Fluks panas Q p melalui permukaan S st dinding pengering dihitung menurut persamaan perpindahan panas:

Q p \u003d k * t cf * S st,

Koefisien perpindahan panas k dihitung menggunakan rumus untuk dinding berlapis banyak:

di mana dan masing-masing adalah ketebalan dan konduktivitas termal dari berbagai lapisan pelapis dan insulasi termal.

Tentukan nilai kriteria Re:

Re \u003d v * l / \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.

Koefisien perpindahan panas dari bahan pengering ke permukaan bagian dalam dinding:

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

Koefisien perpindahan panas total konveksi dan radiasi dari dinding luar ke udara ambien:

2 \u003d 9,74 + 0,07 * (t st -t c),

di mana t cf adalah suhu dinding luar, t st \u003d 40 0 ​​,

t di - suhu sekitar, t di \u003d 20 0 ,

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

Menurut suhu gas, kami memilih ketebalan lapisan (tab. 3.1)

lapisan -

fireclay - 125 mm

baja - 20 mm

fireclay - 1,05 W / m * K

baja - 46,5 W/m*K

Mencari koefisien perpindahan panas:

Kami menentukan permukaan dinding S st:

S st \u003d * 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.

Kehilangan panas spesifik ke lingkungan ditentukan oleh rumus:

di mana W adalah massa uap air yang dihilangkan dari bahan kering dalam 1 s.

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

2.3. Perhitungan pemanas untuk pengeringan udara

Jumlah total panas Q 0 dihitung dengan rumus:

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

Kami menghitung perbedaan suhu rata-rata menggunakan rumus persamaan logaritmik:

di mana t m \u003d t 1 -t 2n

t b \u003d t 1 -t 2k

t 1 - suhu uap pemanas (sama dengan suhu jenuh uap pada tekanan tertentu).

Pada tekanan 5,5 atm. t 1 \u003d 154,6 0 (st 550)

t 2n, t 2k - suhu udara di saluran masuk dan keluar kalorimeter, t 2k \u003d 150 0 ; t 2n \u003d -7,7 0 C.

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

t m \u003d 154.6 0 -150 0 \u003d 4.6 0 ,

Permukaan perpindahan panas S t kalorimeter ditentukan oleh persamaan perpindahan panas:

S t \u003d Q 0 / hingga t cf.,

di mana k adalah koefisien perpindahan panas, yang digunakan untuk pemanas bersirip tergantung pada kecepatan massa udara *v. Biarkan * v \u003d 3 kg / m 2 * s; lalu k \u003d 30 W / m 2 * k.

Kami menemukan nomor yang diperlukan n k. bagian pemanas:

n k. \u003d S t / S s,

di mana S c adalah permukaan pertukaran panas bagian.

Mari kita ambil pemanas bersirip:

Karena jumlah bagian sebenarnya dipilih dengan margin 15-20%, maka n k. \u003d 6.23 + 6.23 * 0.15 \u003d 7.2≈8 bagian.

Kecepatan massa udara dalam pemanas dihitung:

di mana L adalah laju aliran udara benar-benar kering,

Polusi termal mengacu pada fenomena di mana panas dilepaskan ke badan air atau ke udara atmosfer. Pada saat yang sama, suhu naik jauh lebih tinggi dari norma rata-rata. Polusi termal alam dikaitkan dengan aktivitas manusia dan emisi gas rumah kaca, yang merupakan penyebab utama pemanasan global.

Sumber polusi termal atmosfer

Ada dua kelompok sumber:

• alami - ini adalah kebakaran hutan, gunung berapi, angin kering, proses pembusukan organisme hidup dan tumbuhan;
• antropogenik adalah pengolahan minyak dan gas, kegiatan industri, rekayasa tenaga panas, rekayasa tenaga nuklir, transportasi.

Setiap tahun, sekitar 25 miliar ton karbon monoksida, 190 juta ton sulfur oksida, 60 juta ton nitrogen oksida memasuki atmosfer bumi sebagai akibat dari aktivitas manusia. Setengah dari semua limbah ini ditambahkan sebagai akibat dari kegiatan industri energi, industri dan metalurgi.

Dalam beberapa tahun terakhir, jumlah gas buang dari mobil meningkat.

Efek

Di kota-kota metropolitan dengan perusahaan industri besar, udara atmosfer mengalami polusi termal terkuat. Ia menerima zat yang memiliki suhu lebih tinggi dari lapisan udara permukaan sekitarnya. Temperatur emisi industri selalu lebih tinggi dari rata-rata lapisan permukaan udara. Misalnya, selama kebakaran hutan, dari pipa knalpot mobil, dari pipa perusahaan industri, saat memanaskan rumah, aliran udara hangat dengan berbagai kotoran dilepaskan. Suhu aliran seperti itu kira-kira 50-60 . Lapisan ini meningkatkan suhu tahunan rata-rata di kota sebesar enam hingga tujuh derajat. "Pulau panas" terbentuk di dalam dan di atas kota, yang menyebabkan peningkatan kekeruhan, sambil meningkatkan jumlah curah hujan dan meningkatkan kelembaban udara. Ketika produk pembakaran ditambahkan ke udara lembab, asap lembab (seperti asap London) terbentuk. Para ahli ekologi mengatakan bahwa selama 20 tahun terakhir, suhu rata-rata troposfer telah meningkat sebesar 0,7º C.

Sumber polusi tanah termal

Sumber-sumber pencemaran tanah termal di kota-kota besar dan pusat-pusat industri adalah:

• pipa gas perusahaan metalurgi, suhunya mencapai 140-150ºС;
• pemanas listrik, suhu sekitar 60-160 ;
• outlet komunikasi, suhu 40-50º C.

Konsekuensi dari pengaruh termal pada penutup tanah

Pipa gas, listrik pemanas, dan outlet komunikasi meningkatkan suhu tanah beberapa derajat, yang berdampak negatif pada tanah. Di musim dingin, ini menyebabkan pencairan salju dan, sebagai akibatnya, pembekuan lapisan permukaan tanah, dan di musim panas proses sebaliknya terjadi, lapisan atas tanah dipanaskan dan dikeringkan. erat dengan vegetasi dan mikroorganisme hidup yang hidup di dalamnya. Perubahan komposisinya berdampak negatif pada kehidupan mereka.

Sumber polusi termal objek hidrologi

Polusi termal waduk dan wilayah laut pesisir terjadi sebagai akibat dari pembuangan air limbah ke waduk oleh pembangkit listrik tenaga nuklir dan termal dan perusahaan industri.

Konsekuensi pembuangan air limbah

Pembuangan limbah menyebabkan peningkatan suhu air di reservoir sebesar 6-7 , area titik hangat tersebut dapat mencapai hingga 30-40 km2.

Lapisan air hangat membentuk semacam film di permukaan massa air, yang mencegah pertukaran air alami dan tidak bercampur dengan lapisan bawah), jumlah oksigen berkurang, dan kebutuhan organisme untuk itu meningkat, sementara spesies jumlah alga meningkat.

Tingkat polusi air termal terbesar dilakukan oleh pembangkit listrik. Air digunakan untuk mendinginkan turbin PLTN dan kondensat gas di TPP. Air yang digunakan oleh pembangkit listrik dipanaskan sekitar 7-8 , setelah itu dibuang ke badan air terdekat.

Peningkatan suhu air di reservoir berdampak buruk pada organisme hidup. Untuk masing-masing dari mereka ada suhu optimal di mana populasi terasa luar biasa. Di lingkungan alami, dengan kenaikan atau penurunan suhu yang lambat, organisme hidup secara bertahap beradaptasi dengan perubahan, tetapi jika suhu naik tajam (misalnya, dengan volume besar pembuangan limbah dari perusahaan industri), maka organisme tidak punya waktu untuk menyesuaikan diri. Mereka mendapat sengatan panas, akibatnya mereka bisa mati. Ini adalah salah satu konsekuensi paling negatif dari polusi termal bagi kehidupan akuatik.

Tetapi mungkin ada konsekuensi lain yang lebih merugikan. Misalnya, efek polusi air termal pada metabolisme. Dengan peningkatan suhu pada organisme, tingkat metabolisme meningkat, dan kebutuhan oksigen meningkat. Namun seiring dengan naiknya suhu air, kandungan oksigen di dalamnya semakin berkurang. Kekurangannya menyebabkan kematian banyak spesies organisme hidup akuatik. Penghancuran hampir 100% ikan dan invertebrata menyebabkan suhu air naik beberapa derajat di musim panas. Ketika rezim suhu berubah, perilaku ikan juga berubah, migrasi alami terganggu, dan pemijahan sebelum waktunya terjadi.

Dengan demikian, peningkatan suhu air dapat mengubah struktur spesies badan air. Banyak spesies ikan meninggalkan daerah ini atau mati. Karakteristik alga dari tempat-tempat ini digantikan oleh spesies yang menyukai panas.

Jika, bersama dengan air hangat, zat organik dan mineral (limbah domestik, pupuk mineral yang dicuci dari ladang) memasuki reservoir, ganggang berkembang biak dengan cepat, mereka mulai membentuk massa padat, menutupi satu sama lain. Sebagai akibatnya, kematian dan pembusukan mereka terjadi, yang menyebabkan sampar semua organisme hidup di reservoir.

Polusi termal reservoir berbahaya, mereka menghasilkan energi dengan bantuan turbin, gas buang harus didinginkan dari waktu ke waktu. Air bekas dibuang ke waduk. Pada yang besar, jumlahnya mencapai 90 m 3. Ini berarti bahwa aliran hangat terus menerus memasuki reservoir.

Kerusakan akibat pencemaran ekosistem perairan

Semua konsekuensi dari polusi termal badan air menyebabkan kerusakan besar pada organisme hidup dan mengubah habitat orang itu sendiri. Kerusakan polusi:

• estetika (tampilan lanskap terganggu);
• ekonomi (likuidasi konsekuensi polusi, hilangnya banyak spesies ikan);
• ekologis (spesies vegetasi air dan organisme hidup dihancurkan).

Volume air hangat yang dikeluarkan oleh pembangkit listrik terus bertambah, oleh karena itu, suhu badan air juga akan meningkat. Di banyak sungai, menurut pemerhati lingkungan, akan meningkat 3-4 °C. Proses ini sudah berlangsung. Misalnya, di beberapa sungai di Amerika, air terlalu panas sekitar 10-15 ° C, di Inggris - 7-10 ° C, di Prancis - 5 ° C.

Polusi termal lingkungan

Pencemaran termal (thermal physical polution) adalah suatu bentuk yang diakibatkan oleh peningkatan suhu lingkungan. Penyebabnya adalah emisi industri dan militer dari udara panas, kebakaran besar.

Polusi termal lingkungan dikaitkan dengan pekerjaan perusahaan kimia, pulp dan kertas, metalurgi, industri pengerjaan kayu, pembangkit listrik termal dan pembangkit listrik tenaga nuklir, yang membutuhkan air dalam jumlah besar untuk mendinginkan peralatan.

Transportasi merupakan pencemar lingkungan yang kuat. Sekitar 80% dari semua emisi tahunan berasal dari mobil. Banyak zat berbahaya tersebar dalam jarak yang cukup jauh dari sumber polusi.

Ketika gas dibakar di pembangkit listrik termal, selain dampak kimia di atmosfer, polusi termal juga terjadi. Selain itu, kira-kira dalam radius 4 km dari obor, banyak tanaman dalam keadaan tertekan, dan dalam radius 100 meter, tutupan vegetasi mulai mati.

Setiap tahun, sekitar 80 juta ton berbagai limbah industri dan domestik dihasilkan di Rusia, yang merupakan sumber polusi penutup tanah, vegetasi, air tanah dan permukaan, dan udara atmosfer. Selain itu, mereka adalah sumber radiasi dan polusi termal benda-benda alam.

Air tanah tercemar dengan berbagai limbah kimia yang sampai di sana ketika pupuk mineral dan pestisida dicuci dari tanah, dengan limbah dan limbah industri. Polusi termal dan bakteri terjadi di reservoir, banyak spesies tumbuhan dan hewan mati.

Setiap pelepasan panas ke lingkungan alami menyebabkan perubahan suhu komponennya, lapisan bawah atmosfer, tanah, dan objek hidrosfer sangat terpengaruh.

Menurut para ahli ekologi, emisi termal ke lingkungan belum dapat mempengaruhi keseimbangan planet ini, tetapi memiliki dampak yang signifikan pada area tertentu. Misalnya, suhu udara di kota-kota besar biasanya sedikit lebih tinggi daripada di luar kota; rezim termal sungai atau danau berubah ketika air limbah dari pembangkit listrik termal dibuang ke dalamnya. Komposisi spesies penghuni ruang-ruang ini berubah. Setiap spesies memiliki kisaran suhu sendiri di mana spesies tersebut mampu beradaptasi. Misalnya, ikan trout dapat bertahan hidup di air hangat tetapi tidak dapat berkembang biak.

Dengan demikian, pelepasan termal juga mempengaruhi biosfer, meskipun ini tidak dalam skala planet, tetapi juga terlihat bagi manusia.

Pencemaran suhu penutup tanah penuh dengan fakta bahwa ada interaksi yang erat dengan hewan, vegetasi dan organisme mikroba. Dengan peningkatan suhu tanah, tutupan vegetasi berubah menjadi spesies yang lebih menyukai panas, banyak mikroorganisme mati, tidak dapat beradaptasi dengan kondisi baru.

Pencemaran termal air tanah terjadi karena masuknya limpasan ke akuifer. Ini secara negatif mempengaruhi kualitas air, komposisi kimianya, dan rezim termal.

Polusi termal lingkungan memperburuk kondisi kehidupan dan aktivitas manusia. Di kota-kota, pada suhu tinggi yang dikombinasikan dengan kelembaban tinggi, orang sering mengalami sakit kepala, malaise umum, dan tekanan darah melonjak. Kelembaban yang tinggi menyebabkan korosi pada logam, kerusakan pada saluran pembuangan, pipa panas, pipa gas, dan sebagainya.

Konsekuensi dari pencemaran lingkungan

Dimungkinkan untuk menentukan semua konsekuensi dari polusi termal lingkungan dan menyoroti masalah utama yang perlu ditangani:

1. Pulau-pulau panas terbentuk di kota-kota besar.

2. Kabut asap terbentuk, kelembaban udara meningkat dan kekeruhan permanen terbentuk di kota-kota besar.

3. Masalah muncul di sungai, danau dan wilayah pesisir laut dan samudera. Akibat kenaikan suhu, keseimbangan ekologi terganggu, banyak spesies ikan dan tumbuhan air mati.

4. Mengubah sifat kimia dan fisik air. Itu menjadi tidak dapat digunakan bahkan setelah dibersihkan.

5. Organisme hidup badan air sedang sekarat atau dalam keadaan tertekan.

6. Peningkatan suhu air tanah.

7. Struktur tanah dan komposisinya terganggu, vegetasi dan mikroorganisme yang hidup di dalamnya ditekan atau dihancurkan.

Polusi termal. Pencegahan dan tindakan untuk mencegahnya

Langkah utama untuk mencegah polusi termal lingkungan adalah ditinggalkannya penggunaan bahan bakar secara bertahap, transisi penuh ke energi alternatif terbarukan: tenaga surya, angin, dan tenaga air.

Untuk melindungi area air dari polusi termal dalam sistem pendingin turbin, perlu untuk membangun reservoir - pendingin, dari mana air setelah pendinginan dapat digunakan kembali dalam sistem pendingin.

Dalam beberapa dekade terakhir, para insinyur telah mencoba untuk menghilangkan turbin uap di pembangkit listrik termal, menggunakan metode magnetohidrodinamik untuk mengubah energi panas menjadi energi listrik. Ini secara signifikan mengurangi polusi termal dari daerah sekitarnya dan badan air.

Ahli biologi berusaha untuk mengidentifikasi batas-batas stabilitas biosfer secara keseluruhan dan spesies individu dari organisme hidup, serta batas-batas keseimbangan sistem biologis.

Ahli ekologi, pada gilirannya, mempelajari tingkat pengaruh aktivitas ekonomi manusia pada proses alam di lingkungan dan mencari cara untuk mencegah dampak negatif.

Melindungi lingkungan dari polusi termal

Merupakan kebiasaan untuk membagi polusi termal menjadi planet dan lokal. Pada skala planet, polusi tidak terlalu besar dan hanya berjumlah 0,018% dari radiasi matahari yang masuk ke planet ini, yaitu dalam satu persen. Tapi, polusi termal memiliki dampak yang kuat pada alam di tingkat lokal. Untuk mengatur pengaruh ini di sebagian besar negara industri, batas (limits) polusi termal telah diperkenalkan.

Sebagai aturan, batas ditetapkan untuk rezim badan air, karena laut, danau, dan sungai yang sebagian besar menderita polusi termal dan menerima bagian utamanya.

Di negara-negara Eropa, badan air tidak boleh memanas lebih dari 3 ° C dari suhu alaminya.

Di Amerika Serikat, di sungai, pemanasan air tidak boleh lebih putih dari 3 ° C, di danau - 1,6 ° C, di perairan laut dan samudera - 0,8 ° C.

Di Rusia, suhu air di reservoir tidak boleh naik lebih dari 3 °C dibandingkan dengan suhu rata-rata bulan terpanas. Di reservoir yang dihuni oleh salmon dan spesies ikan lain yang menyukai cuaca dingin, suhu tidak dapat dinaikkan lebih dari 5 °C, tidak lebih dari 20 °C di musim panas, dan 5 °C di musim dingin.

Skala polusi termal di dekat pusat-pusat industri besar cukup signifikan. Jadi, misalnya, dari pusat industri dengan populasi 2 juta orang, dari pembangkit listrik tenaga nuklir dan kilang minyak, polusi termal menyebar sejauh 120 km dan ketinggian 1 km.

Ahli ekologi menyarankan untuk menggunakan limbah termal untuk kebutuhan rumah tangga, misalnya:

• untuk irigasi lahan pertanian;
• di industri rumah kaca;
• untuk menjaga perairan utara dalam keadaan bebas es;
• untuk penyulingan produk berat industri minyak dan bahan bakar minyak;
• untuk pembiakan spesies ikan yang menyukai panas;
• untuk pembangunan kolam buatan, dipanaskan di musim dingin, untuk unggas air liar.

Pada skala planet, polusi termal lingkungan alam secara tidak langsung mempengaruhi pemanasan iklim global. Emisi dari perusahaan industri tidak secara langsung mempengaruhi peningkatan suhu, tetapi mengarah pada peningkatannya sebagai akibat dari efek rumah kaca.

Untuk memecahkan masalah lingkungan dan mencegahnya di masa depan, umat manusia harus memecahkan sejumlah masalah global dan mengarahkan semua upaya untuk mengurangi polusi udara, polusi termal planet ini.

Keseimbangan panas unit boiler menetapkan kesetaraan antara jumlah panas yang masuk ke unit dan konsumsinya. Berdasarkan keseimbangan panas unit boiler, konsumsi bahan bakar ditentukan dan faktor efisiensi dihitung, yang merupakan karakteristik terpenting dari efisiensi energi boiler.

Di unit boiler, energi bahan bakar yang terikat secara kimia selama proses pembakaran diubah menjadi panas fisik dari produk pembakaran yang mudah terbakar. Panas ini digunakan untuk menghasilkan dan memanaskan uap atau air panas. Karena kehilangan yang tak terhindarkan selama perpindahan panas dan konversi energi, produk (uap, air, dll.) hanya menyerap sebagian panas. Bagian lain terdiri dari kerugian yang bergantung pada efisiensi organisasi proses konversi energi (pembakaran bahan bakar) dan perpindahan panas ke produk yang dihasilkan.

Keseimbangan termal unit boiler adalah untuk menetapkan kesetaraan antara jumlah panas yang diterima di unit dan jumlah panas yang digunakan dan kehilangan panas. Neraca panas unit boiler dikompilasi untuk 1 kg bahan bakar padat atau cair atau untuk 1 m 3 gas. Persamaan di mana keseimbangan panas unit boiler untuk keadaan termal unit tunak ditulis dalam bentuk berikut:

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)

Dimana Q p / p adalah panas yang tersedia; Q 1 - panas yang digunakan; Q n - total kerugian; Q 2 - kehilangan panas dengan gas keluar; Q 3 - kehilangan panas dari pembakaran bahan kimia; Q 4 - kehilangan panas dari ketidaklengkapan mekanis pembakaran; Q 5 - kehilangan panas ke lingkungan; Q 6 - kehilangan panas dengan panas fisik terak.

Jika setiap suku di ruas kanan persamaan (19.3) dibagi dengan Q p / p dan dikalikan 100%, kita mendapatkan bentuk persamaan kedua, di mana neraca panas unit boiler:

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

Dalam persamaan (19.4), nilai q 1 mewakili efisiensi instalasi "kotor". Ini tidak memperhitungkan biaya energi untuk servis pabrik boiler: penggerak knalpot asap, kipas, pompa umpan, dan biaya lainnya. Faktor efisiensi "bersih" lebih kecil daripada faktor efisiensi "kotor", karena memperhitungkan biaya energi untuk kebutuhan pabrik itu sendiri.

Bagian kiri yang masuk dari persamaan keseimbangan panas (19.3) adalah jumlah dari kuantitas berikut:

Q p / p \u003d Q p / n + Q v.vn + Q uap + Q fisik (19,5)

di mana Q B.BH adalah panas yang dimasukkan ke dalam unit boiler dengan udara per 1 kg bahan bakar. Panas ini diperhitungkan ketika udara dipanaskan di luar unit boiler (misalnya, dalam pemanas uap atau listrik yang dipasang sebelum pemanas udara); jika udara dipanaskan hanya di pemanas udara, maka panas ini tidak diperhitungkan, karena kembali ke tungku unit; Q steam - panas yang dimasukkan ke dalam tungku dengan steam blast (nozzle) per 1 kg bahan bakar; Q fisik t - panas fisik 1 kg atau 1 m 3 bahan bakar.

Panas yang dimasukkan dengan udara dihitung dengan persamaan

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

di mana adalah rasio jumlah udara di saluran masuk ke pemanas udara dengan yang diperlukan secara teoritis; c p adalah kapasitas panas isobarik volumetrik rata-rata udara; pada suhu udara hingga 600 K, dapat dianggap dengan p \u003d 1,33 kJ / (m 3 K); T g.vz - suhu udara panas, K; T x.vz - suhu udara dingin, biasanya diambil sama dengan 300 K.

Panas yang dimasukkan dengan uap untuk menyemprotkan bahan bakar minyak (uap nosel) ditemukan dengan rumus:

Q pasang \u003d W f (i f - r)

di mana W f - konsumsi uap injektor, sama dengan 0,3 - 0,4 kg/kg; i f - entalpi uap nosel, kJ/kg; r adalah panas penguapan, kJ/kg.

Panas fisik 1 kg bahan bakar:

Q fisik t - dengan t (T t - 273),

di mana c t adalah kapasitas panas bahan bakar, kJ/(kgK); T t - suhu bahan bakar, K.

Nilai Q fisik. t biasanya tidak signifikan dan jarang diperhitungkan dalam perhitungan. Pengecualian adalah bahan bakar minyak dan gas yang mudah terbakar berkalori rendah, yang nilai Q fisiknya signifikan dan harus diperhitungkan.

Jika tidak ada pemanasan awal udara dan bahan bakar serta steam tidak digunakan untuk atomisasi bahan bakar, maka Q p / p = Q p / n. Istilah kehilangan panas dalam persamaan keseimbangan panas unit boiler dihitung berdasarkan persamaan yang diberikan di bawah ini.

1. Kehilangan panas dengan gas buang Q 2 (q 2) didefinisikan sebagai perbedaan antara entalpi gas di outlet unit boiler dan udara yang masuk ke unit boiler (pemanas udara), yaitu

di mana V r adalah volume produk pembakaran 1 kg bahan bakar, ditentukan oleh rumus (18,46), m 3 / kg; c .r, .в - kapasitas panas isobarik volumetrik rata-rata dari produk pembakaran bahan bakar dan udara, yang didefinisikan sebagai kapasitas panas campuran gas (§ 1.3) menggunakan tabel (lihat Lampiran 1); T uh, T x.vz - suhu gas buang dan udara dingin; a - koefisien memperhitungkan kerugian dari pembakaran mekanis bahan bakar.

Unit boiler dan tungku industri beroperasi, sebagai suatu peraturan, di bawah vakum tertentu, yang dibuat penghisap asap dan cerobong asap. Akibatnya, melalui kurangnya kepadatan di pagar, serta melalui palka inspeksi, dll. sejumlah udara dihisap dari atmosfer, yang volumenya harus diperhitungkan saat menghitung I ux.

Entalpi semua udara yang masuk ke unit (termasuk cangkir hisap) ditentukan oleh koefisien kelebihan udara di outlet instalasi ux = t + .

Total hisap udara di instalasi boiler tidak boleh melebihi = 0,2 0,3.

Dari semua kehilangan panas, Q2 adalah yang paling signifikan. Nilai Q2 meningkat dengan peningkatan rasio udara berlebih, suhu gas buang, kadar air bahan bakar padat dan ballast dengan gas bahan bakar gas yang tidak mudah terbakar. Mengurangi hisapan udara dan meningkatkan kualitas pembakaran menyebabkan beberapa pengurangan kehilangan panas Q 2 . Faktor penentu utama yang mempengaruhi hilangnya panas oleh gas buang adalah suhunya. Untuk mengurangi T eh, area permukaan pemanas yang menggunakan panas - pemanas udara dan economizer - ditingkatkan.

Nilai Tx tidak hanya mempengaruhi efisiensi unit, tetapi juga biaya modal yang diperlukan untuk memasang pemanas udara atau economizer. Dengan penurunan Tx, efisiensi meningkat dan konsumsi bahan bakar dan biaya bahan bakar berkurang. Namun, ini meningkatkan luas permukaan yang menggunakan panas (dengan perbedaan suhu yang kecil, luas permukaan pertukaran panas harus ditingkatkan; lihat 16.1), sebagai akibatnya biaya pemasangan dan biaya operasi meningkat. Oleh karena itu, untuk unit boiler yang baru dirancang atau instalasi pengonsumsi panas lainnya, nilai T uh ditentukan dari perhitungan teknis dan ekonomis, yang memperhitungkan pengaruh T uh tidak hanya pada efisiensi, tetapi juga pada jumlah biaya modal. dan biaya operasional.

Faktor penting lainnya yang mempengaruhi pemilihan Tx adalah kandungan sulfur dari bahan bakar. Pada suhu rendah (kurang dari suhu titik embun gas buang), uap air dapat mengembun pada pipa permukaan pemanas. Ketika berinteraksi dengan anhidrida belerang dan belerang, yang ada dalam produk pembakaran, asam belerang dan sulfat terbentuk. Akibatnya, permukaan pemanas mengalami korosi yang intens.

Unit boiler dan kiln modern untuk pembakaran bahan bangunan memiliki T uh = 390 - 470 K. Saat membakar gas dan bahan bakar padat dengan kelembaban rendah T uh - 390 - 400 K, batubara basah

T yx \u003d 410 - 420 K, bahan bakar minyak T yx \u003d 440 - 460 K.

Kelembaban bahan bakar dan kotoran gas yang tidak mudah terbakar adalah ballast pembentuk gas, yang meningkatkan jumlah produk pembakaran yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar. Hal ini meningkatkan kerugian Q 2 .

Saat menggunakan rumus (19.6), harus diingat bahwa volume produk pembakaran dihitung tanpa memperhitungkan underburning mekanis bahan bakar. Jumlah aktual produk pembakaran, dengan mempertimbangkan ketidaklengkapan mekanis pembakaran, akan lebih sedikit. Keadaan ini diperhitungkan dengan memasukkan faktor koreksi a \u003d 1 - p 4 /100 ke dalam rumus (19.6).

2. Kehilangan panas dari pembakaran bahan kimia Q 3 (q 3). Gas-gas di outlet tungku dapat mengandung produk pembakaran tidak sempurna bahan bakar CO, H 2 , CH 4 , panas pembakaran yang tidak digunakan dalam volume tungku dan selanjutnya di sepanjang jalur unit boiler. Panas total pembakaran gas-gas ini menentukan underburning kimia. Penyebab underburning kimia dapat berupa:

• kekurangan zat pengoksidasi (α<; 1);
• pencampuran bahan bakar dengan oksidator yang buruk (α 1);
• kelebihan udara yang besar;
• pelepasan energi spesifik yang rendah atau terlalu tinggi dalam ruang bakar q v , kW/m 3 .

Kurangnya udara mengarah pada fakta bahwa bagian dari elemen yang mudah terbakar dari produk gas dari pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna mungkin tidak terbakar sama sekali karena kurangnya zat pengoksidasi.

Pencampuran bahan bakar dengan udara yang buruk adalah penyebab kekurangan oksigen lokal di zona pembakaran, atau, sebaliknya, kelebihannya yang besar. Kelebihan udara yang besar menyebabkan penurunan suhu pembakaran, yang mengurangi laju reaksi pembakaran dan membuat proses pembakaran tidak stabil.

Pelepasan panas spesifik rendah di tungku (q v = BQ p / n / V t, di mana B adalah konsumsi bahan bakar; V T adalah volume tungku) adalah penyebab disipasi panas yang kuat dalam volume tungku dan menyebabkan penurunan dalam suhu. Nilai qv tinggi juga menyebabkan underburning kimia. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa waktu tertentu diperlukan untuk menyelesaikan reaksi pembakaran, dan dengan nilai qv yang terlalu tinggi secara signifikan, waktu yang dihabiskan oleh campuran udara-bahan bakar dalam volume tungku (yaitu, di zona suhu tertinggi ) tidak mencukupi dan menyebabkan munculnya komponen yang mudah terbakar dalam produk pembakaran gas. Dalam tungku unit boiler modern, nilai qv yang diizinkan mencapai 170 - 350 kW / m 3 (lihat 19.2).

Untuk unit boiler yang baru dirancang, nilai qv dipilih sesuai dengan data normatif, tergantung pada jenis bahan bakar yang dibakar, metode pembakaran dan desain perangkat pembakaran. Selama uji keseimbangan unit boiler yang beroperasi, nilai Q 3 dihitung menurut data analisis gas.

Saat membakar bahan bakar padat atau cair, nilai Q 3, kJ / kg, dapat ditentukan dengan rumus (19,7)

3. Kehilangan panas dari pembakaran tidak sempurna mekanis bahan bakar Q 4 (g 4). Selama pembakaran bahan bakar padat, residu (abu, terak) mungkin mengandung sejumlah zat mudah terbakar yang tidak terbakar (terutama karbon). Akibatnya, energi bahan bakar yang terikat secara kimia sebagian hilang.

Kehilangan panas dari pembakaran tidak sempurna mekanis termasuk kehilangan panas karena:

• kegagalan partikel kecil bahan bakar melalui celah di kisi Q CR (q PR);
• penghapusan beberapa bagian bahan bakar yang tidak terbakar dengan terak dan abu Q shl (q shl);
• masuknya partikel bahan bakar kecil oleh gas buang Q un (q un)

Q 4 - Q pr + Q un + Q sl

Kehilangan panas q yn mengambil nilai besar selama pembakaran bahan bakar bubuk, serta selama pembakaran batubara non-caking dalam lapisan pada perapian tetap atau bergerak. Nilai q un untuk tungku berlapis tergantung pada pelepasan energi spesifik yang tampak (tekanan panas) dari cermin pembakaran q R, kW / m 2, yaitu. pada jumlah energi panas yang dilepaskan, mengacu pada 1 m 2 dari lapisan bahan bakar yang terbakar.

Nilai yang diizinkan dari q R BQ p / n / R (B - konsumsi bahan bakar; R - area cermin pembakaran) tergantung pada jenis bahan bakar padat yang dibakar, desain tungku, koefisien udara berlebih, dll. Dalam tungku berlapis unit boiler modern, nilai q R memiliki nilai dalam kisaran 800 - 1100 kW / m 2. Saat menghitung unit boiler, nilai q R, q 4 \u003d q np + q sl + q un diambil sesuai dengan bahan peraturan. Selama uji keseimbangan, kehilangan panas dari pembakaran bawah mekanis dihitung menurut hasil analisis teknis laboratorium dari residu padat kering untuk kandungan karbonnya. Biasanya untuk tungku dengan pemuatan bahan bakar manual q 4 = 5 10%, dan untuk tungku mekanis dan semi mekanis q 4 = 1 10%. Saat membakar bahan bakar bubuk dalam suar di unit boiler dengan daya sedang dan tinggi q 4 = 0,5 5%.

4. Hilangnya panas ke lingkungan Q 5 (q 5) tergantung pada sejumlah besar faktor dan terutama pada ukuran dan desain boiler dan tungku, konduktivitas termal bahan dan ketebalan dinding lapisan, kinerja termal unit boiler, suhu lapisan luar lapisan dan udara sekitar, dll.

Kehilangan panas ke lingkungan pada kapasitas nominal ditentukan sesuai dengan data normatif tergantung pada kekuatan unit boiler dan adanya permukaan pemanas tambahan (penghemat). Untuk ketel uap dengan kapasitas hingga 2,78 kg / s steam q 5 - 2 - 4%, hingga 16,7 kg / s - q 5 - 1 - 2%, lebih dari 16,7 kg / s - q 5 \u003d 1 - 0,5% .

Kehilangan panas ke lingkungan didistribusikan melalui berbagai saluran gas unit boiler (tungku, superheater, economizer, dll.) sebanding dengan panas yang dilepaskan oleh gas di saluran gas ini. Kerugian ini diperhitungkan dengan memasukkan koefisien konservasi panas \u003d 1 q 5 / (q 5 + k.a) di mana k.a adalah efisiensi unit boiler.

5. Kehilangan panas dengan panas fisik abu dan terak yang dikeluarkan dari tungku Q 6 (q 6) tidak signifikan, dan harus diperhitungkan hanya untuk pembakaran berlapis dan ruang bahan bakar multi-abu (seperti batubara coklat, serpih), yang 1 - 1, 5%.

Kehilangan panas dengan abu panas dan terak q 6,%, dihitung dengan rumus

di mana shl - proporsi abu bahan bakar dalam terak; sl - kapasitas panas terak; T sl - suhu terak.

Dalam kasus pembakaran bahan bakar bubuk, a shl = 1 - a un (a un adalah proporsi abu bahan bakar yang terbawa dari tungku dengan gas).

Untuk tungku berlapis a sl shl = a sl + a pr (a pr adalah proporsi abu bahan bakar dalam "pencelupan"). Dengan penghilangan terak kering, suhu terak diasumsikan Tsh = 870 K.

Dengan cairan penghapusan abu, yang kadang-kadang diamati selama pembakaran suar bahan bakar bubuk T shl \u003d T ash + 100 K (T ash adalah suhu abu dalam keadaan leleh cair). Dalam kasus pembakaran serpih minyak berlapis, kadar abu Ar dikoreksi untuk kandungan karbon dioksida karbonat, sama dengan 0,3 (СО 2), yaitu. kadar abu yang diambil sama dengan A P + 0,3 (CO 2) p/k. Jika terak yang dihilangkan dalam keadaan cair, maka nilai q 6 mencapai 3%.

Dalam tungku dan pengering yang digunakan dalam industri bahan bangunan, selain kerugian panas yang dipertimbangkan, juga perlu memperhitungkan kerugian pemanasan alat transportasi (misalnya, troli) di mana bahan mengalami perlakuan panas. Kerugian ini bisa mencapai hingga 4% atau lebih.

Dengan demikian, efisiensi "kotor" dapat didefinisikan sebagai

k.a = g 1 - 100 - q kerugian (19,9)

Kami menyatakan panas yang dirasakan oleh produk (uap, air) sebagai Qk.a, kW, maka kami memiliki:

untuk ketel uap

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

untuk boiler air panas

Q 1 \u003d Q k.a \u003d M masuk dengan r.v (T keluar - T masuk) (19.11)

Dimana D adalah kapasitas boiler, kg/s; i p.p - entalpi uap super panas (jika boiler menghasilkan uap jenuh, maka alih-alih i p.v kita harus meletakkan (i p.v.) kJ / kg; i p.v - entalpi air umpan, kJ / kg; p - jumlah air yang dikeluarkan dari unit boiler untuk mempertahankan kandungan garam yang diizinkan dalam air boiler (yang disebut blowdown terus menerus dari boiler),%; i - entalpi air boiler, kJ / kg; M dalam - aliran air melalui unit boiler, kg / s; c r.v - kapasitas panas air , kJ/(kgK); Tout - suhu air panas di outlet boiler; Tin - suhu air di inlet boiler.

Konsumsi bahan bakar B, kg / s atau m 3 / s, ditentukan oleh rumus

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

Volume produk pembakaran (lihat 18.5) ditentukan tanpa memperhitungkan kerugian akibat underburning mekanis. Oleh karena itu, perhitungan lebih lanjut dari unit boiler (pertukaran panas di tungku, penentuan luas permukaan pemanas di saluran gas, pemanas udara dan economizer) dilakukan sesuai dengan perkiraan jumlah bahan bakar :

(19.13)

Saat membakar gas dan bahan bakar minyak B p \u003d B.

Pertukaran panas tubuh manusia dengan lingkungan.

Dari analisis ekspresi (1) berikut bahwa dalam proses dekomposisi hidrokarbon kompleks (makanan) sejumlah energi biologis terbentuk. Sebagian dari energi ini, sebagai akibat dari proses yang tidak dapat diubah yang terjadi dalam tubuh manusia, diubah menjadi panas, yang harus dibuang ke lingkungan.

Pembuangan panas dari tubuh manusia pada umumnya terjadi karena konveksi, radiasi termal (radiasi) dan evaporasi.

Konveksi - (dari bahasa Latin transfer, pengiriman) - terjadi karena pergerakan partikel mikroskopis medium (gas, cair) dan disertai dengan perpindahan panas dari benda yang lebih panas ke benda yang kurang panas. Ada konveksi alami (bebas) yang disebabkan oleh ketidakhomogenan medium (misalnya, perubahan suhu dalam kerapatan gas) dan paksa. Sebagai hasil dari perpindahan panas konvektif, panas dipindahkan dari permukaan terbuka tubuh manusia ke udara sekitar. Perpindahan panas secara konveksi untuk tubuh manusia biasanya kecil dan berjumlah sekitar 15% dari jumlah total panas yang dilepaskan. Dengan penurunan suhu udara sekitar dan peningkatan kecepatannya, proses ini sangat intensif dan dapat mencapai hingga 30%.

Radiasi termal (radiasi) - ini adalah pembuangan panas ke lingkungan dari permukaan tubuh manusia yang dipanaskan, ia memiliki sifat elektromagnetik. Bagian radiasi ini, sebagai suatu peraturan, tidak melebihi 10%.

Penguapan - ini adalah cara utama penghilangan panas dari tubuh manusia pada suhu lingkungan yang tinggi. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa dalam proses pemanasan tubuh manusia, pembuluh darah perifer mengembang, yang pada gilirannya meningkatkan laju sirkulasi darah dalam tubuh dan, akibatnya, meningkatkan jumlah panas yang ditransfer ke permukaannya. Pada saat yang sama, kelenjar keringat kulit terbuka (area kulit seseorang, tergantung pada ukuran antropologisnya, dapat bervariasi dari 1,5 hingga 2,5 m 2), yang mengarah pada penguapan kelembaban yang intensif (berkeringat) . Kombinasi faktor-faktor ini berkontribusi pada pendinginan tubuh manusia yang efektif.

Dengan penurunan suhu udara di permukaan tubuh manusia, terjadi penebalan kulit (merinding) dan penyempitan pembuluh darah tepi dan kelenjar keringat. Akibatnya, konduktivitas termal kulit menurun, dan laju sirkulasi darah di daerah perifer menurun secara signifikan. Akibatnya, jumlah panas yang dikeluarkan dari tubuh manusia karena penguapan berkurang secara signifikan.

Telah ditetapkan bahwa seseorang dapat bekerja dengan sangat produktif dan merasa nyaman hanya di bawah kombinasi suhu, kelembaban, dan kecepatan udara tertentu.

Ilmuwan Rusia I. Flavitsky pada tahun 1844 menunjukkan bahwa kesejahteraan seseorang bergantung pada perubahan suhu, kelembaban, dan kecepatan udara. Dia menemukan bahwa untuk kombinasi parameter iklim mikro tertentu (suhu, kelembaban relatif dan kecepatan udara), seseorang dapat menemukan nilai seperti itu untuk suhu udara yang diam dan udara jenuh penuh yang menciptakan sensasi termal yang serupa. Dalam prakteknya, untuk mencari rasio ini, yang disebut metode temperatur efektif (ET) dan temperatur ekivalen efektif (EET) banyak digunakan. Penilaian derajat pengaruh berbagai kombinasi suhu, kelembaban dan kecepatan udara terhadap tubuh manusia dilakukan menurut nomogram yang ditunjukkan pada Gambar 3.

Di sumbu kiri ordinat, nilai suhu diplot sesuai dengan termometer kering, dan di sebelah kanan - sesuai dengan termometer basah. Keluarga kurva yang berpotongan di satu titik sesuai dengan garis kecepatan udara konstan. Garis miring menentukan nilai suhu ekuivalen efektif. Pada kecepatan udara nol, nilai suhu efektif ekivalen bertepatan dengan nilai suhu efektif.