MINISTÉRIO DA ENERGIA E ELETRIFICAÇÃO DO DEPARTAMENTO TÉCNICO DA URSS PARA OPERAÇÃO DE SISTEMAS DE ENERGIA
CONFIANÇA ESTADUAL DE TODA UNIÃO PARA A ORGANIZAÇÃO E
RACIONALIZAÇÃO DE CENTRAIS E REDES DISTRITORES
(ORGRES)
INSTRUÇÕES METODOLÓGICAS SOBRE TÉRMICA
FATURAMENTO E TESTES TÉRMICOS
ISOLAMENTO DA CALDEIRA
BUREAU DE INFORMAÇÕES TÉCNICAS
MOSCOU 1967
Compilado por ORGRES Gabinete de Informação Técnica
Editor: eng. S.V.KHIZHNYAKOV
INTRODUÇÃO
Descobriu-se que a perda de calor durante ambiente externo da superfície do revestimento de caldeiras modernas não deve exceder 300 kcal / m 2 ∙ h, e a temperatura máxima na superfície externa do revestimento não deve ser superior a 55 °C a uma temperatura do ar ambiente de cerca de 30 °C em média ao longo da altura da caldeira [L. , , ].
Ao mesmo tempo, a perda de calor máxima total permitida pela unidade de caldeira em meio Ambiente q 5 são determinados pelo "cálculo térmico de unidades de caldeira" [L. ], estabelecendo a relação entre a perda de calor e a saída de vapor das caldeiras. De acordo com cálculo térmico para caldeiras modernas com capacidade de vapor D = 220 ÷ 640 t/hq 5 é 0,5 - 0,4% do consumo de combustível. Este valor, que é relativamente pequeno no balanço térmico global da caldeira, adquire uma escala completamente diferente quando se traduz em valores absolutos, totalizando cerca de10.000 kcal/h por 1 MW de capacidade instalada e perdas de calorq 5 exceder 50% de todas as perdas de calor através do isolamento térmico de usinas de energia em bloco.
Em alguns casos, devido a desvios das soluções de design, instalação de baixa qualidade, uso de materiais ineficientes e soluções de design malsucedidas, destruição parcial da alvenaria e isolamento térmico da caldeira durante reparos de equipamentos de processo, bem como resultado de envelhecimento durante a operação de longo prazo, um excesso do valorq 5 acima dos valores padrão. Quando o suficiente grande importância perdas de calor da caldeira para o ambienteQ 5 (kka l/h) ainda que ligeiramente superior ao valorq 5 (%) está associado a perdas de calor muito significativas. Assim, por exemplo, um aumentoq 5 em 0,1% para as caldeiras modernas equivale a queimar cerca de 2,0 toneladas de combustível padrão por ano por 1 MW de capacidade instalada. Além disso, o aumentoq 5 piora significativamente a condição sanitária e técnica da sala das caldeiras.
Naturalmente bastante preciso definição experimental valor atualq 5 (em contraste com a definição adotada durante o teste de caldeirasq 5 como membro residual equilíbrio térmico) e o seu alinhamento com as normas existentes deve ser posto em prática da mesma forma que é habitual para o resto do isolamento térmico das condutas de vapor e equipamentos das centrais elétricas [L. ].
1. DISPOSIÇÕES GERAIS
Ao avaliar as perdas totais de calor da unidade de caldeira, a mais difícil das estruturas de proteção térmica a ser testada é o seu revestimento [L. , , ].
Os revestimentos das caldeiras modernas são divididos em dois tipos principais:
1. Revestimentos de tubos (recheados e feitos de lajes pré-fabricadas) montados diretamente em tubos de tela.
2. Alvenaria blindada montada na estrutura.
Revestimentos de tijolos antigos apoiados porEstou na base, atualmente deixada em caldeiras pequenas ou obsoletas.
O design das alvenarias modernas prevê a presença de fixadores metálicos localizados na espessura da alvenaria e se estendendo parcialmente até a superfície externa (pinos, suportes, etc.). Essas partes metálicas das alvenarias são pontes térmicas através das quais o calor flui para áreas individuais da superfície. Em alguns projetos, a transferência de calor é de 30 a 40% do total fluxo de calor através de seções separadas da alvenaria. Esta circunstância prevê a necessidade de uma colocação adequada de pontos de medição nas superfícies dessas alvenarias, o que garante a obtenção de condições médias de transferência de calor.
De acordo com as condições de transferência de calor, os revestimentos sem revestimento metálico e com revestimento metálico diferem significativamente. Uma característica específica deste último é a propagação do calor ao longo do plano da pele, que equaliza a temperatura em suas áreas significativas. Sob várias condições externas de transferência de calor (fluxos de ar, contrafluxo local de calor radiante), essa equalização de temperatura leva a uma flutuação acentuada nos valores de perdas de calor específicas em seções adjacentes da pele. Outra característica da alvenaria com revestimento é a possibilidade de transbordamento de calor por convecção ao longo da altura no espaço entre o revestimento e a alvenaria.
Essas circunstâncias tornam necessário medir as perdas de calor ao longo da pele em um número bastante grande de pontos, especialmente ao longo da altura, apesar da aparente uniformidade do campo de temperatura.
A complexidade de levar em conta as perdas de calor das vigas da estrutura de revestimento e da caldeira é resolvida nestas diretrizes introduzindo algumas condições médias de medição. Esta decisão é justificada pela proporção relativamente pequena dessas superfícies de liberação de calor em montante total perda de calor da caldeiraunidade ao meio ambiente.
Uma característica dos testes térmicos do isolamento de tubulações e dutos de caldeiras, que estão na esfera de troca de calor mútua intensiva entre eles e a alvenaria, é a necessidade de determinar cuidadosamente sua superfície de calor realmente liberadora, em vez de absorvente, ou seja. superfície não "fechada" por um fluxo contrário mais intenso de calor proveniente de objetos próximos.
A verdadeira direção do fluxo de calor é estabelecida neste caso por medições de controle do fluxo de calor específico de várias superfícies, irradiando calor Uns aos outros.
Projetado diretrizes determinar o método de medição dos fluxos de calor específicos e a classificação de todas as superfícies de liberação de calor da unidade de caldeira em termos de condições de transferência de calor.
Os fluxos de calor específico medidos, calculados em média para seções individuais, referem-se às áreas das superfícies de liberação de calor dessas seções, determinadas por medição direta.
Este esquema permite avaliar perda de calor para elementos individuais do revestimento e isolamento térmico da caldeira, revela a participação de cada elemento na quantidade total de perda de calor e também caracteriza a qualidade do revestimento e do isolamento térmico.
A viabilidade técnica do teste térmico do revestimento da caldeira foi determinada pelo uso de um dispositivo fundamentalmente novo - um medidor de calor de modelagem ORGRES ITP-2. Em condições térmicas difíceis de operação da unidade de caldeira, o princípio de operação e o design do dispositivo ITP-2 permitem, com precisão suficiente e um pequeno gasto de tempo para uma única medição, determinar diretamente os fluxos de calor específicos comsuperfícies de transferência de calor (densidade de fluxo de calor) independentemente de sua forma, tamanho, condição da superfície (isolamento, metal) e condições de transferência de calor.
A pequena inércia do dispositivo, o pequeno tamanho de seus sensores e sua completa intercambialidade permitem medições de massa de fluxos de calor com o uso simultâneo de um grande número de sensores de todas as superfícies de liberação de calor da unidade da caldeira.
Deve-se notar que o uso de outros métodos geralmente aceitos para determinar a perda de calor (1 - pela diferença entre as temperaturas medidas da superfície e do ambiente; 2 - pela resistência térmica da camada de proteção térmica, determinada pela temperatura diferença nele; 3 - por medição direta usando medidores de fluxo de calor como um medidor de calor Schmidt ) nas condições da unidade da caldeira não pode ser recomendado, pois muitas vezes leva a resultados distorcidos [L. ,].
A razão para esta limitação está relacionada às especificidades das condições de transferência de calor na caldeira, o que praticamente exclui a possibilidade de determinar corretamente a temperatura do ar ambiente e o coeficiente de transferência de calor. uma, bem como a presença de peças metálicas embutidas e superfícies metálicas na alvenaria. Condições para medir fluxos de calor específicos em uma caldeiraagregar - um grande número de pontos em cada área separada relativamente pequena - requer vários dispositivos adicionais para o medidor de calor ITP-2. Esses dispositivos (aplicação) sem alterar a natureza fundamental do medidor de calor, facilitam a técnica de medição e reduzem significativamente a intensidade de trabalho do trabalho.
A temperatura da superfície do revestimento e do isolamento térmico da caldeira (Regras PTE) durante os testes térmicos é medida simultaneamente com a medição dos fluxos de calor com a sonda de temperatura ORGRES T-4 (Apêndice).
2. TESTE TÉRMICO DE FATURAS
A. Trabalho preparatório
1. Antes do início do teste, é feito um conhecimento detalhado do diagrama da caldeira e do projeto de seu revestimento e isolamento térmico. Ao mesmo tempo, o design e os materiais de alvenaria e isolamento térmico, bem como todos os desvios do projeto, são esclarecidos..
2. Esboços são feitos áreas características alvenaria e um inventário das principais estruturas de isolamento térmico (caixas, tubulações, etc.).
3. É realizada uma inspeção externa da alvenaria, durante a qual são esclarecidos os desvios do projeto e corrigidos os defeitos externos: falta de isolamento, rachaduras, defeitos de acabamento, etc.
B. Medição de áreas de superfícies de liberação de calor
4. A determinação da área das superfícies de liberação de calor é realizada por medição direta. Na caldeiraunidades com disposição simétrica, a medição é realizada em metade da câmara de combustão e no eixo de convecção.
5. Na medição da área, são consideradas apenas as superfícies que emitem calor para o ambiente. No caso de fechar a alvenaria por terceiros, emito calora projeção desses elementos no revestimento é subtraída de sua área pelos elementos de fechamento, e a superfície de liberação de calor dos próprios elementos de fechamento é calculada pela sua parte saliente.
6. Para vigas de diferentes perfis e diferentes localizações, pode ser adotado um esquema condicional para determinar a área de superfícies de liberação de calor e superfícies que cobrem o revestimento em que estão localizadas. Neste caso, a medição da densidade do fluxo de calor é realizada apenas comlado frontal (lado "b" no diagrama), e a área é determinada de acordo com o diagrama (Fig.).
7. Ao determinar a área, libero calorsuperfícies de difícil acesso para medição de tubulações e dutos de ar, seu comprimento pode ser medido de acordo com as dimensões indicadas nos desenhos e diagramas, especificando o perímetro de isolamento por medição seletiva.
Para dutos de ar longa distância recomenda-se fazer esboços nos quais os pontos de medição são marcados.
B. Teste
8. Teste térmico A alvenaria é realizada com a possível operação constante da caldeira. Portanto, quando a caldeira é parada durante o período de teste, este último pode ser continuado após sua partida somente quando o modo estacionário de transferência de calor das superfícies externas da caldeira para o ambiente for restaurado.
Aproximadamente, isso requer cerca de 36 horas após a parada da caldeira para10 - 12 horas e cerca de 12 horas após o desligamento da caldeira por 4 - 6 horas.
Arroz. 1. Esquema para determinar as áreas condicionais de vigas de vários perfis:
EU , II - vigas horizontais e verticais
Esquadre aqueles superfície de cedência (m 2) é determinada: para vigas horizontais 1, 2, 3, 4 - (a + b), 5- uma; para vigas verticais 1, 2 - (a + b). 3, 4 - (2a + b). Área de superfície de fechamento (m 2) para todas as vigas em todos os casos - b
9. Durante o período de teste, de acordo com dados operacionais, os valores médios de vapordesempenho e consumo de combustível, bem como os desvios máximos desses valores da média (com um carimbo de hora).
A marca e o teor calórico do combustível também são fixos.
10. As medições das perdas de calor específicas (densidade do fluxo de calor) das superfícies de liberação de calor são realizadas em seções separadas dentro de cada marca (local) em cada lado da caldeira com uma frequência de medição definida (item e tabela):
tabela 1
Mapa nº ______ Nome do local de medição
(por exemplo: frente da câmara de combustão __ 16,34 ÷ 19,7)
|
a) alvenaria; b) vigas de alvenaria; c) vigas da armação da caldeira; d) tubos de queda na área da câmara de combustão e do funil frio; e) dutos dentro da parte convectiva; f) tambor e tubulações dentro da câmara de combustão; g) oleoduto principal para o primeiro GPP; h) dutos de ar; e) locais; j) outros (escotilhas, sopradores, bueiros, etc.) a) 6 cm 2 da área de alvenaria, tubos de queda e tubulação principal de vapor; b) 15 m 2 da área de dutos, dutos de ar, tambor de caldeira e plataformas; c) 10 m 2 da área das vigas das armações do forro e da caldeira. Tendo em conta que as perdas de calor das vigas das armações de revestimento e da caldeira no balanço global das perdas de calor são pequenas, em relação às condições específicas, as medições em vigas individuais inconvenientes e distantes podem ser negligenciadas. 13. As medições de perdas de calor específicas (densidade de fluxo de calor) são feitas pelo medidor de calor ORGRES ITP-2 (consulte o Apêndice). Os sensores do medidor de calor plano são montados em alças telescópicas especiais, que permitem instalar sensores em diferentes alturas. Os sensores de busca usados para medir a densidade dos fluxos de calor dos dutos são montados diretamente no último. Pelo menos 10 sensores são instalados em cada dispositivo de medição. Para conectar sensores a equipamento de medição são usados cabos de extensão que permitem que um dispositivo de medição atenda a sensores localizados em um raio de aproximadamente 10 m. Os sensores são conectados ao dispositivo de medição usando um cabo de extensão através de conectores e, após a leitura das leituras, são movidos para um novo local, que garante o fluxo de medição. 14. O procedimento para medir a densidade dos fluxos de calor com o medidor de calor ITP-2 é dado no apêndice. 15. Medições de temperaturas de superfície com uma sonda de temperatura T-4 (Apêndice) são feitas nos mesmos locais que as medições de causas térmicas, com base em - uma mudança de temperatura por 5 -10 medições de fluxo de calor. A temperatura ambiente também é medida pelo sensor de temperatura.pom T-4 dentro de cada marca da caldeira a uma distância de 1 m da superfície de liberação de calor. 16. Na presença de superfícies não isoladas que liberam calor com uma temperatura superior a 100 - 120 ° C, o fluxo de calor é calculado condicionalmente a partir da temperatura da superfície e do ar ambiente usando o tráfego (Apêndice). No gráfico, a curva pontilhada para determinar a perda de calor a partir de 1 m 2 refere-se a uma superfície plana, mas também pode ser aplicada a tubulações com diâmetro de 318 mm e superior. Para determinar a perda de calor de 1 p o g. m de tubulação de qualquer diâmetro superior a 318 mm, o valor da perda de calor encontrado na curva pontilhada deve ser multiplicado por π d n. A temperatura da superfície é determinada por medição direta ou é considerada igual à temperatura do refrigerante. 3. REGISTRO DOS RESULTADOS DOS TESTES TÉRMICOS17. Para todos uma seção separada um documento de medição primária é compilado - um mapa na forma indicada na Tabela. . O mapa inclui: a) o nome dos elementos individuais de liberação de calor desta seção; b) área (m 2 ) superfície de liberação de calor de cada elemento desta seção; dentro) valor médio densidade de fluxo de calor (q, kcal / m 2 ∙ h) para cada elemento, calculado como a média aritmética de todas as medições desse elemento no local; d) fluxo de calor total ( Q, kcal /h) de cada elemento liberador de calor, definido como o produto da área do elemento liberador de calorSm 2 por densidade média fluxo de calorq kcal / m 2 ∙ h ( Q = S ∙ q kcal/h); e) temperatura média da superfíciet n°C de cada elemento,calculado como o valor médio aritmético para todas as medições em um determinado elemento dentro do site; f) temperatura ambientelata° C, medido nesta área; g) o número de medições de densidade de fluxo de calor realizadas para cada elemento. Os valores totais são calculadosS m2, Qkcal/h e o número de medições. O número de série, marca e nome do local de medição são colocados no mapa. No diário de observação, segundo o qual o mapa foi compilado, é feita uma marcação: “Para o mapa№ ...» mesa 2 Resultados de testes térmicos do revestimento da caldeira (por exemplo: câmara de combustão)
Tabela 4 Os resultados dos testes térmicos do revestimento nos elementos ampliados da unidade da caldeira (resumo)
4. PROCESSAMENTO DE RESULTADOS DE TESTESa) Pequena descrição unidade de caldeira; b) informações básicas sobre o projeto de alvenaria e isolamento térmico, incluindo esboços dos detalhes de alvenaria característicos deste projeto, informações sobre as principais estruturas isolantes térmicas e dados sobre a inspeção do estado da alvenaria e isolamento térmico da unidade da caldeira; dentro) tabelas dinâmicas resultados do teste em forma de tabela. , e . Arroz. 2. Circuito do sensor do medidor de calor O medidor de calor ITP-2 consiste em um sensor e um dispositivo secundário. Os sensores são intercambiáveis, pois a escala do dispositivo secundário é graduada de acordo com a resistência elétrica dos sensores e suas dimensões geométricas. Circuito do sensor O sensor do medidor de calor (Fig. ) consiste em uma carcaça altamente condutora de calor (alumínio) 4, na qual um aquecedor 3 feito de fio de manganina e uma bateria de acabamento são colocados em uma junta isolante de calor 5.termopares térmicos, cujas junções 2 e 6 estão localizadas em ambos os lados da junta de isolamento térmico. O aquecedor 3 e as junções do termopar diferencial 2 são cobertos com uma placa de cobre condutora de calor 1, que é o elemento aquecido real do medidor de calor. As junções do termopar diferencial b estão localizadas sob a junta de isolamento térmico na carcaça do sensor. Assim, a bateria de termopares diferenciais indica a presença ou ausência de diferença de temperatura entre a carcaça do sensor e o elemento aquecido. O kit do medidor de calor inclui dois sensores (Fig. ): a) sensor na forma de um disco com bordas chanfradas 1 é usado para medir a densidade dos fluxos de calor de superfícies planas. Ele é conectado usando um dispositivo de mola ("viluki”), inserido em ranhuras especiais, com uma alça do suporte e através de um conector de plugue com um fio com um dispositivo secundário; b) um sensor na forma de um disco com um certo raio de curvatura no plano inferior 2, inserido em uma placa de borracha, é usado para medir a densidade dos fluxos de calor de superfícies cilíndricas. A placa de borracha possui ressaltos nas bordas para prender o sensor ao objeto em teste. O sensor é conectado por um fio ao dispositivo secundário por meio de um conector de plugue. Esquema do dispositivo secundário O esquema do dispositivo secundário é mostrado na fig. . Uma fonte é instalada para alimentar o aquecedor do sensor 1 corrente direta 2 - três baterias do tipo "Saturno". Para medir a intensidade da corrente que passa pelo aquecedor, um miliamperímetro 3 é incluído no circuito deste último, reostatos 4 são incluídos para ajustar a intensidade da corrente. A bateria de termopares diferenciais é conectada diretamente a zerolionômetro 5. O sensor é conectado ao dispositivo secundário com um conector de plugue 10. Com base nos limites de medição selecionados 0 - 100 e 0 - 500 kcal/m 2 ∙ h, a área do elemento aquecido é de 6 cm 2 e a resistência do aquecedor é de 25 Ohm, os limites de medição do miliamperímetro são respectivamente 52,9 e 118,2 mA. Para garantir esses limites, foram selecionadas resistências adicionais 6 e resistência shunt 7, levando em consideração as características do miliamperímetro. Arroz. 4. Esquema do dispositivo secundário Para energizar e encurtar o quadro nulgaa chave 8 é instalada no lionômetro e a chave 9 é usada para alterar os limites de medição. Medição da densidade do fluxo de calor Para medir a densidade do fluxo de calor, o sensor do medidor de calor é conectado ao dispositivo secundário usando um conector de plugue. Quando o interruptor 8 está na posição “off”, a posição do ponteiro do galvanômetro nulo é verificada e, se necessário, é colocada em “0” pelo corretor. O interruptor 9 está ajustado para o limite de medição correspondente ao fluxo de calor esperado. Em superfícies planas ou superfícies com um grande raio de curvatura (mais de 2 m), a medição é feita com um sensor plano. Para isso, o sensor é pressionado com um suporte pela parte plana inferior contra a superfície a ser medida, e o interruptor 8 é colocado na posição “on”. Em superfícies com pequeno raio de curvatura (pipeline), a medição é feita por um sensor com placa de borracha. Para fazer isso, o sensor é sobreposto na superfície medida de modo que a curvatura da parte inferior do sensor coincida com a curvatura da superfície medida, e a placa de borracha é firmemente presa ao objeto medido usando as orelhas. tem. Ao aplicar o sensor na superfície aquecida testada, a carcaça do sensor altamente condutora termicamente mede sua temperatura; devido à diferença de temperatura entre a carcaça do sensor e o elemento aquecido, a fem aparece na saída da bateria dos termopares diferenciais. e o ponteiro do galvanômetro nulo se desvia da posição "0". Gradualmente, os reostatos aumentam “aproximadamente” e “finamente” a força da corrente no aquecedor do sensor. Com o aumento da temperatura do aquecedor e, consequentemente, das junções da bateria de termopares diferenciais localizadas sob o elemento aquecido, a agulha do galvanômetro nulo começa a se aproximar do valor "0". Quando pquando a seta passa por “0”, a corrente no aquecedor diminui com a ajuda de reostatos até que a agulha do zero-galvanômetro assuma uma posição zero estável. A posição estável da agulha do zero-galvanômetro é alcançada mais facilmente quando ela é lentamente trazida para "0". Para fazer isso, a seguinte técnica é usada: quando o sensor é aplicado a uma superfície quente, antes de ligar a alimentação de corrente para o aquecedor, a agulha do galvanômetro nulo se desvia para a posição esquerda. Uma corrente deliberadamente superestimada é dada ao aquecedor (a posição extrema direita da agulha do miliamperímetro), enquanto a agulha do galvanômetro nulo começa a se aproximar rapidamente de "0". Para reduzir a força atual deve começar até que o ponteiro passe por "0" - para 2 - 3 divisões. Na prática, o ciclo de ajuste da seta para "0" (mais ↔ menos) é repetido várias vezes com uma diminuição gradual da faixa de ajuste. Com uma posição zero estável (pelo menos 1 min) do ponteiro do galvanômetro zero, o valor da densidade do fluxo de calor é lido usando um miliamperímetro. A igualdade da densidade dos fluxos de calor do elemento aquecido do sensor e da superfície em teste é garantida pelo fato de que com uma alta condutividade térmica do corpo do sensor, o campo de temperatura dentro dele é equalizado e no momento do balanceamento a temperatura do corpo (igual à temperatura da superfície que está sendo testada) e a temperatura do elemento aquecido, a junta isolante do sensor será cercada por uma superfície isotérmica igual a todo o sensor. O tempo necessário para fazer uma medição, determinado pela inércia do corpo do sensor e estabilidade condições externas transferência de calor, ao usar um sensor plano é de 3 a 8 min, ao usar um sensor com placa de borracha devido à relativamente baixa condutividade térmica borracha - 20 - 30 min. NO último caso a medição real deve ser iniciada 15 a 20 minutos após a instalação do sensor no objeto de medição. A alta sensibilidade do circuito de medição torna possível tomar flutuações da agulha dentro de 1-2 divisões em torno de zero como a posição zero do galvanômetro nulo. Os sensores pintados fornecidos com o medidor de calor são adequados para medir a densidade do fluxo de calor em superfícies metálicas isolantes e pintadas. Para medições em superfícies metálicas brilhantes, também devem ser usadas sondas com superfície metálica brilhante. A necessidade de trocar as baterias pode ser julgada pela queda na corrente. Se a seta do miliamperímetro não estiver definida para 500 kcal/ m 2 ∙ h, as baterias do Saturn devem ser trocadas. Acessórios do medidor de calor 1. Para montar os sensores do medidor de calor em superfícies planas, são usados suportes de alças telescópicas. A altura da instalação (montagem) do sensor é regulada alterando o comprimento da pega e o seu ângulo de inclinação (Fig. ). 2. Os sensores de busca são fixados em superfícies com um pequeno raio de curvatura por meio de pinos de orelhas de cinto especiais (Fig. ). Na presença de um revestimento de metal ou cimento de amianto, o sensor é fixado amarrando nas mesmas orelhas com um cordão ou fio. Arroz. 5. Instalação dos sensores do medidor de calor em uma superfície plana: 1 - sensores; 2 - porta-cabos 3. Conexões Os sensores para o dispositivo de medição são realizados por meio de um cabo de extensão, que possui conectores nas extremidades que correspondem aos conectores do sensor e do dispositivo secundário (Fig. ). Ao instalar em uma altitude elevada, o cabo é conectado ao sensor antecipadamente. Portanto, pelo menos 3 cabos de extensão devem ser fornecidos para cada dispositivo de medição. Arroz. 6. Instalação do sensor de busca no pipeline: 1 - tubulação; 2 - sensor; 3 - montagens Arroz. 7. Cabo de extensão com conectores 4. Para medir densidades de fluxo de calor superiores a 500 kcal/m 2 ∙ h observado em elementos individuais da unidade da caldeira, uma faixa de medição adicional de 0 - 1000 kcal / m 2 ∙ h é incorporada ao medidor de calor e uma unidade de alimentação separada de 4 elementos é usada " Zs-ut- 30" (Fig. e). O limite de medição do miliamperímetro neste caso deve ser igual a 167 mA. Ao medir o valor do fluxo de calor específico, uma escala de 0 - 100 kcal / m 2 ∙ h é usada com um coeficiente de 10. Verificação do instrumento Durante a operação, o medidor de calor é submetido a uma verificação periódica obrigatória dos indicadores elétricos dentro dos prazos determinados pelas condições de operação, mas pelo menos uma vez a cada dois anos. Regras de armazenamento O medidor de calor deve ser armazenado em ambientes fechados a uma temperatura de 5 a 35°С e umidade relativa do ar não superior a 80%. No ar da sala onde o medidor de calor está armazenado, não deve haver impurezas nocivas que causem corrosão. A superfície dos elementos aquecidos dos sensores não deve ser submetida a qualquer influências mecânicas: pressão, fricção, choque. Anexo 2
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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. Após a mediçãoR100o termômetro é colocado em um termostato de gelo derretido e a resistência do termômetro é determinada a 0 ° C (R 0 ). Esta resistência não deve desviar-se do valor nominal de 53 ohms em mais de em ±0,1%.
Atitude deve estar dentro de 1,426 ÷ 0,002 * .
_____________
* O método especificado para verificar termômetros de resistência é fornecido pelo GOST 6651-59 e é descrito em detalhes na Instrução 157-62 do Comitê de Padrões, Medidas e Instrumentos de Medição do Conselho de Ministros da URSS.
3. O dispositivo secundário da sonda de temperatura é verificado usando uma caixa de resistência com classe de precisão de pelo menos 0,02, que possui uma década com centésimos de ohm. Ao verificar, é necessário levar em consideração que o dispositivo está calibrado com a resistência dos fios de alimentaçãoExt. R, igual a 1 ohm. A tabela de calibração para termômetros de resistência de cobre com graduação 23 é fornecida emDiferença de temperatura entre o metal do tubo e o ar, graus
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. [e etc.] . Determinação de perdas de calor de unidades de caldeira para o meio ambiente ( q 5 ). « Centrais Elétricas", 1965, nº 2.
Este fluxo de calor é descrito pela equação:
Q*= | T1-T2 | |||
ln(R02 | /R01) |
|||
2πλL | ||||
Uma característica conveniente da intensidade do fluxo de calor para um tubo que não depende do raio superfície cilíndrica, é a densidade de fluxo de calor linear (linear) q l:
ql \u003d | T - T | |||||||||||||||
log(R 02 /R 01 ) | ||||||||||||||||
ln(R | /r) | - linear |
||||||||||||||
resistência térmica do tubo. |
||||||||||||||||
Para tubos multicamadas | ||||||||||||||||
ql \u003d | T 1 − T n +1 | |||||||||||||||
log(R 0,i +1 | /R0,i) | |||||||||||||||
i=1 | 2πλi | |||||||||||||||
Para o processo de transferência de calor, a densidade do fluxo de calor q l passando por um tubo multicamada é determinada pela equação:
ql \u003d | T cf1 | − T av2 | ||||||||||||||||
+ ∑ | 0, eu + 1 | |||||||||||||||||
2π R 01α 1i = 1 | 2πλi | R0,i | 2πR 02 α2 |
|||||||||||||||
– resistências térmicas externas. |
||||||||||||||||||
2πRα | 2πR | |||||||||||||||||
Se você inserir a notação:
Kl \u003d | ||||||||||
+ ∑ | 0, eu | |||||||||
2π R 01α 1i = 1 | 2πλi | R0,i | 2πR 02 α2 |
|||||||
então a equação (5.6) assume a forma:
q l \u003d K l (T cf. 1− T cf. 2),
onde K l - coeficiente linear transferência de calor [W/(m K)]. Diferença de temperatura entre o meio e o contato
superfície é determinada pelas equações:
− T | |||||||||||
2πRα | |||||||||||
− T | |||||||||||
2πR 02 α1 | |||||||||||
EXEMPLOS
1. O revestimento do forno da caldeira a vapor consiste em duas camadas.
A camada interna é feita de tijolos refratários: δ 1 \u003d 400 mm, λ 1 \u003d 1,4 W / (m K), e a camada externa é feita de tijolo vermelho: δ 2 \u003d 200 mm,
λ2 =0,58 W/(m·K). A temperatura interna e | superfície externa |
|||||||||||||
alvenaria, respectivamente T 1 = | 900 ° C e T 3 \u003d 90 ° C. |
|||||||||||||
Determinar a perda de calor | através de alvenaria e o maior |
|||||||||||||
temperatura T 2 tijolo vermelho. | ||||||||||||||
Decisão. | ||||||||||||||
Para determinar | calor q usamos a equação |
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(5,1) para n = 2,0: | ||||||||||||||
T 1 - T 3 | 900 - 90 | 1292 W/m2. |
||||||||||||
400×10-3 | 200×10-3 | |||||||||||||
λ 1λ 2 | ||||||||||||||
Para determinar a temperatura no limite das camadas externa e interna do revestimento (T 2 ), usamos a equação (5.2):
T - T | |||||||
Daí T | T- | δ 1 q \u003d 900- | 400.10- 3 | × 1292= 530oC. |
|||
2. Determine a perda de calor Q [W] através de uma parede de |
|||||||
tijolo [λ = | comprimento l = 5 m, altura h = 4 m e |
||||||
espessura δ = 510 mm, se a temperatura do ar dentro da sala
T cf2 = - 30 ° C, coeficiente de transferência de calor da superfície externa da parede α 2 = 20 W / (m2 K). Calcule também as temperaturas nas superfícies das paredes T p1 e T p2.
Decisão. | |||||||||||||||
Usando a equação | (5.3) para n = | 1, encontre a densidade |
|||||||||||||
fluxo de calor: | |||||||||||||||
T av1− T av2 | 18 - (- 30) | 58,5 W/m2. |
|||||||||||||
510×10-3 | |||||||||||||||
α1 λ α2 | |||||||||||||||
Portanto, a perda de calor através da parede será igual a:
Q \u003d q S \u003d 58,5 5 4 \u003d 1170 W.
Para determinar as temperaturas das superfícies das paredes, usamos as equações (5.4). Destes segue:
q=18- | × 58,5 \u003d 10,4 ° C |
|||||||||||
q = -30 - | × 58,5 \u003d - 27,1 ° C. |
|||||||||||
3. Determinar o consumo de calor q l através da parede do tubo (d 1 / d 2 =
= 20/30 mm) em aço resistente ao calor, condutividade térmica
que λ \u003d 17,4 W / (m K), e as temperaturas das superfícies externa e interna T 1 \u003d 600 ° C, T 2 \u003d 450 ° C.
Decisão.
Para determinar o fluxo de calor através da parede do tubo, usamos a equação (5.5) para n = 1:
T1-T2 | 600 - 450 | 40750 W/m. |
|||||||||||
log(R 02 /R 01 ) | × 10-2 | ||||||||||||
× 3,14 | × 17,4 | × 10 | |||||||||||
4. Calcule a perda de calor de 1 m de tubo não isolado |
|||||||||||||
diâmetro d 1 / d 2 = 300/330 mm, colocado em uma |
|||||||||||||
ar, se a água fluir dentro do tubo com uma temperatura média T cp1 \u003d 90 ° C. Temperatura do ar ambiente T cf2 \u003d - 15 ° C. O coeficiente de condutividade térmica do material do tubo λ \u003d 50 W / (m K ), o coeficiente de transferência de calor da água para a parede do tubo α 1 \u003d 1000 W/(m2 K) e do tubo para o ar ambiente α 2 = 12 W/m2 K. Determine também as temperaturas nas superfícies interna e externa do tubo.
Decisão. | ||||||||||||||||||||||
Perda de calor de 1,0 m | encanamento | encontrar usando |
||||||||||||||||||||
usando a equação (5.6) para n = 1: | ||||||||||||||||||||||
ql \u003d | T av1− T av2 | |||||||||||||||||||||
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 | 89,8oC, |
|||||||||||||||||||
cf1 2π R 01 α 1 | 2π × 15 × 10- 2 × 103 | |||||||||||||||||||
e de (5.5) encontramos: | ||||||||||||||||||||
ln(R | /R) = 89,8 - | |||||||||||||||||||
16,5×10-2 | × 652 \u003d 89,6o C. | |||||||||||||||||||
2π × 50 | 15×10-2 | |||||||||||||||||||
TAREFAS | ||||||||||||||||||||
Determine o coeficiente de condutividade térmica | tijolo |
|||||||||||||||||||
espessura da parede | δ = 390 mm se a temperatura estiver em | interno |
||||||||||||||||||
superfície da parede T 1 = 300 ° C e na parte externa T 2 = 60 ° C. |
||||||||||||||||||||
Perda de calor através da parede | q = 178 W/m2. | |||||||||||||||||||
5.2. Através da parede de metal plana do forno da caldeira
com uma espessura δ = 14 mm, um fluxo de calor específico q = 25.000 W/m2 passa dos gases para a água fervente. Coeficiente de condutividade térmica do aço λ = 50 W/(m K).
Determine a diferença de temperatura entre as superfícies da parede.
5.3. Determine o fluxo de calor específico através de uma parede de concreto com espessura de δ = 300 mm, se as temperaturas nas superfícies interna e externa da parede, respectivamente, forem T 1 = 15 ° C e
T 2 \u003d - 15 ° C.
Coeficiente de condutividade térmica do concreto λ = 1,0 W/(m K).
5.4. Determine a perda de calor q através do teto da fornalha ardente,
5.5. Determine o consumo de calor Q [W] através de uma parede de tijolos com uma espessura de δ \u003d 250 mm em uma área de3 × 5 m2, se as temperaturas
superfícies de parede | T1= | e T2 | e coeficiente |
|||
condutividade térmica de um tijolo λ = 1,16 BT / (m K). | ||||||
5.6. Calcule a densidade do fluxo de calor q | através do apartamento |
|||||
máquina-ferramenta uniforme, espessura | muito menos largo |
|||||
nós e alturas, se | concluído: | |||||
a) de aço λ st \u003d 40 W / (m K); a partir de | λb = 1,1 W/(mK); c) de |
|||||
tijolo de diatomita λ k \u003d 0,11 W / (m K). Em todos os casos, a espessura
A camada interna é feita de tijolos refratários com espessura de δ 1 = 350 mm e a camada externa é feita de tijolos vermelhos com espessura de δ 2 = 250 mm.
Determine a temperatura na superfície interna da parede T 1 e no lado interno do tijolo vermelho T 2, se na parte externa a temperatura da parede T 3 \u003d 90 ° C, e a perda de calor através de 1 m2 da superfície da parede é de 1 kW. Os coeficientes de condutividade térmica de tijolos refratários e vermelhos são respectivamente iguais a:
tijolos e enchimento de diatomita entre eles. O enchimento de diatomita tem uma espessura de δ 2 = 50 mm e λ 2 = 0,14 W/(m·K), e o tijolo vermelho tem δ 3 = 250 mm e λ 3 = 0,7 W/(m·K).
Quantas vezes é necessário aumentar a espessura do tijolo vermelho para que o revestimento do forno sem enchimento de diatomita tenha a mesma resistência térmica interna que com o enchimento?
5.9. Determine o fluxo de calor q através da superfície da parede de aço da caldeira [δ 1 \u003d 20 mm, λ 1 \u003d 58 W / (m K)], coberto com uma camada de escala
[δ 2 \u003d 2 mm, λ 2 \u003d 1,16 W / (m K)]. A temperatura mais alta da superfície da parede é de 250°C, e temperatura mais baixa escala 100 ° C. Determine também a temperatura mais alta da escala.
5.10. Calcule o fluxo de calor através de 1 m2 da superfície de aquecimento limpa da caldeira a vapor e a temperatura nas superfícies da parede, se os seguintes valores forem fornecidos: temperatura do gás de combustão T cp1 = = 1000 ° C, temperatura da água fervente T cp2 = 200 ° C, coeficientes de transferência de calor dos gases para a parede α 1 = 100 W / (m2 K) e da parede para a água fervente α 2 = 5000 W / (m2 K). O coeficiente de condutividade térmica do material da parede λ = 50 W/(m K) e a espessura da parede δ = 12 mm.
5.11. Resolva o problema 10 sob a condição de que durante a operação a superfície de aquecimento da caldeira a vapor do lado dos gases de combustão fosse coberta com uma camada de fuligem com uma espessura de δ c = 1 mm
[ λ s = 0,08 W/(m K)], e do lado da água - uma camada de incrustação com espessura de δ n = 2 mm [λ n = 0,8 W/(m K)]. Calcule o fluxo de calor através de 1 m2
superfície de aquecimento contaminada e temperatura nas superfícies das respectivas camadas T p1 , T p2 , T p3 e T p4 .
Compare os resultados do cálculo com a resposta do problema 10 e determine a diminuição da carga térmica q (em %).
5.12. Determine a densidade do fluxo de calor q [W / m2] através de uma parede de tijolos de 510 mm de espessura com um coeficiente de condutividade térmica λ k \u003d 0,8 W / (m K), coberto do lado de fora com uma camada de isolamento térmico
transferência de calor da superfície externa α 2 \u003d 20 W / (m2 K). Calcule também as temperaturas nas superfícies da parede T p1, T p2 e na superfície da camada T p3.
5.13. As serpentinas do aquecedor de vapor são feitas de tubos de aço resistentes ao calor com um diâmetro de d 1 / d 2 = 32/42 mm com um coeficiente
Calcule o fluxo de calor específico através da parede por unidade de comprimento do tubo q l.
5.14. Chaminé de concreto armado coberta com dentro camada de revestimento refractário λ1 = 0,5 W/(mK).
Determine a espessura do revestimento δ 1 e a temperatura da superfície externa do tubo T 3, desde que a perda de calor não exceda q l \u003d 2000 W / m, e as temperaturas mais altas do revestimento e do concreto não excedam T 1 = 421°C e T2 = 200°C.
5.15. Tubulação de vapor de aço coberta com duas camadas de isolamento térmico mesma espessura[δ = 50 mm, λ2 = 0,07 W/(mK), λ3 = 0,14 W/(mK)].
Determine a perda de calor q l [W / m] e a temperatura T 3 na interface entre essas camadas. Repita esses cálculos, desde que o isolamento da primeira camada seja instalado no lugar da segunda.
Temperatura T 4 no exterior | superfícies são as mesmas em ambos os casos. |
||||||
kova e é igual a 50 ° C. | |||||||
Determine a temperatura nos limites das camadas de uma camada de três camadas |
|||||||
isolamento de tubos. O diâmetro interno do tubo d = 245 mm. | |||||||
camadas e coeficientes de condutividade térmica de isolante |
|||||||
materiais | respectivamente | são iguais: δ1 = 100 mm, δ2 = 20 mm, δ3 = 30 |
|||||
mm, λ1 = | 0,03 W/(mK), | 0,06 W/(mK) | e λ3 = 0,12 W/(mK). |
||||
Temperatura | interno | superfície da tubulação 250° С, | |||||
superfície externa do isolamento 65°C. | |||||||
Definir | fluxo de calor | através da superfície | |||||
tubulação de vapor (d 1 / d 2 \u003d 140/150), isolada com duas camadas de
e na superfície externa do isolamento T 4 \u003d 55 ° C. | ||||
Como a perda de calor através de uma parede isolada mudará, | ||||
trocar camadas isolantes? | ||||
5.18. Diâmetro da tubulação d 1 /d 2 | 44/51 mm, em que |
|||
óleo fluindo, coberto | espessura δ2 = 80 | |||
Coeficientes de condutividade térmica do material da tubulação e concreto
óleo para a parede α1 = 100 W/(m2 K) e da superfície de concreto para o ar
α2 = 10 W/(m2K).
Determine a perda de calor de 1 m da tubulação coberta com concreto. 5.19. Chapas planas de alumínio com 0,8 mm de espessura -
teor de água da parede λ = 203,5 W/(mK). Determine o fluxo de calor específico transferido através da parede.
5.20. Estime as perdas de calor de 1,0 m de uma tubulação com um diâmetro de d 1 / d 2 = 150/165 mm, coberta com uma camada de isolamento com uma espessura de δ1 = 60 mm, se a tubulação for colocada no ar com T cp2 = - 15 ° C e a água flui através dele com uma temperatura média T cp1 = 90 ° C. Os coeficientes de condutividade térmica do material do tubo e do isolamento são respectivamente λ1 = 50 W/(m K), λ2 = 0,15 W/(m K ), e os coeficientes de transferência de calor da superfície de isolamento para o ar ambiente são α2 = 8 W/(m2 K), e da água para a parede do tubo α1 = 1000 W/(m2 K). Calcule também
temperatura na superfície externa do tubo e na superfície externa do isolamento.
5.21. Determine a capacidade necessária dos radiadores de aquecimento do auditório se a alvenaria de sua parede externa (8× 4,5 m, δ = 500 mm) é feito de tijolo vermelho (λ = 0,7 W / m K), e as temperaturas da superfície T] = 12 ° C e T 2 = -15 ° C. (As janelas estão condicionalmente ausentes). Qual é a profundidade de congelamento da parede.
5.22. A janela do auditório tem caixilharia dupla com um vão entre os vidros de 60 mm. Calcule a perda de calor pela abertura da janela 5× 3 m, se a espessura do vidro for δ = 4 mm e suas temperaturas corresponderem a
superfícies correspondentes T 1 \u003d 10 ° C e T 4 \u003d -18 ° C. λ st \u003d 0,74 e
λ ar = 0,0244 W/m K.
5.23 Calcule a densidade linear do fluxo de calor através da parede da bobina de tubos (d 1 / d 2 \u003d 40 / 47 mm) de aço resistente ao calor
(λ \u003d 16,5 W / (m K)), se as temperaturas de seu interior e superfícies externas são 400°C e 600°C, respectivamente. Em que valor do raio do tubo a temperatura na parede é igual a 500 ° C.
5.24. A tubulação de vapor de aço (d 2 = 100 e δ = 5 mm) é colocada ao ar livre T cp2 = 20 ° C. = 0,11 W/m K).
Calcule a perda de calor por metro linear da tubulação de vapor e a temperatura em seus limites, se a temperatura do vapor for T cp1 = 300°C, e os coeficientes de transferência de calor do vapor para a superfície interna da tubulação de vapor e da superfície externa da segunda camada de isolamento ao ar são 90 e 15 W/(m2, respectivamente) TO).
Nas caldeiras, bem como em outras instalações de aquecimento, nem todo o calor liberado durante a combustão do combustível é usado. Suficiente o máximo de o calor sai junto com os produtos da combustão para a atmosfera, parte é perdida através do corpo da caldeira e uma pequena parte é perdida devido à subcombustão química ou mecânica. Subcombustão mecânica refere-se à perda de calor devido à falha ou arrastamento de elementos de cinzas com partículas não queimadas.
O balanço térmico da caldeira é a distribuição do calor liberado durante a combustão do combustível em calor útil utilizado para o fim a que se destina e em perdas de calor que ocorrem durante a operação de equipamentos térmicos.
Esquema das principais fontes de perda de calor.
Como valor de referência do aporte de calor, toma-se o valor que poderia ser liberado com o menor poder calorífico de todo o combustível.
Se a caldeira usa combustível sólido ou líquido, o balanço térmico é em quilojoules em relação a cada quilograma de combustível consumido e, quando o gás é usado, em relação a cada metro cúbico. Em ambos os casos, o balanço de calor pode ser expresso como percentagem.
Equação de equilíbrio térmico
A equação para o balanço térmico da caldeira ao queimar gás pode ser expressa pela seguinte fórmula:
Os parâmetros de carga ideais fornecem alta performance aquecedor.
- QT=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6;
- onde QT é total calor térmico que entrou no forno da caldeira;
- Q1 - calor útil, que é usado para aquecer o refrigerante ou produzir vapor;
- Q2 é a perda de calor que escapa para a atmosfera com os produtos da combustão;
- Q3 - perda de calor associada à combustão química incompleta;
- Q4 - perda de calor por subqueima mecânica;
- Q5 - perda de calor pelas paredes da caldeira e tubulações;
- Q6 - perda de calor devido à remoção de cinzas e escórias do forno.
Como pode ser visto na equação do balanço de calor, ao queimar gases ou combustível líquido não há valores de Q4 e Q6, que são típicos apenas para combustíveis sólidos.
Se o balanço de calor é expresso como uma porcentagem do calor total (QT=100%), então dada equação toma a forma:
- 100=q1+q2+q3+q4+q5+q6.
Se dividirmos cada termo da equação do balanço de calor dos lados esquerdo e direito por QT e multiplicar por 100, obtemos o balanço de calor como uma porcentagem da entrada total de calor:
- q1=Q1*100/QT;
- q2=Q2*100/QT e assim por diante.
Se combustível líquido ou gasoso for usado na caldeira, não haverá perdas q4 e q6, a equação do balanço de calor da caldeira em porcentagem assume a forma:
- 100=q1+q2+q3+q5.
Cada tipo de calor e equações devem ser considerados com mais detalhes.
Calor que foi usado para o propósito pretendido (q1)
Esquema do princípio de operação de um gerador de calor estacionário.
O calor que é utilizado para o seu fim direto é considerado aquele que é gasto no aquecimento do refrigerante, ou na obtenção de vapor com uma determinada pressão e temperatura, que é calculada a partir da temperatura da água que entra no economizador da caldeira. A presença de um economizador aumenta significativamente a quantidade de calor útil, pois permite mais utilizar o calor contido nos produtos da combustão.
Durante a operação da caldeira, a elasticidade e a pressão do vapor dentro dela aumentam. O ponto de ebulição da água também depende deste processo. Se em condições normais O ponto de ebulição da água é 100°C e, à medida que a pressão de vapor aumenta, esse valor aumenta. Neste caso, o vapor que está na mesma caldeira junto com a água fervente é chamado de saturado, e o ponto de ebulição da água a uma dada pressão vapor saturadoé chamada de temperatura de saturação.
Se não houver gotículas de água no vapor, ele é chamado de vapor saturado seco. Fração de massa vapor saturado seco em vapor úmido é o grau de secura do vapor, expresso em porcentagem. Em caldeiras a vapor, a umidade do vapor varia de 0 a 0,1%. Se a umidade exceder esses indicadores, a caldeira não funciona no modo ideal.
Calor útil, que é gasto no aquecimento de 1 litro de água de temperatura zero até o ponto de ebulição em pressão constante, é chamada de entalpia do líquido. O calor necessário para converter 1 litro de um líquido em ebulição em um estado de vapor é chamado de calor latente vaporização. A soma desses dois indicadores é o conteúdo total de calor do vapor saturado.
Perda de calor com produtos de combustão escapando para a atmosfera (q2)
Este tipo de perda em termos percentuais mostra a diferença entre a entalpia dos gases de combustão e o ar frio que entra na caldeira. As fórmulas para determinar essas perdas diferem ao usar tipos diferentes substâncias combustíveis.
A combustão do óleo combustível leva à perda de calor devido à subqueima química.
Ao usar combustível sólido, as perdas q2 são:
- q2=(Ig-αg*Ic)(100-q4)/QT;
- onde Ig é a entalpia dos gases que saem da atmosfera (kJ/kg), αg é o coeficiente de excesso de ar, Iv é a entalpia do ar necessário para a combustão na temperatura de sua entrada na caldeira (kJ/kg).
O indicador q4 é introduzido na fórmula porque o calor liberado durante a combustão física de 1 kg de combustível deve ser levado em consideração, e não para 1 kg de combustível que entra na fornalha.
Ao usar combustíveis gasosos ou líquidos, a mesma fórmula tem a forma:
- q2=((Ig-αg*Ic)/QT)*100%.
As perdas de calor com gases de combustão dependem do estado da própria caldeira de aquecimento e do modo de operação. Por exemplo, ao carregar manualmente o combustível no forno, as perdas de calor desse tipo aumentam significativamente devido ao influxo periódico de ar fresco.
As perdas de energia térmica com os gases de combustão que saem da atmosfera aumentam com o aumento da sua temperatura e da quantidade de ar consumida. Por exemplo, a temperatura dos gases que saem da atmosfera na ausência de um economizador e um aquecedor de ar é de 250-350°C, e na presença deles é de apenas 120-160°C, o que aumenta a quantidade de calor útil várias vezes.
Esquema de ligação da caldeira.
Por outro lado, uma temperatura insuficiente dos produtos de combustão que saem pode levar à formação de condensado de vapor de água nas superfícies de aquecimento, o que também afeta a formação de gelo nas chaminés no inverno.
A quantidade de ar consumida depende do tipo de queimador e do modo de funcionamento. Se for aumentado de valor ideal, então isso leva a alto teor ar nos gases de escape, o que adicionalmente leva parte do calor. Este é um processo inevitável que não pode ser interrompido, mas pode ser valores mínimos. NO realidades modernas O coeficiente de fluxo de ar não deve exceder 1,08 para queimadores de injeção total, 0,6 para queimadores de injeção de ar parcial, 1,1 para queimadores de mistura de ar forçado e 1,15 para queimadores de difusão mista externa. A presença de vazamentos de ar adicionais no forno e nos tubos da caldeira leva a um aumento nas perdas de calor com o ar de saída. Manter o fluxo de ar em um nível ideal permite reduzir o valor de q2 ao mínimo.
Para minimizar o valor de q2, é necessário limpar a parte externa e superfície interior caldeira, certifique-se de que não há calcário, o que reduz a transferência de calor do combustível queimado para o meio de aquecimento, cumpra os requisitos para a água usada na caldeira, monitore a caldeira e as conexões da tubulação quanto a danos, a fim de evitar a entrada de ar . O uso de superfícies de aquecimento elétrico adicionais no caminho do gás consome eletricidade. No entanto, a economia do consumo ideal de combustível será muito maior do que o custo da eletricidade consumida.
Perda de calor por subqueima química de combustível (q3)
Este tipo de circuito protege o sistema de aquecimento do superaquecimento.
O principal indicador de combustão química incompleta de combustível é a presença nos gases de escape de monóxido de carbono (quando se utiliza combustível sólido) ou monóxido de carbono e metano (quando se queima combustível gasoso). A perda de calor da queima química é igual ao calor que pode ser liberado durante a combustão desses resíduos.
A combustão incompleta do combustível depende da falta de ar, má mistura do combustível com o ar, diminuição da temperatura no interior da caldeira ou quando a chama do combustível queimado entra em contato com as paredes da caldeira. No entanto, um aumento excessivo na quantidade de oxigênio de entrada não apenas não garante a combustão completa do combustível, mas também pode interromper o funcionamento da caldeira.
O teor ideal de monóxido de carbono na saída do forno a uma temperatura de 1400°C não deve ser superior a 0,05% (em termos de gases secos). Nesses valores, a perda de calor por subqueima será de 3 a 7%, dependendo do combustível. A falta de oxigênio pode elevar esse valor até 25%.
Mas é necessário alcançar tais condições para que não haja subqueima química do combustível. É necessário garantir o fornecimento ideal de ar ao forno, manter uma temperatura constante dentro da caldeira e obter uma mistura completa da mistura de combustível com o ar. A operação mais econômica da caldeira é alcançada quando o conteúdo dióxido de carbono nos produtos de combustão que escapam para a atmosfera, ao nível de 13-15%, dependendo do tipo de combustível. Com um excesso de entrada de ar, o teor de dióxido de carbono na fumaça que sai pode diminuir em 3-5%, mas a perda de calor aumentará. No operação normal as perdas do equipamento de aquecimento q3 são 0-0,5% para carvão pulverizado e 1% para fornos em camadas.
Perda de calor por subqueima física (q4)
Esse tipo de perda ocorre devido ao fato de partículas de combustível não queimadas caírem pela grelha para o cinzeiro ou serem transportadas junto com os produtos da combustão através da tubulação para a atmosfera. A perda de calor por subqueima física depende diretamente do projeto da caldeira, da localização e forma da grelha, da força de tração, do estado do combustível e de sua sinterização.
As perdas mais significativas são de subqueima mecânica durante a combustão em camadas de combustível sólido e tração excessivamente forte. Neste caso, um grande número de pequenas partículas não queimadas é levada com a fumaça. Isso é especialmente bem manifestado ao usar combustível heterogêneo, quando pequenos e grandes pedaços de combustível se alternam nele. A combustão de cada camada acaba sendo não uniforme, pois pequenos pedaços queimam mais rápido e são levados pela fumaça. O ar entra nas lacunas resultantes, o que resfria grandes pedaços de combustível. Ao mesmo tempo, eles são cobertos com uma crosta de escória e não queimam completamente.
As perdas de calor durante a queima mecânica são geralmente cerca de 1% para fornos de carvão pulverizado e até 7,5% para fornos em camadas.
Perda de calor diretamente através das paredes da caldeira (q5)
Este tipo de perda depende da forma e design da caldeira, da espessura e qualidade do revestimento da caldeira e dos tubos da chaminé e da presença de uma tela de isolamento térmico. Além do mais, grande influência O design do próprio forno, bem como a presença de superfícies de aquecimento adicionais e aquecedores elétricos no caminho da fumaça, afetam as perdas. Estas perdas de calor aumentam na presença de correntes de ar na sala onde o equipamento de aquecimento, bem como no número e duração da abertura do forno e escotilhas do sistema. A redução do número de perdas depende do correto revestimento da caldeira e da presença de um economizador. Favoravelmente, o isolamento térmico dos tubos através dos quais os gases de escape são descarregados na atmosfera afeta a redução das perdas de calor.
Perda de calor devido à remoção de cinzas e escórias (q6)
Este tipo de perda é típico apenas para combustível sólido em estado grumoso e pulverizado. Quando não é queimado, partículas de combustível não resfriado caem no cinzeiro, de onde são retiradas, levando consigo parte do calor. Essas perdas dependem do teor de cinzas do combustível e do sistema de remoção de cinzas.
O balanço térmico da caldeira é um valor que mostra o funcionamento óptimo e económico da sua caldeira. Pela magnitude do balanço térmico, é possível determinar medidas que ajudarão a economizar combustível queimado e aumentar a eficiência dos equipamentos de aquecimento.
