Nominalni gubici u životnoj sredini. Šta je toplotno zagađenje životne sredine

Za smanjenje potrošnje toplote potrebna je stroga obračun toplotnih gubitaka u tehnološkoj opremi i toplotnim mrežama. Toplotni gubici ovise o vrsti opreme i cjevovoda, njihovom ispravnom radu i vrsti izolacije.

Gubitak topline (W) se izračunava pomoću formule

Ovisno o vrsti opreme i cjevovoda, ukupni toplinski otpor je:

za izolirani cjevovod sa jednim slojem izolacije:

za izolirani cjevovod sa dva sloja izolacije:

za tehnološke uređaje sa višeslojnim ravnim ili cilindričnim zidovima prečnika većeg od 2 m:

za tehnološke uređaje sa višeslojnim ravnim ili cilindričnim zidovima prečnika manjeg od 2 m:

do unutrašnjeg zida cjevovoda ili uređaja i od vanjske površine zida do okruženje, W/(m 2 - K); X tr, ?. st, Xj - toplotna provodljivost materijala cevovoda, izolacije, zidova aparata, i-ti sloj zida, W/(m K); 5 ST. — debljina stijenke aparata, m.

Koeficijent prijenosa topline određuje se formulom

ili prema empirijskoj jednadžbi

Prijenos topline sa zidova cjevovoda ili aparata u okolinu karakterizira koeficijent a n [W/(m 2 K)], koji je određen kriterijem ili empirijskim jednadžbama:

prema jednadžbi kriterija:

Koeficijenti prijenosa topline a b i a n se izračunavaju korištenjem kriterija ili empirijskih jednačina. Ako je vruća rashladna tečnost vruća voda ili kondenzirajuća para, zatim a in > a n, tj. 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:

prema empirijskim jednačinama:

Toplotna izolacija uređaja i cjevovoda je izrađena od materijala niske toplinske provodljivosti. Dobro odabrana toplinska izolacija može smanjiti gubitak topline u okolni prostor za 70% ili više. Osim toga, povećava produktivnost termo instalacija i poboljšava uslove rada.

Toplotna izolacija cjevovoda sastoji se uglavnom od jednog sloja, koji je odozgo prekriven radi čvrstoće slojem lima (krovni čelik, aluminij itd.), suhog žbuke od cementnog maltera i sl. Ako se koristi pokrivni sloj od metala, njegov toplotni otpor se može zanemariti. Ako je pokrivni sloj gips, tada se njegova toplinska provodljivost malo razlikuje od toplinske provodljivosti toplinske izolacije. U ovom slučaju, debljina sloja premaza je, mm: za cijevi promjera manjeg od 100 mm - 10; za cijevi promjera 100-1000 mm - 15; za cijevi velikih prečnika - 20.

Debljina termoizolacionog i pokrivnog sloja ne bi trebalo da prelazi maksimalnu debljinu, u zavisnosti od masenog opterećenja cevovoda i njegovih ukupnih dimenzija. U tabeli U tabeli 23 prikazane su vrijednosti maksimalne debljine izolacije parovoda preporučene standardima za projektiranje toplinske izolacije.

Toplotna izolacija tehnoloških uređaja mogu biti jednoslojni ili višeslojni. Gubitak topline kroz toplinu

izolacija ovisi o vrsti materijala. Gubitak topline u cjevovodima obračunava se na 1 i 100 m dužine cjevovoda, u tehnološkoj opremi - na 1 m 2 površine uređaja.

Sloj zagađivača na unutrašnjim zidovima cjevovoda stvara dodatni toplinski otpor prijenosu topline u okolni prostor. Toplotni otpori R (m. K/W) tokom kretanja nekih rashladnih tečnosti imaju sledeće vrednosti:

U cjevovodima koji dovode tehnološka rješenja uređaja i toplih rashladnih tekućina do jedinica za izmjenu topline, postoje oblikovani dijelovi u kojima se gubi dio topline toka. Lokalni gubitak topline (W/m) određuje se formulom

Lokalni koeficijenti otpora cevovodne armature imaju sledeće vrednosti:

Prilikom sastavljanja tabele. 24 proračun specifičnih toplinskih gubitaka proveden je za bešavne čelične cjevovode (pritisak< 3,93 МПа). При расчете тепловых потерь исходили из следующих данных: тем-

temperatura vazduha u prostoriji je uzeta na 20 °C; njegova brzina tokom slobodne konvekcije je 0,2 m/s; pritisak pare - 1x10 5 Pa; temperatura vode - 50 i 70 °C; toplotna izolacija je izvedena u jednom sloju azbestne gajtane, = 0,15 W/(m K); koeficijent prolaza toplote a„ = 15 W/(m 2 - K).

Primjer 1. Proračun specifičnih toplinskih gubitaka u parovodu.

Primjer 2. Proračun specifičnih toplinskih gubitaka u neizoliranom cjevovodu.

Navedeni uslovi

Čelični cjevovod prečnika 108 mm. Nazivni prečnik d y = 100 mm. Temperatura pare 110°C, temperatura okoline 18°C. Toplotna provodljivost čelika X = 45 W/(m K).

Dobiveni podaci pokazuju da se korištenje toplinske izolacije smanjuje toplotnih gubitaka po 1 m dužine cjevovoda za 2,2 puta.

Specifični gubici toplote, W/m2, u tehnološkoj opremi za štavljenje i proizvodnju filca su:

Primjer 3. Proračun specifičnih toplinskih gubitaka u tehnološkim uređajima.

1. „Džinovski“ bubanj je napravljen od ariša.

2. Sušilica iz Hirako Kinzokua.

3. Barka za farbanje beretki. Od nerđajućeg čelika [k = 17,5 W/(m-K)]; nema toplotne izolacije. Ukupne dimenzije čamca 1,5 x 1,4 x 1,4 m. Debljina stijenke 8 ST = 4 mm. Temperatura procesa t = = 90 °C; zraka u radionici / av = 20 °C. Brzina zraka u radionici v = 0,2 m/s.

Koeficijent prolaza toplote a može se izračunati na sledeći način: a = 9,74 + 0,07 At. Na /av = 20 °C a iznosi 10-17 W/(m 2 K).

Ako je površina rashladne tečnosti aparata otvorena, specifični toplotni gubici sa ove površine (W/m2) izračunavaju se pomoću formule

Industrijski servis "Capricorn" (Velika Britanija) predlaže korištenje "Alplas" sistema za smanjenje gubitaka topline sa otvorenih površina rashladnih tečnosti. Sistem se zasniva na upotrebi šupljih polipropilenskih plutajućih kuglica koje gotovo u potpunosti pokrivaju površinu tečnosti. Eksperimenti su pokazali da se pri temperaturi vode u otvorenom rezervoaru od 90 °C gubici toplote pri upotrebi sloja kuglica smanjuju za 69,5%, dva sloja - za 75,5%.

Primjer 4. Proračun specifičnih toplinskih gubitaka kroz zidove jedinice za sušenje.

Zidovi jedinice za sušenje mogu biti izrađeni od razni materijali. Razmotrite sljedeće dizajne zidova:

1. Dva sloja čelika 5 ST = 3 mm debljine sa izolacijom između njih u vidu azbestne ploče 5 I = 3 cm debljine i toplotne provodljivosti X U = 0,08 W/(m K).

Toplotni bilans kotlovske jedinice uspostavlja jednakost između količine topline koja ulazi u jedinicu i njene potrošnje. Na osnovu toplotnog bilansa kotlovske jedinice utvrđuje se potrošnja goriva i izračunava se koeficijent korisna akcija, koji je najvažnija karakteristika energetska efikasnost kotla.

U kotlovskoj jedinici, hemijski vezana energija goriva se pretvara u fizičku toplotu zapaljivih produkata sagorevanja tokom procesa sagorevanja. Ova toplina se troši na stvaranje i pregrijavanje pare ili zagrijavanje vode. Zbog neizbježnih gubitaka pri prijenosu topline i konverziji energije, nastali proizvod (para, voda, itd.) apsorbira samo dio topline. Drugi deo čine gubici, koji zavise od efikasnosti organizacije procesa konverzije energije (sagorevanja goriva) i prenosa toplote do proizvedenog proizvoda.

Toplotni bilans kotlovske jedinice sastoji se od uspostavljanja jednakosti između količine topline dovedene u jedinicu i zbroja korištene topline i toplinskih gubitaka. Toplotni bilans kotlovske jedinice sastavlja se za 1 kg čvrstog ili tekućeg goriva ili za 1 m 3 plina. Jednačina u kojoj se toplinski bilans kotlovske jedinice za stabilno termičko stanje jedinice zapisuje u sljedećem obliku:

Q r / r = Q 1 + ∑Q n

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

Gdje je Q r / r raspoloživa toplina; Q 1 - iskorišćena toplota; ∑Q n - ukupni gubici; Q 2 - gubitak toplote sa izduvnim gasovima; Q 3 - gubitak toplote usled hemijskog sagorevanja; Q 4 - gubitak toplote od mehaničkog nepotpunog sagorevanja; Q 5 - gubitak toplote u okolinu; Q 6 - gubitak toplote sa fizičkom toplotom šljake.

Ako se svaki član na desnoj strani jednačine (19.3) podijeli sa Q p/ p i pomnoži sa 100%, dobijamo drugu vrstu jednačine u kojoj je toplinski bilans kotlovske jedinice:

q 1 + q 2 + q 3 + q 4 + q 5 + q 6 = 100% (19.4)

U jednačini (19.4), vrijednost q 1 predstavlja bruto efikasnost instalacije. Ne uzima u obzir troškove energije za servisiranje kotlovske instalacije: pogon odišavača, ventilatora, napojnih pumpi i druge troškove. „Neto“ efikasnost je manja od „bruto“ efikasnosti, jer uzima u obzir troškove energije za sopstvene potrebe instalacije.

Lijeva ulazna strana jednačine ravnoteže topline (19.3) je zbir sljedećih veličina:

Q p / p = Q p / n + Q v.vn + Q para + Q fizički.t (19.5)

gdje je Q B.BH toplina uvedena u kotlovsku jedinicu sa zrakom po 1 kg goriva. Ova toplina se uzima u obzir kada se zrak zagrijava izvan kotlovske jedinice (na primjer, u parnim ili električnim grijačima instaliranim prije grijača zraka); ako se zrak zagrijava samo u grijaču zraka, tada se ta toplina ne uzima u obzir, jer se vraća u peć jedinice; Q para - toplota koja se uvodi u peć sa uduvanom (mlaznicom) parom po 1 kg goriva; Q fizička toplota - fizička toplota 1 kg ili 1 m 3 goriva.

Toplota unesena zrakom izračunava se jednakošću

Q B.BH = β V 0 C p (T g.in - T x.in)

gdje je β omjer količine zraka na ulazu u grijač zraka i teoretski potrebnog; s r - prosječni volumetrijski izobarični toplinski kapacitet zraka; na temperaturama vazduha do 600 K može se smatrati sa p = 1,33 kJ/(m 3 K); T g.v - temperatura zagrijanog zraka, K; T hladan vazduh je temperatura hladnog vazduha, koja se obično uzima kao 300 K.

Toplota uvedena parom za raspršivanje loživog ulja (para mlaznica) nalazi se pomoću formule:

Q parovi = W f (i f - r)

gdje je W f - potrošnja pare mlaznice jednaka 0,3 - 0,4 kg/kg; i f - entalpija pare mlaznice, kJ/kg; r je toplota isparavanja, kJ/kg.

Fizička toplota 1 kg goriva:

Q fizički t - s t (T t - 273),

gdje je c t toplinski kapacitet goriva, kJ/(kgK); Tt - temperatura goriva, K.

Vrijednost Q fizičke. t je obično beznačajan i rijetko se uzima u obzir u proračunima. Izuzetak su lož ulje i niskokalorični zapaljivi plin, za koje je vrijednost Q fizičkog t značajna i mora se uzeti u obzir.

Ako nema predgrijavanja zraka i goriva i para se ne koristi za raspršivanje goriva, tada Q p / p = Q p / n. Izrazi toplotnih gubitaka u jednačini toplotnog bilansa kotlovske jedinice izračunavaju se na osnovu dole navedenih jednakosti.

1. Gubitak toplote sa izduvnim gasovima Q 2 (q 2) određuje se kao razlika između entalpije gasova na izlazu iz kotlovske jedinice i vazduha koji ulazi u kotlovsku jedinicu (dvovazdušni grejač), tj.

gde je V r zapremina produkata sagorevanja 1 kg goriva, određena formulom (18.46), m 3 /kg; c r.r, s r.v - prosječna zapremina izobarni toplotni kapaciteti produkti sagorevanja goriva i vazduha, definisani kao toplotni kapaciteti gasna mešavina(§ 1.3) korištenjem tabela (vidi dodatak 1); Tx, Tx.in - temperature izduvnih gasova i hladnog vazduha; a je koeficijent koji uzima u obzir gubitke od mehaničkog sagorevanja goriva.

Kotlovske jedinice i industrijske peći obično rade pod određenim vakuumom, koji stvaraju dimnjaci i dimnjak. Kao rezultat, kroz curenje u ogradama, kao i kroz otvore za pregled itd. iz atmosfere se usisava određena količina vazduha, čija se zapremina mora uzeti u obzir pri izračunavanju Ix.

Entalpija cjelokupnog zraka koji ulazi u jedinicu (uključujući usisne čepove) određena je koeficijentom viška zraka na izlazu iz instalacije α uh = α t + ∆α.

Ukupno curenje zraka u kotlovskim instalacijama ne smije biti veće od ∆α = 0,2 ÷ 0,3.

Od svih toplotnih gubitaka, vrednost Q 2 je najznačajnija. Vrednost Q2 raste sa povećanjem koeficijenta viška vazduha, temperature izduvnih gasova, vlažnosti čvrstog goriva i balastiranja gasovitog goriva negorivim gasovima. Smanjen dovod zraka i poboljšan kvalitet sagorijevanja dovode do blagog smanjenja gubitka topline Q 2 . Glavni odlučujući faktor koji utiče na gubitak toplote iz dimnih gasova je njihova temperatura. Da bi se smanjio Tx, povećava se površina grijaćih površina koje koriste toplinu - grijača zraka i ekonomajzera.

Vrijednost Tx utječe ne samo na efikasnost jedinice, već i na kapitalne troškove potrebne za ugradnju grijača zraka ili ekonomajzera. Kako se Tx smanjuje, efikasnost se povećava, a potrošnja goriva i troškovi smanjuju. Međutim, ovo povećava površinu površina koje koriste toplinu (pri niskim temperaturnim pritiscima, površina razmjene topline se mora povećati; vidjeti § 16.1), što rezultira povećanjem troškova instalacije i operativnih troškova. Dakle, za novoprojektovane kotlovske jedinice ili druge instalacije koje troše toplinu, vrijednost Tx se utvrđuje iz tehničko-ekonomskog proračuna, koji uzima u obzir utjecaj Tx ne samo na efikasnost, već i na visinu kapitalnih troškova i eksploatacije. troškovi.

Drugi važan faktor, koji utiče na izbor Tx, je sadržaj sumpora u gorivu. Na niskoj temperaturi (manje od temperature rosišta dimnih gasova) moguća je kondenzacija vodene pare na cijevima površine grijanja. Kod interakcije sa sumpornim dioksidom i sumporni anhidridi, koji su prisutni u produktima sagorevanja, formiraju sumpor dioksid i sumporna kiselina. Kao rezultat toga, grijaće površine su podložne intenzivnoj koroziji.

Moderni kotlovi i peći građevinski materijal imaju Tx = 390 - 470 K. Pri sagorevanju gasa i čvrstih goriva sa niskom vlažnošću, Tx - 390 - 400 K, mokri ugalj

Tx = 410 - 420 K, lož ulje Tx = 440 - 460 K.

Vlažnost goriva i nezapaljive plinovite nečistoće predstavljaju balast koji stvara plin, što povećava količinu produkata izgaranja dobivenih tokom sagorijevanja goriva. U ovom slučaju gubici Q 2 rastu.

Kada koristite formulu (19.6), treba imati na umu da se količine produkata izgaranja izračunavaju bez uzimanja u obzir mehaničkog sagorijevanja goriva. Stvarna količina produkata izgaranja, uzimajući u obzir mehaničku nepotpunost sagorijevanja, bit će manja. Ova okolnost se uzima u obzir uvođenjem faktora korekcije a = 1 - p 4 /100 u formulu (19.6).

2. Gubitak toplote usled hemijskog sagorevanja Q 3 (q 3). Plinovi na izlazu iz peći mogu sadržavati produkte nepotpunog sagorijevanja goriva CO, H 2, CH 4, čija se toplina sagorijevanja ne koristi u zapremini sagorijevanja i dalje duž puta kotlovske jedinice. Ukupna toplota sagorevanja ovih gasova izaziva hemijsko sagorevanje. Uzroci hemijskog sagorevanja mogu biti:

nedostatak oksidansa (α<; 1);
loše miješanje goriva sa oksidantom (α ≥ 1);
veliki višak vazduha;
nisko ili previsoko specifično oslobađanje energije u komori za sagorevanje q v, kW/m 3.

Nedostatak zraka dovodi do činjenice da neki od zapaljivih elemenata plinovitih produkata nepotpunog sagorijevanja goriva uopće ne mogu izgorjeti zbog nedostatka oksidatora.

Loše miješanje goriva sa zrakom uzrokuje ili lokalni nedostatak kisika u zoni izgaranja, ili, obrnuto, veliki višak. Veliki višak vazduha uzrokuje smanjenje temperature sagorevanja, što smanjuje brzinu reakcija sagorevanja i čini proces sagorevanja nestabilnim.

Nisko specifično oslobađanje topline u peći (q v = BQ p / n /V t, gdje je B potrošnja goriva; V T je zapremina peći) uzrokuje snažno odvođenje topline u zapremini sagorijevanja i dovodi do smanjenja temperature. Prekomjerne vrijednosti qv također uzrokuju pojavu kemijskog nedovoljno sagorijevanja. Ovo se objašnjava činjenicom da je za završetak reakcije sagorevanja potrebno određeno vreme, a uz značajno povećanu vrednost qv, vreme zadržavanja mešavine goriva i vazduha u zapremini sagorevanja (tj. u zoni najviših temperatura) pokazuje se nedovoljnim i dovodi do pojave zapaljivih komponenti u plinovitim produktima sagorijevanja. U pećima modernih kotlovskih jedinica, dozvoljena vrijednost qv dostiže 170 - 350 kW/m 3 (vidi § 19.2).

Za novoprojektovane kotlovske jedinice, qv vrijednosti se biraju prema standardnim podacima ovisno o vrsti sagorijenog goriva, načinu sagorijevanja i dizajnu uređaja za sagorijevanje. Prilikom balansnih ispitivanja pogonskih kotlovskih jedinica, vrijednost Q 3 se izračunava na osnovu podataka analize gasa.

Prilikom sagorijevanja čvrstog ili tekućeg goriva vrijednost Q 3, kJ/kg, može se odrediti formulom (19.7)

3. Gubitak toplote usled mehaničkog nepotpunog sagorevanja goriva Q 4 (g 4). Prilikom sagorijevanja čvrstog goriva, ostaci (pepeo, šljaka) mogu sadržavati određenu količinu nesagorjelih zapaljivih tvari (uglavnom ugljika). Kao rezultat, kemijski vezana energija goriva se djelomično gubi.

Gubitak topline od mehaničkog nepotpunog sagorijevanja uključuje gubitke topline zbog:

probijanje malih čestica goriva kroz otvore u rešetki Q pr (q pr);
uklanjanje dijela neizgorelog goriva sa šljakom i pepelom Q shl (q shl);
uvlačenje malih čestica goriva dimnim plinovima Q un (q un)

Q 4 - Q pp + Q un + Q shl

Gubitak topline q yn poprima velike vrijednosti pri spaljivanju praškastog goriva, kao i pri sagorijevanju uglja koji se ne zgruda u sloju na fiksnim ili pokretnim rešetkama. Vrijednost q un za slojevite peći zavisi od prividnog specifičnog oslobađanja energije (toplotnog napona) ogledala za sagorijevanje q R, kW/m 2, tj. na količinu oslobođene toplinske energije po 1 m 2 gorućeg sloja goriva.

Dozvoljena vrijednost q R BQ p / n / R (B - potrošnja goriva; R - površina sagorijevanja) ovisi o vrsti sagorijenog čvrstog goriva, dizajnu peći, koeficijentu viška zraka itd. U slojevitim pećima modernih kotlovskih jedinica, vrijednost q R ima vrijednosti u rasponu od 800 - 1100 kW/m 2. Pri proračunu kotlovskih jedinica uzimaju se vrijednosti q R, q 4 = q np + q shl + q un prema standardnim materijalima. Prilikom balansnih ispitivanja, gubici toplote od mehaničkog sagorevanja izračunavaju se na osnovu rezultata laboratorijske tehničke analize suhih čvrstih ostataka na sadržaj ugljenika. Tipično za ložišta sa ručnim punjenjem goriva q 4 = 5 ÷ 10%, a za mehanička i polumehanička ložišta q 4 = 1 ÷ 10%. Pri sagorevanju praha goriva u baklji u kotlovskim jedinicama srednje i velike snage, q 4 = 0,5 ÷ 5%.

4. Gubitak toplote u okolinu Q 5 (q 5) zavisi od velikog broja faktora i uglavnom od veličine i dizajna kotla i peći, toplotne provodljivosti materijala i debljine zidova obloge, toplotnih performansi. kotlovske jedinice, temperaturu vanjskog sloja obloge i okolnog zraka, itd. d.

Toplotni gubici u okolinu pri nominalnom učinku određuju se prema standardnim podacima u zavisnosti od snage kotlovske jedinice i prisutnosti dodatnih grejnih površina (ekonomajzer). Za parne kotlove sa učinkom pare do 2,78 kg/s q 5 - 2 - 4%, do 16,7 kg/s - q 5 - 1 - 2%, više od 16,7 kg/s - q 5 = 1 - 0 ,5% .

Toplotni gubici u okolinu se raspoređuju između različitih gasnih kanala kotlovske jedinice (peć, pregrijač, ekonomajzer, itd.) proporcionalno toploti koju odaju gasovi u tim gasovodima. Ovi gubici se uzimaju u obzir uvođenjem koeficijenta zadržavanja toplote φ = 1 q 5 /(q 5 + ȵ k.a) gde je ȵ k.a efikasnost kotlovske jedinice.

5. Gubitak toplote sa fizičkom toplotom pepela i šljake uklonjen iz peći Q 6 (q 6) je beznačajan i treba ga uzeti u obzir samo za slojno i komorno sagorevanje goriva sa više pepela (kao što je mrki ugalj). , škriljac), za koji iznosi 1 - 1,5%.

Gubitak toplote iz vrućeg pepela i šljake q 6,%, izračunava se pomoću formule

gdje je shl udio gorivnog pepela u šljaci; C shl - toplotni kapacitet šljake; T slag - temperatura šljake.

Prilikom spaljivanja praškastog goriva, a sh = 1 - a un (a un je udio pepela goriva koji se odnese iz peći s plinovima).

Za slojevita ložišta sl shl = a shl + a pr (a pr je udio pepela goriva u „dipu“). Za suho uklanjanje šljake, pretpostavlja se da je temperatura šljake Tsh = 870 K.

Sa uklanjanjem tečne šljake, što se ponekad primećuje tokom spaljivanja praškastog goriva, T pepela = T pepela + 100 K (T pepela je temperatura pepela u stanju topljenja tečnosti). Prilikom slojevitog spaljivanja uljnog škriljaca uvodi se korekcija na sadržaj pepela Ar za sadržaj ugljičnog dioksida u karbonatama, jednak 0,3 (CO 2), tj. Pretpostavlja se da je sadržaj pepela jednak AR + 0,3 (CO 2) r / k Ako je uklonjena šljaka u tečnom stanju, tada vrijednost q 6 dostiže 3%.

U pećima i sušarama koje se koriste u industriji građevinskog materijala, pored razmatranih gubitaka topline, potrebno je uzeti u obzir i gubitke grijanja transportnih uređaja (npr. kolica) na kojima se materijal podvrgava toplinskoj obradi. Ovi gubici mogu doseći 4% ili više.

Dakle, „bruto“ efikasnost se može definisati kao

ȵ k.a = g 1 - 100 - ∑q gubici (19.9)

Toplinu koju apsorbuje proizvedeni proizvod (para, voda) označavamo kao Qk.a, kW, tada imamo:

za parne kotlove

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

za toplovodne kotlove

Q 1 = Q c.a = M in c r.v (T out - T in) (19.11)

gdje je D produktivnost kotla, kg/s; i p.p - entalpija pregrijane pare (ako kotao proizvodi zasićenu paru, tada umjesto i p.v treba staviti (i p.v) kJ/kg; i p.v - entalpija napojne vode, kJ/kg; p - količina vode uklonjene iz kotlovski agregat radi održavanja dozvoljenog sadržaja soli u kotlovskoj vodi (tzv. kontinuirano ispuštanje kotla), % i - entalpija kotlovske vode, kJ/kg M in - protok vode kroz kotlovnicu; kg/s , kJ/(kgK) - temperatura tople vode na izlazu iz kotla;

Potrošnja goriva B, kg/s ili m 3 /s, određuje se formulom

B = Q k.a /(Q r / n ȵ k.a) (19.12)

Količina produkata sagorevanja (videti § 18.5) se određuje bez uzimanja u obzir gubitaka usled mehaničkog sagorevanja. Stoga se daljnji proračun kotlovske jedinice (razmjena topline u peći, određivanje površine grijnih površina u dimovodima, grijaču zraka i ekonomajzeru) vrši prema procijenjenoj količini goriva B p:

(19.13)

Prilikom sagorijevanja plina i lož ulja, B p = B.

Toplotni tok Q p kroz površinu S st zidova sušare izračunava se pomoću jednačine prijenosa topline:

Q p = k*Δt avg *S st,

Koeficijent prolaza topline k izračunava se pomoću formule za višeslojni zid:

gdje su δ i λ debljina i koeficijent toplinske provodljivosti različitih slojeva obloge i toplinske izolacije, respektivno.

Nađimo vrijednost kriterija Re:

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

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

Koeficijent prijenosa topline α sa sredstva za sušenje na unutrašnju površinu zidova:

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

Ukupni koeficijent prijenosa topline konvekcijom i zračenjem sa vanjskog zida na okolni zrak:

α 2 =9,74+0,07*(t st -t c),

gdje je t cf temperatura vanjskog zida, t st =40 0 C,

t in – temperatura ambijentalnog vazduha, t in = 20 0 C,

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

Na osnovu temperature gasova biramo debljinu obloge (tabela 3.1)

obloge -

šamot – 125 mm

čelik – 20 mm

šamot – 1,05 W/m*K

čelik - 46,5 W/m*K

Nalazimo koeficijent prolaza toplote:

Određujemo površinu zida S st:

S st =π*d*l=3,14*1,6 m*8 m=40,2 m 2 ,

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

Specifični gubitak toplote u okolinu određuje se formulom:

gdje je W masa vlage uklonjene iz osušenog materijala za 1 s.

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

2.3. Proračun grijača za sušenje zraka

Ukupna količina toplote Q 0 izračunava se pomoću formule:

Q 0 =L*(I 1 -I 0)

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

Izračunajmo prosječnu temperaturnu razliku koristeći formulu logaritamske jednadžbe:

gdje je Δt m =t 1 -t 2n

Δt b =t 1 -t 2k

t 1 - temperatura grejne pare (jednaka temperaturi zasićenja pare pri datom pritisku).

Pri pritisku od 5,5 atm. t 1 =154,6 0 C (st. 550)

t 2n, t 2k - temperatura vazduha na ulazu u kalorimetar i izlazu iz njega, t 2k =150 0 S; t 2n = -7,7 0 C.

Δt b =154,6 0 C+7,7 0 C=162,3 0 C,

Δt m =154,6 0 S-150 0 S=4,6 0 S,

Površina za izmjenu topline S t kalorimetra određena je jednadžbom prijenosa topline:

S t =Q 0 /k Δt pros.,

gdje je k koeficijent prolaza topline, koji se za grijače s rebrima primjenjuje u zavisnosti od brzine mase zraka ρ*v. Neka je ρ*v =3 kg/m 2 *s; tada k=30 W/m 2 *k.

Pronađite potreban broj n sekcija grijača:

n k =S t / S s,

gdje je S s površina za prijenos topline presjeka.

Uzmimo rebrasti grijač:

Pošto je stvarni broj sekcija izabran sa marginom od 15-20%, onda je n =6,23+6,23*0,15=7,2≈8 sekcija.

Masena brzina zraka u grijalici se izračunava:

gdje je L brzina protoka apsolutno suhog zraka,

Sadržaj teme "Regulacija metabolizma i energije. Racionalna ishrana. Bazalni metabolizam. Tjelesna temperatura i njena regulacija.":
1. Energetski utrošak organizma u uslovima fizičke aktivnosti. Stopa fizičke aktivnosti. Povećanje posla.
2. Regulacija metabolizma i energije. Centar za regulaciju metabolizma. Modulatori.
3. Koncentracija glukoze u krvi. Shema za regulaciju koncentracije glukoze. Hipoglikemija. Hipoglikemijska koma. Glad.
4. Ishrana. Norma ishrane. Odnos proteina, masti i ugljenih hidrata. Energetska vrijednost. Sadržaj kalorija.
5. Ishrana trudnica i dojilja. Obrok hrane za bebe. Distribucija dnevnog obroka. Alimentarna vlakna.
6. Racionalna ishrana kao faktor očuvanja i jačanja zdravlja. Zdravog načina života. Režim obroka.
7. Tjelesna temperatura i njena regulacija. Homeotermni. Poikilotermni. Izotermija. Heterotermni organizmi.
8. Normalna tjelesna temperatura. Homeotermno jezgro. Poikilotermna ljuska. Udobna temperatura. Temperatura ljudskog tijela.
9. Proizvodnja toplote. Primarna toplota. Endogena termoregulacija. Sekundarna toplota. Kontraktilna termogeneza. Nekontraktilna termogeneza.

Postoje sljedeći načini na koje tijelo oslobađa toplinu: u okolinu: radijacije, provodljivost toplote, konvekcija I isparavanje.

Radijacija- ovo je metoda prijenosa topline u okolinu površinom ljudskog tijela u obliku elektromagnetnih valova u infracrvenom opsegu (a = 5-20 mikrona). Količina topline koju tijelo raspršuje u okolinu zračenjem proporcionalna je površini zračenja i razlici između prosječnih temperatura kože i okoline. Površina zračenja je ukupna površina onih dijelova tijela koji dolaze u dodir sa zrakom. Pri temperaturi okoline od 20 °C i relativnoj vlažnosti zraka od 40-60%, tijelo odraslog čovjeka zračenjem raspršuje oko 40-50% ukupne topline koja se odaje. Prijenos topline zračenjem povećava se kako se temperatura okoline smanjuje i smanjuje kako se povećava. U uslovima konstantne temperature okoline, zračenje sa površine tela raste kako temperatura kože raste i opada kako se smanjuje. Ako se izjednače prosječne temperature površine kože i okoline (temperaturna razlika postaje nula), prijenos topline zračenjem postaje nemoguć. Moguće je smanjiti prijenos topline tijela zračenjem smanjenjem površine zračenja („savijanje tijela u loptu“). Ako temperatura okoline prelazi prosječnu temperaturu kože, ljudsko tijelo se, upijajući infracrvene zrake koje emituju okolni objekti, zagrijava.

Rice. 13.4. Vrste prijenosa topline. Načine na koje telo prenosi toplotu u spoljašnju sredinu možemo uslovno podeliti na „mokri” prenos toplote, povezan sa isparavanjem znoja i vlage sa kože i sluzokože, i „suhi” prenos toplote, koji nije povezan sa gubitak tečnosti.

Toplotna provodljivost- način prenosa toplote koji nastaje tokom kontakta ili kontakta ljudskog tela sa drugim fizičkim telima. Količina topline koju tijelo odaje u okolinu na ovaj način proporcionalna je razlici u prosječnim temperaturama dodirujućih tijela, površini dodirnih površina, vremenu toplinskog kontakta i toplinskoj provodljivosti dodirnih tijela. tijelo. Suvi vazduh i masno tkivo karakteriše niska toplotna provodljivost i toplotni su izolatori. Upotreba odjeće napravljene od tkanina koje sadrže veliki broj malih, nepokretnih zračnih mjehurića između vlakana (na primjer, vunene tkanine) omogućava ljudskom tijelu da smanji rasipanje topline kroz provodljivost. Vlažan vazduh i voda zasićena vodenom parom karakteriše visoka toplotna provodljivost. Stoga je boravak osobe u okruženju sa visokom vlažnošću i niskom temperaturom praćen povećanim gubitkom topline iz tijela. Mokra odjeća također gubi svoja izolacijska svojstva.

Konvekcija- način prenosa toplote sa tela, koji se vrši prenosom toplote pokretnim česticama vazduha (vode). Da bi se toplota odvela konvekcijom, preko površine tela je potreban protok vazduha sa nižom temperaturom od temperature kože. U tom slučaju se sloj zraka u dodiru s kožom zagrijava, smanjuje njegovu gustoću, podiže se i zamjenjuje ga hladnijim i gušćim zrakom. U uslovima kada je temperatura vazduha 20°C i relativna vlažnost vazduha 40-60%, telo odrasle osobe provodom i konvekcijom (osnovna konvekcija) odvodi oko 25-30% toplote u okolinu. Kako se povećava brzina strujanja zraka (vjetar, ventilacija), tako se značajno povećava i intenzitet prijenosa topline (prisilna konvekcija).

Oslobađanje toplote iz tela by provodljivost toplote, konvekcija I s puta značenja, nazvana zajedno "suhi" prenos toplote, postaje neefikasan kada se izjednače prosječne temperature površine tijela i okoline.

Prijenos topline isparavanjem- ovo je način na koji tijelo odvodi toplinu u okolinu zbog njegovog utroška na isparavanje znoja ili vlage s površine kože i vlage sa sluzokože respiratornog trakta ("mokri" prijenos topline). Kod ljudi znoj neprestano luče znojne žlezde kože („opipljiv“ ili žlezdasti gubitak vode), a sluzokože respiratornog trakta su vlažne („neprimetan“ gubitak vode) (slika 13.4) . U ovom slučaju, „osjetljivi“ gubitak vode od strane tijela ima značajniji utjecaj na ukupnu količinu topline koju daje isparavanje nego „neosjetljivi“.

Na vanjskoj temperaturi od oko 20 "C, isparavanje vlage iznosi oko 36 g/h. Kako se na isparavanje 1 g vode u čovjeku potroši 0,58 kcal toplotne energije, lako je izračunati da se isparavanjem tijelo odrasle osobe oslobađa oko 20% ukupne raspršene topline. Povećanje vanjske temperature, fizički rad i duži boravak u toplotnoj odjeći povećavaju znojenje i može se povećati na 500-2000 g/h premašuje prosječnu temperaturu kože, tijelo je ne može otpustiti u vanjsko okruženje zračenjem, konvekcijom i provođenjem topline, tijelo počinje da apsorbira toplinu izvana, a jedini način da se toplina odvede isparavanje vlage sa površine tijela je moguće sve dok je vlažnost okolnog zraka manja od 100%, kada se kapljice znoja, a da se ne ispare, spoje i otiču. površine tijela, prijenos topline isparavanjem postaje manje efikasan.