MINISTERUL ENERGIEI ȘI ELECTRIFICARII AL DEPARTAMENTUL TEHNIC URSS PENTRU EXPLOATAREA SISTEMALOR DE ENERGIE

ÎNCREDERE DE STAT PENTRU ORGANIZAȚIE ȘI
RAȚIONALIZAREA CENTRALELOR ȘI A REȚELELOR DE DISTRICT
(ORGRES)

INSTRUCȚIUNI METODOLOGICE PRIVIND TERMICA
FACTURARE ȘI TESTARE TERMICĂ
IZOLAREA CAZANULUI

BIROUL DE INFORMAȚII TEHNICE
MOSCOVA 1967

Întocmită de Biroul de Informații Tehnice ORGRES

Editor: ing. S.V.HIZHNYAKOV

INTRODUCERE

S-a stabilit că pierderile de căldură către mediul extern de la suprafața căptușelii cazanelor moderne nu trebuie să depășească 300 kcal/m 2 ∙ h, iar temperatura maximă de pe suprafața exterioară a căptușelii nu trebuie să fie mai mare de 55 °C la o temperatură a aerului ambiant de aproximativ 30 °C în medie pe înălțimea cazanului [L. , , ].

În același timp, pierderea totală maximă admisă de căldură de către unitatea cazanului către mediuq 5 sunt determinate de „Calculul termic al unităților de cazan” [L. ], stabilindu-se relația dintre pierderile de căldură și debitul de abur al cazanelor. Conform calculului termic pentru cazane moderne cu capacitate de abur D = 220 ÷ 640 t/hq 5 este de 0,5 - 0,4% din consumul de combustibil. Această valoare, relativ mică în bilanţul termic general al cazanului, capătă o scară complet diferită atunci când este convertită în valori absolute, în valoare de aproximativ10.000 kcal/h per 1 MW de capacitate instalată și pierderi de căldurăq 5 depășesc 50% din toate pierderile de căldură prin izolarea termică a centralelor bloc.

În unele cazuri, din cauza abaterilor de la soluțiile de proiectare, a instalării de proastă calitate, a utilizării materialelor ineficiente și a soluțiilor de proiectare nereușite, a distrugerii parțiale a zidăriei și a izolației termice a cazanului în timpul reparațiilor echipamentelor de proces, precum și ca urmare a îmbătrânirea în timpul funcționării pe termen lung, un exces de valoareq 5 peste valorile standard. Cu o valoare suficient de mare a pierderilor de caldura de la cazan catre mediuQ 5 (kka l/h) chiar depăşind cu puţin valoareaq 5 (%) este asociat cu pierderi de căldură foarte semnificative. Deci, de exemplu, o creștereq 5 cu 0,1% pentru cazanele moderne echivalează cu arderea a aproximativ 2,0 tone de combustibil standard pe an la 1 MW de capacitate instalată. În plus, creștereaq 5 înrăutățește semnificativ starea sanitară și tehnică a cazanului.

Desigur, o determinare experimentală suficient de precisă a valorii realeq 5 (spre deosebire de definiția adoptată în timpul testării cazanelorq 5 ca membru rezidual al bilanțului termic) și aducerea acestuia în conformitate cu standardele existente ar trebui puse în practică în același mod în care se obișnuiește pentru restul izolației termice a conductelor de abur și a echipamentelor centralelor electrice [L. ].

1. DISPOZIȚII GENERALE

La evaluarea pierderilor totale de căldură ale unității cazanului, cea mai dificilă dintre structurile de protecție termică care trebuie testată este căptușeala acestuia [L. , , ].

Căptușelile cazanelor moderne sunt împărțite în două tipuri principale:

1. Căptușeli de țevi (umplute și din plăci prefabricate) montate direct pe țevi de ecran.

2. Zidarie de scut montata pe cadru.

Căptușeli din cărămidă veche susținute deSunt pe fundație, momentan lăsat pe cazane mici sau învechite.

Proiectarea zidăriei moderne prevede prezența elementelor de fixare metalice situate în grosimea zidăriei și extinzându-se parțial până la suprafața sa exterioară (știi, console etc.). Aceste părți metalice ale zidăriei sunt punți termice prin care căldura curge către zone individuale ale suprafeței. În unele modele, transferul de căldură este de 30 - 40% din fluxul total de căldură prin secțiuni individuale ale căptușelii. Această împrejurare prevede necesitatea unei amplasări adecvate a punctelor de măsurare pe suprafețele unor astfel de zidării, care să asigure obținerea unor condiții medii de transfer de căldură.

În funcție de condițiile de transfer de căldură, căptușelile fără înveliș metalic și cu înveliș metalic diferă semnificativ. O caracteristică specifică a acestuia din urmă este răspândirea căldurii de-a lungul planului pielii, care egalizează temperatura pe zonele sale semnificative. În diferite condiții externe de transfer de căldură (fluxuri de aer, contraflux local de căldură radiantă), o astfel de egalizare a temperaturii duce la o fluctuație bruscă a valorilor pierderilor de căldură specifice în secțiunile adiacente ale pielii. O altă caracteristică a cărămizilor cu înveliș este posibilitatea revărsărilor de căldură convectivă de-a lungul înălțimii în golul dintre cărămidă și zidărie.

Aceste circumstanțe fac necesară măsurarea pierderilor de căldură de-a lungul pielii într-un număr destul de mare de puncte, în special de-a lungul înălțimii, în ciuda uniformității aparente a câmpului de temperatură.

Complexitatea luării în considerare a pierderilor de căldură de la grinzile cadrului căptușelii și cazanului este rezolvată în aceste linii directoare prin introducerea unor condiții medii de măsurare. Această decizie este justificată de ponderea relativ mică a participării acestor suprafețe de eliberare a căldurii în cantitatea totală de pierderi de căldură ale cazanului.unitate la mediu.

O caracteristică a testelor termice de izolație a conductelor și a conductelor de cazan, care se află în sfera schimbului intens de căldură reciproc între ele și zidărie, este necesitatea de a determina cu atenție suprafața de căldură care eliberează cu adevărat, mai degrabă decât absorbantă, de exemplu. suprafata nu "inchisa" de un contraflux mai intens de caldura provenita de la obiectele din apropiere.

Adevărata direcție a fluxului de căldură este stabilită în acest caz prin măsurători de control ale fluxului de căldură specific de la diferite suprafețe care radiază căldură între ele.

Orientările elaborate definesc atât metoda de măsurare a fluxurilor de căldură specifice, cât și clasificarea tuturor suprafețelor care degajă căldură ale unei unități de cazan în ceea ce privește condițiile de transfer de căldură.

Fluxurile de căldură specifice măsurate, mediate pentru secțiuni individuale, se referă la suprafețele suprafețelor de eliberare a căldurii ale acestor secțiuni, determinate prin măsurare directă.

O astfel de schemă face posibilă evaluarea pierderilor de căldură pentru elementele individuale ale căptușelii și izolației termice a cazanului, dezvăluie ponderea fiecărui element în cantitatea totală de pierderi de căldură și, de asemenea, caracterizează calitatea căptușelii și a izolației termice.

Fezabilitatea tehnică a testării termice a căptușelii cazanului a fost determinată de utilizarea unui dispozitiv fundamental nou - un contor de căldură modelant ORGRES ITP-2. În condițiile termice dificile de funcționare a unității cazanului, principiul de funcționare și proiectarea dispozitivului ITP-2 fac posibilă determinarea, cu suficientă precizie și o perioadă mică de timp pentru o singură măsurare, direct într-un mod direct, fluxuri termice specifice cusuprafețe de transfer de căldură (densitatea fluxului de căldură) indiferent de forma, dimensiunea, starea suprafeței (izolare, metal) și condițiile de transfer de căldură.

Inerția mică a dispozitivului, dimensiunea redusă a senzorilor săi și interschimbabilitatea lor completă permit măsurarea în masă a fluxurilor de căldură cu utilizarea simultană a unui număr mare de senzori de pe toate suprafețele de eliberare a căldurii ale unității cazanului.

Trebuie remarcat faptul că utilizarea altor metode general acceptate pentru determinarea pierderilor de căldură (1 - prin diferența dintre temperaturile măsurate ale suprafeței și mediului; 2 - prin rezistența termică a stratului de protecție termică, determinată de temperatură diferența acesteia; 3 - prin măsurare directă folosind contoare de debit de căldură, cum ar fi un contor de căldură Schmidt ) în condițiile unității cazanului, nu poate fi recomandată, deoarece duce adesea la rezultate distorsionate [L. , ].

Motivul acestei limitari este legat de specificul conditiilor de transfer termic pe centrala, ceea ce exclude practic posibilitatea determinarii corecte a temperaturii aerului ambiant si a coeficientului de transfer termic. A, precum și prezența pieselor metalice încorporate și a suprafețelor metalice în zidărie. Conditii de masurare a fluxurilor termice specifice intr-un cazanunitate - un număr mare de puncte în fiecare secțiune separată relativ mică - necesită un număr de dispozitive suplimentare pentru contorul de căldură ITP-2. Aceste dispozitive (aplicații), fără a modifica natura fundamentală a contorului de căldură, facilitează tehnica de măsurare și reduc semnificativ intensitatea muncii.

Temperatura de suprafață a căptușelii și izolarea termică a cazanului (Reguli PTE) în timpul testelor termice se măsoară concomitent cu măsurarea fluxurilor de căldură cu sonda de temperatură ORGRES T-4 (Anexă).

2. ÎNCERCAREA TERMICĂ A FACTURĂRILOR

A. Lucrări pregătitoare

1. Înainte de începerea testului, se face o cunoaștere detaliată a diagramei cazanului și a proiectării căptușelii și izolației termice a acestuia. În același timp, sunt clarificate designul și materialele de cărămidă și izolație termică, precum și toate abaterile de la proiect..

2. Se întocmesc schițe ale zonelor caracteristice de cărămidă și un inventar al principalelor structuri termoizolante (conducte, conducte etc.).

3. Se efectuează o inspecție exterioară a zidăriei, în cadrul căreia se clarifică abaterile de la proiect și se remediază defectele exterioare: lipsă de izolație, fisuri, defecte de finisare etc.

B. Măsurarea suprafețelor de eliberare a căldurii

4. Determinarea suprafețelor de eliberare a căldurii se realizează prin măsurare directă.Pe cazanunități cu aranjament simetric, măsurarea se efectuează pe o jumătate a camerei de ardere și a arborelui de convecție.

5. La măsurarea suprafeței sunt luate în considerare doar acele suprafețe care degajă căldură mediului înconjurător. În cazul închiderii zidăriei de către alții, dau căldurăproiecția acestor elemente pe căptușeală este scăzută din aria sa de către elementele de închidere, iar suprafața de eliberare a căldurii a elementelor de închidere în sine este calculată prin partea lor proeminentă.

6. Pentru grinzile de profile diferite și locații diferite, poate fi adoptată o schemă condiționată pentru determinarea suprafețelor de eliberare a căldurii și a suprafețelor care acoperă căptușeala pe care sunt amplasate. În acest caz, măsurarea densității fluxului de căldură se efectuează numai cupartea frontală (partea „b” din diagramă), iar aria este determinată în conformitate cu diagrama (Fig.).

7. La determinarea zonei dau caldurasuprafete greu accesibile pentru masurarea conductelor si conductelor de aer, lungimea acestora se poate lua dupa dimensiunile indicate in desene si scheme, cu precizarea perimetrului de izolare prin masurare selectiva.

Pentru conductele de aer lungi se recomanda realizarea unor schite pe care sa fie marcate punctele de masurare.

B. Testare

8. Testele termice ale zidăriei se efectuează cu posibila funcționare constantă a cazanului. Prin urmare, atunci când cazanul este oprit în timpul perioadei de testare, acesta din urmă poate fi continuat după pornirea lui numai când se reface modul staționar de transfer de căldură de la suprafețele exterioare ale cazanului către mediu.

Aproximativ, acest lucru necesită aproximativ 36 de ore după oprirea cazanului10 - 12 ore și aproximativ 12 ore după oprirea cazanului timp de 4 - 6 ore.

Orez. 1. Schemă pentru determinarea ariilor condiționate ale grinzilor de diferite profile:

eu , II - grinzi orizontale și verticale

Curata acelea se determină suprafața de curgere (m 2): pentru grinzi orizontale 1, 2, 3, 4 - (a + b), 5- A; pentru grinzi verticale 1, 2 - (a + b). 3, 4 - (2a + b). Suprafața de închidere (m 2) pentru toate grinzile în toate cazurile - b

9. În perioada de testare, conform datelor operaționale, valorile medii ale aburuluiperformanța și consumul de combustibil, precum și abaterile maxime ale acestor valori de la medie (cu marcaj de timp).

Marca și conținutul de calorii al combustibilului sunt de asemenea fixe.

10. Măsurătorile pierderilor de căldură specifice (densitatea fluxului de căldură) de la suprafețele care eliberează căldură se efectuează în secțiuni separate în cadrul fiecărui marcaj (loc) de pe fiecare parte a cazanului cu o frecvență de măsurare setată (articol și tabel):

tabelul 1

Nr. hartă ______ Numele locului de măsurare

(de exemplu: fata camerei de ardere __ 16,34 ÷ 19,7)

a) caramidare; b) grinzi de cadru de cărămidă; c) grinzi cadrul cazanului; d) burlane în zona camerei de ardere și a pâlniei rece; e) conducte în interiorul părții convective; f) tambur și conducte din camera de ardere; g) conducta principală de abur la primul GPP; h) conducte de aer; i) site-uri; j) altele (trape, suflante, cămine etc.) a) 6 cm 2 din zona de zidărie, conducte de scurgere și conductă principală de abur; b) 15 m 2 din suprafața conductelor, conductelor de aer, tamburului cazanului și platformelor; c) 10 m 2 din suprafața grinzilor cadrelor căptușelii și cazanului. Ținând cont de faptul că pierderile de căldură de la grinzile cadrelor de căptușeală și cazanul în balanța globală a pierderilor de căldură sunt mici, în raport cu condițiile specifice, pot fi neglijate măsurătorile pe grinzi individuale situate incomod și departe. 13. Măsurătorile pierderilor specifice de căldură (densitatea fluxului de căldură) sunt efectuate cu ajutorul contorului de căldură ORGRES ITP-2 (vezi Anexa). Senzorii contorului plat de căldură sunt montați pe mânere telescopice speciale, care vă permit să instalați senzori la diferite înălțimi. Senzorii de căutare utilizați pentru măsurarea densității fluxurilor de căldură din conducte sunt montați direct pe acestea din urmă. Pe fiecare dispozitiv de măsurare sunt instalați cel puțin 10 senzori. Pentru conectarea senzorilor la dispozitivul de măsurare se folosesc prelungitoare care permit unui dispozitiv de măsurare să deservească senzorii aflați pe o rază de aproximativ 10 m. se asigură debitul de măsurare. 14. Procedura de măsurare a densității fluxurilor de căldură cu termometrul ITP-2 este dată în anexă. 15. Măsurătorile temperaturilor de suprafață cu o sondă de temperatură T-4 (Anexa) se fac în aceleași locuri ca și măsurătorile cauzelor termice, pe baza - o modificare a temperaturii la 5 -10 măsurători de flux de căldură. Temperatura ambientală este măsurată și de senzorul de temperatură.pom T-4 în cadrul fiecărui marcaj al cazanului la o distanță de 1 m de suprafața de eliberare a căldurii. 16. În prezența suprafețelor neizolate care degajă căldură cu o temperatură mai mare de 100 - 120 ° C, fluxul de căldură se calculează condiționat din temperatura suprafeței și a aerului înconjurător folosind trafic (Anexa). În grafic, curba punctată pentru determinarea pierderilor de căldură de la 1 m 2 se referă la o suprafață plană, dar poate fi aplicată și la conducte cu un diametru de 318 mm și mai mult. Pentru a determina pierderea de căldură de la 1 p o g. m de conductă cu orice diametru mai mare de 318 mm, valoarea pierderii de căldură găsită din curba punctată trebuie înmulțită cu π d n. Temperatura suprafeței este determinată prin măsurare directă sau se presupune că este egală cu temperatura lichidului de răcire. 3. ÎNREGISTRAREA REZULTATELOR ÎNCERCĂRILOR TERMICE 17. Pentru fiecare secțiune individuală, se întocmește un document de măsurare primară - o hartă în forma indicată în tabel. . Harta include: a) denumirea elementelor individuale de eliberare a căldurii din această secțiune; b) suprafata (m 2 ) suprafața de degajare a căldurii a fiecărui element din această secțiune; c) valoarea medie a densității fluxului de căldură (q, kcal / m 2 ∙ h) pentru fiecare element, calculată ca medie aritmetică a tuturor măsurătorilor pe acest element în cadrul amplasamentului; d) debitul total de căldură ( Q, kcal /h) din fiecare element de eliberare a căldurii, definit ca produsul suprafeței elementului de eliberare a călduriiSm 2 pe densitatea medie a fluxului de căldurăq kcal / m 2 ∙ h ( Q = S ∙ q kcal/h); e) temperatura medie a suprafeţeit n°C pentru fiecare element,calculată ca valoare medie aritmetică pentru toate măsurătorile pe un anumit element din amplasament; f) temperatura mediului ambiantstaniu° C, măsurat în această zonă; g) numărul de măsurători ale densității fluxului de căldură efectuate pentru fiecare element. Se calculează valorile totaleS m 2, Qkcal/h și numărul de măsurători. Numărul de serie, marca și numele locului de măsurare sunt trecute pe hartă. Pe registrul de observație, conform căruia a fost întocmită harta, se face un semn: „La hartă№ ...» masa 2 Rezultatele testelor termice ale căptușelii cazanului (de exemplu: camera de ardere) Denumirea elementului de zidărie F, m 2 Q, mii kcal/h F,% Q, % Numărul de măsurători qcp, kcal / m 2 ∙ h 1. Camera de ardere zidărie Țevi de scurgere Pozarea grinzilor de cadru grinzi cazanului Locuri Total 100,0 100,0 2 Arborele de convecție etc. (vezi paragraful ) Cazanul în ansamblu zidărie Țevi de scurgere etc. Total 100,0 100,0 Tabelul 4 Rezultatele testelor termice ale căptușelii pe elementele lărgite ale unității cazanului (rezumat) Nume S, m 2 Q, mii kcal/h S, % Q, % Numărul de măsurători Fluxul de căldură specific mediu q cp , kcal / m 2 ∙ h pâlnie rece Camera de ardere inclusiv tavan parte convectivă Conducte de aer Total 100,0 100,0 4. PRELUCRAREA REZULTATELOR TESTULUI a) o scurtă descriere a cazanului; b) informații de bază privind proiectul de cărămidă și termoizolație, inclusiv schițe ale detaliilor de cărămidă caracteristice acestui proiect, informații despre principalele structuri termoizolante și date privind verificarea stării zidăriei și izolarea termică a unității cazanului; c) tabele rezumative ale rezultatelor testelor sub formă de tabel. , și . Orez. 2. Circuitul senzorului contorului de căldură Contorul de căldură ITP-2 constă dintr-un senzor și un dispozitiv secundar. Senzorii sunt interschimbabili, deoarece scara dispozitivului secundar este gradată în funcție de rezistența electrică a senzorilor și dimensiunile geometrice ale acestora. Circuitul senzorului Senzorul contorului de căldură (Fig. ) constă dintr-o carcasă 4 foarte conductivă termic (aluminiu), în care un încălzitor 3 din sârmă de manganin și o baterie de tăiere sunt plasate pe o garnitură termoizolantă 5.termocupluri termice, ale căror joncțiuni 2 și 6 sunt situate pe ambele părți ale garniturii termoizolante. Încălzitorul 3 și joncțiunile termocuplului diferențial 2 sunt acoperite cu o placă de cupru conducătoare de căldură 1, care este elementul încălzit real al contorului de căldură. Joncțiunile termocuplului diferenţial b sunt situate sub garnitura termoizolantă de pe corpul senzorului. Astfel, bateria de termocupluri diferențiale indică prezența sau absența unei diferențe de temperatură între carcasa senzorului și elementul încălzit. Kitul contorului de căldură include doi senzori (Fig. ): a) senzorul sub formă de disc cu margini teșite 1 este utilizat pentru măsurarea densității fluxurilor de căldură de pe suprafețe plane. Este conectat folosind un dispozitiv cu arc ("viluki”), introdus în caneluri speciale, cu un mâner al suportului și printr-un conector cu un fir cu un dispozitiv secundar; b) un senzor sub formă de disc cu o anumită rază de curbură pe planul inferior 2, introdus într-o placă de cauciuc, este utilizat pentru măsurarea densității fluxurilor de căldură de pe suprafețele cilindrice. Placa de cauciuc are urechi la margini pentru atașarea senzorului la obiectul testat. Senzorul este conectat printr-un fir la dispozitivul secundar printr-un conector. Schema dispozitivului secundar Schema dispozitivului secundar este prezentată în fig. . Pentru a alimenta încălzitorul cu senzor 1, este instalată o sursă de curent continuu 2 - trei baterii de tip Saturn. Pentru a măsura puterea curentului care trece prin încălzitor, în circuitul acestuia din urmă este inclus un miliampermetru 3, reostate 4 sunt incluse pentru a regla puterea curentului.Bateria termocuplurilor diferențiale este conectată direct la zero.lionometru 5. Senzorul este conectat la dispozitivul secundar cu un conector 10. Pe baza limitelor de măsurare selectate 0 - 100 și 0 - 500 kcal/m 2 ∙ h, aria elementului încălzit este de 6 cm 2 și rezistența încălzitorului este de 25 Ohm, limitele de măsurare ale miliampermetrului sunt 52,9 și respectiv 118,2 mA. Pentru a asigura aceste limite, au fost selectate rezistențe suplimentare 6 și rezistență de șunt 7, ținând cont de caracteristicile miliametrului. Orez. 4. Schema dispozitivului secundar Pentru energizarea și scurtcircuitarea cadrului Nulgacomutatorul 8 este instalat pe lionometru și comutatorul 9 este utilizat pentru a modifica limitele de măsurare. Măsurarea densității fluxului de căldură Pentru a măsura densitatea fluxului de căldură, senzorul contorului de căldură este conectat la dispozitivul secundar folosind un conector. Când comutatorul 8 este în poziția „oprit”, poziția indicatorului galvanometru nul este verificată și, dacă este necesar, este setată la „0” de către corector. Comutatorul 9 este setat la limita de măsurare corespunzătoare fluxului de căldură așteptat. Pe suprafete plane sau cu o raza de curbura mare (mai mult de 2 m), masurarea se face cu un senzor plat. Pentru a face acest lucru, senzorul cu ajutorul suportului este apăsat de partea plată inferioară pe suprafața măsurată, iar comutatorul 8 este setat în poziția „pornit”. Pe suprafețe cu o rază de curbură mică (conductă), măsurarea se face cu ajutorul unui senzor cu o placă de cauciuc. Pentru a face acest lucru, senzorul este suprapus pe suprafața măsurată, astfel încât curbura părții inferioare a senzorului să coincidă cu curbura suprafeței măsurate, iar placa de cauciuc este strâns atașată (atașată) de obiectul măsurat folosind urechile pe care le face. are. Atunci când se aplică senzorul pe suprafața încălzită testată, carcasa senzorului foarte conductivă termic își ia temperatura; din cauza diferenței de temperatură dintre carcasa senzorului și elementul încălzit, EMF apare la ieșirea bateriei termocuplurilor diferențiale. iar indicatorul galvanometru nul deviază de la poziția „0”. Treptat, reostatele „aproximativ” și „fin” măresc puterea curentului în încălzitorul cu senzor. Odată cu creșterea temperaturii încălzitorului și, în consecință, a joncțiunilor bateriei de termocupluri diferențiale situate sub elementul încălzit, acul galvanometrului nul începe să se apropie de valoarea „0”. Când pcând săgeata trece prin „0”, curentul din încălzitor scade cu ajutorul reostatelor până când acul galvanometrului zero ia o poziție zero stabilă. Poziția stabilă a acului de galvanometru zero se realizează mai ușor atunci când este adus încet la „0”. Pentru a face acest lucru, se utilizează următoarea tehnică: atunci când senzorul este aplicat pe o suprafață fierbinte, înainte de a porni alimentarea cu curent a încălzitorului, acul galvanometrului nul deviază în poziția stângă. Un curent supraestimat în mod deliberat este dat încălzitorului (poziția extremă dreaptă a acului miliampermetrului), în timp ce acul galvanometrului nul începe să se apropie rapid de „0”. Pentru a reduce puterea curentului ar trebui să înceapă până când indicatorul trece prin „0” - pentru 2 - 3 diviziuni. În practică, ciclul de setare a săgeții la „0” (mai mult ↔ mai puțin) se repetă de mai multe ori cu o scădere treptată a intervalului de reglare. Cu o poziție zero stabilă (cel puțin 1 minut) a indicatorului galvanometrului zero, valoarea densității fluxului de căldură este citită cu un miliampermetru. Egalitatea densității fluxurilor de căldură de la elementul încălzit al senzorului și de la suprafața supusă încercării este asigurată de faptul că, cu o conductivitate termică ridicată a corpului senzorului, câmpul de temperatură din interiorul acestuia este egalizat și în momentul echilibrării. temperatura corpului (egale cu temperatura suprafetei testate) si temperatura elementului incalzit, garnitura izolatoare a senzorului va fi inconjurata de o suprafata izoterma deci la fel ca intreg senzorul. Timpul necesar pentru o măsurătoare, determinat de inerția corpului senzorului și de stabilitatea condițiilor externe de transfer de căldură, atunci când se utilizează un senzor plat este de 3 - 8 minute, când se utilizează un senzor cu o placă de cauciuc din cauza relativ scăzută. conductivitatea termică a cauciucului - 20 - 30 minute. În acest din urmă caz, măsurarea efectivă ar trebui să înceapă la 15-20 de minute după ce senzorul este instalat pe obiectul de măsurat. Sensibilitatea ridicată a circuitului de măsurare face posibilă luarea pentru poziția zero a galvanometrului nul a fluctuațiilor acului în 1 - 2 diviziuni în jurul zero. Senzorii vopsiți furnizați împreună cu contorul de căldură sunt potriviți pentru măsurarea densității fluxului de căldură atât pe suprafețele metalice izolante, cât și pe cele vopsite. Pentru măsurători pe suprafețe metalice lucioase, trebuie folosite și sonde cu suprafață metalică lucioasă. Necesitatea schimbarii bateriilor poate fi judecata dupa scaderea curentului. Dacă săgeata miliametrului nu este setată la 500 kcal/ m 2 ∙ h, bateriile Saturn ar trebui schimbate. Accesorii contor de căldură 1. Pentru a monta senzorii contorului de căldură pe suprafețe plane, se folosesc mânere-suporturi telescopice. Înălțimea instalării (montării) senzorului este reglată prin modificarea lungimii mânerului și a unghiului de înclinare a acestuia (Fig. ). 2. Senzorii de căutare sunt fixați pe suprafețe cu o rază mică de curbură prin fixarea lor cu urechi speciale de centură (Fig. ). În prezența unui strat de metal sau azbest-ciment, senzorul este atașat prin legarea de aceleași urechi cu un cordon sau sârmă. Orez. 5. Instalarea senzorilor contorului de căldură pe o suprafață plană: 1 - senzori; 2 - mânere-suporturi 3. Conexiuni Senzorii la dispozitivul de măsurare se realizează folosind un prelungitor, care are conectori la capete care corespund conectorilor senzorului și dispozitivului secundar (Fig. ). Când instalați la o altitudine mare, cablul este conectat în prealabil la senzor. Prin urmare, pentru fiecare dispozitiv de măsurare ar trebui prevăzute cel puțin 3 prelungitoare. Orez. 6. Instalarea senzorului de căutare pe conductă: 1 - conductă; 2 - senzor; 3 - monturi Orez. 7. Prelungitor cu conectori 4. Pentru a măsura densitățile fluxului de căldură mai mari de 500 kcal/m 2 ∙ h, observat pe elementele individuale ale unității cazanului, un domeniu de măsurare suplimentar de 0 - 1000 kcal / m 2 ∙ h este încorporat în contorul de căldură și este utilizată o unitate de alimentare separată de 4 elemente " Zs-ut- 30" (Fig. și). Limita de măsurare a miliampermetrului în acest caz ar trebui să fie egală cu 167 mA. La măsurarea valorii fluxului de căldură specific, se utilizează o scară de 0 - 100 kcal / m 2 ∙ h cu un coeficient de 10. Verificarea instrumentului În timpul funcționării, contorul de căldură este supus verificărilor periodice obligatorii ale indicatoarelor electrice în limitele de timp determinate de condițiile de funcționare, dar cel puțin o dată la doi ani. Reguli de depozitare Contorul de căldură trebuie depozitat în interior la o temperatură de 5 până la 35°С și umiditatea relativă a aerului nu mai mare de 80%. În aerul camerei în care este depozitat contorul de căldură, nu ar trebui să existe impurități dăunătoare care provoacă coroziune. Suprafața elementelor încălzite ale senzorilor nu trebuie supusă niciunei influențe mecanice: presiune, frecare, impacturi. Anexa 2 SONDA TERMICA ORGRES T-4 (DESCRIERE SI MANUAL DE UTILIZARE) Scop Ter Sonda de putere ORGRES T-4 cu un termometru de rezistență plat fără cadru este proiectată pentru a măsura temperatura suprafețelor plane și convexe în intervalul de la 0 la 100 °C. În special, este utilizat pentru măsurarea temperaturii suprafeței izolației termice a conductelor (precum și a suprafeței conductelor neizolate). Orez. 8. Schema aparatului cu un domeniu de măsurare suplimentar Orez. 9. Contor de căldură ITP-2 cu o sursă de alimentare separată: 1 - contor de căldură; 2 - alimentare Principiul de funcționare și dispozitiv Termosondă ORGRES T-4 (Fig. ) constă dintr-un băţ de măsurat eu și dispozitiv secundar II. Tija se termină cu un arc elastic 1, care întinde o bandă de material 2, în mijlocul căreia se lipește un element sensibil 3 sub forma unui termometru de rezistență din cupru plat, fără cadru, de design ORGRES. Termometrul de rezistență este o înfășurare plată de sârmă de cupru cu un diametru de 0.05 - 0,1 mm și corespunde clasei GOST 6651 -59 III și gradația 23 (rezistența inițială este de 53 ohmi la 0 °C). Orez. 10. Vedere generală a sondei de temperatură ORGRES T-4 Tija are un mâner 4, cu care termometrul de rezistență este apăsat strâns pe suprafață, a cărui temperatură este măsurată. Conductoarele de la termometru sunt trecute în interiorul baghetei prin mânerul acesteia și sunt conectate la dispozitivul secundar cu ajutorul unui cablu flexibil 5 cu un conector 6. Circuitul dispozitivului secundar este o punte echilibrată cu două limite de măsurare: (0 ÷ 50 și 50 ÷ 100 despre C (fig. ). Trecerea de la limita 0 ÷ 50°C până la limita de 50 ÷ 100 °C se realizează prin oprirea rezistențeir w, umăr de manevră podR1. Indicatorul de echilibru al punții este un galvanometru nul 1, montat în corpul dispozitivului secundar. Există o adâncitură în peretele din spate al corpului dispozitivului secundar, prin fanta căreia iese marginea discului moletat pentru a deplasa glisorul reocordului 2 și scara rotativă 3 conectată rigid la glisor, lungimea totală. dintre care aproximativ 365 mm. Pe panoul aparatului, pe lângă galvanometrul nul și fereastra pentru citirea diviziunilor scalei rotative, se află: un întrerupător de alimentare 4, un întrerupător pentru limitele de măsurare 5 și un conector 6 pentru conectarea unei tije de măsurare. Pe peretele lateral al carcasei se afla un capac care inchide buzunarul pentru elementul uscat 7 care alimenteaza puntea de masura. Pentru a evita deteriorarea galvanometrului nul din cauza pornirii alimentării în punte la deconectarea tijei de măsurare, este prevăzută o blocare în circuit, ceea ce înseamnă că atunci când conectorul este deconectat, circuitul de putere a podului este simultan întrerupt. Corpul dispozitivului secundar este echipat cu un capac cu încuietori de tensiune și un mâner de transport metalic. Dimensiunile dispozitivului secundar sunt 175×145×125 mm, greutatea întregului set de sonde de temperatură este de aproximativ 2 kg. Eroarea principală de măsurare a sondei de temperatură T-4 este ±0.5 °C. Orez. 11. Schema schematică a sondei de temperatură ORGRES T-4 La măsurarea temperaturii suprafețelor conductoare de căldură (metalice), sonda de temperatură oferă direct valoarea reală a temperaturii măsurate. La măsurarea temperaturii suprafețelor conducătoare de căldură scăzute (nemetalice), de exemplu, izolarea termică, aplicarea unui termometru de rezistență provoacă o denaturare a câmpului de temperatură la locul de măsurare, ca urmare a căreia sonda de temperatură oferă valori subestimate ale temperaturii măsurate. În acest caz, pentru a obține valoarea adevărată a temperaturii, este necesar să se introducă (adăugați) o corecție la citirile sondei de temperatură, în funcție de diferența de temperatură dintre suprafața de testare și aerul ambiant, precum și de conductibilitatea termică. a materialului izolator. Orez . 12. Corecție pentru sonda de temperatură ORGRES T-4 la măsurarea temperaturii suprafețelor conductoare de căldură scăzute Această corecție este determinată de graficul mediu (Fig. ), construit pe baza rezultatelor testelor de tip ale sondei de temperatură T-4 la măsurarea temperaturii izolației termice din materialele cele mai comune în centralele electrice (azbest).zurit, azbest-ciment, azbodiatom-ciment, alabastru-azbest, magnezie) și având un coeficient de conductivitate termică (determinat la o temperatură de izolație de 50 °C) în intervalul 0,2 ÷ 0,4 kcal / m ∙ h ∙ °C. Experiența cu sonda de temperatură T-4 arată că modificările conform fig. poate fi utilizat cu succes la măsurarea temperaturii izolației din materiale cu un coeficient de conductivitate termică de 0.1 până la 1,0 kcal/m ∙ h ∙ °С. Eroarea suplimentară de măsurare în acest caz nu depășește ±0,5 °C. Completitudine Setul de sonde de temperatură tip T-4 include: Tijă de măsurare 1 Dispozitiv secundar 1 Element de detectare de rezervă pe banda materială 1 Instructiuni de utilizare 1 Pregătirea pentru lucru și procedura de măsurare Pentru a măsura temperatura suprafeței cu o sondă de temperatură, trebuie să: 1. Scoateți capacul instrumentului. 2. Cu ajutorul corectorului, setați indicatorul galvanometrului nul la diviziunea zero a scalei. 3. Conectați tija de măsurare la dispozitivul secundar utilizând un conector cu fișă (când tija este deconectată, puntea nu este alimentată). 4. Pe baza valorii așteptate a temperaturii măsurate, setați comutatorul pentru limitele de măsurare în poziția corespunzătoare. 5. Apăsați ferm elementul sensibil al suportului (termometrul de rezistență) pe suprafața a cărei temperatură este măsurată. 6. Înainte de expirarea a 1 - 2 minute necesare pentru încălzirea termometrului de rezistență, setați comutatorul „Putere de punte” în poziția „Pornit”. 7. Rotiți discul proeminent al glisorului reochord până când indicatorul galvanometrului zero este setat la zero, după care, pe scară față de indicatorul imprimat pe geamul ferestrei scalei, citiți citirile. Dacă măsurarea a fost efectuată la limita de 50 ÷100 ° C, apoi adăugați 50 ° C la citirile citite pe scară. 8. La sfârșitul măsurătorii, opriți alimentarea la punte. Când se măsoară temperatura unei suprafețe cu conductoare termică scăzută (nemetalice), este necesar să se măsoare simultan temperatura aerului ambiant și diferența dintre temperaturile măsurate ale suprafeței și ale aerului., conform graficului din Fig. , găsiți corecția de făcut (adăugat) la citirile de temperatură măsurate cu sonda de temperatură. La măsurarea temperaturii suprafețelor metalice, nu este necesară nicio corecție. Pe lângă măsurarea temperaturilor suprafeței folosind o tijă, dispozitivul secundar al sondei de temperatură poate fi utilizat independent ca dispozitiv portabil pentru măsurarea temperaturilor folosind termometre standard de rezistență din cupru cu gradul 23. Când faceți acest lucru, rețineți următoarele: a) dispozitivul secundar este calibrat ținând cont de rezistența firelor de alimentareR VP= 1 ohm (rezistența cablului flexibil kerăul în fabricație este ajustat la o valoare de 1 ohm), prin urmare, atunci când se măsoară cu termometre, rezistența firelor de alimentare la acestea trebuie ajustată la o valoare de 1 ohm; b) firele de la termometrele de rezistență trebuie conectate la dispozitivul secundar folosind același conector ca pe cablul flexibil al baghetei (cu un jumper între prizele C și D pentru a închide circuitul de putere a podului). Metoda de îngrijire și testare Îngrijirea sondei de temperatură se reduce la schimbarea elementului uscat uzat, a cărui nevoie este determinată de o scădere semnificativă a sensibilității punții. La tensiunea normală a celulei uscate, indicatorul galvanometrului zero atunci când se deplasează scara reocordului cu 1°C ar trebui să devieze cu aproximativ o diviziune. Dacă este necesar, verificați sonda de temperatură în următoarea ordine: 1. Termometrul de rezistență se scoate din tija sondei, se pune într-o eprubetă sau într-o carcasă impermeabilă, iar într-un cazan de apă (în abur saturat de apă clocotită), rezistența termometrului se măsoară la 100°С ( R100). La determinarea punctului de fierbere al apei, se introduce o corecție pentru presiunea barometrică (conform unui barometru cu o eroare de citire de cel mult 0,1 mm Hg.Artă.). Rezistența se măsoară prin metoda de compensare folosind un potențiometru de laborator sau direct pe o punte dublă DC clasa 0,02 sau 0,05. Tabelul 5 Tabel de calibrare pentru termometre cu rezistență din cupru Denumire de gradare - gr. 23.R 0 = 53,00 ohmi, A 54,58	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. După măsurareR100termometrul este plasat într-un termostat de topire a gheții și rezistența termometrului este determinată la 0 ° C (R 0 ). Această rezistență nu trebuie să se abate de la valoarea nominală de 53 ohmi cu mai mult de cu ±0,1%.

Atitudine trebuie să fie în intervalul 1,426 ÷ 0,002 * .

_____________

* Metoda specificată pentru verificarea termometrelor de rezistență este prevăzută de GOST 6651-59 și este descrisă în detaliu în Instrucțiunea 157-62 a Comitetului pentru Standarde, Măsuri și Instrumente de Măsurare din cadrul Consiliului de Miniștri al URSS.

3. Dispozitivul secundar al sondei de temperatură este verificat folosind o cutie de rezistență cu o clasă de precizie de cel puțin 0,02, care are un deceniu cu sutimi de ohm. La verificare, este necesar să se țină cont de faptul că dispozitivul este calibrat cu rezistența firelor de alimentareR ext, egal cu 1 ohm. Tabelul de calibrare pentru termometrele cu rezistență din cupru cu gradul 23 este dat înDiferența de temperatură între metalul conductei și aerul, deg

0,91

0,91

0,91

0,91

0,95

0,95

0,96

0,96

1,00

1,00

1,00

7. Norme de proiectare a termoizolațiilor pentru conducte și echipamente ale centralelor electrice și rețelelor de încălzire. Editura State Energy, 1959.

8. Vasilyeva G.N. [si etc.] . Determinarea pierderilor de căldură ale centralelor termice către mediu ( q 5 ). „Stații electrice”, 1965, nr.2.

 

Acest flux de căldură este descris de ecuația:

Q*=		T1− T2
		ln(R02	/R01)
	2πλL

O caracteristică convenabilă a intensității fluxului de căldură pentru o țeavă, independentă de raza suprafeței cilindrice, este densitatea liniară (liniară) a fluxului de căldură q l:

q l \u003d

T - T

log(R 02 /R 01 )

ln(R

/r)

- liniară

rezistenta termica a conductei.

Pentru teava multistrat

q l \u003d

T 1 − T n +1

log(R 0,i +1

/ R 0, i )

i=1

2πλi

Pentru procesul de transfer de căldură, densitatea fluxului de căldură q l care trece printr-o țeavă multistrat este determinată de ecuația:

q l \u003d

T cf1

− T av2

+ ∑

0, i + 1

2π R 01α 1i =1

2πλi

R0,i

2πR 02 α2

– rezistente termice exterioare.

2πRα

2πR

Dacă introduceți notația:

K l \u003d
		+ ∑			0, i
	2π R 01α 1i =1		2πλi		R0,i			2πR 02 α2

atunci ecuația (5.6) ia forma:

q l \u003d K l (T cf. 1− T cf. 2) ,

unde K l este coeficientul liniar de transfer termic [W / (m K)]. Diferența de temperatură între mediu și contact

suprafața este determinată de ecuațiile:

		-T
				2πRα
	-T
					2πR 02 α1

EXEMPLE

1. Căptușeala cuptorului cazanului cu abur este formată din două straturi.

Stratul interior este realizat din cărămizi de argilă: δ 1 \u003d 400 mm, λ 1 \u003d 1,4 W / (m K), iar stratul exterior este din cărămidă roșie: δ 2 \u003d 200 mm,

A2 = 0,58 W/(m.K). Temperatura interiorului și

suprafata exterioara

zidărie, respectiv T 1 =

900 ° C și T 3 \u003d 90 ° C.

Determinați pierderile de căldură

prin zidărie și cea mai mare

temperatura T 2 caramida rosie.

Decizie.

Pentru determinare

căldură q folosim ecuația

(5.1) pentru n = 2.0:

T 1 - T 3

900 - 90

1292 W/m2.

400×10-3

200×10-3

λ 1λ 2

Pentru a determina temperatura la limita straturilor exterioare și interioare ale căptușelii (T 2 ), folosim ecuația (5.2):

T - T
Prin urmare, T	T-		δ 1 q \u003d 900-			400.10- 3	× 1292= 530o C.
2. Determinați pierderea de căldură Q [W] printr-un perete roșu
caramida [λ =					lungime l = 5 m, înălțimea h = 4 m și

grosimea δ = 510 mm, dacă temperatura aerului din interiorul încăperii

T cf2 = - 30 ° C, coeficient de transfer termic de la suprafața exterioară a peretelui α 2 = 20 W / (m2 K). Calculați și temperaturile pe suprafețele pereților T p1 și T p2.

Decizie.

Folosind ecuația

(5.3) pentru n =

1, găsiți densitatea

flux de caldura:

T av1− T av2

18 - (- 30)

58,5 W/m2.

510×10-3

α1 λ α2

Prin urmare, pierderea de căldură prin perete va fi egală cu:

Q \u003d q S \u003d 58,5 5 4 \u003d 1170 W.

Pentru a determina temperaturile suprafețelor pereților, folosim ecuațiile (5.4). Dintre acestea urmează:

q=18-

× 58,5 \u003d 10,4 ° C

q = -30 -

× 58,5 \u003d - 27,1 ° C.

3. Determinați consumul de căldură q l prin peretele conductei (d 1 / d 2 =

= 20/30 mm) din otel termorezistent, conductibilitate termica

care λ \u003d 17,4 W / (m K) și temperaturile suprafețelor exterioare și interioare T 1 \u003d 600 ° C, T 2 \u003d 450 ° C.

Decizie.

Pentru a determina fluxul de căldură prin peretele conductei, folosim ecuația (5.5) pentru n = 1:

T1− T2

600 - 450

40750 W/m.

log(R 02 /R 01 )

× 10-2

× 3,14

× 17,4

× 10

4. Calculați pierderea de căldură de la 1 m de țeavă neizolată

diametru d 1 / d 2 = 300/330 mm, așezat pe un deschis

aer, dacă apa curge în interiorul conductei cu o temperatură medie T cp1 \u003d 90 ° C. Temperatura aerului ambiant T cf2 \u003d - 15 ° C. Coeficientul de conductivitate termică a materialului conductei λ \u003d 50 W / (m K ), coeficientul de transfer de căldură de la apă la peretele conductei α 1 \u003d 1000 W/(m2 K) și de la conductă la aerul ambiant α 2 = 12 W/m2 K. Determinați și temperaturile de pe suprafețele interioare și exterioare ale țevii.

Decizie.

Pierderi de căldură de la 1,0 m

conductă

găsi folosind

folosind ecuația (5.6) pentru n = 1:

q l \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

89,8o C,

cf1 2π R 01 α 1

2π × 15 × 10- 2 × 103

iar din (5.5) găsim:

ln(R

/ R) = 89,8 -

16,5×10-2

× 652 \u003d 89,6o C.

2π × 50

15×10-2

SARCINI

Determinați coeficientul de conductivitate termică

cărămidă

grosimea peretelui

δ = 390 mm dacă temperatura este la

intern

suprafața peretelui T 1 = 300 ° C și la exterior T 2 = 60 ° C.

Pierderi de căldură prin perete

q = 178 W/m2.

5.2. Prin peretele plat metalic al cuptorului cazanului

cu grosimea δ = 14 mm, un flux de căldură specific q = 25000 W/m2 trece din gaze în apa clocotită. Coeficientul de conductivitate termică a oțelului λ = 50 W/(m K).

Determinați diferența de temperatură pe suprafețele pereților.

5.3. Determinați fluxul de căldură specific printr-un perete de beton cu grosimea de δ = 300 mm, dacă temperaturile de pe suprafețele interioare și, respectiv, exterioare ale peretelui sunt T 1 = 15 ° C și

T 2 \u003d - 15 ° C.

Coeficientul de conductivitate termică a betonului λ = 1,0 W/(m K).

5.4. Determinați pierderea de căldură q prin acoperișul cuptorului cu foc,

5.5. Determinați consumul de căldură Q [W] printr-un perete de cărămidă cu o grosime de δ \u003d 250 mm pe o suprafață de 3 × 5 m2, dacă temperaturile

suprafetele peretilor	T1=		și T2			și coeficient
conductivitatea termică a unei cărămizi λ = 1,16 BT / (m K).
5.6. Calculați densitatea fluxului de căldură q						prin plat
mașină unealtă uniformă, grosime				mult mai putin late
noi şi înălţimi, dacă		efectuat:
a) din oțel λ st \u003d 40 W / (m K); din					λb = 1,1 W/(m K); c) din

caramida de diatomit λ k \u003d 0,11 W / (m K). În toate cazurile, grosimea

Stratul interior este din cărămidă refractară cu grosimea δ 1 = 350 mm, iar stratul exterior este din cărămidă roșie cu grosimea δ 2 = 250 mm.

Determinați temperatura pe suprafața interioară a peretelui T 1 și pe partea interioară a cărămizii roșii T 2, dacă la exterior temperatura peretelui T 3 \u003d 90 ° C și pierderea de căldură prin 1 m2 din suprafața peretelui este de 1 kW. Coeficienții de conductivitate termică a cărămizilor refractare și, respectiv, roșii sunt egali cu:

cărămizi și umplutură de diatomit între ele. Umplutura cu diatomit are o grosime de δ 2 = 50 mm si λ 2 = 0,14 W/(m·K), iar caramida rosie are δ 3 = 250 mm si λ 3 = 0,7 W/(m·K).

De câte ori este necesară creșterea grosimii cărămizii roșii, astfel încât căptușeala cuptorului fără umplutură cu diatomit să aibă aceeași rezistență termică internă ca și cu umplutură?

5.9. Determinați fluxul de căldură q prin suprafața peretelui de oțel al cazanului [δ 1 \u003d 20 mm, λ 1 \u003d 58 W / (m K)], acoperit cu un strat de scară

[δ 2 \u003d 2 mm, λ 2 \u003d 1,16 W / (m K)]. Cea mai mare temperatură a suprafeței peretelui este de 250 ° C, iar cea mai scăzută temperatură la scară este de 100 ° C. De asemenea, determinați cea mai mare temperatură la scară.

5.10. Calculați debitul de căldură prin 1 m2 din suprafața curată de încălzire a cazanului cu abur și temperatura de pe suprafețele pereților, dacă sunt date următoarele valori: temperatura gazelor de ardere T cp1 = = 1000 ° C, temperatura apei de fierbere T cp2 = 200 ° C, coeficienți de transfer de căldură de la gaze la perete α 1 = 100 W / (m2 K) și de la perete la apa clocotită α 2 = 5000 W / (m2 K). Coeficientul de conductivitate termică a materialului peretelui λ = 50 W/(m K) și grosimea peretelui δ = 12 mm.

5.11. Rezolvați problema 10 cu condiția ca în timpul funcționării suprafața de încălzire a cazanului de abur din partea gazelor de ardere să fie acoperită cu un strat de funingine cu grosimea δ c = 1 mm

[ λ s = 0,08 W/(m K)], iar din partea apei - un strat de sol cu ​​o grosime de δ n = 2 mm [λ n = 0,8 W/(m K)]. Calculați debitul de căldură prin 1 m2

suprafata de incalzire contaminata si temperatura pe suprafetele straturilor respective T p1 , T p2 , T p3 si T p4 .

Comparați rezultatele calculului cu răspunsul la problema 10 și determinați scăderea sarcinii termice q (în %).

5.12. Determinați densitatea fluxului termic q [W / m2] printr-un perete de cărămidă de 510 mm grosime cu un coeficient de conductivitate termică λ k \u003d 0,8 W / (m K), acoperit la exterior cu un strat de izolație termică

transferul de căldură de la suprafața exterioară α 2 \u003d 20 W / (m2 K). Calculati si temperaturile pe suprafetele peretelui T p1, T p2 si pe suprafata stratului T p3.

5.13. Bateriile de încălzire cu abur sunt realizate din țevi de oțel termorezistente cu un diametru d 1 / d 2 = 32/42 mm cu un coeficient

Calculați fluxul de căldură specific prin perete pe unitatea de lungime a conductei q l.

5.14. Coșul de fum din beton armat este acoperit la interior cu un strat de căptușeală refractară λ1 = 0,5 W/(m·K).

Determinați grosimea căptușelii δ 1 și temperatura suprafeței exterioare a țevii T 3, cu condiția ca pierderea de căldură să nu depășească q l \u003d 2000 W / m, iar cele mai ridicate temperaturi ale căptușelii și betonului să nu depășească T 1 = 421 ° C și T 2 = 200 ° C.

5.15. Conducta de abur din oțel este acoperită cu două straturi de izolație termică de aceeași grosime [δ = 50 mm, λ2 = 0,07 W/(m K), λ3 = 0,14 W/(m K)].

Determinați pierderea de căldură q l [W / m] și temperatura T 3 la interfața dintre aceste straturi. Repetați aceste calcule, cu condiția ca izolația primului strat să fie instalată în locul celui de-al doilea.

Temperatura T 4 la exterior					suprafețele sunt aceleași în ambele cazuri.
kova și este egal cu 50 ° C.
	Determinați temperatura la limitele straturilor unui trei straturi
izolarea conductelor. Diametrul interior al conductei d = 245 mm.
	straturi și coeficienți de conductivitate termică de izolație
materiale		respectiv		sunt egale: δ1 = 100 mm, δ2 = 20 mm, δ3 = 30
mm, λ1 =	0,03 W/(m K),				0,06 W/(m K)	şi X3 = 0,12 W/(m K).
Temperatura		intern		suprafața conductei 250° С,
suprafața exterioară a izolației 65°C.
		Defini	flux de caldura			prin suprafata

conductă de abur (d 1 / d 2 \u003d 140/150), izolată cu două straturi termice

și pe suprafața exterioară a izolației T 4 \u003d 55 ° C.
Cum se va schimba pierderea de căldură printr-un perete izolat,
schimb straturile izolatoare?
5.18. Diametrul conductei d 1 /d 2			44/51 mm, pe care
ulei curgător, acoperit			grosimea δ2 = 80

Coeficienții de conductivitate termică a materialului conductei și a betonului

ulei la perete α1 = 100 W/(m2 K) și de la suprafața betonului la aer

α2 = 10 W/(m2K).

Determinați pierderea de căldură de la 1 m de conductă acoperită cu beton. 5.19. Foaie plată de aluminiu, plăci groase de 0,8 mm -

continutul de apa din perete λ = 203,5 W/(m K). Determinați fluxul de căldură specific transferat prin perete.

5.20. Estimați pierderile de căldură de la 1,0 m a unei conducte cu diametrul d 1 / d 2 = 150/165 mm, acoperită cu un strat de izolație cu grosimea δ1 = 60 mm, dacă conducta este așezată în aer cu T cp2 = - 15 ° C și apa curge prin el cu o temperatură medie T cp1 = 90 ° C. Coeficienții de conductivitate termică a materialului conductei și a izolației sunt respectiv λ1 = 50 W/(m K), λ2 = 0,15 W/(m K). ), iar coeficienții de transfer de căldură de la suprafața izolației către aerul ambiant sunt α2 = 8 W/(m2 K), iar de la apă la peretele conductei α1 = 1000 W/(m2 K). Calculati si

temperatura pe suprafața exterioară a țevii și pe suprafața exterioară a izolației.

5.21. Determinați capacitatea necesară a radiatoarelor de încălzire a auditoriului dacă zidăria peretelui său exterior (8× 4,5 m, δ = 500 mm) este realizat din cărămidă roșie (λ = 0,7 W / m K), iar temperaturile suprafeței T] = 12 ° C și T 2 = −15 ° C. (Ferestrele sunt absente condiționat). Care este adâncimea de îngheț a peretelui.

5.22. Fereastra din sala are rame duble cu un spațiu între geamuri de 60 mm. Calculați pierderea de căldură prin deschiderea ferestrei 5× 3 m, dacă grosimea sticlei este δ = 4 mm, iar temperaturile acestora corespund

suprafețele corespunzătoare T 1 \u003d 10 ° C și T 4 \u003d -18 ° C. λ st \u003d 0,74 și

λ aer = 0,0244 W/m K.

5.23 Calculați densitatea liniară a fluxului de căldură prin peretele bobinei din țevi (d 1 / d 2 \u003d 40 / 47 mm) din oțel rezistent la căldură

(λ \u003d 16,5 W / (m K)), dacă temperaturile suprafețelor sale interioare și exterioare sunt de 400 ° C, respectiv 600 ° C. La ce valoare a razei țevii este temperatura din perete egală cu 500 ° C.

5.24. Conducta de abur din oțel (d 2 = 100 și δ = 5 mm) este așezată în aer liber T cp2 = 20 ° С. = 0,11 W/m K).

Calculați pierderea de căldură pe metru liniar al conductei de abur și temperatura la limitele acesteia, dacă temperatura aburului este T cp1 = 300°C și coeficienții de transfer de căldură de la abur la suprafața interioară a conductei de abur și de la suprafața exterioară ale celui de-al doilea strat de izolație la aer sunt 90 și, respectiv, 15 W/(m2) TO).

În cazane, precum și în alte instalații de încălzire, nu se folosește toată căldura care se eliberează în timpul arderii combustibilului. O parte destul de mare din căldură scapă în atmosferă împreună cu produsele de ardere, o parte se pierde prin corpul cazanului și o mică parte se pierde din cauza arderii chimice sau mecanice. Arderea mecanică insuficientă se referă la pierderea de căldură datorată defectării sau antrenării elementelor de cenușă cu particule nearse.

Bilanțul termic al cazanului este distribuția căldurii care este eliberată în timpul arderii combustibilului către căldura utilă utilizată în scopul propus și către pierderile de căldură care apar în timpul funcționării echipamentelor termice.

Schema principalelor surse de pierdere de căldură.

Ca valoare de referință a aportului de căldură, se ia valoarea care ar putea fi eliberată la cea mai mică putere calorică a tuturor combustibililor.

Daca centrala foloseste combustibil solid sau lichid, atunci bilantul termic este in kilojouli pentru fiecare kilogram de combustibil consumat, iar cand se foloseste gaz, pentru fiecare metru cub. În ambele cazuri, bilanţul termic poate fi exprimat ca procent.
Ecuația de echilibru termic
Ecuația pentru bilanţul termic al cazanului la arderea gazului poate fi exprimată prin următoarea formulă:

Parametrii optimi de sarcină asigură o performanță ridicată a sistemului de încălzire.

• QT=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6;
• unde QT este cantitatea totală de căldură termică care a intrat în cuptorul cazanului;
• Q1 - căldură utilă, care este utilizată pentru a încălzi lichidul de răcire sau pentru a produce abur;
• Q2 este pierderea de căldură care iese în atmosferă cu produșii arderii;
• Q3 - pierderea de căldură asociată cu arderea chimică incompletă;
• Q4 - pierderi de căldură din cauza arderii mecanice insuficiente;
• Q5 - pierderi de căldură prin pereții cazanului și conductelor;
• Q6 - pierderi de căldură din cauza eliminării cenușii și zgurii din cuptor.

După cum se poate observa din ecuația bilanţului termic, la arderea combustibililor gazoși sau lichizi, nu există valori Q4 și Q6, care sunt tipice doar pentru combustibilii solizi.

Dacă bilanţul termic este exprimat ca procent din căldura totală (QT=100%), atunci această ecuaţie ia forma:

• 100=q1+q2+q3+q4+q5+q6.

Dacă împărțim fiecare termen al ecuației balanței termice din partea stângă și dreaptă cu QT și îl înmulțim cu 100, obținem echilibrul termic ca procent din aportul total de căldură:

• q1=Q1*100/QT;
• q2=Q2*100/QT și așa mai departe.

Dacă în cazan se folosește combustibil lichid sau gazos, atunci nu există pierderi q4 și q6, ecuația echilibrului termic al cazanului în procente ia forma:

• 100=q1+q2+q3+q5.

Fiecare tip de căldură și ecuații ar trebui luate în considerare mai detaliat.

Căldura care a fost folosită în scopul propus (q1)

Schema principiului de funcționare a unui generator staționar de căldură.

Căldura care este utilizată în scopul său direct este considerată a fi cea care este cheltuită pentru încălzirea lichidului de răcire sau pentru obținerea aburului cu o presiune și o temperatură date, care se calculează din temperatura apei care intră în economizorul cazanului. Prezența unui economizor crește semnificativ cantitatea de căldură utilă, deoarece vă permite să utilizați într-o măsură mai mare căldura conținută în produsele de ardere.

În timpul funcționării cazanului, elasticitatea și presiunea aburului din interiorul acestuia crește. De acest proces depinde și punctul de fierbere al apei. Dacă în condiții normale punctul de fierbere al apei este de 100 ° C, atunci odată cu creșterea presiunii aburului, această cifră crește. În acest caz, aburul care se află în același cazan împreună cu apa clocotită se numește saturat, iar punctul de fierbere al apei la o anumită presiune a aburului saturat se numește temperatura de saturație.

Dacă nu există picături de apă în abur, atunci se numește abur saturat uscat. Fracția de masă a aburului saturat uscat în abur umed este gradul de uscare a aburului, exprimat ca procent. În cazanele cu abur, umiditatea aburului variază de la 0 la 0,1%. Dacă umiditatea depășește acești indicatori, centrala nu funcționează în modul optim.

Căldura utilă, care este cheltuită pentru încălzirea a 1 litru de apă de la temperatura zero până la punctul de fierbere la presiune constantă, se numește entalpia lichidului. Căldura consumată pentru a transforma 1 litru de lichid clocotit într-o stare de vapori se numește căldură latentă de vaporizare. Suma acestor doi indicatori este conținutul total de căldură al aburului saturat.

Pierderi de căldură prin evadarea produselor de ardere în atmosferă (q2)
Acest tip de pierdere în termeni procentuali arată diferența dintre entalpia gazelor de ardere și aerul rece care intră în cazan. Formulele pentru determinarea acestor pierderi diferă atunci când se utilizează diferite tipuri de combustibili.

Arderea păcurului duce la pierderi de căldură din cauza arderii chimice insuficiente.

La utilizarea combustibilului solid, pierderile q2 sunt:

• q2=(lg-ag*lc)(100-q4)/QT;
• unde Ig este entalpia gazelor care ies din atmosfera (kJ/kg), αg este coeficientul excesului de aer, Iv este entalpia aerului necesar arderii la temperatura de intrare a acestuia in cazan (kJ/kg).

Indicatorul q4 este introdus în formulă deoarece trebuie luată în considerare căldura degajată în timpul arderii fizice a 1 kg de combustibil, și nu pentru 1 kg de combustibil care intră în cuptor.

Când se utilizează combustibili gazoși sau lichizi, aceeași formulă are forma:

• q2=((Ig-αg*Ic)/QT)*100%.

Pierderile de căldură cu gazele de ardere depind de starea cazanului de încălzire în sine și de modul de funcționare. De exemplu, la încărcarea manuală a combustibilului în cuptor, pierderile de căldură de acest tip cresc semnificativ datorită afluxului periodic de aer proaspăt.

Pierderile de energie termică cu gazele de ardere care părăsesc atmosfera cresc odată cu creșterea temperaturii acestora și a cantității de aer consumată. De exemplu, temperatura gazelor care părăsesc atmosfera în absența unui economizor și a unui încălzitor de aer este de 250-350°C, iar în prezența lor este de doar 120-160°C, ceea ce crește de mai multe ori cantitatea de căldură utilă.

Schema electrică a cazanului.

Pe de altă parte, o temperatură insuficientă a produșilor de ardere care ies, poate duce la formarea condensului de vapori de apă pe suprafețele de încălzire, care afectează și formarea de gheață pe coșuri în timpul iernii.

Cantitatea de aer consumata depinde de tipul de arzator si de modul de functionare. Dacă este crescută în comparație cu valoarea optimă, atunci aceasta duce la un conținut ridicat de aer în gazele de ardere, care transportă suplimentar o parte din căldură. Acesta este un proces inevitabil care nu poate fi oprit, dar poate fi redus la minimum. În realitățile moderne, coeficientul de debit de aer nu trebuie să depășească 1,08 pentru arzătoarele cu injecție completă, 0,6 pentru arzătoarele cu injecție parțială de aer, 1,1 pentru arzătoarele cu alimentare și amestecare forțată cu aer și 1,15 pentru arzătoarele cu difuzie cu amestecare externă. Prezența unor scurgeri suplimentare de aer în cuptorul și conductele cazanului duce la o creștere a pierderilor de căldură cu aerul de ieșire. Menținerea fluxului de aer la un nivel optim vă permite să reduceți la minimum valoarea lui q2.

Pentru a minimiza valoarea q2, este necesară curățarea în timp util a suprafețelor exterioare și interioare ale cazanului, pentru a se asigura că nu există calcar, ceea ce reduce transferul de căldură de la combustibilul ars la purtătorul de căldură, pentru a minimiza valoarea q2. respectă cerințele pentru apa utilizată în cazan, pentru a monitoriza absența deteriorării cazanului și racordurilor la conducte, pentru a nu permite fluxul de aer. Utilizarea suprafețelor suplimentare de încălzire electrică pe calea gazului consumă energie electrică. Cu toate acestea, economiile din consumul optim de combustibil vor fi mult mai mari decât costul energiei electrice consumate.

Pierderea de căldură din cauza subcombustirii chimice a combustibilului (q3)

Acest tip de circuit protejează sistemul de încălzire împotriva supraîncălzirii.

Principalul indicator al arderii chimice incomplete a combustibilului este prezența în gazele de eșapament a monoxidului de carbon (când se utilizează combustibil solid) sau a monoxidului de carbon și a metanului (la arderea combustibilului gazos). Pierderea de căldură în urma arderii chimice este egală cu căldura care ar putea fi eliberată în timpul arderii acestor reziduuri.

Arderea incompletă a combustibilului depinde de lipsa aerului, amestecarea slabă a combustibilului cu aerul, scăderea temperaturii în interiorul cazanului sau când flacăra combustibilului care arde intră în contact cu pereții cazanului. Cu toate acestea, o creștere excesivă a cantității de oxigen care intră nu numai că nu garantează arderea completă a combustibilului, dar poate perturba funcționarea cazanului.

Conținutul optim de monoxid de carbon la ieșirea cuptorului la o temperatură de 1400°C nu trebuie să fie mai mare de 0,05% (în termeni de gaze uscate). La astfel de valori, pierderile de căldură din subardere vor fi de la 3 la 7%, în funcție de combustibil. Lipsa oxigenului poate aduce această valoare până la 25%.

Dar este necesar să se obțină astfel de condiții încât să nu existe o ardere insuficientă chimică a combustibilului. Este necesar să se asigure o alimentare optimă cu aer a cuptorului, să se mențină o temperatură constantă în interiorul cazanului și să se realizeze o amestecare completă a amestecului de combustibil cu aer. Cea mai economică funcționare a cazanului se realizează atunci când conținutul de dioxid de carbon din produsele de ardere care ies în atmosferă este la nivelul de 13-15%, în funcție de tipul de combustibil. Cu un exces de admisie a aerului, conținutul de dioxid de carbon din fumul care iese poate scădea cu 3-5%, dar pierderile de căldură vor crește. În timpul funcționării normale a echipamentului de încălzire, pierderile q3 sunt de 0-0,5% pentru cărbunele pulverizat și 1% pentru cuptoarele stratificate.

Pierderi de căldură din cauza subarderii fizice (q4)
Acest tip de pierdere apare din cauza faptului că particulele de combustibil nearse cad prin grătar în cenuşă sau sunt transportate împreună cu produsele de ardere prin conductă în atmosferă. Pierderea de căldură din cauza arderii inferioare fizice depinde direct de proiectarea cazanului, de locația și forma grătarului, de forța de tracțiune, de starea combustibilului și de sinterizarea acestuia.

Cele mai semnificative pierderi sunt cauzate de arderea mecanică insuficientă în timpul arderii stratificate a combustibilului solid și tracțiunea excesiv de puternică. În acest caz, un număr mare de particule mici nearse sunt duse de fum. Acest lucru se manifestă mai ales când se utilizează combustibil eterogen, când bucăți mici și mari de combustibil alternează în el. Arderea fiecărui strat se dovedește a fi neuniformă, deoarece bucățile mici ard mai repede și sunt purtate de fum. Aerul intră în golurile rezultate, care răcește bucăți mari de combustibil. În același timp, acestea sunt acoperite cu o crustă de zgură și nu se ard complet.

Pierderile de căldură în timpul arderii mecanice sunt de obicei de aproximativ 1% pentru cuptoarele cu cărbune pulverizat și până la 7,5% pentru cuptoarele stratificate.

Pierderi de căldură direct prin pereții cazanului (q5)
Acest tip de pierdere depinde de forma și designul cazanului, de grosimea și calitatea căptușelii atât a cazanului, cât și a conductelor de coș și de prezența unui ecran termoizolant. În plus, designul cuptorului în sine, precum și prezența suprafețelor de încălzire suplimentare și a încălzitoarelor electrice pe calea fumului au o mare influență asupra pierderilor. Aceste pierderi de căldură cresc în prezența curenților în încăperea în care se află echipamentul de încălzire, precum și în ceea ce privește numărul și durata deschiderii cuptorului și a trapelor sistemului. Reducerea numărului de pierderi depinde de căptușeala corectă a cazanului și de prezența unui economizor. În mod favorabil, izolarea termică a conductelor prin care gazele de evacuare sunt evacuate în atmosferă afectează reducerea pierderilor de căldură.

Pierderi de căldură din cauza îndepărtării cenușii și zgurii (q6)
Acest tip de pierdere este tipic doar pentru combustibilul solid în stare cocoloașă și pulverizată. Când nu este ars, particulele de combustibil nerăcit cad în cenușă, de unde sunt îndepărtate, luând cu ele o parte din căldură. Aceste pierderi depind de conținutul de cenușă al combustibilului și de sistemul de îndepărtare a cenușii.

Bilanțul termic al cazanului este o valoare care arată funcționarea optimă și economică a centralei dumneavoastră. După mărimea balanței termice, este posibil să se determine măsuri care vor ajuta la economisirea combustibilului ars și la creșterea eficienței echipamentelor de încălzire.