Fluks panas ini dijelaskan oleh persamaan:
T*= | T1− T2 | |||
ln(R02 | /R01) |
|||
2πλL | ||||
Karakteristik yang sesuai dari intensitas fluks panas untuk pipa, tidak tergantung pada jari-jari permukaan silinder, adalah kerapatan fluks panas linier (linier) q l:
q l \u003d | T T | |||||||||||||||
log(R 02 /R 01 ) | ||||||||||||||||
ln(R | /r) | - linier |
||||||||||||||
tahanan termal pipa. |
||||||||||||||||
Untuk pipa multilayer | ||||||||||||||||
q l \u003d | T 1 T n +1 | |||||||||||||||
log(R 0,i +1 | / R 0, saya ) | |||||||||||||||
saya = 1 | 2πλi | |||||||||||||||
Untuk proses perpindahan panas, rapat fluks panas q l yang melewati pipa berlapis banyak ditentukan oleh persamaan:
q l \u003d | T cf1 | Tv2 | ||||||||||||||||
+ ∑ | 0, saya + 1 | |||||||||||||||||
2π R 01α 1i =1 | 2πλi | R0, saya | 2πR 02 2 |
|||||||||||||||
- Resistansi termal eksternal. |
||||||||||||||||||
2πRα | 2πR | |||||||||||||||||
Jika Anda memasukkan notasi:
K l \u003d | ||||||||||
+ ∑ | 0, saya | |||||||||
2π R 01α 1i =1 | 2πλi | R0, saya | 2πR 02 2 |
|||||||
maka persamaan (5.6) berbentuk:
q l \u003d K l (T cf. 1− T cf. 2) ,
di mana K l adalah koefisien perpindahan panas linier [W / (m K)]. Perbedaan suhu antara medium dan kontak
permukaan ditentukan oleh persamaan:
T | |||||||||||
2πRα | |||||||||||
T | |||||||||||
2πR 02 1 | |||||||||||
CONTOH
1. Lapisan tungku ketel uap terdiri dari dua lapisan.
Lapisan dalam terbuat dari batu bata fireclay: 1 \u003d 400 mm, 1 \u003d 1,4 W / (m K), dan lapisan luar terbuat dari batu bata merah: 2 \u003d 200 mm,
2 =0,58 W/(m·K). Suhu bagian dalam dan | permukaan luar |
|||||||||||||
bata, masing-masing T 1 = | 900 ° C dan T 3 \u003d 90 ° C. |
|||||||||||||
Tentukan kehilangan panas | melalui batu bata dan yang terbesar |
|||||||||||||
suhu T 2 bata merah. | ||||||||||||||
Keputusan. | ||||||||||||||
Untuk menentukan | kalor q kita gunakan persamaan |
|||||||||||||
(5.1) untuk n = 2.0: | ||||||||||||||
T1 - T3 | 900 - 90 | 1292 W/m2. |
||||||||||||
400×10-3 | 200×10-3 | |||||||||||||
1λ 2 | ||||||||||||||
Untuk menentukan suhu pada batas lapisan luar dan dalam lapisan (T 2 ), digunakan persamaan (5.2):
T T | |||||||
Oleh karena itu T | T- | 1 q \u003d 900- | 400.10- 3 | × 1292= 530o C. |
|||
2. Tentukan kehilangan panas Q [W] melalui dinding merah |
|||||||
bata [λ = | panjang l = 5 m, tinggi h = 4 m dan |
||||||
tebal = 510 mm, jika suhu udara di dalam ruangan
T cf2 = - 30 ° C, koefisien perpindahan panas dari permukaan luar dinding 2 = 20 W / (m2 K). Hitung juga suhu pada permukaan dinding T p1 dan T p2.
Keputusan. | |||||||||||||||
Menggunakan persamaan | (5.3) untuk n = | 1, temukan kepadatannya |
|||||||||||||
fluks panas: | |||||||||||||||
Tv1− Tv2 | 18 - (- 30) | 58,5 W/m2. |
|||||||||||||
510×10-3 | |||||||||||||||
1 2 | |||||||||||||||
Oleh karena itu, kehilangan panas melalui dinding akan sama dengan:
Q \u003d q S \u003d 58,5 5 4 \u003d 1170 W.
Untuk menentukan suhu permukaan dinding, kami menggunakan persamaan (5.4). Dari berikut ini:
q=18- | × 58,5 \u003d 10,4 ° C |
|||||||||||
q = -30 - | × 58,5 \u003d - 27,1 ° C. |
|||||||||||
3. Tentukan konsumsi panas q l melalui dinding pipa (d 1 / d 2 =
= 20/30 mm) terbuat dari baja tahan panas, konduktivitas termal
yang \u003d 17,4 W / (m K), dan suhu permukaan luar dan dalam T 1 \u003d 600 ° C, T 2 \u003d 450 ° C.
Keputusan.
Untuk menentukan aliran panas melalui dinding pipa, kita menggunakan persamaan (5.5) untuk n = 1:
T1− T2 | 600 - 450 | 40750 W/m. |
|||||||||||
log(R 02 /R 01 ) | × 10-2 | ||||||||||||
× 3.14 | × 17.4 | × 10 | |||||||||||
4. Hitung kehilangan panas dari 1 m pipa tidak berinsulasi |
|||||||||||||
diameter d 1 / d 2 = 300/330 mm, diletakkan di tempat terbuka |
|||||||||||||
udara, jika air mengalir di dalam pipa dengan suhu rata-rata T cp1 \u003d 90 ° C. Suhu udara sekitar T cf2 \u003d - 15 ° C. Koefisien konduktivitas termal bahan pipa \u003d 50 W / (m K ), koefisien perpindahan panas dari air ke dinding pipa 1 \u003d 1000 W/(m2 K) dan dari pipa ke udara sekitar 2 = 12 W/m2 K. Tentukan juga suhu pada permukaan dalam dan luar pipa.
Keputusan. | ||||||||||||||||||||||
Kehilangan panas dari 1,0 m | pipa | temukan menggunakan |
||||||||||||||||||||
menggunakan persamaan (5.6) untuk n = 1: | ||||||||||||||||||||||
q l \u003d | Tv1− Tv2 | |||||||||||||||||||||
2πRα | 2πRα | |||||||||||||||||||||
90 - (- 15) | ||||||||||||||||||||||
16,5 × 10-2 | ||||||||||||||||||||||
2×3.14×15×10−2×103 | 2×3.14×50 | 15×10-2 | 2×3.14×16.5×10- 2×12 | |||||||||||||||||||
652 W/m.
×652 | 89.8o C, |
|||||||||||||||||||
cf1 2π R 01 1 | 2π × 15 × 10- 2 × 103 | |||||||||||||||||||
dan dari (5.5) kita menemukan: | ||||||||||||||||||||
ln(R | / R) = 89,8 - | |||||||||||||||||||
16,5 × 10-2 | × 652 \u003d 89.6o C. | |||||||||||||||||||
2π × 50 | 15×10-2 | |||||||||||||||||||
TUGAS | ||||||||||||||||||||
Tentukan koefisien konduktivitas termal | bata |
|||||||||||||||||||
ketebalan dinding | = 390 mm jika suhu pada | intern |
||||||||||||||||||
permukaan dinding T 1 = 300 ° C dan di bagian luar T 2 = 60 ° C. |
||||||||||||||||||||
Kehilangan panas melalui dinding | q = 178 W/m2. | |||||||||||||||||||
5.2. Melalui dinding logam datar dari tungku boiler
dengan ketebalan = 14 mm, fluks panas spesifik q = 25000 W/m2 berpindah dari gas ke air mendidih. Koefisien konduktivitas termal baja = 50 W/(m K).
Tentukan perbedaan suhu di seluruh permukaan dinding.
5.3. Tentukan fluks panas spesifik melalui dinding beton dengan ketebalan = 300 mm, jika suhu pada permukaan dalam dan luar dinding berturut-turut adalah T 1 = 15 ° C dan
T 2 \u003d - 15 ° C.
Koefisien konduktivitas termal beton = 1,0 W/(m K).
5.4. Tentukan kehilangan panas q melalui atap tungku api,
5.5. Tentukan konsumsi panas Q [W] melalui dinding bata dengan ketebalan \u003d 250 mm pada area 3 × 5 m2, jika suhu
permukaan dinding | T1= | dan T2 | dan koefisien |
|||
konduktivitas termal batu bata = 1,16 BT / (m K). | ||||||
5.6. Hitung kerapatan fluks panas q | melalui flat |
|||||
alat mesin seragam, ketebalan | kurang lebar |
|||||
kita dan ketinggian, jika | lengkap: | |||||
a) dari baja st \u003d 40 W / (m K); dari | b = 1,1 W / (m K); c) dari |
|||||
bata diatomit k \u003d 0,11 W / (m K). Dalam semua kasus, ketebalan
Lapisan dalam terbuat dari bata tahan api dengan ketebalan 1 = 350 mm, dan lapisan luar terbuat dari bata merah dengan ketebalan 2 = 250 mm.
Tentukan suhu di permukaan bagian dalam dinding T 1 dan di bagian dalam bata merah T 2, jika di luar suhu dinding T 3 \u003d 90 ° C, dan panas yang hilang melalui 1 m2 permukaan dinding adalah 1 kW. Koefisien konduktivitas termal bata tahan api dan bata merah masing-masing sama dengan:
batu bata dan isian diatomit di antaranya. Bahan pengisi diatomit memiliki ketebalan 2 = 50 mm dan 2 = 0,14 W/(m·K), dan bata merah memiliki 3 = 250 mm dan 3 = 0,7 W/(m·K).
Berapa kali perlu menambah ketebalan bata merah agar lapisan tungku tanpa pengurukan diatomit memiliki ketahanan termal internal yang sama dengan pengurukan?
5.9. Tentukan fluks panas q melalui permukaan dinding baja boiler [δ 1 \u003d 20 mm, 1 \u003d 58 W / (m K)], ditutupi dengan lapisan skala
[δ 2 \u003d 2 mm, 2 \u003d 1,16 W / (m K)]. Suhu permukaan dinding tertinggi adalah 250 ° C, dan suhu skala terendah adalah 100 ° C. Tentukan juga suhu skala tertinggi.
5.10. Hitung aliran panas melalui 1 m2 permukaan pemanas bersih ketel uap dan suhu pada permukaan dinding, jika nilai-nilai berikut diberikan: suhu gas buang T cp1 = = 1000 ° C, suhu air mendidih T cp2 = 200 ° C, koefisien perpindahan panas dari gas ke dinding 1 = 100 W / (m2 K) dan dari dinding ke air mendidih 2 = 5000 W / (m2 K). Koefisien konduktivitas termal bahan dindingλ = 50 W/(m K) dan tebal dinding = 12 mm.
5.11. Memecahkan masalah 10 dengan syarat bahwa selama operasi permukaan pemanas ketel uap dari sisi gas buang ditutupi dengan lapisan jelaga dengan ketebalan c = 1 mm
[ s = 0,08 W/(m K)], dan dari sisi air - lapisan sisik dengan ketebalan n = 2 mm [λ n = 0,8 W/(m K)]. Hitung aliran panas melalui 1 m2
permukaan pemanas yang terkontaminasi dan suhu pada permukaan masing - masing lapisan T p1 , T p2 , T p3 dan T p4 .
Bandingkan hasil perhitungan dengan jawaban soal 10 dan tentukan penurunan beban kalor q (dalam %).
5.12. Tentukan kerapatan fluks panas q [W / m2] melalui dinding bata setebal 510 mm dengan koefisien konduktivitas termal k \u003d 0,8 W / (m K), ditutupi di luar dengan lapisan insulasi termal
perpindahan panas dari permukaan luar 2 \u003d 20 W / (m2 K). Hitung juga suhu pada permukaan dinding T p1, T p2 dan pada permukaan lapisan T p3.
5.13. Kumparan pemanas uap terbuat dari pipa baja tahan panas dengan diameter d 1 / d 2 = 32/42 mm dengan koefisien
Hitung fluks panas spesifik melalui dinding per satuan panjang pipa q l.
5.14. Cerobong beton bertulang ditutupi di bagian dalam dengan lapisan lapisan tahan api 1 = 0,5 W/(m·K).
Tentukan ketebalan lapisan 1 dan suhu permukaan luar pipa T 3, asalkan kehilangan panas tidak melebihi q l \u003d 2000 W / m, dan suhu lapisan dan beton tertinggi tidak melebihi T 1 = 421 °C dan T2 = 200 °C.
5.15. Pipa uap baja ditutupi dengan dua lapisan insulasi termal dengan ketebalan yang sama [δ = 50 mm, 2 = 0,07 W/(m K), 3 = 0,14 W/(m K)].
Tentukan kehilangan panas q l [W / m] dan suhu T 3 pada antarmuka antara lapisan-lapisan ini. Ulangi perhitungan ini, asalkan insulasi lapisan pertama dipasang di tempat yang kedua.
Suhu T 4 di luar | permukaan yang sama dalam kedua kasus. |
||||||
kova dan sama dengan 50 ° C. | |||||||
Tentukan suhu pada batas-batas lapisan tiga lapisan |
|||||||
isolasi pipa. Diameter dalam pipa d = 245 mm. | |||||||
lapisan dan koefisien konduktivitas termal isolasi |
|||||||
bahan | masing-masing | sama: 1 = 100 mm, 2 = 20 mm, 3 = 30 |
|||||
mm, 1 = | 0,03 W/(mK), | 0,06 W/(mK) | dan 3 = 0,12 W/(m K). |
||||
Suhu | intern | permukaan pipa 250 ° , | |||||
permukaan luar insulasi 65°C. | |||||||
Mendefinisikan | aliran panas | melalui permukaan | |||||
pipa uap (d 1 / d 2 \u003d 140/150), diisolasi dengan dua lapisan termal
dan pada permukaan luar insulasi T 4 \u003d 55 ° C. | ||||
Bagaimana kehilangan panas melalui dinding berinsulasi berubah, | ||||
tukar lapisan isolasi? | ||||
5.18. Diameter pipa d 1 / d 2 | 44/51 mm, di mana |
|||
minyak yang mengalir, tertutup | ketebalan 2 = 80 | |||
Koefisien konduktivitas termal bahan pipa dan beton
minyak ke dinding 1 = 100 W/(m2 K) dan dari permukaan beton ke udara
2 = 10 W/(m2 K).
Tentukan kehilangan panas dari 1 m pipa yang ditutup dengan beton. 5.19. Lembaran aluminium datar pelat tebal 0.8mm-
kadar air dinding = 203,5 W/(m K). Tentukan fluks panas spesifik yang ditransfer melalui dinding.
5.20. Perkirakan kehilangan panas dari 1,0 m pipa dengan diameter d 1 / d 2 = 150/165 mm, ditutup dengan lapisan insulasi dengan ketebalan 1 = 60 mm, jika pipa diletakkan di udara dengan T cp2 = - 15 ° C dan air mengalir melaluinya dengan suhu rata-rata T cp1 = 90 ° C. Koefisien konduktivitas termal bahan pipa dan insulasi masing-masing adalah 1 = 50 W/(m K), 2 = 0,15 W/(m K) ), dan koefisien perpindahan panas dari permukaan insulasi ke udara sekitar adalah 2 = 8 W/(m2 K), dan dari air ke dinding pipa 1 = 1000 W/(m2 K). Hitung juga
suhu pada permukaan luar pipa dan permukaan luar insulasi.
5.21. Tentukan kapasitas yang diperlukan dari radiator pemanas auditorium jika pasangan bata dinding luarnya (8× 4,5 m, = 500 mm) terbuat dari bata merah (λ = 0,7 W / m K), dan suhu permukaan T] = 12 ° C dan T 2 = 15 ° C. (Windows tidak ada kondisional). Berapa kedalaman pembekuan dinding.
5.22. Jendela di auditorium memiliki bingkai ganda dengan celah antara panel 60 mm. Hitung kehilangan panas melalui bukaan jendela 5× 3 m, jika ketebalan kaca = 4 mm, dan suhunya sesuai dengan
permukaan yang sesuai T 1 \u003d 10 ° C dan T 4 \u003d -18 ° C. st \u003d 0,74 dan
udara = 0,0244 W / m K.
5.23 Hitung kerapatan linier fluks panas melalui dinding koil dari pipa (d 1 / d 2 \u003d 40 / 47 mm) baja tahan panas
(λ \u003d 16,5 W / (m K)), jika suhu permukaan bagian dalam dan luarnya masing-masing adalah 400 ° C dan 600 ° C. Pada nilai jari-jari pipa berapa suhu di dinding sama dengan 500 ° C.
5.24. Pipa uap baja (d 2 = 100 dan = 5 mm) diletakkan di udara terbuka T cp2 = 20 ° = 0,11 W/m K).
Hitung kehilangan panas per meter linier pipa uap dan suhu pada batasnya, jika suhu uap T cp1 = 300 °C, dan koefisien perpindahan panas dari uap ke permukaan bagian dalam pipa uap dan dari permukaan luar dari lapisan insulasi kedua ke udara adalah 90 dan 15 W/(m2, masing-masing) TO).
KEMENTERIAN ENERGI DAN ELEKTRIFIKASI DEPARTEMEN TEKNIS USSR UNTUK OPERASI SISTEM TENAGA LISTRIK
KEPERCAYAAN ALL-UNION NEGARA UNTUK ORGANISASI DAN
RASIONALISASI PEMBANGKIT LISTRIK DAN JARINGAN KABUPATEN
(ORGRES)
PETUNJUK METODOLOGI PADA TERMAL
PENAGIHAN DAN PENGUJIAN TERMAL
Isolasi BOILER
BIRO INFORMASI TEKNIS
MOSKOW 1967
Disusun oleh Biro Informasi Teknis ORGRES
Redaktur: eng. S.V.KHIZHNYAKOV
PENGANTAR
Telah ditetapkan bahwa kehilangan panas ke lingkungan eksternal dari permukaan lapisan boiler modern tidak boleh melebihi 300 kkal/m 2 h, dan suhu maksimum pada permukaan luar lapisan tidak boleh lebih dari 55 °C pada suhu udara sekitar rata-rata sekitar 30 °C di sepanjang ketinggian boiler [L. , , ].
Pada saat yang sama, total kehilangan panas maksimum yang diijinkan oleh unit boiler ke lingkunganq 5 ditentukan oleh "Perhitungan termal unit boiler" [L. ], menetapkan hubungan antara kehilangan panas dan keluaran uap boiler. Menurut perhitungan termal untuk boiler modern dengan kapasitas uap D = 220 640 t/hq 5 adalah 0,5 - 0,4% dari konsumsi bahan bakar. Nilai ini, relatif kecil dalam neraca panas keseluruhan boiler, memperoleh skala yang sama sekali berbeda ketika dikonversi ke nilai absolut, berjumlah sekitar10.000 kkal/jam per 1 MW kapasitas terpasang, dan kehilangan panasq 5 melebihi 50% dari semua kehilangan panas melalui isolasi termal pembangkit listrik blok.
Dalam beberapa kasus, karena penyimpangan dari solusi desain, pemasangan berkualitas buruk, penggunaan bahan yang tidak efisien dan solusi desain yang gagal, penghancuran sebagian bata dan isolasi termal boiler selama perbaikan peralatan proses, serta sebagai akibat dari penuaan selama operasi jangka panjang, kelebihan nilaiq 5 di atas nilai standar. Dengan nilai kehilangan panas yang cukup besar dari boiler ke lingkunganQ 5 (kka l/h) bahkan sedikit melebihi nilainyaq 5 (%) dikaitkan dengan kehilangan panas yang sangat signifikan. Jadi, misalnya, peningkatanq 5 sebesar 0,1% untuk boiler modern setara dengan membakar sekitar 2,0 ton bahan bakar standar per tahun per 1 MW kapasitas terpasang. Selain itu, peningkatanq 5 secara signifikan memperburuk kondisi sanitasi dan teknis ruang ketel.
Secara alami, penentuan eksperimental yang cukup akurat dari nilai aktualq 5 (berbeda dengan definisi yang diadopsi selama pengujian boilerq 5 sebagai anggota sisa dari neraca panas) dan membawanya sesuai dengan standar yang ada harus dipraktikkan dengan cara yang sama seperti yang biasa dilakukan untuk sisa isolasi termal pipa uap dan peralatan pembangkit listrik [L. ].
1. KETENTUAN UMUM
Ketika menilai total kehilangan panas dari unit boiler, struktur pelindung panas yang paling sulit untuk diuji adalah lapisannya [L. , , ].
Lapisan boiler modern dibagi menjadi dua jenis utama:
1. Lapisan pipa (diisi dan terbuat dari pelat prefabrikasi) dipasang langsung pada pipa layar.
2. Perisai bata dipasang pada bingkai.
Lapisan bata tua didukung olehSaya berada di fondasi, saat ini tertinggal di boiler kecil atau usang.
Desain bata modern menyediakan keberadaan pengencang logam yang terletak di ketebalan bata dan sebagian memanjang ke permukaan luarnya (pin, braket, dll.). Bagian logam dari batu bata ini adalah jembatan termal yang melaluinya panas mengalir ke masing-masing area permukaan. Dalam beberapa desain, perpindahan panas adalah 30 - 40% dari total aliran panas melalui masing-masing bagian lapisan. Keadaan ini memberikan kebutuhan untuk penempatan titik pengukuran yang tepat pada permukaan batu bata tersebut, yang memastikan diperolehnya kondisi perpindahan panas rata-rata.
Menurut kondisi perpindahan panas, lapisan tanpa selubung logam dan dengan selubung logam berbeda secara signifikan. Fitur spesifik dari yang terakhir adalah penyebaran panas di sepanjang bidang kulit, yang menyamakan suhu di area yang signifikan. Di bawah berbagai kondisi eksternal perpindahan panas (aliran udara, aliran balik lokal panas radiasi), pemerataan suhu seperti itu menyebabkan fluktuasi tajam dalam nilai kehilangan panas spesifik di bagian kulit yang berdekatan. Fitur lain dari batu bata dengan selubung adalah kemungkinan panas konvektif meluap sepanjang ketinggian di celah antara selubung dan bata.
Keadaan ini membuat pengukuran kehilangan panas di sepanjang kulit pada sejumlah titik yang cukup besar perlu dilakukan, terutama di sepanjang ketinggian, meskipun tampak keseragaman medan suhu.
Kompleksitas dalam memperhitungkan kehilangan panas dari balok rangka pelapis dan boiler diselesaikan dalam pedoman ini dengan memperkenalkan beberapa kondisi pengukuran rata-rata. Keputusan ini dibenarkan oleh bagian yang relatif kecil dari partisipasi permukaan pelepas panas ini dalam jumlah total kehilangan panas boiler.kesatuan terhadap lingkungan.
Fitur tes termal dari isolasi pipa dan saluran boiler, yang berada di bidang pertukaran panas timbal balik yang intensif antara mereka dan tembok, adalah kebutuhan untuk menentukan dengan hati-hati permukaan yang benar-benar melepaskan, daripada menyerap, panas, mis. permukaan tidak "ditutup" oleh aliran panas yang datang lebih intens yang datang dari benda-benda di dekatnya.
Arah sebenarnya dari fluks panas ditetapkan dalam hal ini dengan pengukuran kontrol fluks panas spesifik dari berbagai permukaan yang memancarkan panas satu sama lain.
Panduan yang dikembangkan mendefinisikan metode untuk mengukur fluks panas spesifik dan klasifikasi semua permukaan yang melepaskan panas dari unit boiler dalam hal kondisi perpindahan panas.
Fluks panas spesifik yang diukur, dirata-ratakan untuk masing-masing bagian, mengacu pada luas permukaan yang melepaskan panas dari bagian ini, yang ditentukan dengan pengukuran langsung.
Skema semacam itu memungkinkan untuk mengevaluasi kehilangan panas untuk masing-masing elemen lapisan dan insulasi termal boiler, mengungkapkan bagian setiap elemen dalam total kehilangan panas, dan juga mencirikan kualitas lapisan dan insulasi termal.
Kelayakan teknis pengujian termal lapisan boiler ditentukan oleh penggunaan perangkat yang secara fundamental baru - pengukur panas pemodelan ORGRES ITP-2. Dalam kondisi termal yang sulit dari pengoperasian unit boiler, prinsip operasi dan desain perangkat ITP-2 memungkinkan, dengan akurasi yang cukup dan pengeluaran waktu yang kecil untuk satu pengukuran, untuk secara langsung menentukan fluks panas spesifik denganpermukaan perpindahan panas (densitas fluks panas) terlepas dari bentuk, ukuran, kondisi permukaan (isolasi, logam) dan kondisi perpindahan panas.
Inersia kecil perangkat, ukuran kecil sensornya, dan kemampuan pertukarannya yang lengkap memungkinkan pengukuran massa aliran panas dengan penggunaan simultan sejumlah besar sensor dari semua permukaan pelepasan panas unit boiler.
Perlu dicatat bahwa penggunaan metode lain yang diterima secara umum untuk menentukan kehilangan panas (1 - dengan perbedaan antara suhu yang diukur dari permukaan dan lingkungan; 2 - oleh ketahanan termal dari lapisan pelindung panas, ditentukan oleh suhu perbedaan di dalamnya; 3 - dengan pengukuran langsung menggunakan pengukur aliran panas seperti pengukur panas Schmidt ) dalam kondisi unit boiler tidak dapat direkomendasikan, karena sering menyebabkan hasil yang menyimpang [L. , ].
Alasan pembatasan ini terkait dengan spesifikasi kondisi perpindahan panas pada boiler, yang secara praktis mengecualikan kemungkinan penentuan suhu udara sekitar dan koefisien perpindahan panas dengan benar. sebuah, serta keberadaan bagian logam yang tertanam dan permukaan logam di tembok bata. Kondisi untuk mengukur fluks panas spesifik dalam boilerunit - sejumlah besar titik di setiap bagian terpisah yang relatif kecil - memerlukan sejumlah perangkat tambahan untuk pengukur panas ITP-2. Perangkat ini (aplikasi) tanpa mengubah sifat dasar pengukur panas, memfasilitasi teknik pengukuran dan secara signifikan mengurangi intensitas tenaga kerja.
Suhu permukaan lapisan dan insulasi termal boiler (Aturan PTE) selama pengujian termal diukur secara bersamaan dengan pengukuran aliran panas dengan probe suhu ORGRES T-4 (Lampiran).
2. PENGUJIAN TERMAL TAGIHAN
A. Pekerjaan persiapan
1. Sebelum memulai pengujian, kenalan terperinci dengan diagram boiler dan desain lapisan dan insulasi termalnya. Pada saat yang sama, desain dan bahan bata dan insulasi termal, serta semua penyimpangan dari proyek, diklarifikasi..
2. Sketsa area karakteristik batu bata dan inventaris struktur insulasi panas utama (saluran, pipa, dll.) Dibuat.
3. Pemeriksaan eksternal dari tembok bata dilakukan, di mana penyimpangan dari proyek diklarifikasi dan cacat eksternal diperbaiki: kurangnya insulasi, retakan, cacat finishing, dll.
B. Pengukuran luas permukaan yang melepaskan panas
4. Penentuan luas permukaan pelepas panas dilakukan dengan pengukuran langsung pada boilerunit dengan susunan simetris, pengukuran dilakukan pada separuh ruang bakar dan poros konveksi.
5. Saat mengukur luas, hanya permukaan yang mengeluarkan panas ke lingkungan yang diperhitungkan. Dalam hal menutup tembok oleh orang lain, saya mengeluarkan panasproyeksi elemen-elemen ini ke lapisan dikurangi dari luasnya oleh elemen penutup, dan permukaan pelepasan panas dari elemen penutup itu sendiri dihitung dengan bagian yang menonjol.
6. Untuk balok dari profil yang berbeda dan lokasi yang berbeda, skema bersyarat untuk menentukan luas permukaan yang melepaskan panas dan permukaan yang menutupi lapisan tempat mereka berada dapat diadopsi. Dalam hal ini, pengukuran kerapatan fluks panas dilakukan hanya dengansisi depan (sisi "b" dalam diagram), dan area ditentukan sesuai dengan diagram (Gbr.).
7. Saat menentukan area, saya mengeluarkan panaspermukaan yang sulit diakses untuk mengukur pipa dan saluran udara, panjangnya dapat diambil sesuai dengan dimensi yang ditunjukkan dalam gambar dan diagram, menentukan perimeter insulasi dengan pengukuran selektif.
Untuk saluran udara yang panjang, disarankan untuk membuat sketsa di mana titik pengukuran ditandai.
B. Pengujian
8. Tes termal bata dilakukan dengan kemungkinan pengoperasian boiler yang konstan. Oleh karena itu, ketika boiler dihentikan selama periode pengujian, yang terakhir dapat dilanjutkan setelah start-up hanya ketika mode stasioner perpindahan panas dari permukaan luar boiler ke lingkungan dipulihkan.
Kira-kira, ini membutuhkan sekitar 36 jam setelah boiler dihentikan selama10 - 12 jam dan sekitar 12 jam setelah boiler dimatikan selama 4 - 6 jam.
Beras. 1. Skema untuk menentukan area bersyarat balok dari berbagai profil:
Saya , II - balok horizontal dan vertikal
Kuadratkan itu permukaan leleh (m 2) ditentukan: untuk balok horizontal 1, 2, 3, 4 - (a + b), 5- sebuah; untuk balok vertikal 1, 2 - (a+b). 3, 4 - (2a + b). Menutup luas permukaan (m 2) untuk semua balok dalam semua kasus - b
9. Selama periode pengujian, menurut data operasional, nilai rata-rata uapkinerja dan konsumsi bahan bakar, serta penyimpangan maksimum dari nilai-nilai ini dari rata-rata (dengan cap waktu).
Merek dan kandungan kalori bahan bakar juga tetap.
10. Pengukuran kehilangan panas spesifik (densitas fluks panas) dari permukaan pelepas panas dilakukan di bagian terpisah di setiap tanda (lokasi) di setiap sisi boiler dengan frekuensi pengukuran yang ditetapkan (item dan tabel):
Tabel 1
Peta No. ______ Nama lokasi pengukuran
(misalnya: ruang bakar depan __ 16,34 19,7)
|
a) pembuatan bata; b) balok rangka bata; c) balok rangka ketel; d) pipa bawah di area ruang bakar dan corong dingin; e) jaringan pipa di dalam bagian konvektif; f) drum dan pipa di dalam ruang bakar; g) pipa uap utama ke GPP pertama; h) saluran udara; i) situs; j) lainnya (palka, blower, manhole, dll.) a) 6 cm 2 dari area pembuatan batu bata, pipa bawah dan pipa uap utama; b) 15 m 2 luas pipa, saluran udara, drum boiler dan platform; c) 10 m 2 luas balok bingkai lapisan dan boiler. Mempertimbangkan bahwa kehilangan panas dari balok bingkai pelapis dan boiler dalam keseimbangan kehilangan panas keseluruhan kecil, sehubungan dengan kondisi tertentu, pengukuran pada balok individu yang tidak nyaman dan terletak jauh dapat diabaikan. 13. Pengukuran kehilangan panas spesifik (densitas fluks panas) dilakukan oleh pengukur panas ORGRES ITP-2 (lihat Lampiran). Sensor pengukur panas datar dipasang pada pegangan teleskopik khusus, yang memungkinkan Anda memasang sensor pada ketinggian yang berbeda. Sensor pencarian yang digunakan untuk mengukur densitas fluks panas dari pipa dipasang langsung pada yang terakhir. Setidaknya 10 sensor dipasang pada setiap alat pengukur. Untuk menghubungkan sensor ke perangkat pengukur, kabel ekstensi digunakan, yang memungkinkan satu perangkat pengukur untuk melayani sensor yang terletak dalam radius sekitar 10 m. Aliran pengukuran dipastikan. 14. Prosedur untuk mengukur kerapatan fluks panas dengan meteran panas ITP-2 diberikan dalam lampiran. 15. Pengukuran suhu permukaan dengan probe suhu T-4 (Lampiran) dibuat di tempat yang sama dengan pengukuran penyebab termal, berdasarkan - satu perubahan suhu per 5 -10 pengukuran fluks panas. Suhu lingkungan juga diukur oleh sensor suhu.pom T-4 dalam setiap tanda boiler pada jarak 1 m dari permukaan pelepasan panas. 16. Dengan adanya permukaan tidak berinsulasi yang melepaskan panas dengan suhu lebih dari 100 - 120 ° C, fluks panas dihitung secara kondisional dari suhu permukaan dan udara ambien menggunakan lalu lintas (Lampiran). Dalam grafik, kurva putus-putus untuk menentukan kehilangan panas dari 1 m 2 mengacu pada permukaan datar, tetapi juga dapat diterapkan pada pipa dengan diameter 318 mm ke atas. Untuk menentukan kehilangan panas dari 1 p Hai g.m pipa dengan diameter lebih dari 318 mm, nilai kehilangan panas yang ditemukan dari kurva putus-putus harus dikalikan dengan d n. Suhu permukaan ditentukan dengan pengukuran langsung atau diasumsikan sama dengan suhu cairan pendingin. 3. MEREKAMAN HASIL UJI TERMAL17. Untuk setiap bagian individu, dokumen pengukuran utama dikompilasi - peta dalam bentuk yang ditunjukkan pada Tabel. . Peta tersebut meliputi: a) nama masing-masing elemen pelepas panas dari bagian ini; b) luas (m 2 ) permukaan pelepas panas dari setiap elemen bagian ini; c) nilai rata-rata kerapatan fluks panas (q, kkal / m 2 h) untuk setiap elemen, dihitung sebagai rata-rata aritmatika dari semua pengukuran pada elemen ini di dalam tapak; d) aliran panas total ( Q, kkal /h) dari setiap elemen pelepas panas, yang didefinisikan sebagai produk dari luas elemen pelepas panasSm 2 pada kerapatan fluks panas rata-rataq kkal / m 2 jam ( Q = S q kkal/jam); e) suhu permukaan rata-ratat n°C setiap elemen,dihitung sebagai nilai rata-rata aritmatika untuk semua pengukuran pada elemen tertentu di dalam tapak; f) suhu lingkunganmasuk° C, diukur di daerah ini; g) jumlah pengukuran kerapatan fluks panas yang dilakukan untuk setiap elemen. Nilai total dihitungS m 2, Qkkal/jam dan jumlah pengukuran. Nomor seri, tanda dan nama tempat pengukuran diletakkan di peta. Pada log pengamatan, yang dengannya peta itu dikompilasi, sebuah tanda dibuat: “Ke peta№ ...» Meja 2 Hasil pengujian termal lapisan boiler (misalnya: ruang bakar)
Tabel 4 Hasil tes termal lapisan pada elemen yang diperbesar dari unit boiler (ringkasan)
4. PENGOLAHAN HASIL UJIa) deskripsi singkat tentang boiler; b) informasi dasar tentang pekerjaan bata dan insulasi termal, termasuk sketsa karakteristik detail bata dari desain ini, informasi tentang struktur insulasi panas utama dan data tentang pemeriksaan kondisi bata dan insulasi termal unit boiler; c) tabel ringkasan hasil tes dalam bentuk tabel. , dan . Beras. 2. Sirkuit sensor pengukur panas Pengukur panas ITP-2 terdiri dari sensor dan perangkat sekunder. Sensor dapat dipertukarkan, karena skala perangkat sekunder disesuaikan dengan hambatan listrik sensor dan dimensi geometrisnya. Sirkuit sensor Sensor pengukur panas (Gbr. ) terdiri dari rumahan (aluminium) yang sangat konduktif secara termal 4, di mana pemanas 3 yang terbuat dari kawat manganin dan baterai trim ditempatkan pada paking insulasi panas 5.termokopel termal, sambungan yang 2 dan 6 terletak di kedua sisi paking insulasi panas. Pemanas 3 dan sambungan termokopel diferensial 2 ditutupi dengan pelat tembaga penghantar panas 1, yang merupakan elemen pemanas aktual dari meteran panas. Sambungan termokopel diferensial b terletak di bawah paking insulasi panas pada badan sensor. Dengan demikian, baterai termokopel diferensial menunjukkan ada atau tidak adanya perbedaan suhu antara rumah sensor dan elemen yang dipanaskan. Kit pengukur panas mencakup dua sensor (Gbr. ): a) sensor dalam bentuk disk dengan tepi miring 1 digunakan untuk mengukur kerapatan fluks panas dari permukaan datar. Itu terhubung menggunakan perangkat pegas ("viluki"), dimasukkan ke dalam alur khusus, dengan pegangan dudukan dan melalui konektor steker dengan kabel dengan perangkat sekunder; b) sensor berupa piringan dengan radius kelengkungan tertentu pada bidang bawah 2, dimasukkan ke dalam pelat karet, digunakan untuk mengukur kerapatan fluks panas dari permukaan silinder. Pelat karet memiliki lug di tepinya untuk memasang sensor ke objek yang diuji. Sensor dihubungkan dengan kabel ke perangkat sekunder melalui konektor steker. Skema perangkat sekunder Skema perangkat sekunder ditunjukkan pada gambar. . Untuk menyalakan pemanas sensor 1, sumber arus searah 2 dipasang - tiga baterai tipe Saturnus. Untuk mengukur kekuatan arus yang melewati pemanas, miliammeter 3 termasuk dalam rangkaian yang terakhir, rheostat 4 disertakan untuk menyesuaikan kekuatan arus Baterai termokopel diferensial terhubung langsung ke nollionometer 5. Sensor terhubung ke perangkat sekunder dengan konektor steker 10. Berdasarkan batas pengukuran yang dipilih 0 - 100 dan 0 - 500 kkal/m 2 h, luas elemen yang dipanaskan adalah 6 cm 2 dan hambatan pemanas adalah 25 Ohm, batas pengukuran miliammeter masing-masing adalah 52,9 dan 118,2 mA. Untuk memastikan batas-batas ini, resistansi tambahan 6 dan resistansi shunt 7 dipilih, dengan mempertimbangkan karakteristik miliammeter. Beras. 4. Skema perangkat sekunder Untuk memberi energi dan menyingkat bingkai nulgasakelar 8 dipasang pada lionometer dan sakelar 9 digunakan untuk mengubah batas pengukuran. Pengukuran kerapatan fluks panas Untuk mengukur kerapatan fluks panas, sensor pengukur panas dihubungkan ke perangkat sekunder menggunakan konektor steker. Ketika sakelar 8 berada pada posisi "mati", posisi penunjuk galvanometer nol diperiksa, dan, jika perlu, disetel ke "0" oleh korektor. Sakelar 9 diatur ke batas pengukuran yang sesuai dengan fluks panas yang diharapkan. Pada permukaan datar atau permukaan dengan radius kelengkungan yang besar (lebih dari 2 m), pengukuran dilakukan dengan sensor datar. Untuk melakukan ini, sensor dengan bantuan dudukan ditekan oleh bagian datar bawah ke permukaan yang diukur dan sakelar 8 diatur ke posisi "on". Pada permukaan dengan radius kelengkungan kecil (pipa), pengukuran dilakukan oleh sensor dengan pelat karet. Untuk melakukan ini, sensor ditumpangkan pada permukaan yang diukur sehingga kelengkungan bagian bawah sensor bertepatan dengan kelengkungan permukaan yang diukur, dan pelat karet terpasang erat (melekat) ke objek yang diukur menggunakan telinganya. memiliki. Saat menerapkan sensor ke permukaan panas yang diuji, rumah sensor yang sangat konduktif termal mengambil suhunya; karena perbedaan suhu antara rumah sensor dan elemen yang dipanaskan, ggl muncul pada output baterai termokopel diferensial. dan penunjuk galvanometer nol menyimpang dari posisi "0". Secara bertahap, rheostat "secara kasar" dan "halus" meningkatkan kekuatan arus di pemanas sensor. Dengan peningkatan suhu pemanas, dan, akibatnya, sambungan baterai termokopel diferensial yang terletak di bawah elemen yang dipanaskan, jarum galvanometer nol mulai mendekati nilai "0". Kapan pketika panah melewati "0", arus dalam pemanas berkurang dengan bantuan rheostat hingga jarum galvanometer nol mengambil posisi nol yang stabil. Posisi stabil dari jarum galvanometer nol dicapai lebih mudah ketika perlahan-lahan dibawa ke "0". Untuk melakukan ini, teknik berikut digunakan: ketika sensor diterapkan ke permukaan yang panas, sebelum menyalakan suplai arus ke pemanas, jarum galvanometer nol menyimpang ke posisi kiri. Arus yang sengaja dilebih-lebihkan diberikan ke pemanas (posisi paling kanan dari jarum miliammeter), sedangkan jarum galvanometer nol mulai dengan cepat mendekati "0". Untuk mengurangi kekuatan saat ini harus dimulai sampai penunjuk melewati "0" - untuk 2 - 3 divisi. Dalam praktiknya, siklus pengaturan panah ke "0" (lebih lebih sedikit) diulang beberapa kali dengan penurunan bertahap dalam rentang penyesuaian. Dengan stabil (minimal 1 menit) posisi nol penunjuk galvanometer nol, nilai kerapatan fluks panas dibaca menggunakan miliammeter. Kesetaraan kerapatan fluks panas dari elemen sensor yang dipanaskan dan dari permukaan yang diuji dipastikan oleh fakta bahwa dengan konduktivitas termal yang tinggi dari badan sensor, medan suhu di dalamnya disamakan dan pada saat penyeimbangan suhu tubuh (sama dengan suhu permukaan yang diuji) dan suhu elemen yang dipanaskan, paking isolasi sensor akan dikelilingi oleh permukaan isotermal sehingga sama dengan keseluruhan sensor. Waktu yang diperlukan untuk satu kali pengukuran, ditentukan oleh inersia badan sensor dan stabilitas kondisi eksternal perpindahan panas, bila menggunakan sensor datar adalah 3 - 8 menit, bila menggunakan sensor dengan pelat karet karena relatif rendah konduktivitas termal karet - 20 - 30 menit. Dalam kasus terakhir, pengukuran sebenarnya harus dimulai 15-20 menit setelah sensor dipasang pada objek pengukuran. Sensitivitas tinggi dari rangkaian pengukuran memungkinkan untuk mengambil posisi nol dari galvanometer nol fluktuasi jarum dalam 1 - 2 divisi di sekitar nol. Sensor cat yang disertakan dengan pengukur panas cocok untuk mengukur kerapatan fluks panas pada permukaan logam yang diisolasi dan yang dicat. Untuk pengukuran pada permukaan logam mengkilap, probe dengan permukaan logam mengkilap juga harus digunakan. Kebutuhan untuk mengganti baterai dapat dinilai dari penurunan arus. Jika panah miliammeter tidak diatur ke 500 kkal/ m 2 h, baterai Saturnus harus diganti. Aksesori pengukur panas 1. Untuk memasang sensor pengukur panas pada permukaan datar, digunakan pegangan pegangan teleskopik. Ketinggian pemasangan (pemasangan) sensor diatur dengan mengubah panjang pegangan dan sudut kemiringannya (Gbr. ). 2. Sensor pencarian diikatkan ke permukaan dengan radius kelengkungan kecil dengan menyematkannya dengan lug sabuk khusus (Gbr. ). Di hadapan lapisan logam atau semen asbes, sensor dipasang dengan mengikat telinga yang sama dengan kabel atau kawat. Beras. 5. Pemasangan sensor pengukur panas pada permukaan datar: 1 - sensor; 2 - pegangan-pemegang 3. Koneksi e sensor ke alat pengukur dilakukan menggunakan kabel ekstensi, yang memiliki konektor di ujungnya sesuai dengan konektor sensor dan perangkat sekunder (Gbr. ). Saat memasang di ketinggian, kabel terhubung ke sensor terlebih dahulu. Oleh karena itu, setidaknya 3 kabel ekstensi harus disediakan untuk setiap alat pengukur. Beras. 6. Pemasangan sensor pencarian pada pipa: 1 - pipa; 2 - sensor; 3 - tunggangan Beras. 7. Kabel ekstensi dengan konektor 4. Untuk mengukur kerapatan fluks panas lebih besar dari 500 kkal/m 2 h, diamati pada elemen individu dari unit boiler, rentang pengukuran tambahan 0 - 1000 kkal / m 2 jam dibangun ke dalam pengukur panas dan unit catu daya terpisah dari 4 elemen digunakan " Zs-ut- 30" (Gbr. dan). Batas pengukuran miliammeter dalam hal ini harus sama dengan 167 mA. Saat mengukur nilai fluks panas spesifik, skala 0 - 100 kkal / m 2 jam digunakan dengan koefisien 10. Pemeriksaan instrumen Selama operasi, meteran panas tunduk pada pemeriksaan berkala wajib indikator listrik dalam batas waktu yang ditentukan oleh kondisi operasi, tetapi setidaknya sekali setiap dua tahun. Aturan penyimpanan Pengukur panas harus disimpan di dalam ruangan pada suhu 5 hingga 35°С dan kelembaban udara relatif tidak lebih tinggi dari 80%. Di udara ruangan tempat pengukur panas disimpan, tidak boleh ada kotoran berbahaya yang menyebabkan korosi. Permukaan elemen sensor yang dipanaskan tidak boleh terkena pengaruh mekanis apa pun: tekanan, gesekan, benturan. Lampiran 2
|
54,81 |
55,03 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
55,26 |
55,48 |
55,71 |
55,94 |
56,16 |
56,39 |
56,61 |
56,84 |
57,06 |
57,29 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
57,52 |
57,74 |
37,97 |
58,19 |
58,42 |
58,65 |
58,87 |
59,10 |
59,32 |
59,55 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
59,77 |
60,00 |
60,23 |
60,45 |
60,68 |
60,90 |
61,13 |
61,35 |
61,58 |
61,81 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
62,03 |
62,26 |
62,48 |
62,71 |
62,93 |
63,16 |
63,39 |
63,61 |
63,84 |
64,06 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
64,29 |
64,52 |
64,74 |
64,97 |
65,19 |
65,42 |
65,64 |
65,87 |
66,10 |
66,32 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
66,55 |
66,77 |
67,00 |
67,22 |
67,45 |
67,68 |
67,90 |
68,13 |
68,35 |
68,58 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
68,81 |
69,03 |
69,26 |
69,48 |
69,71 |
69,93 |
70,16 |
70,39 |
70,61 |
70,84 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
71,06 |
71,29 |
71,51 |
71,74 |
71,97 |
72,19 |
72,42 |
72,64 |
72,87 |
73,09 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
73,32 |
73,55 |
73,77 |
74,00 |
74,22 |
74,45 |
74,68 |
74,90 |
75,13 |
75,35 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
75,58 |
75,80 |
76,03 |
76,26 |
76,48 |
76,71 |
76,93 |
77,15 |
77,38 |
77,61 |
2. Setelah pengukuranR100termometer ditempatkan dalam termostat es yang mencair dan hambatan termometer ditentukan pada 0 ° C (R 0 ). Resistansi ini tidak boleh menyimpang dari nilai nominal 53 ohm lebih dari sebesar ±0,1%.
Sikap harus berada dalam 1,426 0,002 * .
_____________
* Metode yang ditentukan untuk memeriksa termometer resistansi disediakan oleh GOST 6651-59 dan dijelaskan secara rinci dalam Instruksi 157-62 dari Komite Standar, Pengukuran dan Instrumen Pengukuran di bawah Dewan Menteri Uni Soviet.
3. Perangkat sekunder probe suhu diverifikasi menggunakan kotak resistansi dengan kelas akurasi minimal 0,02, yang memiliki satu dekade dengan seperseratus ohm. Saat memeriksa, perlu diperhitungkan bahwa perangkat dikalibrasi dengan resistansi kabel suplaiR ext, sama dengan 1 ohm. Tabel kalibrasi untuk termometer resistansi tembaga dengan kelulusan 23 diberikan dalamPerbedaan suhu antara logam pipa dan udara, derajat
0,91
0,91
0,91
0,91
0,95
0,95
0,96
0,96
1,00
1,00
1,00
8. Vasilyeva G.N. [dan sebagainya.] . Penentuan kehilangan panas unit boiler ke lingkungan ( q 5 ). "Stasiun Listrik", 1965, No. 2.
B. Ya. Kamenetsky, Peneliti Terkemuka, VIESH, Moskow
Dalam tungku berlapis dengan pemuatan bahan bakar siklik, bricking, selain fungsi utama untuk mengurangi kehilangan panas, juga memainkan peran khusus lainnya. Karena inersia termalnya, lapisan mempertahankan suhunya untuk waktu yang cukup lama, yang berkontribusi pada pemanasan dan penyalaan fraksi bahan bakar. Saat memuat bagian baru, bahan bakar menutupi hampir seluruh permukaan lapisan, akibatnya suhu permukaan lapisan menurun tajam, seperti yang dapat dilihat dari Gambar. 1. Suhu gas dalam tungku juga menurun, dan selama interval waktu ini dalam sistem pertukaran panas tungku, suhu permukaan lapisan adalah yang tertinggi. Radiasi dari permukaan bata ke lapisan pada saat-saat ini berkontribusi pada pemanasan dan pengapian atas bahan bakar.
Untuk mempelajari rezim termal, menentukan fluks panas di sisi dalam dan kehilangan panas, pengukuran rezim suhu lapisan tungku dilakukan. Pekerjaan dilakukan pada boiler pemanas dengan tungku berlapis manual, di mana lapisan batu bata fireclay dengan ketebalan 380 mm secara bersamaan merupakan alas untuk dua paket bagian boiler. Ketinggian alas adalah 1,2 m, termasuk 0,5 m di atas jeruji.
Pengukuran suhu dilakukan dengan menggunakan probe - tabung kaca kuarsa dengan diameter 8,5 mm dengan termokopel XA, dipindahkan melalui lubang di dinding samping bata. Batubara Kuznetsk grade 2SS dibakar dalam boiler, siklus tungku (waktu antara beban yang berdekatan) adalah 10 menit.
Hasil pengukuran suhu non-stasioner bata pada beban termal kisi 0,55 MW/m 2 (konsumsi bahan bakar - 72 kg/jam) ditunjukkan pada gambar. 2.
Suhu di permukaan luar lapisan pada ketinggian 0,4 m dari tingkat jeruji adalah 60 ° C, dan di permukaan bagian dalam - 800 ° C. Suhu menurun secara tidak proporsional menuju permukaan luar sepanjang ketebalan pasangan bata , yang menunjukkan penurunan aliran panas melalui bata sebagai akibat kebocoran (aliran) panas dalam arah vertikal. Kebocoran panas terjadi karena pemanasan lapisan yang tidak merata: suhu batu bata di panci abu lebih rendah dari suhu perapian dan 60-70 ° C, dan di ujung atas pasangan bata bersentuhan dengan bagian boiler - 80-100 ° C.
Pada permukaan luar lapisan, fluks panas dihitung baik menurut kondisi perpindahan panas konveksi dengan konveksi udara alami q=α ek (t n -t c), dan menurut konduktivitas termal lapisan q=α * dt / dx memberikan nilai 0,5 kW / m 2 , dan pada permukaan bagian dalam - q=2,7 kW/m 2 . Kehilangan panas dari permukaan samping dan bawah lapisan signifikan - 4% dari daya boiler 220 kW bahkan dengan ketebalan lapisan 380 mm.
Nilai yang lebih besar dicapai dengan kehilangan panas ke lingkungan dengan penurunan ketebalan lapisan. Misalnya, dalam tungku generator panas dengan cerobong 2 MW tanpa layar penerima panas, lapisan bata tanpa pelindung setinggi 2 m memiliki ketebalan hanya 250 mm. Untuk memastikan operasinya yang andal, perlu untuk meningkatkan kelebihan udara di tungku ke nilai = 2,6. Namun, suhu permukaan bagian dalam lapisan adalah 1100 °C pada ketinggian 1,8 m dari perapian dan 900 °C pada ketinggian 0,4 m (Gbr. 3). Fluks panas rata-rata melalui bata meningkat menjadi 2,2 kW / m 2 pada level 0,4 m, dan hingga 2,6 kW / m 2 pada level 1,8 m. Dalam hal ini, perbedaan suhu di sepanjang ketinggian bata mencapai 200 ° C pada permukaan bagian dalam dan penurunan ketebalan, yang menyebabkan perpindahan panas dari lapisan atas ke lapisan bawah.
Hasil menarik dicatat ketika generator panas ini dihentikan. Ketika pasokan bahan bakar dihentikan dan kipas terus beroperasi, pelepasan panas di tungku berkurang, yang mengarah pada pendinginan cepat lapisan dari permukaan bagian dalam dan penurunan suhu yang monoton (Gbr. 4). Setelah 25 menit, fluks panas yang diarahkan dari tungku ke permukaan bata berkurang menjadi 0 dan kemudian berubah arah. Dengan pendinginan tungku lebih lanjut dan penurunan suhu permukaan bagian dalam lapisan, maksimum terjadi pada distribusi suhu di atas ketebalan lapisan. Suhu lapisan di dalam tembok bata bahkan naik, dan suhu maksimum bergerak ke dalam. Alasan deformasi bidang suhu tembok bata seperti itu dikaitkan dengan pendinginan permukaan bagian dalam yang lebih intens, terutama lapisan bawah, yang menyebabkan perpindahan panas yang besar dari lapisan tengah atas. Setelah 45 menit mereka masih dipanaskan hingga 300 ° C.
temuan
1. Dalam boiler dengan tungku berlapis, inersia termal lapisan berkontribusi pada pemanasan dan penyalaan bahan bakar yang dimuat.
2. Kehilangan panas dari permukaan samping dan bawah lapisan (batu bata fireclay) signifikan - 4% dari daya boiler 220 kW, bahkan dengan ketebalan lapisan 380 mm.
3. Karena pemanasan lapisan yang tidak merata di sepanjang ketinggian, kebocoran panas terjadi. Jika pasokan bahan bakar terganggu saat kipas bekerja, ini mengarah pada fakta bahwa suhu maksimum bergerak di dalam tembok bata.
literatur
1. Kamenetsky B.Ya. Tentang penerapan metode Normatif untuk menghitung perpindahan panas tungku ke tungku berlapis Teploenergetika. 2006. No. 2. S. 58-60.
Dalam boiler, serta instalasi pemanas lainnya, tidak semua panas yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar digunakan. Sebagian besar panas keluar ke atmosfer bersama-sama dengan produk pembakaran, sebagian hilang melalui badan boiler dan sebagian kecil hilang karena underburning kimiawi atau mekanis. Underburning mekanis mengacu pada kehilangan panas karena kegagalan atau masuknya elemen abu dengan partikel yang tidak terbakar.
Keseimbangan panas boiler adalah distribusi panas yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar menjadi panas yang berguna yang digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan, dan untuk kehilangan panas yang terjadi selama pengoperasian peralatan termal.
Skema sumber utama kehilangan panas.
Sebagai nilai referensi masukan panas, diambil nilai yang dapat dilepaskan pada nilai kalor terendah dari semua bahan bakar.
Jika boiler menggunakan bahan bakar padat atau cair, maka neraca panas dalam kilojoule untuk setiap kilogram bahan bakar yang dikonsumsi, dan saat menggunakan gas, untuk setiap meter kubik. Dalam kedua kasus, keseimbangan panas dapat dinyatakan sebagai persentase.
persamaan keseimbangan panas
Persamaan untuk keseimbangan panas boiler saat membakar gas dapat dinyatakan dengan rumus berikut:
Parameter beban yang optimal memastikan kinerja tinggi dari sistem pemanas.
- QT=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6;
- di mana QT adalah jumlah total panas termal yang masuk ke tungku boiler;
- Q1 - panas yang berguna, yang digunakan untuk memanaskan pendingin atau menghasilkan uap;
- Q2 adalah hilangnya panas yang terlepas ke atmosfer dengan produk pembakaran;
- Q3 - kehilangan panas yang terkait dengan pembakaran kimia yang tidak sempurna;
- Q4 - kehilangan panas karena underburning mekanis;
- Q5 - kehilangan panas melalui dinding boiler dan pipa;
- Q6 - kehilangan panas karena penghilangan abu dan terak dari tungku.
Seperti dapat dilihat dari persamaan keseimbangan panas, ketika membakar bahan bakar gas atau cair, tidak ada nilai Q4 dan Q6, yang khas hanya untuk bahan bakar padat.
Jika keseimbangan panas dinyatakan sebagai persentase dari panas total (QT=100%), maka persamaan ini berbentuk:
- 100=q1+q2+q3+q4+q5+q6.
Jika kita membagi setiap suku persamaan keseimbangan panas dari sisi kiri dan kanan dengan QT dan mengalikannya dengan 100, kita mendapatkan keseimbangan panas sebagai persentase dari total masukan panas:
- q1=Q1*100/QT;
- q2=Q2*100/QT dan seterusnya.
Jika bahan bakar cair atau gas digunakan dalam boiler, maka tidak ada kerugian q4 dan q6, persamaan keseimbangan panas boiler dalam persen berbentuk:
- 100=q1+q2+q3+q5.
Setiap jenis panas dan persamaan harus dipertimbangkan secara lebih rinci.
Panas yang digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan (q1)
Skema prinsip pengoperasian generator panas stasioner.
Panas yang digunakan untuk tujuan langsungnya dianggap sebagai panas yang dihabiskan untuk memanaskan pendingin, atau memperoleh uap dengan tekanan dan suhu tertentu, yang dihitung dari suhu air yang masuk ke economizer boiler. Kehadiran economizer secara signifikan meningkatkan jumlah panas yang berguna, karena memungkinkan Anda untuk menggunakan lebih banyak panas yang terkandung dalam produk pembakaran.
Selama pengoperasian boiler, elastisitas dan tekanan uap di dalamnya meningkat. Titik didih air juga tergantung pada proses ini. Jika dalam kondisi normal titik didih air adalah 100 ° C, maka dengan meningkatnya tekanan uap angka ini meningkat. Dalam hal ini, uap yang berada dalam ketel yang sama bersama dengan air mendidih disebut jenuh, dan titik didih air pada tekanan tertentu dari uap jenuh disebut suhu jenuh.
Jika tidak ada tetesan air dalam uap, maka itu disebut uap jenuh kering. Fraksi massa uap jenuh kering dalam uap basah adalah derajat kekeringan uap, dinyatakan sebagai persentase. Dalam ketel uap, kelembaban uap berkisar antara 0 hingga 0,1%. Jika kelembaban melebihi indikator ini, boiler tidak bekerja dalam mode optimal.
Panas yang berguna, yang dihabiskan untuk memanaskan 1 liter air dari suhu nol ke titik didih pada tekanan konstan, disebut entalpi cairan. Panas yang dikeluarkan untuk mengubah 1 liter cairan mendidih menjadi uap disebut panas laten penguapan. Jumlah dari kedua indikator ini adalah kandungan panas total uap jenuh.
Kehilangan panas dengan produk pembakaran yang keluar ke atmosfer (q2)
Jenis kerugian dalam persentase ini menunjukkan perbedaan antara entalpi gas buang dan udara dingin yang masuk ke boiler. Rumus untuk menentukan kerugian ini berbeda ketika menggunakan berbagai jenis bahan bakar.
Pembakaran bahan bakar minyak menyebabkan hilangnya panas karena underburning kimia.
Saat menggunakan bahan bakar padat, kerugian q2 adalah:
- q2=(Ig-αg*Ic)(100-q4)/QT;
- di mana Ig adalah entalpi gas yang meninggalkan atmosfer (kJ/kg), g adalah koefisien udara berlebih, Iv adalah entalpi udara yang diperlukan untuk pembakaran pada suhu masuknya ke dalam boiler (kJ/kg).
Indikator q4 dimasukkan ke dalam rumus karena panas yang dilepaskan selama pembakaran fisik 1 kg bahan bakar harus diperhitungkan, dan bukan untuk 1 kg bahan bakar yang memasuki tungku.
Saat menggunakan bahan bakar gas atau cair, rumus yang sama memiliki bentuk:
- q2=((Ig-αg*Ic)/QT)*100%.
Kehilangan panas dengan gas buang tergantung pada keadaan boiler pemanas itu sendiri dan mode operasi. Misalnya, ketika memasukkan bahan bakar ke dalam tungku secara manual, kehilangan panas jenis ini meningkat secara signifikan karena masuknya udara segar secara berkala.
Kehilangan energi panas dengan gas buang yang meninggalkan atmosfer meningkat dengan peningkatan suhu dan jumlah udara yang dikonsumsi. Misalnya, suhu gas yang meninggalkan atmosfer tanpa adanya economizer dan pemanas udara adalah 250-350 °C, dan dengan adanya mereka hanya 120-160 °C, yang meningkatkan jumlah panas yang berguna beberapa kali.
Diagram pengkabelan ketel.
Di sisi lain, suhu yang tidak mencukupi dari produk pembakaran yang keluar dapat menyebabkan pembentukan kondensat uap air pada permukaan pemanas, yang juga mempengaruhi pembentukan es di cerobong asap di musim dingin.
Jumlah udara yang dikonsumsi tergantung pada jenis burner dan mode operasi. Jika meningkat dibandingkan dengan nilai optimal, maka ini menyebabkan kandungan udara yang tinggi dalam gas buang, yang juga membawa sebagian panas. Ini adalah proses yang tak terhindarkan yang tidak dapat dihentikan, tetapi dapat diminimalkan. Dalam kenyataan modern, koefisien aliran udara tidak boleh melebihi 1,08 untuk pembakar dengan injeksi penuh, 0,6 untuk pembakar dengan injeksi udara parsial, 1,1 untuk pembakar dengan pasokan dan pencampuran udara paksa, dan 1,15 untuk pembakar difusi dengan pencampuran eksternal. Kehadiran kebocoran udara tambahan di tungku dan pipa boiler menyebabkan peningkatan kehilangan panas dengan udara keluar. Mempertahankan aliran udara pada tingkat yang optimal memungkinkan Anda untuk mengurangi nilai q2 seminimal mungkin.
Untuk meminimalkan nilai q2, perlu untuk membersihkan permukaan luar dan dalam boiler secara tepat waktu, untuk memastikan bahwa tidak ada skala, yang mengurangi perpindahan panas dari bahan bakar yang dibakar ke pembawa panas, ke mematuhi persyaratan air yang digunakan dalam boiler, untuk memantau tidak adanya kerusakan pada boiler dan sambungan pipa, agar tidak memungkinkan aliran udara. Penggunaan permukaan pemanas listrik tambahan di jalur gas mengkonsumsi listrik. Namun, penghematan dari konsumsi bahan bakar yang optimal akan jauh lebih tinggi daripada biaya listrik yang dikonsumsi.
Kehilangan panas dari pembakaran bahan bakar secara kimiawi (q3)
Jenis sirkuit ini melindungi sistem pemanas dari panas berlebih.
Indikator utama pembakaran bahan bakar kimia yang tidak lengkap adalah adanya gas buang karbon monoksida (saat menggunakan bahan bakar padat) atau karbon monoksida dan metana (saat membakar bahan bakar gas). Kehilangan panas dari pembakaran bahan kimia sama dengan panas yang dapat dilepaskan selama pembakaran residu ini.
Pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna tergantung pada kurangnya udara, pencampuran bahan bakar dengan udara yang buruk, penurunan suhu di dalam boiler, atau ketika nyala api bahan bakar yang terbakar bersentuhan dengan dinding boiler. Namun, peningkatan jumlah oksigen yang masuk secara berlebihan tidak hanya tidak menjamin pembakaran bahan bakar yang sempurna, tetapi juga dapat mengganggu pengoperasian boiler.
Kandungan karbon monoksida yang optimal di outlet tungku pada suhu 1400 °C tidak boleh lebih dari 0,05% (dalam hal gas kering). Pada nilai seperti itu, kehilangan panas dari underburning akan berkisar antara 3 hingga 7%, tergantung pada bahan bakarnya. Kekurangan oksigen dapat membawa nilai ini hingga 25%.
Tetapi perlu untuk mencapai kondisi sedemikian rupa sehingga tidak ada bahan bakar yang terbakar secara kimia. Penting untuk memastikan pasokan udara yang optimal ke tungku, menjaga suhu konstan di dalam boiler, dan mencapai pencampuran menyeluruh campuran bahan bakar dengan udara. Pengoperasian boiler yang paling ekonomis dicapai ketika kandungan karbon dioksida dalam produk pembakaran yang keluar ke atmosfer berada pada level 13-15%, tergantung pada jenis bahan bakarnya. Dengan kelebihan asupan udara, kandungan karbon dioksida dalam asap yang keluar dapat berkurang 3-5%, tetapi kehilangan panas akan meningkat. Selama operasi normal peralatan pemanas, kerugian q3 adalah 0-0,5% untuk batu bara bubuk dan 1% untuk tungku berlapis.
Kehilangan panas dari kekurangan fisik (q4)
Jenis kerugian ini terjadi karena fakta bahwa partikel bahan bakar yang tidak terbakar jatuh melalui kisi ke dalam panci abu atau dibawa bersama dengan produk pembakaran melalui pipa ke atmosfer. Kehilangan panas dari underburning fisik secara langsung tergantung pada desain boiler, lokasi dan bentuk jeruji, gaya traksi, keadaan bahan bakar dan sinteringnya.
Kerugian yang paling signifikan adalah dari underburning mekanis selama pembakaran berlapis bahan bakar padat dan traksi yang terlalu kuat. Dalam hal ini, sejumlah besar partikel kecil yang tidak terbakar terbawa bersama asap. Ini dimanifestasikan dengan sangat baik ketika menggunakan bahan bakar heterogen, ketika potongan kecil dan besar bahan bakar bergantian di dalamnya. Pembakaran setiap lapisan ternyata tidak seragam, karena potongan-potongan kecil terbakar lebih cepat dan terbawa asap. Udara memasuki celah yang dihasilkan, yang mendinginkan sebagian besar bahan bakar. Pada saat yang sama, mereka ditutupi dengan kerak terak dan tidak terbakar sepenuhnya.
Kehilangan panas selama underburning mekanis biasanya sekitar 1% untuk tungku batu bara bubuk dan hingga 7,5% untuk tungku berlapis.
Kehilangan panas langsung melalui dinding boiler (q5)
Jenis kehilangan ini tergantung pada bentuk dan desain boiler, ketebalan dan kualitas lapisan boiler dan pipa cerobong asap, dan keberadaan layar insulasi panas. Selain itu, desain tungku itu sendiri, serta adanya permukaan pemanas tambahan dan pemanas listrik di jalur asap, memiliki pengaruh besar pada kerugian. Kehilangan panas ini meningkat dengan adanya angin di ruangan tempat peralatan pemanas berada, serta pada jumlah dan durasi pembukaan tungku dan palka sistem. Mengurangi jumlah kerugian tergantung pada lapisan boiler yang benar dan keberadaan economizer. Secara menguntungkan, insulasi termal pipa melalui mana gas buang dibuang ke atmosfer mempengaruhi pengurangan kehilangan panas.
Kehilangan panas karena penghilangan abu dan terak (q6)
Jenis kehilangan ini khas hanya untuk bahan bakar padat dalam keadaan kental dan hancur. Ketika tidak dibakar, partikel bahan bakar yang tidak didinginkan jatuh ke dalam panci abu, dari mana mereka dikeluarkan, membawa serta sebagian panasnya. Kerugian ini tergantung pada kandungan abu bahan bakar dan sistem pembuangan abu.
Keseimbangan panas boiler adalah nilai yang menunjukkan pengoperasian boiler Anda secara optimal dan ekonomis. Dengan besarnya keseimbangan panas, dimungkinkan untuk menentukan langkah-langkah yang akan membantu menghemat bahan bakar yang terbakar dan meningkatkan efisiensi peralatan pemanas.
pengantar
Saat menghitung keseimbangan panas tungku metalurgi, masalah sering muncul dalam menentukan kehilangan panas melalui penghalang tungku. Meminimalkan kehilangan panas membantu menghemat bahan bakar dan listrik, mengurangi biaya produksi. Selain itu, untuk pemilihan bahan yang tepat dalam desain tungku, perlu diketahui medan suhu di dinding untuk mematuhi batasan suhu operasi bahan. Oleh karena itu, ketika merancang tungku, seorang insinyur harus mempertimbangkan beberapa pilihan desain dinding dan memilih yang terbaik dari mereka. Artikel ini akan mempertimbangkan metode untuk menghitung kehilangan panas melalui dinding multilayer datar dari unit termal, menjelaskan perangkat lunak untuk mengotomatisasi perhitungan ini, dan menganalisis ketergantungan kehilangan panas pada berbagai faktor.
Landasan teori
Memanggang- peralatan teknologi termal yang dilindungi dari ruang sekitarnya, di mana panas dihasilkan dari satu atau lain jenis energi utama dan panas ditransfer ke bahan yang mengalami perlakuan panas untuk tujuan teknologi (peleburan, pemanasan, pengeringan, pembakaran, dll.). Pada saat yang sama, sebagian dari energi panas yang dilepaskan dihabiskan untuk implementasi proses teknologi, dan sebagian hilang sia-sia, memanaskan lingkungan. Pengurangan kehilangan panas memungkinkan untuk meningkatkan efisiensi tungku dan mengurangi konsumsi energi.
Bagian dari panas dalam tungku hilang dengan mentransfer konduktivitas termal melalui refraktori. Konduktivitas termal adalah proses perpindahan panas (energi internal) yang terjadi ketika benda (atau bagian tubuh) bersentuhan langsung dengan suhu yang berbeda. Pertukaran energi dilakukan oleh mikropartikel yang membentuk zat: molekul, atom, elektron bebas. Kepadatan fluks panas konduktivitas termal tergantung pada medan suhu dan konduktivitas termal zat.
Himpunan nilai suhu untuk semua titik tubuh pada waktu tertentu disebut medan suhu. Dalam hal ini, jika suhu tidak berubah terhadap waktu, medan dianggap stasioner, dan jika berubah, medan dianggap tidak stasioner. Yang paling sederhana adalah kasus medan suhu stasioner satu dimensi.
Panas ditransfer oleh konduksi termal dari lapisan tubuh yang lebih panas ke yang kurang panas, yaitu. ke arah penurunan suhu. Jumlah panas yang dipindahkan melalui setiap permukaan per satuan waktu disebut fluks panas Q. Fluks panas per satuan permukaan mencirikan kerapatan fluks panas q. Menurut hukum Fourier, kerapatan fluks panas sebanding dengan gradien suhu:
q = -λgrad t (1.1)
di mana q adalah kerapatan fluks panas, W/m2
- koefisien konduktivitas termal material, W / (m * K)
tingkat t – gradien suhu, K/m
Faktor proporsionalitas dalam persamaan (1.1) adalah konduktivitas termal bahan dan mencirikan kemampuannya untuk menghantarkan panas. Gas memiliki nilai koefisien konduktivitas termal terendah, dan logam memiliki nilai tertinggi. Dalam konstruksi tungku, bahan dengan koefisien konduktivitas termal yang relatif rendah digunakan: bahan tahan api dan isolasi panas.
Tahan panas disebut bahan bukan logam yang dimaksudkan untuk digunakan pada suhu tinggi dalam satuan termal dan memiliki ketahanan api minimal 1580 ° C. Refraktori melakukan fungsi menahan panas dalam volume terbatas ruang kerja tungku, dan oleh karena itu mereka harus memiliki konduktivitas termal yang rendah dan kemampuan untuk menahan suhu tinggi. Berbagai kondisi layanan mengharuskan pembuatan berbagai macam refraktori dengan sifat yang berbeda. Refraktori yang paling umum adalah fireclay, dinas, magnesit, chromomagnesite.
Untuk mengurangi fluks panas konduktivitas termal melalui peletakan tungku, isolasi panas bahan, yaitu bahan dengan konduktivitas termal rendah. Contoh bahan isolasi panas adalah asbes, tanah diatom, wol terak, bahan ringan tahan api. Dalam hal ini, pasangan bata terbuat dari beberapa lapisan: lapisan dalam terbuat dari bahan dengan ketahanan termal yang tinggi (refraktori), dan lapisan luar terbuat dari bahan yang kurang tahan dengan konduktivitas termal yang lebih rendah (isolasi termal). Saat mendesain tungku, perlu untuk memilih desain dinding tungku sehingga jumlah kehilangan panas minimal dan pembatasan ketahanan termal bahan diperhatikan.
Metode perhitungan
Model matematika dari masalah ini didasarkan pada metodologi untuk menghitung kehilangan panas melalui selungkup instalasi termal, yang dijelaskan dalam karya "Perhitungan kehilangan panas melalui selungkup tungku" (V. B. Kutyin, S. N. Gushchin, B. A. Fetisov).
Inti dari perhitungan adalah untuk menentukan fluks panas melalui dinding dalam mode stasioner dengan kondisi batas jenis ketiga. Diasumsikan bahwa perpindahan panas melalui dinding dilakukan oleh konduktivitas termal, dan perpindahan panas dari dinding luar ke lingkungan dilakukan oleh radiasi dan konveksi alami. Perhitungan memperhitungkan ketergantungan koefisien konduktivitas termal bahan lapisan pada suhu.
Data awal untuk perhitungan disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 - Data awal
Perhitungan dilakukan dengan metode aproksimasi berurutan. Awalnya, medan suhu sewenang-wenang diatur. Kemudian resistansi termal lapisan ditentukan oleh rumus:
Koefisien perpindahan panas dari permukaan luar ditentukan oleh rumus:
Kepadatan fluks panas total dihitung dengan rumus:
Kepadatan fluks panas yang ditransmisikan melalui dinding oleh konduktivitas termal ditentukan oleh rumus:
Kepadatan fluks panas yang dilepaskan oleh permukaan luar ke lingkungan ditentukan oleh rumus:
Bidang suhu halus ditentukan oleh rumus:
Proses iteratif berlanjut sampai kesalahan relatif menjadi kurang dari nilai yang ditentukan. Akhirnya, jumlah kehilangan panas per satuan waktu dihitung:
Perangkat Lunak Penghitung Kehilangan Panas
Untuk mengotomatisasi perhitungan kehilangan panas melalui dinding tungku multilayer datar dikembangkan. Program ini memiliki antarmuka grafis yang nyaman yang memungkinkan Anda untuk secara interaktif mengatur desain dinding tahan api yang diperlukan dan menyimpan datanya dalam file untuk digunakan nanti. Hasil perhitungan disajikan dalam bentuk tabel, grafik dan heat map. Program ini mengambil data tentang koefisien konduktivitas termal bahan dari database yang dapat diisi ulang oleh pengguna.
Studi Kehilangan Panas
Dengan bantuan sarana antarmuka grafis program yang nyaman, dimungkinkan untuk menganalisis pengaruh berbagai faktor pada kehilangan panas di unit.
Ketergantungan kehilangan panas pada ketebalan lapisan lapisan
Untuk mempelajari ketergantungan kehilangan panas pada ketebalan lapisan pelapis, beberapa varian data awal disiapkan, hanya berbeda dalam ketebalan lapisan pelapis. Bahan pelapisnya adalah tahan api alumina tinggi, bahan lapisan insulasi termal adalah chamotte ringan. Parameter lainnya diberikan pada Tabel 2.
Pelajari desain dinding
Tabel 2 - Varian data awal
Studi di sini dan selanjutnya dilakukan dengan menggunakan program built-in untuk membandingkan hasil perhitungan. Hasil perbandingan ditunjukkan pada Gambar 1. Dapat dilihat bahwa kehilangan panas berkurang dengan bertambahnya ketebalan lapisan, tetapi hanya sedikit.
Gambar 1 - Ketergantungan kehilangan panas pada ketebalan lapisan
Ketergantungan kehilangan panas pada ketebalan lapisan isolasi termal
Untuk mempelajari ketergantungan kehilangan panas pada ketebalan lapisan insulasi termal, beberapa varian dari data awal disiapkan, hanya berbeda dalam ketebalan lapisan insulasi termal. Struktur dinding ditunjukkan pada Gambar 2, parameter lainnya sama seperti pada penelitian sebelumnya (Tabel 2).
Gambar 2 - Desain dinding untuk penelitian
Hasil penelitian ditunjukkan pada Gambar 3. Dapat dilihat bahwa kehilangan panas menurun tajam dengan bertambahnya ketebalan lapisan insulasi termal.
Gambar 3 - Ketergantungan kehilangan panas pada ketebalan isolasi termal
Ketergantungan kehilangan panas pada bahan isolasi termal
Untuk mempelajari efek bahan insulasi termal, kami mempertimbangkan beberapa varian desain dinding, yang hanya berbeda dalam bahan insulasi termal. Desain dinding uji ditunjukkan pada Gambar 4, dan parameter lainnya ditunjukkan pada Tabel 2.
Gambar 4 - Desain dinding untuk penelitian
Hasil penelitian ditunjukkan pada Gambar 5. Dari diagram, kita dapat menyimpulkan bahwa kehilangan panas dapat bervariasi secara signifikan tergantung pada bahan insulasi termal, sehingga pilihan yang tepat dari yang terakhir sangat penting ketika merancang tungku. Dari bahan yang dipilih, wol mineral memiliki sifat insulasi panas terbaik.
Gambar 5 - Ketergantungan kehilangan panas pada bahan isolasi termal
Gambar 6, 7 menunjukkan hasil yang lebih rinci untuk dua opsi perhitungan. Dapat dilihat bahwa ketika menggunakan insulasi termal yang lebih maju, tidak hanya kehilangan panas yang berkurang, tetapi juga suhu permukaan luar dinding, yang meningkatkan kondisi kerja staf tungku.
Gambar 6 - Hasil perhitungan untuk satu varian data awal
Gambar 7 - Hasil perhitungan untuk versi kedua dari data awal
Ketergantungan kehilangan panas pada emisivitas permukaan luar dinding
Dalam kebanyakan kasus, permukaan luar dinding tungku diwakili oleh selubung yang terbuat dari baja ringan, dengan berbagai tingkat korosi. Pengaruh selubung pada perpindahan panas oleh konduktivitas termal kecil, tetapi perpindahan panas oleh radiasi dapat dipengaruhi dengan menerapkan pelapis dengan berbagai tingkat kegelapan. Untuk mempelajari efek ini, kami mempertimbangkan beberapa varian dari data awal, yang hanya berbeda dalam tingkat kegelapan permukaan luar. Desain dinding yang diteliti ditunjukkan pada Gambar 8, lihat Tabel 2 untuk parameter lainnya.
Gambar 8 - Desain dinding untuk penelitian
Gambar 9 dan Tabel 3 menyajikan hasil penelitian. Legenda menunjukkan bahan casing dan dalam tanda kurung - tingkat kegelapannya. Dapat dilihat bahwa kehilangan panas berkurang dengan penurunan tingkat emisivitas permukaan luar ke tingkat yang tidak signifikan. Namun, mengingat bahwa biaya pengecatan casing tungku kurang dari pengenalan insulasi termal tambahan, pelapisan casing dengan cat aluminium ringan dapat direkomendasikan untuk mengurangi kehilangan panas.
Tabel 3 - Ketergantungan kehilangan panas pada tingkat emisivitas permukaan luar
Gambar 9 - Ketergantungan kehilangan panas pada tingkat emisivitas permukaan luar
Efek negatif dari isolasi termal
Mari kita pertimbangkan efek isolasi termal pada medan suhu di dinding tungku suhu tinggi. Untuk melakukan ini, pertimbangkan dua opsi untuk desain dinding. Yang pertama, dindingnya terdiri dari lapisan magnesit, dan yang kedua, lapisan magnesit dan lapisan wol terak sebagai insulasi termal. Bidang suhu untuk kasus ini ditunjukkan pada Gambar 10, 11.
Gambar 10 - Medan suhu tanpa isolasi termal
Gambar 11 - Medan suhu dengan adanya insulasi termal
Dengan tidak adanya insulasi termal, suhu di lapisan kerja lapisan berubah dari 472 menjadi 1675 derajat, dan dengan adanya lapisan insulasi termal, dari 1519 menjadi 1698. Oleh karena itu, pengenalan insulasi termal mengarah pada peningkatan dalam suhu di lapisan lapisan, yang seharusnya mempengaruhi daya tahannya.
Efek negatif dari isolasi termal pada layanan lapisan terutama diucapkan untuk tungku suhu tinggi: peleburan baja busur, ferroalloy, dll. Dalam buku "Proses dan instalasi elektrotermal" (Aliferov A.I.) ) tidak banyak digunakan. Biasanya, insulasi semacam itu menyebabkan peningkatan suhu di lapisan kerja lapisan dan penurunan tajam dalam daya tahannya, terutama pada EAF besar. Kerugian akibat waktu henti EAF untuk perbaikan lapisan jauh melebihi penghematan dari pengurangan konsumsi daya karena penurunan aliran panas melalui dinding. Oleh karena itu, isolasi termal dinding dan kubah chipboard, sebagai suatu peraturan, tidak menguntungkan secara ekonomi. (Ketentuan ini tidak berlaku untuk desain bagian bawah papan chip, yang digunakan insulasi termal).
Karena daya tahan refraktori yang tidak memuaskan pada EAF yang besar dan kuat, lapisan diganti dengan panel berpendingin air. Meskipun peningkatan kerapatan fluks panas yang dihilangkan dari permukaan berpendingin air, dibandingkan dengan kerapatan fluks panas melalui permukaan berjajar, konsumsi daya meningkat secara signifikan hanya dalam tungku berkapasitas kecil. Penggunaan panel berpendingin air memungkinkan untuk meningkatkan masa pakai lapisan tahan api.
temuan
Berdasarkan penelitian, dapat disimpulkan bahwa langkah-langkah utama untuk mengurangi kehilangan panas melalui pasangan bata adalah sebagai berikut:
Meningkatkan ketebalan lapisan isolasi termal
- Penggunaan bahan isolasi panas dengan konduktivitas termal rendah
- Pengecatan casing dengan cat aluminium ringan (atau pelapisan dengan bahan lain dengan tingkat kehitaman yang rendah)
Untuk tungku suhu tinggi, alih-alih menggunakan insulasi termal, disarankan untuk menggunakan panel bodi berpendingin air, yang memungkinkan Anda memperpanjang umur pelapis dan menghemat pengurangan waktu henti untuk perbaikannya.
Sumber
1. Markin V.P. Perhitungan untuk perpindahan panas / V. P. Markin, S. N. Gushchin, M. D. Kazyaev. - Ekaterinburg: USTU-UPI, 1998. - 46 hal.2. Voronov G. V., Startsev V. A. Bahan dan produk tahan api di tungku industri dan fasilitas tambahan / G. V. Voronov, V. A. Startsev. - Yekaterinburg: USTU-UPI, 2006. - 303 hal.
3. Kut'in V.B. Perhitungan kehilangan panas melalui selungkup tungku / V. B. Kut'in, S. N. Gushchin, B. A. Fetisov. - Yekaterinburg: USTU-UPI, 1996. - 17p.
4. Bahan tahan api. Struktur, properti, tes. Buku referensi / J. Allenstein dan lain-lain; ed. G. Rouchka, H. Wutnau. – M.: Rekayasa Intermet, 2010. – 392 hlm.
5. Zobnin V. F., Perhitungan rekayasa panas tungku metalurgi / V. F. Zobnin, M. D. Kazyaev, B. I. Kitaev et al. - M.: Metalurgi, 1982. - 360 hal.
6. Aliferov A. I. Proses dan instalasi elektrotermal: Buku teks / A. I. Aliferov et al.; ed. V.N. Timofeeva, E.A. Golovenko, E.V. Kuznetsova - Krasnoyarsk: Universitas Federal Siberia, 2007. - 360 hal.
