Fluxul de căldură Q p prin suprafața S st a pereților uscătorului se calculează conform ecuației de transfer de căldură:

Q p \u003d k * Δt cf * S st,

Coeficientul de transfer termic k este calculat folosind formula pentru un perete multistrat:

unde δ și λ sunt, respectiv, grosimea și conductivitatea termică a diferitelor straturi ale căptușelii și izolației termice.

Găsiți valoarea criteriului Re:

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

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

Coeficientul de transfer termic α de la agentul de uscare la suprafața interioară a pereților:

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

Coeficientul total de transfer de căldură de convecție și radiație de la peretele exterior la aerul ambiant:

α 2 \u003d 9,74 + 0,07 * (t st -t c),

unde t cf este temperatura peretelui exterior, t st \u003d 40 0 ​​​​С,

t în - temperatura ambiantă, t în \u003d 20 0 С,

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

În funcție de temperatura gazelor, selectăm grosimea căptușelii (tab. 3.1)

căptușeli -

argilă de foc - 125 mm

oțel - 20 mm

argilă de foc - 1,05 W / m * K

oțel - 46,5 W/m*K

Determinarea coeficientului de transfer termic:

Determinăm suprafața peretelui S st:

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

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

Pierderi specifice de căldură în mediu inconjurator determinat de formula:

unde W este masa de umiditate îndepărtată din materialul uscat în 1 s.

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

2.3. Calculul încălzitorului pentru uscare cu aer

Cantitatea totală de căldură Q 0 se calculează prin formula:

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

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

Calculăm diferența medie de temperatură folosind formula ecuației logaritmice:

unde Δt m \u003d t 1 -t 2n

Δt b \u003d t 1 -t 2k

t 1 - temperatura aburului de încălzire (egale cu temperatura de saturație a aburului la o presiune dată).

La o presiune de 5,5 atm. t 1 \u003d 154,6 0 С (st 550)

t 2n, t 2k - temperatura aerului la intrarea și ieșirea calorimetrului, t 2k \u003d 150 0 С; t 2n \u003d -7,7 0 C.

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

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

Suprafața de transfer de căldură S t a calorimetrului este determinată de ecuația de transfer de căldură:

S t \u003d Q 0 / la Δt cf.,

unde k este coeficientul de transfer de căldură, care este utilizat pentru încălzitoarele cu aripioare în funcție de viteza masei de aer ρ*v. Fie ρ * v \u003d 3 kg / m 2 * s; apoi k \u003d 30 W / m 2 * k.

Găsim numărul necesar n k. secțiuni ale încălzitorului:

n k. \u003d S t / S s,

unde S c este suprafața de schimb de căldură a secțiunii.

Să luăm un încălzitor cu aripioare:

Deoarece numărul real de secțiuni este ales cu o marjă de 15-20%, atunci n k. \u003d 6,23 + 6,23 * 0,15 \u003d 7,2≈8 secțiuni.

Viteza masei aerului din încălzitor este calculată:

unde L este debitul de aer absolut uscat,

Poluarea termică se referă la fenomenele în care căldura este eliberată în corpurile de apă sau în aerul atmosferic. Acest lucru crește temperatura mult mai mult norma medie. Poluarea termică a naturii este asociată cu activitățile și emisiile umane gaze cu efect de sera care sunt cauza principală a încălzirii globale.

Surse de poluare termică a atmosferei

Există două grupuri de surse:

• naturale - acestea sunt incendii de pădure, vulcani, vânturi uscate, procese de descompunere a organismelor vii și vegetale;
• antropice sunt prelucrarea petrolului și gazelor, activitatea industrială, ingineria termoenergetică, ingineria nucleară, transporturile.

În fiecare an, aproximativ 25 de miliarde de tone de monoxid de carbon, 190 de milioane de tone de oxid de sulf, 60 de milioane de tone de oxid de azot intră în atmosfera Pământului ca urmare a activității umane. Jumătate din toate aceste deșeuri se adaugă ca urmare a activităților industriei energetice, industriei și metalurgiei.

In spate anul trecut cantitatea de gaze de eșapament de la mașini a crescut.

Efecte

În orașele metropolitane cu mari întreprinderile industriale aerul atmosferic suferă cea mai puternică poluare termică. Primește substanțe care au mai multe temperatura ridicata decât stratul de aer al suprafeței înconjurătoare. Temperatura emisiilor industriale este întotdeauna mai mare decât stratul mediu de suprafață al aerului. De exemplu, când incendii forestiere, din țevile de evacuare ale mașinilor, din țevile întreprinderilor industriale, la încălzirea caselor, se eliberează fluxuri de aer cald cu diverse impurități. Temperatura unui astfel de flux este de aproximativ 50-60 ºС. Acest strat ridică temperatura medie anuală a orașului cu șase până la șapte grade. „Insule de căldură” se formează în și deasupra orașelor, ceea ce duce la o creștere a înnorășării, în același timp cu creșterea cantității de precipitații și creșterea umidității aerului. Când produsele de ardere sunt adăugate la aerul umed, se formează smog umed (cum ar fi smogul de la Londra). Ecologiștii spun că în ultimii 20 de ani, temperatura medie a troposferei a crescut cu 0,7 ° C.

Surse de poluare termică a solului

Surse poluare termala solurilor de pe teritoriu marile orașe si centrele industriale sunt:

• conductele de gaz ale întreprinderilor metalurgice, temperatura ajunge la 140-150ºС;
• rețea de încălzire, temperatură aproximativ 60-160ºС;
• prize de comunicatie, temperatura 40-50°C.

Consecințele influenței termice asupra acoperirii solului

Conductele de gaz, magistrala de incalzire si prizele de comunicatie cresc temperatura solului cu cateva grade, ceea ce afecteaza negativ solul. Iarna, acest lucru duce la topirea zăpezii și, ca urmare, la înghețarea straturilor de suprafață ale solului, iar vara are loc procesul opus, stratul superior al solului este încălzit și uscat. strâns asociat cu vegetația și cu microorganismele vii care trăiesc în ea. O schimbare în compoziția sa le afectează negativ viața.

Surse de poluare termică a obiectelor hidrologice

Poluarea termică a corpurilor de apă și a zonelor marine de coastă are loc ca urmare a deversării în corpurile de apă Ape uzate centrale nucleare si termice, intreprinderi industriale.

Consecințele deversărilor de ape uzate

Evacuarea apei uzate duce la o creștere a temperaturii apei în rezervoare cu 6-7 ºС, zona unor astfel de locuri calde poate ajunge până la 30-40 km2.

Straturile calde de apă formează un fel de peliculă la suprafață masa de apa, care împiedică schimbul natural de apă, nu se amestecă cu cele de jos), cantitatea de oxigen scade, iar nevoia organismelor pentru acesta crește, în timp ce numărul speciilor de alge crește.

Cel mai mare grad de poluare a apei termale este realizat de centralele electrice. Apa este folosită pentru răcirea turbinelor CNE și a condensului de gaz în CTE. Apa utilizată de centralele electrice este încălzită cu aproximativ 7-8 ºС, după care este evacuată în corpurile de apă din apropiere.

O creștere a temperaturii apei în rezervoare afectează negativ organismele vii. Pentru fiecare dintre ele există un optim de temperatură la care populația se simte grozav. LA mediul natural cu o creștere lentă sau scădere a temperaturii, organismele vii se adaptează treptat la schimbări, dar dacă temperatura crește brusc (de exemplu, atunci când volum mare evacuări de la întreprinderile industriale), atunci organismele nu au timp de aclimatizare. Ei primesc șoc termic, în urma căruia pot muri. Acesta este unul dintre cele mai multe consecințe negative poluarea termică pentru organismele acvatice.

Dar pot exista și alte consecințe mai dăunătoare. De exemplu, efectul poluării apei termale asupra metabolismului. Odată cu creșterea temperaturii organismelor, rata metabolică crește, iar nevoia de oxigen crește. Dar pe măsură ce temperatura apei crește, conținutul de oxigen din ea scade. Deficiența acestuia duce la moartea multor specii de organisme vii acvatice. Distrugerea aproape 100% a peștilor și a nevertebratelor face ca temperatura apei să crească cu câteva grade pe an. ora de vara. Când se schimbă regim de temperatură se schimba si comportamentul pestilor, este deranjat migrație naturală, are loc depunerea prematură a icrelor.

Astfel, o creștere a temperaturii apei se poate modifica structura speciei rezervoare. Multe specii de pești fie părăsesc aceste zone, fie mor. Algele caracteristice acestor locuri sunt înlocuite cu specii iubitoare de căldură.

Dacă împreună cu apa calda organice şi minerale (gunoi menajer, spălate de câmpurile de îngrășăminte minerale), există o reproducere ascuțită a algelor, acestea încep să formeze o masă densă, acoperindu-se reciproc. Ca urmare a acestui fapt, au loc moartea și degradarea lor, ceea ce duce la ciuma tuturor organismelor vii din rezervor.

Poluarea termica a rezervoarelor este periculoasa.Aceste genereaza energie cu ajutorul turbinelor, gazele de evacuare trebuie racite din cand in cand. Apa uzată este evacuată în rezervoare. La cele mari, cantitatea ajunge la 90 m 3. Aceasta înseamnă că un flux cald continuu intră în rezervor.

Daune cauzate de poluarea ecosistemelor acvatice

Toate consecințele poluării termice a corpurilor de apă provoacă daune catastrofale organismelor vii și schimbă habitatul persoanei însuși. Daune cauzate de poluare:

• estetic (încălcat aspect peisaje);
• economic (lichidarea consecințelor poluării, dispariția multor specii de pești);
• ecologic (sunt distruse speciile de vegetație acvatică și organismele vii).

Volumele de apă caldă evacuate de centralele electrice sunt în continuă creștere, prin urmare, va crește și temperatura corpurilor de apă. În multe râuri, potrivit ecologiștilor, acesta va crește cu 3-4 °C. Acest proces este deja în curs. De exemplu, în unele râuri din America, supraîncălzirea apei este de aproximativ 10-15 ° C, în Anglia - 7-10 ° C, în Franța - 5 ° C.

Poluarea termică a mediului

Poluarea termică (termică poluare fizică) este forma care rezultă din creșterea temperaturii ambiante. Cauzele sale sunt emisiile industriale și militare de aer încălzit, incendii mari.

Poluarea termică a mediului este asociată cu activitatea întreprinderilor din industria chimică, celulozei și hârtiei, metalurgică, prelucrarea lemnului, centralelor termice și centralelor nucleare, care necesită cantități mari de apă pentru răcirea echipamentelor.

Transportul este un poluant puternic al mediului. Aproximativ 80% din toate emisiile anuale provin de la mașini. Mulți Substanțe dăunătoare dispersate pe distanțe considerabile de sursa de poluare.

Când se arde gazul la centralele termice, pe lângă expunerea chimicăîn atmosferă, iar poluarea termică are loc. În plus, pe o rază de aproximativ 4 km de la torță, multe plante sunt în stare deprimată, iar pe o rază de 100 de metri, acoperirea de vegetație este pe moarte.

Aproximativ 80 de milioane de tone de diverse deșeuri industriale și menajere sunt generate anual în Rusia, care sunt o sursă de poluare acoperirea solului, vegetație, subteran și suprafata apei, aerul atmosferic. În plus, sunt o sursă de radiații și poluare termică a obiectelor naturale.

Apele terestre sunt poluate cu o varietate de deșeuri chimice care ajung acolo atunci când îngrășămintele minerale și pesticidele sunt spălate de pe sol, cu ape uzate și efluenți industriali. Poluarea termică și bacteriană are loc în rezervoare, multe specii de plante și animale mor.

Orice eliberare de căldură în mediul natural duce la o modificare a temperaturii componentelor sale, în special influență puternică testarea straturilor inferioare ale atmosferei, solului și obiectelor hidrosferei.

Potrivit ecologiștilor, emisiile termice în mediu nu sunt încă capabile să afecteze echilibrul planetei, dar au un impact asupra unui anumit teritoriu. influenta semnificativa. De exemplu, temperatura aerului în marile orașe de obicei ceva mai sus decât în ​​afara orașului, regimul termic al râurilor sau al lacurilor se modifică atunci când apele uzate de la termocentrale sunt deversate în acestea. Compoziția de specii a locuitorilor acestor spații se schimbă. Fiecare specie are propriul interval de temperatură în care specia este capabilă să se adapteze. De exemplu, păstrăvul poate supraviețui în apa calda dar incapabil să se reproducă.

Astfel, descărcările termice afectează și biosfera, deși acest lucru nu este la scară planetară, dar este vizibil și pentru oameni.

Poluarea prin temperatură a acoperirii solului este plină de faptul că există o interacțiune strânsă cu animalele, vegetația și organismele microbiene. Odată cu creșterea temperaturii solului, stratul de vegetație se schimbă la specii mai iubitoare de căldură, multe microorganisme mor, incapabile să se adapteze la noile condiții.

poluare termala panza freatica apare ca urmare a scurgerii care pătrund în acvifere. Acest lucru afectează negativ calitatea apei, ea compoziție chimică, modul termic.

Poluarea termică a mediului înrăutăţeşte condiţiile de viaţă şi activitatea umană. În orașele cu temperatură ridicatăîn combinație cu umiditatea ridicată, oamenii se confruntă cu dureri de cap frecvente, stare generală de rău, sărituri tensiune arteriala. Umiditatea ridicată duce la coroziunea metalelor, deteriorarea prize de canalizare, conducte de căldură, conducte de gaz și multe altele.

Consecințele poluării mediului

Este posibil să se precizeze toate consecințele poluării termice a mediului și să se evidențieze principalele probleme care trebuie abordate:

1. În orașele mari se formează insulele de căldură.

2. Se formează smog, umiditatea aerului crește și se formează tulburări permanente în mega-orase.

3. Problemele apar în râuri, lacuri și zone de coastă ale mărilor și oceanelor. Datorită creșterii temperaturii, echilibru ecologic multe specii de pești și plante acvatice mor.

4. Chimice şi proprietăți fizice apă. Devine inutilizabil chiar și după curățare.

5. Organismele vii ale corpurilor de apă mor sau sunt într-o stare depresivă.

6. Creșterea temperaturii apei subterane.

7. Structura solului și compoziția acestuia sunt perturbate, vegetația și microorganismele care trăiesc în el sunt suprimate sau distruse.

Poluare termala. Prevenirea și măsurile de prevenire

Principala măsură de prevenire a poluării termice a mediului este abandonarea treptată a utilizării combustibilului, o tranziție completă către energie regenerabilă alternativă: solară, eoliană și hidroenergetică.

Pentru a proteja zonele de apă de poluarea termică în sistemul de răcire a turbinei, este necesar să se construiască rezervoare - răcitoare, din care apa după răcire poate fi din nou utilizată în sistemul de răcire.

LA ultimele decenii inginerii încearcă să elimine turbina cu abur din centralele termice, folosind metoda magnetohidrodinamică de conversie a energiei termice în energie electrică. Acest lucru reduce semnificativ poluarea termică a zonei înconjurătoare și a corpurilor de apă.

Biologii caută să identifice limitele stabilității biosferei în ansamblu și anumite tipuri organismele vii, precum și limitele de echilibru ale sistemelor biologice.

Ecologiștii, la rândul lor, studiază gradul de influență activitate economică oameni pe procese naturaleîn mediu și să caute să găsească modalități de a preveni efectele negative.

Protejarea mediului de poluarea termică

Se obișnuiește să se împartă poluarea termică în planetară și locală. La scară planetară, poluarea nu este foarte mare și reprezintă doar 0,018% din venitul de pe planetă. radiatie solara, adică în limita unui procent. Însă, poluarea termică are un impact puternic asupra naturii la nivel local. Pentru a regla această influență în majoritatea țărilor industrializate au fost introduse limite (limite) de poluare termică.

De regulă, limita este stabilită pentru regimul corpurilor de apă, deoarece mările, lacurile și râurile sunt cele care suferă în mare măsură de poluarea termică și primesc cea mai mare parte a acesteia.

În țările europene, corpurile de apă nu ar trebui să se încălzească cu mai mult de 3 ° C față de temperatura lor naturală.

În Statele Unite, în râuri, încălzirea apei nu trebuie să fie mai albă de 3 ° C, în lacuri - 1,6 ° C, în apele mărilor și oceanelor - 0,8 ° C.

În Rusia, temperatura apei din rezervoare nu ar trebui să crească cu mai mult de 3 °C în comparație cu temperatura medie a celei mai calde luni. În rezervoarele locuite de somon și alte specii de pești iubitoare de frig, temperatura nu poate fi crescută cu mai mult de 5 °C, nu mai mult de 20 °C vara și cu 5 °C iarna.

Amploarea poluării termice în apropierea marilor centre industriale este destul de semnificativă. Deci, de exemplu, de la centru industrial cu o populație de 2 milioane de oameni, cu o centrală nucleară și o rafinărie de petrol, poluarea termică se răspândește la 120 km distanță și la 1 km înălțime.

Ecologiștii sugerează utilizarea deșeurilor termice pentru nevoile casnice, de exemplu:

• pentru irigarea terenurilor agricole;
• în industria de sere;
• să mențină apele nordice într-o stare fără gheață;
• pentru distilarea produselor grele industria petroluluiși păcură;
• pentru creșterea speciilor de pești iubitoare de căldură;
• pentru construirea de iazuri artificiale, incalzite iarna, pentru pasarile de apa salbatice.

La scară planetară, poluare termică mediul natural afectează indirect încălzire globală climat. Emisiile de la întreprinderile industriale nu afectează direct creșterea temperaturii, ci duc la creșterea acesteia ca urmare a efectului de seră.

Pentru solutii probleme de mediuși să le prevină în viitor, omenirea trebuie să rezolve o serie de probleme globale și să direcționeze toate eforturile pentru a reduce poluarea aerului, poluarea termică a planetei.

Bilanțul termic al unității cazanului stabilește egalitatea între cantitatea de căldură care intră în unitate și consumul acesteia. Bazat echilibru termic a centralei se determină consumul de combustibil și se calculează coeficientul acțiune utilă, care este cea mai importantă caracteristică eficienta energetica a cazanului.

În unitatea cazanului, energia legată chimic a combustibilului în timpul procesului de ardere este transformată în căldura fizică a produselor de ardere combustibile. Această căldură este folosită pentru a genera și supraîncălzi abur sau încălzi apa. Datorită pierderilor inevitabile în timpul transferului de căldură și conversiei energiei, produsul (abur, apă etc.) absoarbe doar o parte din căldură. Cealaltă parte este formată din pierderi care depind de eficiența organizării proceselor de conversie a energiei (combustie combustibil) și de transferul de căldură către produsul care se produce.

Bilanțul termic al unității cazanului este de a stabili egalitatea între cantitatea de căldură primită în unitate și suma căldurii utilizate și a pierderilor de căldură. Bilanțul termic al unității cazanului se realizează la 1 kg solid sau combustibil lichid sau pentru 1 m 3 gaz. Ecuația în care bilanțul termic al unității cazanului pentru starea termică în regim de echilibru a unității se scrie în următoarea formă:

Q p / p = Q 1 + ∑Q n

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

Unde Q p / p este căldura disponibilă; Q 1 - căldură folosită; ∑Qn - pierderi totale; Q 2 - pierderi de căldură cu gazele de ieșire; Q 3 - pierderi de căldură din cauza subardere chimică; Q 4 - pierderi de căldură din incompletitudinea mecanică a arderii; Q 5 - pierderi de căldură către mediu; Q 6 - pierdere de căldură cu căldura fizică a zgurii.

Dacă fiecare termen din partea dreaptă a ecuației (19.3) este împărțit la Q p / p și înmulțit cu 100%, obținem a doua formă a ecuației, în care bilanțul termic al unității cazanului:

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

În ecuația (19.4), valoarea q 1 reprezintă randamentul instalației „brut”. Nu ia în considerare costurile energetice pentru întreținerea centralei de cazane: antrenarea aspiratoarelor de fum, ventilatoarelor, pompelor de alimentare și alte costuri. Factorul de eficiență „net” este mai mic decât factorul de eficiență „brut”, deoarece ia în considerare costurile energetice pentru nevoile proprii ale centralei.

Partea din stânga de intrare a ecuației bilanţului termic (19.3) este suma următoarelor mărimi:

Q p / p \u003d Q p / n + Q v.vn + Q abur + Q fizic (19,5)

unde Q B.BH este căldura introdusă în unitatea cazanului cu aer la 1 kg de combustibil. Această căldură este luată în considerare atunci când aerul este încălzit în afara unității cazanului (de exemplu, în încălzitoarele cu abur sau electrice instalate înaintea încălzitorului de aer); dacă aerul este încălzit numai în încălzitorul de aer, atunci această căldură nu este luată în considerare, deoarece se întoarce în cuptorul unității; Q abur - căldură introdusă în cuptor cu abur de explozie (duză) la 1 kg de combustibil; Q fizic t - căldură fizică de 1 kg sau 1 m 3 de combustibil.

Caldura introdusa cu aer se calculeaza prin egalitate

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

unde β este raportul dintre cantitatea de aer de la intrare la încălzitorul de aer și necesarul teoretic; c p este capacitatea termică izobară volumetrică medie a aerului; la temperaturi ale aerului de până la 600 K, poate fi considerat cu p \u003d 1,33 kJ / (m 3 K); T g.vz - temperatura aerului încălzit, K; T x.vz - temperatura aerului rece, de obicei egală cu 300 K.

Căldura introdusă cu aburul pentru pulverizarea păcurului (abur de duză) se găsește după formula:

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

unde W f - consumul de abur al injectorului, egal cu 0,3 - 0,4 kg/kg; i f - entalpia aburului duzei, kJ/kg; r este căldura de vaporizare, kJ/kg.

Căldura fizică a 1 kg de combustibil:

Q t fizic - cu t (T t - 273),

unde c t este capacitatea termică a combustibilului, kJ/(kgK); T t - temperatura combustibilului, K.

Valoarea lui Q fizică. t este de obicei nesemnificativ și rar luat în considerare în calcule. Excepțiile sunt păcura și gazul combustibil cu conținut scăzut de calorii, pentru care valoarea Q fizic.t este semnificativă și trebuie luată în considerare.

Dacă nu există preîncălzire a aerului și a combustibilului, iar aburul nu este utilizat pentru atomizarea combustibilului, atunci Q p / p = Q p / n. Termenii pierderilor de căldură din ecuația bilanţului termic al unităţii cazanului se calculează pe baza ecuaţiilor date mai jos.

1. Pierderea de căldură cu gazele de evacuare Q 2 (q 2) este definită ca diferența dintre entalpia gazelor la ieșirea din unitatea cazanului și aerul care intră în unitatea cazanului (încălzitorul de aer), adică.

unde V r este volumul produselor de ardere a 1 kg de combustibil, determinat prin formula (18,46), m 3 / kg; c р.r, с р.в - volumetric mediu capacitati termice izobare produse de ardere a combustibilului și a aerului, definiți ca capacități termice amestec de gaze(§ 1.3) folosind tabele (vezi Anexa 1); T uh, T x.vz - temperaturile gazelor de ardere și ale aerului rece; a - coeficient care ține cont de pierderile din subardere mecanică a combustibilului.

Unitățile de cazane și cuptoarele industriale funcționează, de regulă, sub un anumit vid, care este creat aspiratoare de fumși șemineu. Ca urmare, prin lipsa densității în garduri, precum și prin trape de inspecție etc. din atmosferă este aspirată o anumită cantitate de aer, al cărei volum trebuie luat în considerare la calcularea I ux.

Entalpia întregului aer care intră în unitate (inclusiv ventuze) este determinată de coeficientul de exces de aer la ieșirea din unitate α ux = α t + ∆α.

Aspirația totală a aerului în instalațiile de cazane nu trebuie să depășească ∆α = 0,2 ÷ 0,3.

Dintre toate pierderile de căldură, Q 2 este cea mai semnificativă. Valoarea lui Q 2 crește odată cu creșterea coeficientului de exces de aer, a temperaturii gazelor de ardere, a umidității combustibilului solid și a balastării cu gaze incombustibile. combustibil gazos. Reducerea aspirației aerului și îmbunătățirea calității arderii conduc la o anumită reducere a pierderilor de căldură Q 2 . Principalul factor determinant care influențează pierderea de căldură de către gazele de eșapament este temperatura acestora. Pentru a reduce T uh, aria suprafețelor de încălzire care utilizează căldură - încălzitoare de aer și economizoare - este mărită.

Valoarea Tx afectează nu numai eficiența unității, ci și costurile de capital necesare instalării aerotermelor sau economizoarelor. Odată cu scăderea Tx, eficiența crește, iar consumul și costurile cu combustibilul scad. Cu toate acestea, aceasta mărește suprafețele suprafețelor care utilizează căldură (cu o diferență mică de temperatură, aria suprafeței de schimb de căldură trebuie mărită; vezi § 16.1), drept urmare costul instalării și costurile de exploatare cresc. Prin urmare, pentru centralele nou proiectate sau alte instalații consumatoare de căldură, valoarea lui T uh este determinată dintr-un calcul tehnic și economic, care ia în considerare influența lui T uh nu numai asupra eficienței, ci și asupra valorii costurilor de capital. și costurile de exploatare.

O alta factor important, care influențează alegerea Т ux, este conținutul de sulf din combustibil. La temperaturi scăzute (mai mici decât temperatura punctului de rouă a gazelor de ardere), vaporii de apă se pot condensa pe conductele suprafețelor de încălzire. Când interacționează cu sulful și anhidride sulfurice, care sunt prezente în produsele de ardere, sulfuroase și acid sulfuric. Ca urmare, suprafețele de încălzire sunt supuse unei coroziuni intense.

Cazane și cuptoare moderne materiale de construcții au T y x = 390 - 470 K. La arderea gazelor și a combustibililor solizi cu umiditate scăzută T y x - 390 - 400 K, cărbunii umezi

T yx \u003d 410 - 420 K, păcură T yx \u003d 440 - 460 K.

Combustibil umed și incombustibil impurități gazoase sunt balast care formează gaz, care mărește cantitatea de produse de ardere rezultate din arderea combustibilului. Aceasta crește pierderea Q 2 .

Când se utilizează formula (19.6), trebuie avut în vedere faptul că volumele de produse de ardere sunt calculate fără a ține cont de arderea mecanică insuficientă a combustibilului. Cantitatea reală de produse de ardere, ținând cont de incompletitudinea mecanică a arderii, va fi mai mică. Această circumstanță este luată în considerare prin introducerea unui factor de corecție a \u003d 1 - p 4 /100 în formula (19.6).

2. Pierderea de căldură din cauza subarderii chimice Q 3 (q 3). Gazele de la ieșirea cuptorului pot conține produse de ardere incompletă a combustibilului CO, H2, CH4, a căror căldură de ardere nu este utilizată în volumul cuptorului și mai departe de-a lungul traseului unității cazanului. Căldura totală de ardere a acestor gaze determină subarderea chimică. Cauzele subardere chimice pot fi:

• lipsa unui agent oxidant (α<; 1);
• amestecare slabă a combustibilului cu oxidantul (α ≥ 1);
• un exces mare de aer;
• eliberare de energie specifică scăzută sau excesiv de mare în camera de ardere q v , kW/m 3 .

Lipsa aerului duce la faptul că o parte din elementele combustibile ale produselor gazoase de ardere incompletă a combustibilului poate să nu ardă deloc din cauza lipsei unui agent oxidant.

Amestecarea slabă a combustibilului cu aerul este cauza fie a unei lipse locale de oxigen în zona de ardere, fie, dimpotrivă, a unui mare exces al acestuia. Un exces mare de aer determină o scădere a temperaturii de ardere, ceea ce reduce viteza reacțiilor de ardere și face procesul de ardere instabil.

Eliberarea scăzută de căldură specifică în cuptor (q v = BQ p / n / V t, unde B este consumul de combustibil; V T este volumul cuptorului) este cauza unei puternice disipări de căldură în volumul cuptorului și duce la o scădere. în temperatură. Valorile ridicate ale qv provoacă, de asemenea, subardere chimică. Acest lucru se explică prin faptul că este necesar un anumit timp pentru a finaliza reacția de ardere și, cu o valoare semnificativ supraestimată a qv, timpul petrecut de amestecul aer-combustibil în volumul cuptorului (adică, în zona cu cele mai înalte temperaturi). ) este insuficientă şi duce la apariţia unor componente combustibile în produşii gazoşi de ardere. În cuptoarele centralelor moderne, valoarea admisibilă a qv ajunge la 170 - 350 kW / m 3 (a se vedea § 19.2).

Pentru unitățile de cazane nou proiectate, valorile qv sunt selectate în funcție de datele normative, în funcție de tipul de combustibil ars, metoda de ardere și proiectarea dispozitivului de ardere. În timpul testelor de echilibru ale unităților de cazan în funcțiune, valoarea Q 3 este calculată în funcție de datele analizei gazului.

La arderea combustibililor solizi sau lichizi, valoarea lui Q 3, kJ / kg, poate fi determinată prin formula (19.7)

3. Pierderea de căldură din arderea mecanică incompletă a combustibilului Q 4 (g 4). In timpul arderii combustibililor solizi, reziduurile (cenusa, zgura) pot contine o anumita cantitate de substante combustibile nearse (in principal carbon). Ca rezultat, energia legată chimic a combustibilului se pierde parțial.

Pierderile de căldură din arderea mecanică incompletă includ pierderile de căldură datorate:

• defectarea particulelor mici de combustibil prin golurile din grătar Q CR (q PR);
• îndepărtarea unei părți a combustibilului nears cu zgură și cenușă Q shl (q shl);
• antrenarea particulelor mici de combustibil de către gazele de ardere Q un (q un)

Q 4 - Q pr + Q un + Q sl

Pierderea de căldură q yn capătă valori mari în timpul arderii combustibilului pulverizat, precum și în timpul arderii cărbunilor neaglomerați într-un strat pe grătare fixe sau mobile. Valoarea lui q un pentru cuptoarele stratificate depinde de eliberarea de energie specifică aparentă (stresul termic) al oglinzii de ardere q R, kW / m 2, adică. asupra cantității de energie termică degajată, referită la 1 m 2 din stratul de combustibil care arde.

Valoarea permisă a q R BQ p / n / R (B - consumul de combustibil; R - zona oglinzii de ardere) depinde de tipul de combustibil solid ars, de designul cuptorului, de coeficientul de aer în exces etc. În cuptoarele stratificate ale unităților de cazane moderne, valoarea lui q R are valori în intervalul 800 - 1100 kW / m 2. La calcularea unităților de cazan, valorile q R, q 4 \u003d q np + q sl + q un sunt luate în conformitate cu materialele de reglementare. În timpul testelor de echilibrare, pierderea de căldură din cauza arderii mecanice insuficiente este calculată pe baza rezultatelor unei analize tehnice de laborator a reziduurilor solide uscate pentru conținutul lor de carbon. De obicei, pentru cuptoarele cu încărcare manuală de combustibil q 4 = 5 ÷ 10%, iar pentru cuptoarele mecanice și semi-mecanice q 4 = 1 ÷ 10%. La arderea combustibilului pulverizat într-o flacără în unități de cazan de putere medie și mare q 4 = 0,5 ÷ 5%.

4. Pierderea de căldură către mediu Q 5 (q 5) depinde de un număr mare de factori și în principal de dimensiunea și proiectarea cazanului și cuptoare, conductivitatea termică a materialului și grosimea peretelui căptușelii, performanța termică a unității cazanului, temperatura stratului exterior al căptușelii și a aerului ambiental etc.

Pierderile de căldură către mediu la capacitatea nominală se determină conform datelor normative în funcție de puterea unității cazanului și de prezența suprafețelor de încălzire suplimentare (economizor). Pentru cazane cu abur cu o capacitate de până la 2,78 kg / s abur q 5 - 2 - 4%, până la 16,7 kg / s - q 5 - 1 - 2%, mai mult de 16,7 kg / s - q 5 \u003d 1 - 0,5% .

Pierderile de căldură către mediul înconjurător sunt distribuite prin diferite conducte de gaz ale unității cazanului (cuptor, supraîncălzitor, economizor etc.) proporțional cu căldura degajată de gaze din aceste conducte de gaz. Aceste pierderi sunt luate în considerare prin introducerea coeficientului de conservare a căldurii φ \u003d 1 q 5 / (q 5 + ȵ k.a) unde ȵ k.a este randamentul unității cazanului.

5. Pierderea de căldură cu căldura fizică a cenușii și zgurii îndepărtate din cuptoarele Q 6 (q 6) este nesemnificativă și ar trebui luată în considerare numai pentru arderea stratificată și în cameră a combustibililor cu mai multe cenuși (cum ar fi cărbunele brun, șist), pentru care este 1 - 1, 5%.

Pierderi de căldură cu cenușă fierbinte și zgură q 6,%, calculată prin formula

unde a shl - proporția de cenușă de combustibil în zgură; С sl - capacitatea termică a zgurii; T sl - temperatura zgurii.

În cazul arderii combustibilului pulverizat, a shl = 1 - a un (a un este proporția de cenușă de combustibil transportată din cuptor cu gaze).

Pentru cuptoarele stratificate a sl shl = a sl + a pr (a pr este proporția de cenușă de combustibil în „dip”). La îndepărtarea uscată a zgurii, se presupune că temperatura zgurii este Tsh = 870 K.

Cu lichid îndepărtarea cenușii, care se observă uneori în timpul arderii cu ardere a combustibilului pulverizat T shl \u003d T cenușă + 100 K (T cenușa este temperatura cenușii în stare de topire lichidă). În cazul arderii stratificate a șisturilor bituminoase, conținutul de cenușă Ar este corectat pentru conținutul de dioxid de carbon al carbonaților, egal cu 0,3 (СО 2), adică. conținutul de cenușă este luat egal cu A P + 0,3 (CO 2) p / k. Dacă zgura îndepărtată este în stare lichidă, atunci valoarea lui q 6 atinge 3%.

În cuptoarele și uscătoarele utilizate în industria materialelor de construcții, pe lângă pierderile de căldură considerate, este necesar să se țină seama și de pierderile de căldură ale dispozitivelor de transport (de exemplu, cărucioarele) pe care materialul este supus unui tratament termic. Aceste pierderi pot ajunge până la 4% sau mai mult.

Astfel, randamentul „brut” poate fi definit ca

ȵ k.a = g 1 - 100 - ∑q pierderi (19,9)

Notăm căldura percepută de produs (abur, apă) ca Qk.a, kW, atunci avem:

pentru cazane de abur

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

pentru cazane de apa calda

Q 1 \u003d Q k.a \u003d M in cu r.v (T out - T in) (19.11)

Unde D este capacitatea cazanului, kg/s; i p.p - entalpia aburului supraîncălzit (dacă cazanul produce abur saturat, atunci în loc de i p.v se pune (i pn) kJ / kg; i p.v - entalpia apei de alimentare, kJ / kg; p - cantitatea de apă îndepărtată din unitatea cazanului pentru a menține conținutul de sare permis în apa cazanului (așa-numita purjare continuă a cazanului),%; i - entalpia apei cazanului, kJ / kg; M în - debitul de apă prin unitatea cazanului, kg / s; c r.v - capacitatea termică a apei, kJ/(kgK); Tout - temperatura apei calde la ieșirea cazanului; Tin - temperatura apei la intrarea în cazan.

Consumul de combustibil B, kg / s sau m 3 / s, este determinat de formula

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

Volumul produselor de ardere (vezi § 18.5) se determină fără a lua în considerare pierderile din subardere mecanică. Prin urmare, calculul suplimentar al unității cazanului (schimbul de căldură în cuptor, determinarea suprafețelor de încălzire în conductele de gaz, încălzitorul de aer și economizorul) se efectuează în funcție de cantitatea estimată de combustibil Вр:

(19.13)

Când ardeți gaz și păcură B p \u003d B.

Schimbul de căldură al corpului uman cu mediul.

Din analiza expresiei (1) rezultă că în procesul de descompunere a hidrocarburilor complexe (alimente) se formează o anumită cantitate de energie biologică. O parte din această energie, ca urmare a ireversibilității proceselor care au loc în corpul uman, este transformată în căldură, care trebuie îndepărtată în mediu.

Îndepărtarea căldurii din corpul uman în cazul general are loc datorită convecției, radiației termice (radiații) și evaporării.

Convecția - (din latinescul transfer, livrare) - are loc datorită mișcării particulelor microscopice ale mediului (gaz, lichid) și este însoțită de transferul de căldură de la un corp mai fierbinte la un corp mai puțin încălzit. Există convecție naturală (liberă) cauzată de neomogenitatea mediului (de exemplu, o modificare a temperaturii densității gazului) și forțată. Ca rezultat al transferului de căldură convectiv, căldura este transferată de pe suprafețele deschise ale corpului uman către aerul ambiant. Transferul de căldură prin convecție pentru corpul uman este de obicei mic și se ridică la aproximativ 15% din cantitatea totală de căldură eliberată. Odată cu scăderea temperaturii aerului ambiant și creșterea vitezei acestuia, acest proces se intensifică foarte mult și poate ajunge până la 30%.

Radiație termică (radiație) - aceasta este disiparea căldurii în mediu de pe suprafața încălzită a corpului uman, are o natură electromagnetică. Ponderea acestei radiații, de regulă, nu depășește 10%.

Evaporare - aceasta este modalitatea principală de îndepărtare a căldurii din corpul uman la temperaturi ambientale ridicate. Acest lucru se datorează faptului că, în procesul de încălzire a corpului uman, vasele de sânge periferice se extind, ceea ce la rândul său crește rata de circulație a sângelui în organism și, în consecință, crește cantitatea de căldură transferată la suprafața sa. În același timp, glandele sudoripare ale pielii se deschid (zona pielii unei persoane, în funcție de dimensiunea ei antropologică, poate varia de la 1,5 la 2,5 m 2), ceea ce duce la evaporarea intensivă a umidității (transpirație) . Combinația acestor factori contribuie la răcirea eficientă a corpului uman.

Odată cu scăderea temperaturii aerului la suprafața corpului uman, apare îngroșarea pielii (buie de găină) și îngustarea vaselor de sânge periferice și a glandelor sudoripare. Ca urmare, conductivitatea termică a pielii scade, iar rata de circulație a sângelui în zonele periferice scade semnificativ. Ca rezultat, cantitatea de căldură eliminată din corpul uman din cauza evaporării este redusă semnificativ.

S-a stabilit că o persoană poate lucra foarte productiv și se poate simți confortabil doar în anumite combinații de temperatură, umiditate și viteza aerului.

Omul de știință rus I. Flavitsky a arătat în 1844 că bunăstarea unei persoane depinde de schimbările de temperatură, umiditate și viteza aerului. El a descoperit că pentru o combinație dată de parametrii de microclimat (temperatura, umiditatea relativă și viteza aerului), se poate găsi o astfel de valoare pentru temperatura aerului nemișcat și complet saturat care creează o senzație termică similară. În practică, pentru a căuta acest raport, așa-numita metodă a temperaturilor efective (ET) și a temperaturilor efective echivalente (EET) este utilizată pe scară largă. Evaluarea gradului de influență a diferitelor combinații de temperatură, umiditate și viteza aerului asupra corpului uman se realizează conform nomogramei prezentate în Figura 3.

Pe axa din stânga a ordonatelor, valorile temperaturii sunt reprezentate în funcție de termometrul uscat, iar în dreapta - în funcție de termometrul umed. Familia de curbe care se intersectează într-un punct corespunde liniilor cu viteza constantă a aerului. Liniile înclinate definesc valorile temperaturilor efectiv-echivalente. La viteza aerului zero, valoarea temperaturilor efective echivalente coincide cu valoarea temperaturii efective.