za pouzdan i siguran rad jedinice. U slučaju nestabilnog sagorijevanja, plamen može skliznuti unutar gorionika ili se odvojiti od njega, što će dovesti do plinske kontaminacije peći i plinovoda i eksplozije mješavine plina i zraka prilikom naknadnog ponovnog paljenja. Brzina širenja plamena za različite plinove nije ista: najveća je 2,1 m/s

- za mješavinu vodonika sa zrakom, a najmanjih 0,37 m/s - mješavina metana sa zrakom. Ako je brzina strujanja gas-vazduh manja od brzine širenja plamena, dolazi do bljeskanja plamena u gorioniku, a ako je veća, plamen se odvaja.

Prema načinu dovoda zraka za izgaranje razlikuju se sljedeće izvedbe gorionika:

1. Gorionici sa dovodom vazduha do mesta sagorevanja usled razređivanja u peći stvorenog dimnjakom ili dimovodom, odnosno konvekcijom. Miješanje plina sa zrakom se ne događa u plameniku, već iza njega, u puškarnici ili peći, istovremeno s procesom izgaranja. Ovi gorionici se zovu difuzija, ravnomjerno zagrijavaju cijelu peć, jednostavnog su dizajna, rade nečujno, gorionik je otporan na odvajanje, preskok je nemoguć.

2. Gorionici sa ubrizgavanjem plina, odn injekcija. Mlaz gasa koji dolazi iz gasovoda pod pritiskom se izbacuje iz jedne ili više mlaznica velikom brzinom, kao rezultat toga, stvara se vakuum u injektoru mešalice, a vazduh se usisava (ubrizgava) u gorionik i meša sa gasom dok krećući se duž miksera. Smjesa plina i zraka prolazi kroz grlo miksera (najuži dio), koji izjednačava mlaz mješavine, i ulazi u njegov ekspandirajući dio – difuzor, gdje se brzina mješavine smanjuje, a tlak povećava. Nadalje, mješavina plina i zraka ulazi ili u konfuzer (gdje se brzina povećava na izračunatu) i kroz usta - do mjesta sagorijevanja, ili u kolektor sa otvorom za požar, gdje izgara u obliku malih plavičasto-ljubičaste baklje.

3. Gorionici sa ubrizgavanjem plina zrakom. Za usisavanje gasa koriste energiju mlazova komprimovanog vazduha koje stvara ventilator, a pritisak gasa ispred gorionika održava se konstantnim uz pomoć posebnog regulatora. Prednosti: dovod plina u mikser je moguć brzinom bliskom brzini zraka; mogućnost korišćenja hladnog ili zagrejanog vazduha sa promenljivim pritiskom. Nedostatak: upotreba regulatora.

4. Gorionici sa prinudnim dovodom vazduha bez prethodne pripreme gasno-vazdušne sredine. Do miješanja plina sa zrakom dolazi tokom sagorijevanja (tj. izvan gorionika), a dužina gorionika određuje put na kojem se ovo miješanje završava. Za skraćivanje baklje, gas se dovodi u obliku mlaza usmerenih pod uglom u odnosu na strujanje vazduha, strujanje vazduha se kovitla, povećava se razlika u pritisku gasa i vazduha itd. Ovi gorionici su po načinu pripreme mješavine difuzioni (povratak plamena je nemoguć), koriste se kao rezervni pri prenošenju jednog goriva na drugo u kotlovima DKVR, u obliku ložišta i vertikalnih proreznih gorionika.

5. Gorionici sa prinudnim dovodom vazduha i prethodnom pripremom mešavine gas-vazduh, odn uljno-gasni gorionici. Oni su najčešći i obezbjeđuju unaprijed određenu količinu mješavine prije ulaska u peć. Plin se dovodi kroz niz proreza ili rupa, čije su osi usmjerene pod uglom u odnosu na protok zraka. Za intenziviranje procesa stvaranja smjese i sagorijevanja goriva do mjesta miješanja sa plinom se dovodi zrak u vrtložnoj struji, za šta se koriste: nožni aparat sa konstantnim ili podesivim uglom lopatica, pužasti oblik tijela gorionika , tangencijalni pogon ili tangencijalni vrtložni lopatica.

B.Ya. Kamenetsky, Toplotni režimi obloga slojevitih peći

Uvod

Teorijska osnova

Metoda obračuna

Softver za proračun gubitaka toplote

Studija gubitka toplote

Ovisnost toplinskih gubitaka o debljini sloja obloge

Ovisnost toplinskih gubitaka od debljine sloja toplinske izolacije

Ovisnost toplinskih gubitaka o materijalu toplinske izolacije

Ovisnost toplinskih gubitaka o emisivnosti vanjske površine zida

Negativan efekat toplotne izolacije

zaključci

Izvori

1. OPĆE ODREDBE

2. TERMIČKO ISPITIVANJE NAKNADA

3. BILJEŽENJE REZULTATA TERMIČKIH ISPITIVANJA

4. OBRADA REZULTATA TESTOVA

Aneks 2 TERMALNA SONDA ORGRES T-4 (OPIS I UPUTSTVO ZA UPOTREBU)

Aneks 2
TERMALNA SONDA ORGRES T-4 (OPIS I UPUTSTVO ZA UPOTREBU)