Tổn thất danh nghĩa đối với môi trường. ô nhiễm nhiệt là gì

Vì giảm tiêu thụ nhiệt nghiêm khắc kế toán tổn thất nhiệt trong thiết bị xử lý và mạng nhiệt. Tổn thất nhiệt phụ thuộc vào loại thiết bị và đường ống, hoạt động thích hợp của chúng và loại vật liệu cách nhiệt.

Tổn thất nhiệt (W) được tính theo công thức

Tùy thuộc vào loại thiết bị và đường ống, tổng trở nhiệt là:

đối với đường ống cách nhiệt có một lớp cách nhiệt:

đối với đường ống cách nhiệt có hai lớp cách nhiệt:

đối với thiết bị công nghệ có thành phẳng hoặc hình trụ nhiều lớp có đường kính lớn hơn 2 m:

đối với thiết bị công nghệ có thành phẳng hoặc hình trụ nhiều lớp có đường kính nhỏ hơn 2 m:

chất mang đến thành trong của đường ống hoặc thiết bị và từ bề mặt ngoài của thành vào môi trường, W / (m 2 - K); Xtr,?. st, Xj - độ dẫn nhiệt tương ứng của vật liệu đường ống, vật liệu cách nhiệt, tường của thiết bị, /-lớp tường, W / (m. K); 5 ST. - độ dày thành thiết bị, m.

Hệ số truyền nhiệt được xác định theo công thức

hoặc theo phương trình nghiệm

Sự truyền nhiệt từ các bức tường của đường ống hoặc thiết bị đến môi trường được đặc trưng bởi hệ số a n [W / (m 2 K)], được xác định theo tiêu chí hoặc phương trình thực nghiệm:

theo phương trình tiêu chí:

Các hệ số truyền nhiệt a b và a n được tính toán theo tiêu chí hoặc phương trình thực nghiệm. Nếu chất làm mát nóng là nước nóng hoặc hơi nước ngưng tụ, thì a in > a n, tức là 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:

bằng các phương trình thực nghiệm:

Cách nhiệt của các thiết bị và đường ống được làm bằng vật liệu có độ dẫn nhiệt thấp. Vật liệu cách nhiệt được lựa chọn tốt có thể giảm tổn thất nhiệt ra không gian xung quanh từ 70% trở lên. Ngoài ra, nó làm tăng năng suất lắp đặt nhiệt, cải thiện điều kiện làm việc.

Lớp cách nhiệt của đường ống chủ yếu bao gồm một lớp, được phủ một lớp kim loại tấm (thép lợp, nhôm, v.v.) để tăng cường độ bền, lớp thạch cao khô từ vữa xi măng, v.v. , điện trở nhiệt của nó có thể được bỏ qua. Nếu lớp phủ là thạch cao, thì độ dẫn nhiệt của nó hơi khác so với độ dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt. Trong trường hợp này, độ dày của lớp phủ là mm: đối với đường ống có đường kính nhỏ hơn 100 mm - 10; đối với đường ống có đường kính 100-1000 mm - 15; đối với đường ống có đường kính lớn - 20.

Độ dày của lớp cách nhiệt và lớp phủ không được vượt quá độ dày giới hạn, tùy thuộc vào khối lượng tải trên đường ống và kích thước tổng thể của nó. Trong bảng. 23 cho thấy các giá trị về độ dày tối đa của lớp cách nhiệt của đường ống dẫn hơi, được khuyến nghị theo tiêu chuẩn thiết kế lớp cách nhiệt.

Cách nhiệt các thiết bị công nghệ có thể là một lớp hoặc nhiều lớp. Tổn thất nhiệt do nhiệt

cách nhiệt phụ thuộc vào loại vật liệu. Tổn thất nhiệt trong đường ống được tính cho 1 và 100 m chiều dài đường ống, trong thiết bị xử lý - cho 1 m 2 bề mặt thiết bị.

Một lớp chất gây ô nhiễm trên các bức tường bên trong của đường ống tạo ra khả năng chịu nhiệt bổ sung đối với việc truyền nhiệt vào không gian xung quanh. Điện trở nhiệt R (m. K / W) trong quá trình di chuyển của một số chất làm mát có các giá trị sau:

Các đường ống cung cấp các giải pháp công nghệ cho các thiết bị và các chất mang nhiệt nóng đến các bộ trao đổi nhiệt có các phụ kiện trong đó một phần nhiệt lượng bị thất thoát. Tổn thất nhiệt cục bộ (W/m) được xác định theo công thức

Các hệ số trở lực cục bộ của phụ kiện đường ống có các giá trị sau:

Khi biên soạn bảng. 24 tính toán tổn thất nhiệt cụ thể đã được thực hiện cho các đường ống liền mạch bằng thép (áp suất< 3,93 МПа). При расчете тепловых потерь исходили из следующих данных: тем-

nhiệt độ không khí trong phòng được lấy bằng 20 ° C; tốc độ của nó trong quá trình đối lưu tự do là 0,2 m/s; áp suất hơi - 1x10 5 Pa; nhiệt độ nước - 50 và 70 ° C; cách nhiệt được làm bằng một lớp dây amiăng, = 0,15 W / (m. K); hệ số truyền nhiệt а„ \u003d 15 W / (m 2 - K).

Ví dụ 1. Tính toán tổn thất nhiệt dung riêng trong đường ống dẫn hơi nước.

Ví dụ 2. Tính tổn thất nhiệt riêng trong đường ống không cách nhiệt.

điều kiện cho trước

Đường ống dẫn là thép có đường kính 108 mm. Đường kính danh nghĩa d y = 100 mm. Nhiệt độ hơi nước 110°C, nhiệt độ môi trường xung quanh 18°C. Hệ số dẫn nhiệt của thép X = 45 W/(m. K).

Dữ liệu thu được chỉ ra rằng việc sử dụng vật liệu cách nhiệt giúp giảm tổn thất nhiệt trên 1 m chiều dài đường ống 2,2 lần.

Tổn thất nhiệt riêng, W/m 2 , trong các thiết bị công nghệ sản xuất da và nỉ là:

Ví dụ 3. Tính toán tổn thất nhiệt dung riêng trong các thiết bị công nghệ.

1. Trống Khổng lồ làm bằng đường tùng.

2. Hãng máy sấy "Hirako Kinzoku".

3. Long thuyền nhuộm mũ nồi. Làm bằng thép không gỉ [k = 17,5 W/(m-K)]; không có cách nhiệt. Kích thước tổng thể của thuyền dài là 1,5 x 1,4 x 1,4 m, độ dày của thành là 8 ST = 4 mm. Nhiệt độ xử lý t = = 90 °С; không khí trong xưởng / av = 20 °С. Vận tốc không khí trong xưởng v = 0,2 m/s.

Hệ số truyền nhiệt a có thể được tính như sau: a = 9,74 + 0,07 At. Ở / cp \u003d 20 ° C, a là 10-17 W / (m 2. K).

Nếu bề mặt của chất làm mát của thiết bị mở, tổn thất nhiệt cụ thể từ bề mặt này (W / m 2) được tính theo công thức

Dịch vụ công nghiệp "Ma Kết" (Anh) đề xuất sử dụng hệ thống "Alplas" để giảm thất thoát nhiệt từ các bề mặt hở của chất làm mát. Hệ thống này dựa trên việc sử dụng các quả bóng nổi bằng polypropylene rỗng bao phủ gần như hoàn toàn bề mặt chất lỏng. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng ở nhiệt độ nước trong bể mở là 90 ° C, tổn thất nhiệt khi sử dụng một lớp bóng giảm 69,5%, hai lớp giảm 75,5%.

Ví dụ 4. Tính toán tổn thất nhiệt riêng qua tường của thiết bị sấy.

Các bức tường của máy sấy có thể được làm từ các vật liệu khác nhau. Hãy xem xét các cấu trúc tường sau:

1. Hai lớp thép có độ dày 5 ST = 3 mm với lớp cách nhiệt nằm giữa chúng dưới dạng tấm amiăng có độ dày 5 Và = 3 cm và độ dẫn nhiệt X và = 0,08 W / (m. K) .

Sự cân bằng nhiệt của bộ nồi hơi thiết lập sự cân bằng giữa lượng nhiệt đi vào thiết bị và mức tiêu thụ của nó. Dựa trên sự cân bằng nhiệt của bộ nồi hơi, mức tiêu thụ nhiên liệu được xác định và tính toán hệ số hiệu quả, đây là đặc tính quan trọng nhất của hiệu suất năng lượng của nồi hơi.

Trong bộ phận nồi hơi, năng lượng liên kết hóa học của nhiên liệu trong quá trình đốt cháy được chuyển thành nhiệt vật lý của các sản phẩm đốt cháy. Nhiệt này được sử dụng để tạo ra và làm quá nhiệt hơi nước hoặc đun nóng nước. Do những tổn thất không thể tránh khỏi trong quá trình truyền nhiệt và chuyển đổi năng lượng, sản phẩm (hơi nước, nước, v.v.) chỉ hấp thụ một phần nhiệt. Phần khác được tạo thành từ tổn thất phụ thuộc vào hiệu quả của việc tổ chức các quá trình chuyển đổi năng lượng (đốt nhiên liệu) và truyền nhiệt cho sản phẩm được sản xuất.

Cân bằng nhiệt của bộ phận lò hơi là thiết lập sự cân bằng giữa lượng nhiệt nhận được trong bộ phận và tổng nhiệt lượng sử dụng và tổn thất nhiệt. Cân bằng nhiệt của bộ nồi hơi được tổng hợp cho 1 kg nhiên liệu rắn hoặc lỏng hoặc cho 1 m 3 khí. Phương trình trong đó cân bằng nhiệt của bộ nồi hơi đối với trạng thái nhiệt ổn định của bộ phận được viết ở dạng sau:

Q p / p = Q 1 + ∑Q n

Q p / p \u003d Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 (19,3)

Trong đó Q p / p là nhiệt lượng có sẵn; Q 1 - nhiệt lượng đã sử dụng; ∑Q n - tổn thất toàn bộ; Q 2 - tổn thất nhiệt với khí thoát ra; Q 3 - tổn thất nhiệt do đốt cháy hóa chất; Q 4 - tổn thất nhiệt do đốt cháy không hoàn toàn cơ học; Q 5 - tổn thất nhiệt ra môi trường; Q 6 - nhiệt tổn thất bằng nhiệt vật chất của xỉ.

Nếu mỗi số hạng ở vế phải của phương trình (19.3) được chia cho Q p / p và nhân với 100%, thì ta được dạng thứ hai của phương trình, trong đó cân bằng nhiệt của bộ nồi hơi:

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

Trong phương trình (19.4), giá trị q 1 thể hiện hiệu quả của việc lắp đặt "tổng". Nó không tính đến chi phí năng lượng để phục vụ nhà máy nồi hơi: truyền động của máy hút khói, quạt, bơm cấp liệu và các chi phí khác. Hệ số hiệu quả "ròng" nhỏ hơn hệ số hiệu quả "tổng", vì nó tính đến chi phí năng lượng cho nhu cầu riêng của nhà máy.

Phần đầu vào bên trái của phương trình cân bằng nhiệt (19.3) là tổng của các đại lượng sau:

Q p/p \u003d Q p/n + Q v.vn + Q hơi nước + Q thể chất (19.5)

trong đó Q B.BH là nhiệt lượng đưa vào bộ phận nồi hơi có không khí trên 1 kg nhiên liệu. Nhiệt lượng này được tính đến khi không khí được làm nóng bên ngoài bộ phận nồi hơi (ví dụ, trong các lò sưởi hơi nước hoặc điện được lắp đặt trước lò sưởi không khí); nếu không khí chỉ được làm nóng trong bộ sưởi không khí, thì nhiệt này không được tính đến, vì nó quay trở lại lò nung của thiết bị; Q hơi - nhiệt đưa vào lò bằng hơi thổi (vòi phun) trên 1 kg nhiên liệu; Q vật chất t - nhiệt lượng vật chất của 1 kg hay 1 m 3 nhiên liệu.

Nhiệt lượng mang theo không khí được tính bằng đẳng thức

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

trong đó β là tỷ lệ của lượng không khí ở đầu vào của thiết bị sưởi không khí so với lượng cần thiết về mặt lý thuyết; c p là nhiệt dung đẳng áp thể tích trung bình của không khí; ở nhiệt độ không khí lên tới 600 K, nó có thể được coi là p \u003d 1,33 kJ / (m 3 K); T g.vz - nhiệt độ của không khí được đốt nóng, K; T x.vz - nhiệt độ của không khí lạnh, thường lấy bằng 300 K.

Nhiệt lượng do hơi nước đưa vào để phun dầu nhiên liệu (hơi vòi phun) được tính theo công thức:

Cặp Q \u003d W f (i f - r)

trong đó W f - tiêu hao hơi phun, bằng 0,3 - 0,4 kg/kg; i f - entanpi của hơi vòi phun, kJ/kg; r là nhiệt hóa hơi, kJ/kg.

Nhiệt vật lý của 1 kg nhiên liệu:

Q vật lý t - với t (T t - 273),

trong đó c t là nhiệt dung của nhiên liệu, kJ/(kgK); T t - nhiệt độ nhiên liệu, K .

Giá trị của Q vật lý. t thường không đáng kể và hiếm khi được tính đến trong tính toán. Các trường hợp ngoại lệ là dầu nhiên liệu và khí dễ cháy có hàm lượng calo thấp, trong đó giá trị của Q vật lý là đáng kể và phải được tính đến.

Nếu không làm nóng sơ bộ không khí và nhiên liệu và hơi nước không được sử dụng để nguyên tử hóa nhiên liệu thì Q p/p = Q p/n. Các điều khoản tổn thất nhiệt trong phương trình cân bằng nhiệt của đơn vị nồi hơi được tính toán trên cơ sở các phương trình đưa ra dưới đây.

1. Tổn thất nhiệt do khí thải Q 2 (q 2) được định nghĩa là hiệu số giữa entanpy của khí ở đầu ra của bộ nồi hơi và không khí đi vào bộ phận nồi hơi (bộ sưởi không khí), tức là.

trong đó V r là thể tích sản phẩm cháy của 1 kg nhiên liệu, xác định theo công thức (18.46), m 3 / kg; c р.r, с р.в - nhiệt dung đẳng áp thể tích trung bình của các sản phẩm đốt cháy nhiên liệu và không khí, được định nghĩa là nhiệt dung của hỗn hợp khí (§ 1.3) sử dụng các bảng (xem Phụ lục 1); T uh, T x.vz - nhiệt độ khói lò và không khí lạnh; a - hệ số tính đến tổn thất do đốt cháy nhiên liệu cơ học.

Các đơn vị nồi hơi và lò nung công nghiệp hoạt động, theo quy định, trong một số chân không, được tạo ra bởi máy hút khói và ống khói. Kết quả là, thông qua việc thiếu mật độ trong hàng rào, cũng như thông qua các cửa kiểm tra, v.v. một lượng không khí nhất định được hút ra khỏi khí quyển, thể tích của nó phải được tính đến khi tính toán I ux.

Entanpy của tất cả không khí đi vào thiết bị (bao gồm cả ống hút) được xác định bởi hệ số không khí thừa ở đầu ra của thiết bị α ux = α t + ∆α.

Tổng lượng khí hút trong các thiết bị nồi hơi không được vượt quá ∆α = 0,2 ÷ 0,3.

Trong tất cả các tổn thất nhiệt, Q 2 là đáng kể nhất. Giá trị của Q 2 tăng khi tỷ lệ không khí dư, nhiệt độ khí thải, độ ẩm của nhiên liệu rắn và sự dằn bằng khí không cháy của nhiên liệu khí tăng. Giảm hút gió và cải thiện chất lượng cháy dẫn đến giảm phần nào tổn thất nhiệt Q 2 . Yếu tố quyết định chính ảnh hưởng đến sự mất nhiệt của khí thải là nhiệt độ của chúng. Để giảm T uh, diện tích bề mặt sưởi ấm sử dụng nhiệt - máy sưởi không khí và bộ tiết kiệm - được tăng lên.

Giá trị của Tx không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả của thiết bị mà còn ảnh hưởng đến chi phí vốn cần thiết để lắp đặt máy sưởi không khí hoặc bộ tiết kiệm. Khi Tx giảm, hiệu suất tăng và mức tiêu thụ nhiên liệu và chi phí nhiên liệu giảm. Tuy nhiên, điều này làm tăng diện tích bề mặt sử dụng nhiệt (với chênh lệch nhiệt độ nhỏ thì phải tăng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt; xem § 16.1), làm tăng chi phí lắp đặt và chi phí vận hành. Do đó, đối với các thiết bị nồi hơi mới được thiết kế hoặc các thiết bị tiêu thụ nhiệt khác, giá trị của T uh được xác định từ tính toán kinh tế kỹ thuật, có tính đến ảnh hưởng của T uh không chỉ đến hiệu quả mà còn đến lượng chi phí vốn và chi phí vận hành.

Một yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến việc lựa chọn Tx là hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu. Ở nhiệt độ thấp (thấp hơn nhiệt độ điểm sương của khí thải), hơi nước có thể ngưng tụ trên các đường ống của bề mặt gia nhiệt. Khi tương tác với anhydrit lưu huỳnh và lưu huỳnh, có trong các sản phẩm đốt cháy, axit lưu huỳnh và axit sunfuric được hình thành. Kết quả là, các bề mặt gia nhiệt bị ăn mòn dữ dội.

Các lò hơi hiện đại và lò nung vật liệu xây dựng có T uh = 390 - 470 K. Khi đốt nhiên liệu khí và rắn có độ ẩm thấp T uh - 390 - 400 K, than ướt

T yx \u003d 410 - 420 K, dầu nhiên liệu T yx \u003d 440 - 460 K.

Độ ẩm của nhiên liệu và các tạp chất dạng khí không cháy là chất dằn tạo thành khí, làm tăng lượng sản phẩm cháy do quá trình đốt cháy nhiên liệu. Điều này làm tăng tổn thất Q 2 .

Khi sử dụng công thức (19.6), cần lưu ý rằng thể tích các sản phẩm đốt cháy được tính toán mà không tính đến sự đốt cháy cơ học của nhiên liệu. Lượng sản phẩm đốt cháy thực tế, có tính đến quá trình đốt cháy không hoàn toàn cơ học, sẽ ít hơn. Trường hợp này được tính đến bằng cách đưa hệ số hiệu chỉnh a \u003d 1 - p 4 /100 vào công thức (19.6).

2. Tổn thất nhiệt do đốt cháy hóa chất Q 3 (q 3). Các khí ở đầu ra của lò có thể chứa các sản phẩm đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu CO, H 2 , CH 4 , nhiệt đốt cháy không được sử dụng trong thể tích lò và tiếp tục dọc theo đường đi của thiết bị nồi hơi. Tổng nhiệt đốt cháy của các loại khí này xác định sự đốt cháy hóa học. Các nguyên nhân gây ra hiện tượng cháy xém hóa chất có thể là:

• thiếu chất oxi hóa (α<; 1);
• trộn nhiên liệu kém với chất oxy hóa (α ≥ 1);
• lượng không khí dư thừa lớn;
• giải phóng năng lượng riêng thấp hoặc quá cao trong buồng đốt q v , kW/m 3 .

Việc thiếu không khí dẫn đến thực tế là một phần của các yếu tố dễ cháy của các sản phẩm khí của quá trình đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu có thể hoàn toàn không cháy do thiếu chất oxy hóa.

Sự hòa trộn kém của nhiên liệu với không khí là nguyên nhân gây ra tình trạng thiếu oxy cục bộ trong vùng đốt, hoặc ngược lại, lượng oxy dư thừa lớn. Lượng không khí dư thừa lớn làm giảm nhiệt độ cháy, làm giảm tốc độ phản ứng cháy và làm cho quá trình cháy không ổn định.

Nhiệt lượng tỏa ra trong lò thấp (q v = BQ p/n/V t, trong đó B là tiêu hao nhiên liệu; V T là thể tích lò) là nguyên nhân làm cho thể tích lò tỏa nhiệt mạnh và dẫn đến giảm trong nhiệt độ. Giá trị qv cao cũng gây ra hiện tượng cháy ngầm hóa học. Điều này được giải thích là do cần có một thời gian nhất định để hoàn thành phản ứng đốt cháy và với giá trị qv được đánh giá quá cao đáng kể, thời gian mà hỗn hợp nhiên liệu không khí sử dụng trong thể tích lò (tức là ở vùng có nhiệt độ cao nhất ) là không đủ và dẫn đến sự xuất hiện của các thành phần dễ cháy trong các sản phẩm đốt cháy dạng khí. Trong các lò của các đơn vị nồi hơi hiện đại, giá trị cho phép của qv đạt 170 - 350 kW / m 3 (xem § 19.2).

Đối với các đơn vị nồi hơi được thiết kế mới, các giá trị của qv được chọn theo dữ liệu quy chuẩn, tùy thuộc vào loại nhiên liệu được đốt, phương pháp đốt và thiết kế của thiết bị đốt. Trong quá trình kiểm tra độ cân bằng của các tổ máy nồi hơi đang vận hành, giá trị Q 3 được tính toán theo dữ liệu phân tích khí.

Khi đốt nhiên liệu rắn hoặc lỏng, giá trị Q 3, kJ/kg, có thể xác định theo công thức (19.7)

3. Mất nhiệt do đốt cháy không hoàn toàn cơ học nhiên liệu Q 4 (g 4). Trong quá trình đốt cháy nhiên liệu rắn, trong cặn (tro, xỉ) có thể chứa một lượng chất cháy không cháy hết (chủ yếu là cacbon). Kết quả là năng lượng liên kết hóa học của nhiên liệu bị mất đi một phần.

Tổn thất nhiệt do đốt cháy không hoàn toàn cơ học bao gồm tổn thất nhiệt do:

• sự thất bại của các hạt nhiên liệu nhỏ thông qua các khoảng trống trong lưới Q CR (q PR);
• loại bỏ một phần nhiên liệu chưa cháy hết cùng với xỉ và tro Q shl (q shl);
• cuốn theo các hạt nhiên liệu nhỏ bởi khí thải Q un (q un)

Q 4 - Q pr + Q un + Q sl

Tổn thất nhiệt q yn có giá trị lớn trong quá trình đốt cháy nhiên liệu nghiền thành bột, cũng như trong quá trình đốt cháy than không đóng bánh trong một lớp trên lưới cố định hoặc di động. Giá trị của q un đối với lò phân lớp phụ thuộc vào sự giải phóng năng lượng riêng biểu kiến ​​(ứng suất nhiệt) của gương đốt q R, kW / m 2, tức là. trên lượng năng lượng nhiệt được giải phóng, được gọi là 1 m 2 của lớp nhiên liệu đang cháy.

Giá trị cho phép của q R BQ p/n/R (B - suất tiêu hao nhiên liệu; R - diện tích gương cháy) phụ thuộc vào loại nhiên liệu rắn được đốt, thiết kế lò, hệ số không khí thừa, v.v. Trong các lò lớp của các đơn vị nồi hơi hiện đại, giá trị q R có giá trị trong khoảng 800 - 1100 kW / m 2 . Khi tính toán đơn vị nồi hơi, các giá trị q R, q 4 \u003d q np + q sl + q un được lấy theo tài liệu quy định. Trong quá trình kiểm tra độ cân bằng, tổn thất nhiệt do đốt cháy cơ học được tính toán dựa trên kết quả phân tích kỹ thuật trong phòng thí nghiệm về cặn rắn khô để biết hàm lượng cacbon của chúng. Thông thường đối với lò nạp nhiên liệu thủ công q 4 = 5 ÷ 10%, đối với lò cơ khí và bán cơ khí q 4 = 1 ÷ 10%. Khi đốt nhiên liệu nghiền thành bột trong ngọn lửa trong các tổ máy nồi hơi công suất trung bình và cao q 4 = 0,5 ÷ 5%.

4. Tổn thất nhiệt ra môi trường Q 5 (q 5) phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố và chủ yếu là vào kích thước và thiết kế của nồi hơi và lò nung, hệ số dẫn nhiệt của vật liệu và độ dày thành của lớp lót, hệ số cách nhiệt. hiệu suất của nồi hơi, nhiệt độ của lớp ngoài của lớp lót và không khí xung quanh, v.v. d.

Tổn thất nhiệt ra môi trường ở công suất danh định được xác định theo dữ liệu tiêu chuẩn tùy thuộc vào công suất của bộ nồi hơi và sự hiện diện của các bề mặt gia nhiệt bổ sung (bộ tiết kiệm). Đối với nồi hơi có công suất lên đến 2,78 kg / s hơi q 5 - 2 - 4%, lên đến 16,7 kg / s - q 5 - 1 - 2%, hơn 16,7 kg / s - q 5 \u003d 1 - 0 ,5%.

Nhiệt thất thoát ra môi trường được phân phối qua các ống dẫn khí khác nhau của bộ nồi hơi (lò, bộ quá nhiệt, bộ tiết kiệm, v.v.) tỷ lệ thuận với nhiệt lượng do khí thải ra trong các ống dẫn khí này. Những tổn thất này được tính đến bằng cách đưa ra hệ số bảo toàn nhiệt φ \u003d 1 q 5 / (q 5 + ȵ k.a) trong đó ȵ k.a là hiệu suất của bộ nồi hơi.

5. Tổn thất nhiệt do nhiệt vật lý của tro, xỉ ra khỏi lò Q 6 (q 6) là không đáng kể và chỉ được tính đến đối với quá trình đốt cháy phân lớp và buồng của nhiên liệu nhiều tro (như than nâu , đá phiến sét), trong đó nó là 1 - 1, 5%.

Tổn thất nhiệt do tro xỉ nóng q 6,%, tính theo công thức

trong đó a shl - tỷ lệ tro nhiên liệu trong xỉ; С sl - nhiệt dung của xỉ; T sl - nhiệt độ xỉ.

Trong trường hợp đốt nhiên liệu nghiền thành bột, a shl = 1 - a un (a un là tỷ lệ tro nhiên liệu mang ra khỏi lò cùng với khí).

Đối với lò phân lớp, sl shl = sl + a pr (a pr là tỷ lệ tro nhiên liệu trong "nhúng"). Khi loại bỏ xỉ khô, nhiệt độ xỉ được giả định là Tsh = 870 K.

Với việc loại bỏ xỉ lỏng, đôi khi được quan sát thấy trong quá trình đốt cháy nhiên liệu nghiền thành bột, T sên \u003d T tro + 100 K (T tro là nhiệt độ của tro ở trạng thái nóng chảy lỏng). Trong trường hợp đốt cháy phân lớp đá phiến dầu, hàm lượng tro Ar được hiệu chỉnh theo hàm lượng carbon dioxide của cacbonat, bằng 0,3 (СО 2), tức là. hàm lượng tro lấy bằng A P + 0,3(CO 2) p/k, nếu xỉ loại bỏ ở trạng thái lỏng thì giá trị q 6 đạt 3%.

Trong các lò nung và máy sấy được sử dụng trong ngành vật liệu xây dựng, ngoài tổn thất nhiệt được xem xét, cũng cần tính đến tổn thất nhiệt của các thiết bị vận chuyển (ví dụ: xe đẩy) mà vật liệu được xử lý nhiệt. Những tổn thất này có thể lên tới 4% hoặc hơn.

Do đó, hiệu quả "tổng" có thể được định nghĩa là

ȵ k.a = g 1 - 100 - ∑q lỗ (19,9)

Ta ký hiệu nhiệt lượng do sản phẩm (hơi, nước) cảm nhận là Qk.a, kW thì ta có:

cho nồi hơi

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

cho nồi hơi nước nóng

Q 1 \u003d Q k.a \u003d M vào với r.v (T ra - T vào) (19.11)

Trong đó D là công suất nồi hơi, kg/s; i p.p - entanpy của hơi quá nhiệt (nếu nồi hơi sản xuất hơi bão hòa thì thay i p.v nên đặt (i pn) kJ/kg; i p.v - entanpy của nước cấp, kJ/kg; p - lượng nước lấy ra khỏi đơn vị nồi hơi để duy trì hàm lượng muối cho phép trong nước nồi hơi (cái gọi là xả đáy liên tục của nồi hơi),%; i - entanpy nước nồi hơi, kJ / kg; M trong - lưu lượng nước chảy qua thiết bị nồi hơi, kg / s; c r.v - nhiệt dung của nước , kJ/(kgK); Tout - nhiệt độ nước nóng ở đầu ra lò hơi; Tin - nhiệt độ nước ở đầu vào lò hơi.

Tiêu thụ nhiên liệu B, kg / s hoặc m 3 / s, được xác định theo công thức

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

Khối lượng sản phẩm đốt cháy (xem § 18.5) được xác định mà không tính đến tổn thất do đốt cháy cơ học. Do đó, việc tính toán thêm đơn vị nồi hơi (trao đổi nhiệt trong lò, xác định diện tích bề mặt gia nhiệt trong ống dẫn khí, bộ gia nhiệt không khí và bộ tiết kiệm) được thực hiện theo lượng nhiên liệu ước tính Вр:

(19.13)

Khi đốt khí và dầu nhiên liệu B p \u003d B.

Thông lượng nhiệt Q p qua bề mặt S st của thành máy sấy được tính theo phương trình truyền nhiệt:

Q p \u003d k * Δt cf * S st,

Hệ số truyền nhiệt k được tính theo công thức cho tường nhiều lớp:

trong đó δ và λ lần lượt là độ dày và độ dẫn nhiệt của các lớp khác nhau của lớp lót và lớp cách nhiệt.

Tìm giá trị của tiêu chí Re:

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

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

Hệ số truyền nhiệt α từ tác nhân sấy đến mặt trong của tường:

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

Tổng hệ số truyền nhiệt đối lưu và bức xạ từ tường ngoài ra không khí xung quanh:

α 2 \u003d 9,74 + 0,07 * (t st -t c),

trong đó t cf là nhiệt độ của tường ngoài, t st \u003d 40 0 ​​С,

t in - nhiệt độ môi trường, t in \u003d 20 0 С,

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

Theo nhiệt độ của khí, chúng tôi chọn độ dày của lớp lót (tab. 3.1)

lót -

pháo - 125 mm

thép - 20 mm

đất sét nung - 1,05 W / m * K

thép - 46,5 W/m*K

Tìm hệ số truyền nhiệt:

Chúng tôi xác định bề mặt của bức tường S st:

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

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

Nhiệt lượng tỏa ra môi trường được xác định theo công thức:

Trong đó W là khối lượng hơi ẩm được loại bỏ khỏi vật liệu sấy khô trong 1 s.

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

2.3. Tính toán bộ gia nhiệt để làm khô không khí

Nhiệt lượng toàn phần Q 0 được tính theo công thức:

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

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

Chúng tôi tính chênh lệch nhiệt độ trung bình bằng công thức của phương trình logarit:

trong đó Δt m \u003d t 1 -t 2n

Δt b \u003d t 1 -t 2k

t 1 - nhiệt độ hơi đốt nóng (bằng nhiệt độ bão hòa của hơi ở một áp suất nhất định).

Ở áp suất 5,5 atm. t 1 \u003d 154,6 0 С (st 550)

t 2n, t 2k - nhiệt độ không khí ở đầu vào và đầu ra của nhiệt lượng kế, t 2k \u003d 150 0 С; t 2n \u003d -7,7 0 C.

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

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

Bề mặt truyền nhiệt S t của nhiệt lượng kế được xác định theo phương trình truyền nhiệt:

S t \u003d Q 0 / đến Δt cf.,

trong đó k là hệ số truyền nhiệt, được sử dụng cho các lò sưởi có vây phụ thuộc vào vận tốc khối không khí ρ*v. Đặt ρ * v \u003d 3 kg / m 2 * s; thì k \u003d 30 W / m 2 * k.

Chúng tôi tìm thấy số n k. phần cần thiết của lò sưởi:

n k. \u003d S t / S s,

trong đó S c là bề mặt trao đổi nhiệt của tiết diện.

Hãy lấy một cái lò sưởi có vây:

Vì số phần thực tế được chọn với biên độ 15-20%, nên n k. \u003d 6,23 + 6,23 * 0,15 \u003d 7,2≈8 phần.

Vận tốc khối lượng không khí trong lò sưởi được tính:

Trong đó L là lưu lượng của không khí khô tuyệt đối,

Mục lục chủ đề "Điều hòa chuyển hóa và năng lượng. Dinh dưỡng hợp lý. Chuyển hóa cơ bản. Nhiệt độ cơ thể và sự điều hòa của nó.":
1. Tiêu hao năng lượng của cơ thể trong điều kiện hoạt động thể chất. Hệ số hoạt động thể chất. Làm việc tăng.
2. Điều hòa chuyển hóa và năng lượng. Trung tâm điều hòa trao đổi chất. Bộ điều chế.
3. Nồng độ glucose trong máu. Sơ đồ điều hòa nồng độ glucose. Hạ đường huyết. hôn mê hạ đường huyết. Nạn đói.
4. Dinh dưỡng. Định mức dinh dưỡng. Tỷ lệ protein, chất béo và carbohydrate. giá trị năng lượng. hàm lượng calo.
5. Chế độ ăn của phụ nữ có thai và cho con bú. Khẩu phần ăn cho bé. Phân phối khẩu phần hàng ngày. Chất xơ
6. Dinh dưỡng hợp lý là yếu tố duy trì và tăng cường sức khoẻ. Lối sống lành mạnh. Chế độ ăn uống.
7. Nhiệt độ cơ thể và sự điều hòa của nó. gia nhiệt. sinh nhiệt. đường đẳng nhiệt. Sinh vật dị nhiệt.
8. Thân nhiệt bình thường. lõi gia nhiệt. vỏ biến nhiệt. nhiệt độ thoải mái. Nhiệt độ cơ thể con người.
9. Sinh nhiệt. hơi ấm sơ cấp. điều nhiệt nội sinh. nhiệt thứ cấp. sinh nhiệt co bóp. sinh nhiệt không run.

Có các cách truyền nhiệt sau đây của cơ thể cho môi trường: sự bức xạ, Sự dẫn nhiệt, đối lưu và bay hơi.

Sự bức xạ- đây là phương thức truyền nhiệt ra môi trường bằng bề mặt cơ thể con người dưới dạng sóng điện từ thuộc dải hồng ngoại (a = 5-20 micron). Lượng nhiệt mà cơ thể tỏa ra môi trường do bức xạ tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt của bức xạ và sự khác biệt giữa nhiệt độ trung bình của da và môi trường. Diện tích bề mặt bức xạ là tổng diện tích bề mặt của các bộ phận của cơ thể tiếp xúc với không khí. Ở nhiệt độ môi trường 20 ° C và độ ẩm tương đối 40-60%, cơ thể của một người trưởng thành tỏa ra bức xạ khoảng 40-50% tổng lượng nhiệt tỏa ra. Truyền nhiệt bằng bức xạ tăng khi giảm nhiệt độ môi trường và giảm khi tăng. Trong điều kiện nhiệt độ môi trường không đổi, bức xạ từ bề mặt cơ thể tăng lên khi nhiệt độ da tăng và giảm khi nhiệt độ da giảm. Nếu nhiệt độ trung bình của bề mặt da và môi trường được cân bằng (chênh lệch nhiệt độ bằng 0), sự truyền nhiệt bằng bức xạ trở nên không thể. Có thể giảm sự truyền nhiệt của cơ thể bằng bức xạ bằng cách giảm diện tích bề mặt của bức xạ (“gấp cơ thể thành một quả bóng”). Nếu nhiệt độ môi trường vượt quá nhiệt độ da trung bình, cơ thể con người, bằng cách hấp thụ các tia hồng ngoại phát ra từ các vật thể xung quanh, sẽ nóng lên.

Cơm. 13.4. Các loại truyền nhiệt. Các cách truyền nhiệt của cơ thể ra môi trường bên ngoài có thể được phân chia một cách có điều kiện thành truyền nhiệt “ướt” liên quan đến sự bay hơi của mồ hôi và hơi ẩm từ da và niêm mạc, và truyền nhiệt “khô”, không liên quan đến chất lỏng. sự mất mát.

Sự dẫn nhiệt- một phương thức truyền nhiệt diễn ra trong quá trình tiếp xúc, tiếp xúc của cơ thể con người với các cơ thể vật chất khác. Lượng nhiệt do vật thể tỏa ra môi trường theo cách này tỷ lệ thuận với sự chênh lệch nhiệt độ trung bình của các vật thể tiếp xúc, diện tích bề mặt tiếp xúc, thời gian tiếp xúc nhiệt và hệ số dẫn nhiệt của vật thể tiếp xúc. thân hình. Không khí khô, mô mỡ được đặc trưng bởi tính dẫn nhiệt thấp và là chất cách nhiệt. Việc sử dụng quần áo làm từ vải có chứa một số lượng lớn "bong bóng" không khí nhỏ cố định giữa các sợi (ví dụ: vải len) giúp cơ thể con người giảm sự tản nhiệt do dẫn nhiệt. Không khí ẩm bão hòa hơi nước, nước có tính dẫn nhiệt cao. Do đó, một người ở trong môi trường có độ ẩm cao ở nhiệt độ thấp đi kèm với sự gia tăng mất nhiệt của cơ thể. Quần áo ướt cũng mất đi tính chất cách điện.

đối lưu- một phương pháp truyền nhiệt của cơ thể, được thực hiện bằng cách truyền nhiệt bằng cách chuyển động các hạt không khí (nước). Tản nhiệt bằng đối lưu đòi hỏi luồng không khí đi khắp bề mặt cơ thể với nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của da. Đồng thời, lớp không khí tiếp xúc với da nóng lên, giảm mật độ, tăng lên và được thay thế bằng không khí lạnh hơn và đặc hơn. Trong điều kiện nhiệt độ không khí 20°C và độ ẩm tương đối 40-60%, cơ thể người trưởng thành thải khoảng 25-30% nhiệt lượng ra môi trường thông qua dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt (đối lưu cơ bản). Với sự gia tăng tốc độ chuyển động của các luồng không khí (gió, thông gió), cường độ truyền nhiệt (đối lưu cưỡng bức) cũng tăng lên đáng kể.

Giải phóng nhiệt từ cơ thể xuyên qua Sự dẫn nhiệt, đối lưu và izlu cheniya, được gọi là cùng nhau tản nhiệt "khô", trở nên không hiệu quả khi nhiệt độ trung bình của bề mặt cơ thể và môi trường bằng nhau.

Truyền nhiệt bằng bay hơi- đây là cách cơ thể tản nhiệt ra môi trường do cơ thể phải trả giá cho sự bay hơi của mồ hôi hoặc hơi ẩm từ bề mặt da và hơi ẩm từ màng nhầy của đường hô hấp (truyền nhiệt "ướt"). Ở người, mồ hôi liên tục được tiết ra bởi các tuyến mồ hôi của da (“có thể cảm nhận được”, hoặc tuyến, mất nước), màng nhầy của đường hô hấp bị ẩm (mất nước “không thể nhận thấy”) (Hình 13.4). Đồng thời, sự mất nước “có thể cảm nhận được” của cơ thể có ảnh hưởng đáng kể đến tổng lượng nhiệt tỏa ra do bay hơi hơn là “không thể nhận thấy”.

Ở nhiệt độ môi trường xung quanh khoảng 20 ° C, tốc độ bay hơi của hơi ẩm là khoảng 36 g / h, vì 0,58 kcal năng lượng nhiệt được tiêu tốn cho sự bay hơi của 1 g nước trong cơ thể một người, nên có thể dễ dàng tính toán được điều đó bằng cách bay hơi , cơ thể của một người trưởng thành tỏa ra môi trường trong những điều kiện này khoảng 20% ​​tổng lượng nhiệt tỏa ra. Sự gia tăng nhiệt độ bên ngoài, hoạt động thể chất, mặc quần áo cách nhiệt kéo dài làm tăng tiết mồ hôi và có thể tăng tới 500-2000 g / h.Nếu nhiệt độ bên ngoài vượt quá nhiệt độ trung bình của da, thì cơ thể không thể tỏa nhiệt ra môi trường bên ngoài bằng bức xạ, đối lưu và dẫn nhiệt. Cơ thể trong những điều kiện này bắt đầu hấp thụ nhiệt từ bên ngoài và cách duy nhất để tản nhiệt là làm tăng sự bay hơi ẩm từ bề mặt cơ thể.Sự bay hơi như vậy có thể thực hiện được miễn là độ ẩm không khí xung quanh duy trì dưới 100%.độ ẩm cao và vận tốc không khí thấp, khi Mồ hôi, không có thời gian để bay hơi, hợp nhất và thoát ra khỏi bề mặt cơ thể, việc truyền nhiệt bằng cách bay hơi trở nên kém hiệu quả hơn.