Tepelný tok Q p cez povrch S st stien sušičky sa vypočíta podľa rovnice prestupu tepla:

Q p \u003d k * Δt cf * S st,

Koeficient prestupu tepla k sa vypočíta podľa vzorca pre viacvrstvovú stenu:

kde δ a λ sú hrúbka a tepelná vodivosť rôznych vrstiev obloženia a tepelnej izolácie.

Nájdite hodnotu kritéria 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.

Koeficient prestupu tepla α zo sušiaceho prostriedku na vnútorný povrch stien:

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.

Celkový koeficient prestupu tepla konvekciou a sálaním z vonkajšej steny do okolitého vzduchu:

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

kde t cf je teplota vonkajšej steny, t st \u003d 40 0 ​​С,

t v - teplota okolia, t v \u003d 20 0 С,

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

Podľa teploty plynov volíme hrúbku obloženia (tab. 3.1)

podšívky -

šamot - 125 mm

oceľ - 20 mm

šamot - 1,05 W / m * K

oceľ - 46,5 W/m*K

Ako zistiť koeficient prestupu tepla:

Určíme povrch steny 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.

Špecifické tepelné straty v životné prostredie určený podľa vzorca:

kde W je hmotnosť vlhkosti odstránenej z vysušeného materiálu za 1 s.

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

2.3. Výpočet ohrievača na sušenie vzduchu

Celkové množstvo tepla Q 0 sa vypočíta podľa vzorca:

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

Priemerný teplotný rozdiel vypočítame pomocou vzorca logaritmickej rovnice:

kde Δt m \u003d t1 -t 2n

Δtb \u003d t1 -t 2k

t 1 - teplota vykurovacej pary (rovnajúca sa teplote nasýtenia pary pri danom tlaku).

Pri tlaku 5,5 atm. t 1 \u003d 154,6 0 С (st 550)

t 2n, t 2k - teplota vzduchu na vstupe a výstupe kalorimetra, t 2k \u003d 150 0 С; t 2n \u003d -7,7 0 C.

Δtb \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,

Teplovýmenná plocha S t kalorimetra je určená rovnicou prestupu tepla:

S t \u003d Q 0 / až Δt porovnaj,

kde k je koeficient prestupu tepla, ktorý sa používa pre rebrové ohrievače v závislosti od rýchlosti hmotnosti vzduchu ρ*v. Nech ρ * v \u003d 3 kg / m 2 * s; potom k \u003d 30 W / m 2 * k.

Nájdeme požadovaný počet n k. sekcií ohrievača:

n k. \u003d S t / S s,

kde S c je teplovýmenná plocha prierezu.

Zoberme si rebrový ohrievač:

Keďže skutočný počet sekcií je zvolený s 15-20% rezervou, potom n k. \u003d 6,23 + 6,23 * 0,15 \u003d 7,2≈8 sekcií.

Hmotnostná rýchlosť vzduchu v ohrievači sa vypočíta:

kde L je prietok absolútne suchého vzduchu,

Tepelné znečistenie označuje javy, pri ktorých sa teplo uvoľňuje do vodných útvarov alebo do atmosférického vzduchu. To zvyšuje teplotu oveľa vyššie priemerná norma. Tepelné znečistenie prírody je spojené s ľudskou činnosťou a emisiami skleníkové plyny ktoré sú hlavnou príčinou globálneho otepľovania.

Zdroje tepelného znečistenia atmosféry

Existujú dve skupiny zdrojov:

• prírodné - to sú lesné požiare, sopky, suché vetry, procesy rozkladu živých a rastlinných organizmov;
• antropogénne sú spracovanie ropy a plynu, priemyselná činnosť, tepelná energetika, jadrová energetika, doprava.

Každý rok sa v dôsledku ľudskej činnosti dostane do atmosféry Zeme asi 25 miliárd ton oxidu uhoľnatého, 190 miliónov ton oxidu síry, 60 miliónov ton oxidu dusíka. Polovica tohto odpadu vzniká v dôsledku činnosti energetiky, priemyslu a hutníctva.

Za posledné roky zvýšilo sa množstvo výfukových plynov z áut.

Účinky

V metropolitných mestách s veľ priemyselné podniky atmosférický vzduch zažíva najsilnejšie tepelné znečistenie. Prijíma látky, ktoré majú viac vysoká teplota než vzduchová vrstva okolitého povrchu. Teplota priemyselných emisií je vždy vyššia ako priemerná povrchová vrstva vzduchu. Napríklad kedy lesné požiare, z výfukových potrubí automobilov, z potrubí priemyselných podnikov, pri vykurovaní domov sa uvoľňujú prúdy teplého vzduchu s rôznymi nečistotami. Teplota takého prúdu je približne 50-60 ºС. Táto vrstva zvyšuje priemernú ročnú teplotu v meste o šesť až sedem stupňov. V mestách a nad nimi vznikajú „ostrovy tepla“, čo vedie k zväčšovaniu oblačnosti, pričom sa zvyšuje množstvo zrážok a zvyšuje sa vlhkosť vzduchu. Keď sa produkty spaľovania pridávajú do vlhkého vzduchu, vzniká vlhký smog (ako londýnsky smog). Ekológovia tvrdia, že za posledných 20 rokov sa priemerná teplota v troposfére zvýšila o 0,7 °C.

Zdroje tepelného znečistenia pôdy

Zdroje tepelné znečistenie pôdy na území Hlavné mestá a priemyselné centrá sú:

• plynové potrubia hutníckych podnikov, teplota dosahuje 140-150ºС;
• vykurovacia sieť, teplota asi 60-160ºС;
• komunikačné výstupy, teplota 40-50ºC.

Dôsledky tepelného vplyvu na pôdny kryt

Plynové potrubia, rozvody kúrenia a komunikačné vývody zvyšujú teplotu pôdy o niekoľko stupňov, čo negatívne ovplyvňuje pôdu. V zime to vedie k topeniu snehu a v dôsledku toho k zamrznutiu povrchových vrstiev pôdy a v lete dochádza k opačnému procesu, horná vrstva pôdy sa zahrieva a suší. úzko spojená s vegetáciou a živými mikroorganizmami, ktoré v nej žijú. Zmena jeho zloženia negatívne ovplyvňuje ich život.

Zdroje tepelného znečistenia hydrologických objektov

K tepelnému znečisteniu vodných útvarov a pobrežných morských oblastí dochádza v dôsledku vypúšťania do vodných útvarov Odpadová voda jadrové a tepelné elektrárne, priemyselné podniky.

Dôsledky vypúšťania odpadových vôd

Vypúšťanie odpadových vôd vedie k zvýšeniu teploty vody v nádržiach o 6-7 ºС, plocha takýchto teplých miest môže dosiahnuť až 30-40 km2.

Teplé vrstvy vody vytvárajú na povrchu akýsi film vodná hmota, ktorý bráni prirodzenej výmene vody, nemiešať sa so spodnými), množstvo kyslíka sa znižuje, zvyšuje sa potreba organizmov naň, pričom sa zvyšuje druhový počet rias.

Najväčší stupeň znečistenia termálnej vody vykonávajú elektrárne. Voda sa používa na chladenie turbín JE a plynového kondenzátu v JE. Voda používaná elektrárňami sa ohrieva asi o 7-8 ºС, potom sa vypúšťa do blízkych vodných útvarov.

Zvýšenie teploty vody v nádržiach nepriaznivo ovplyvňuje živé organizmy. Pre každý z nich existuje teplotné optimum, pri ktorom sa obyvateľstvo cíti skvele. AT prírodné prostredie pri pomalom zvyšovaní alebo znižovaní teploty sa živé organizmy postupne prispôsobujú zmenám, ak však teplota prudko stúpa (napr. veľký objem výtoky z priemyselných podnikov), potom organizmy nemajú čas na aklimatizáciu. Dostanú tepelný šok, v dôsledku ktorého môžu zomrieť. Toto je jedna z najviac negatívne dôsledky tepelné znečistenie pre vodné organizmy.

Ale môžu to mať aj iné, škodlivejšie následky. Napríklad vplyv znečistenia termálnej vody na metabolizmus. So zvyšujúcou sa teplotou v organizmoch sa zvyšuje rýchlosť metabolizmu a zvyšuje sa potreba kyslíka. Ale ako teplota vody stúpa, obsah kyslíka v nej klesá. Jeho nedostatok vedie k smrti mnohých druhov vodných živých organizmov. Takmer 100% zničenie rýb a bezstavovcov spôsobuje zvýšenie teploty vody o niekoľko stupňov za rok. letný čas. Keď sa to zmení teplotný režim mení sa aj správanie rýb, je narušené prirodzená migrácia, dochádza k predčasnému treniu.

Zvýšenie teploty vody sa teda môže zmeniť druhová štruktúra nádrží. Mnohé druhy rýb buď opustia tieto oblasti, alebo uhynú. Riasy charakteristické pre tieto miesta sú nahradené teplomilnými druhmi.

Ak spolu s teplá voda organické a minerály (domáci odpad, odplavené z polí minerálnych hnojív), dochádza k ostrej reprodukcii rias, začínajú vytvárať hustú hmotu, ktorá sa navzájom pokrýva. V dôsledku toho dochádza k ich smrti a rozkladu, čo vedie k moru všetkých živých organizmov v nádrži.

Nebezpečné je tepelné znečistenie nádrží, ktoré vyrábajú energiu pomocou turbín, výfukové plyny je potrebné z času na čas ochladiť. Použitá voda sa vypúšťa do nádrží. Na veľkých dosahuje množstvo 90 m 3. To znamená, že do zásobníka vstupuje nepretržitý teplý prúd.

Škody spôsobené znečistením vodných ekosystémov

Všetky dôsledky tepelného znečistenia vodných útvarov spôsobujú katastrofálne poškodenie živých organizmov a menia prostredie samotnej osoby. Škody spôsobené znečistením:

• estetické (porušené vzhľad krajiny);
• ekonomické (likvidácia následkov znečistenia, vymiznutie mnohých druhov rýb);
• ekologické (likvidujú sa druhy vodnej vegetácie a živé organizmy).

Objemy teplej vody vypúšťanej elektrárňami neustále rastú, preto sa bude zvyšovať aj teplota vodných plôch. V mnohých riekach sa podľa environmentalistov zvýši o 3-4 °C. Tento proces už prebieha. Napríklad v niektorých riekach v Amerike je prehriatie vody asi 10-15 ° C, v Anglicku - 7-10 ° C, vo Francúzsku - 5 ° C.

Tepelné znečistenie životného prostredia

Tepelné znečistenie (tepelné fyzické znečistenie) je tvar, ktorý je výsledkom zvýšenia teploty okolia. Jeho príčinami sú priemyselné a vojenské emisie ohriateho vzduchu, veľké požiare.

Tepelné znečistenie životného prostredia je spojené s prácou podnikov chemického, celulózo-papierenského, hutníckeho, drevospracujúceho priemyslu, tepelných elektrární a jadrových elektrární, ktoré vyžadujú veľké objemy vody na chladenie zariadení.

Doprava je silný znečisťovateľ životného prostredia. Približne 80 % všetkých ročných emisií pochádza z áut. Veľa škodlivé látky rozptýlené na značné vzdialenosti od zdroja znečistenia.

Pri spaľovaní plynu v tepelných elektrárňach sa okrem chemická expozícia do atmosféry a dochádza k tepelnému znečisteniu. Navyše približne v okruhu 4 km od pochodne je veľa rastlín v depresívnom stave a v okruhu 100 metrov vegetačný kryt odumiera.

Ročne sa v Rusku vyprodukuje asi 80 miliónov ton rôznych priemyselných a domácich odpadov, ktoré sú zdrojom znečistenia pôdny kryt, vegetácia, podzemné a povrchová voda, atmosférický vzduch. Okrem toho sú zdrojom žiarenia a tepelného znečistenia prírodných objektov.

Pozemné vody sú znečistené rôznymi chemickými odpadmi, ktoré sa tam dostanú pri zmývaní minerálnych hnojív a pesticídov z pôdy, splaškov a priemyselných odpadových vôd. V nádržiach dochádza k tepelnému a bakteriálnemu znečisteniu, mnohé druhy rastlín a živočíchov umierajú.

Akékoľvek uvoľnenie tepla do prírodného prostredia vedie k zmene teploty najmä jeho zložiek silný vplyv testovanie spodných vrstiev atmosféry, pôdy a hydrosférických objektov.

Tepelné emisie do prostredia podľa ekológov zatiaľ nedokážu ovplyvňovať rovnováhu planéty, ale majú dopad na konkrétne územie. významný vplyv. Napríklad teplota vzduchu v Hlavné mestá zvyčajne o niečo vyššie ako mimo mesta, mení sa tepelný režim riek alebo jazier, keď sa do nich vypúšťajú odpadové vody z tepelných elektrární. Druhové zloženie obyvateľov týchto priestorov sa mení. Každý druh má svoj vlastný teplotný rozsah, v ktorom je druh schopný sa prispôsobiť. Napríklad pstruh môže prežiť v teplá voda ale nedokáže sa rozmnožovať.

Tepelné výboje teda ovplyvňujú aj biosféru, nie je to síce v planetárnom meradle, ale je to citeľné aj pre človeka.

Teplotné znečistenie pôdneho krytu je spojené so skutočnosťou, že existuje úzka interakcia so zvieratami, vegetáciou a mikrobiálnymi organizmami. So zvyšovaním teploty pôdy sa vegetačný kryt mení na teplomilnejšie druhy, mnohé mikroorganizmy odumierajú, nedokážu sa prispôsobiť novým podmienkam.

tepelné znečistenie podzemnej vody vzniká v dôsledku odtoku vstupujúceho do zvodnených vrstiev. To negatívne ovplyvňuje kvalitu vody, jej chemické zloženie, tepelný režim.

Tepelné znečistenie životného prostredia zhoršuje podmienky života a ľudskej činnosti. V mestách s zvýšená teplota v kombinácii s vysokou vlhkosťou sa u ľudí vyskytujú časté bolesti hlavy, celková nevoľnosť, skoky krvný tlak. Vysoká vlhkosť vedie ku korózii kovov, poškodeniu kanalizačné vývody, tepelné potrubia, plynové potrubia a mnohé ďalšie.

Dôsledky znečistenia životného prostredia

Je možné špecifikovať všetky dôsledky tepelného znečistenia životného prostredia a zdôrazniť hlavné problémy, ktoré je potrebné riešiť:

1. Vo veľkých mestách sa tvoria tepelné ostrovy.

2. Vzniká smog, zvyšuje sa vlhkosť vzduchu a v megacities sa tvorí trvalá oblačnosť.

3. Problémy vznikajú v riekach, jazerách a pobrežných oblastiach morí a oceánov. V dôsledku zvýšenia teploty, ekologická rovnováha mnoho druhov rýb a vodných rastlín umiera.

4. Chemické a fyzikálne vlastnosti voda. Stane sa nepoužiteľným aj po vyčistení.

5. Živé organizmy vodných útvarov umierajú alebo sú v depresívnom stave.

6. Zvyšovanie teploty podzemnej vody.

7. Štruktúra pôdy a jej zloženie sú narušené, vegetácia a mikroorganizmy v nej žijúce sú utláčané alebo ničené.

Tepelné znečistenie. Prevencia a opatrenia na jej predchádzanie

Hlavným opatrením na zamedzenie tepelného znečistenia životného prostredia je postupné upustenie od používania paliva, úplný prechod na alternatívnu obnoviteľnú energiu: solárnu, veternú a vodnú energiu.

Na ochranu vodných plôch pred tepelným znečistením v chladiacom systéme turbíny je potrebné vybudovať zásobníky - chladiče, z ktorých môže byť voda po ochladení opäť použitá v chladiacom systéme.

AT posledné desaťročia inžinieri sa snažia eliminovať parnú turbínu v tepelných elektrárňach pomocou magnetohydrodynamickej metódy premeny tepelnej energie na elektrickú energiu. Tým sa výrazne znižuje tepelné znečistenie okolia a vodných plôch.

Biológovia sa snažia identifikovať limity stability biosféry ako celku a určité typyživé organizmy, ako aj hranice rovnováhy biologických systémov.

Ekológovia zase skúmajú mieru vplyvu ekonomická aktivitaľudia na prirodzené procesy v životnom prostredí a hľadať spôsoby, ako predchádzať negatívnym vplyvom.

Ochrana životného prostredia pred tepelným znečistením

Je zvykom deliť tepelné znečistenie na planetárne a lokálne. V planetárnom meradle nie je znečistenie príliš veľké a predstavuje len 0,018 % prichádzajúceho na planétu. slnečné žiarenie, teda v rámci jedného percenta. Tepelné znečistenie má však silný vplyv na prírodu na miestnej úrovni. Na reguláciu tohto vplyvu vo väčšine priemyselných krajín boli zavedené limity (limity) tepelného znečistenia.

Spravidla je limit stanovený pre režim vodných útvarov, pretože sú to moria, jazerá a rieky, ktoré do značnej miery trpia tepelným znečistením a dostávajú svoju hlavnú časť.

V európskych krajinách by sa vodné útvary nemali zohriať o viac ako 3 °C oproti svojej prirodzenej teplote.

V Spojených štátoch by v riekach nemal byť ohrev vody belší ako 3 ° C, v jazerách - 1,6 ° C, vo vodách morí a oceánov - 0,8 ° C.

V Rusku by teplota vody v nádržiach nemala stúpnuť o viac ako 3 °C v porovnaní s priemernou teplotou najteplejšieho mesiaca. V nádržiach obývaných lososmi a inými chladnomilnými druhmi rýb nemožno zvýšiť teplotu o viac ako 5 °C, v lete najviac o 20 °C a v zime o 5 °C.

Rozsah tepelného znečistenia v blízkosti veľkých priemyselných centier je pomerne významný. Takže napríklad od priemyselné centrum s 2 miliónmi obyvateľov, s jadrovou elektrárňou a ropnou rafinériou sa tepelné znečistenie šíri 120 km ďaleko a 1 km na výšku.

Ekológovia odporúčajú používať tepelný odpad pre potreby domácnosti, napríklad:

• na zavlažovanie poľnohospodárskej pôdy;
• v skleníkovom priemysle;
• udržiavať severné vody v stave bez ľadu;
• na destiláciu ťažkých produktov ropný priemysel a vykurovací olej;
• na chov druhov rýb milujúcich teplo;
• na výstavbu umelých jazierok, v zime vyhrievaných, pre voľne žijúce vodné vtáctvo.

V planetárnom meradle tepelné znečistenie prírodné prostredie nepriamo ovplyvňuje globálne otepľovanie podnebie. Emisie z priemyselných podnikov neovplyvňujú priamo zvýšenie teploty, ale vedú k jej zvýšeniu v dôsledku skleníkového efektu.

Pre riešenia otázky životného prostredia a predchádzať im v budúcnosti, ľudstvo musí vyriešiť množstvo globálnych problémov a nasmerovať všetko úsilie na zníženie znečistenia ovzdušia, tepelného znečistenia planéty.

Tepelná bilancia kotla určuje rovnosť medzi množstvom tepla vstupujúceho do kotla a jeho spotrebou. Na základe tepelná bilancia kotlovej jednotky určiť spotrebu paliva a vypočítať koeficient užitočná akcia, ktorý je najdôležitejšia charakteristika energetická účinnosť kotla.

V kotlovej jednotke sa chemicky viazaná energia paliva počas spaľovacieho procesu premieňa na fyzikálne teplo horľavých produktov spaľovania. Toto teplo sa používa na výrobu a prehrievanie pary alebo ohrev vody. V dôsledku nevyhnutných strát pri prenose tepla a premene energie produkt (para, voda atď.) absorbuje iba časť tepla. Ďalšiu časť tvoria straty, ktoré závisia od účinnosti organizácie procesov premeny energie (spaľovanie paliva) a prenosu tepla do vyrábaného produktu.

Tepelná bilancia kotlovej jednotky má zabezpečiť rovnosť medzi množstvom tepla prijatého v jednotke a súčtom spotrebovaného tepla a tepelných strát. Tepelná bilancia kotlovej jednotky sa zostavuje na 1 kg tuhého resp kvapalné palivo alebo na 1 m 3 plynu. Rovnica, v ktorej je tepelná bilancia kotlovej jednotky pre ustálený tepelný stav jednotky zapísaná v nasledujúcom tvare:

Q p / p = Q1 + ∑Q n

Q p / p \u003d Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 (19.3)

Kde Q p / p je teplo, ktoré je k dispozícii; Q 1 - použité teplo; ∑Qn - celkové straty; Q 2 - tepelné straty s odchádzajúcimi plynmi; Q 3 - tepelné straty z chemického podhorenia; Q 4 - tepelné straty z mechanickej nedokonalosti spaľovania; Q 5 - tepelné straty do okolia; Q 6 - tepelné straty s fyzikálnym teplom trosky.

Ak je každý člen na pravej strane rovnice (19.3) vydelený Q p / p a vynásobený 100%, dostaneme druhý tvar rovnice, v ktorom je tepelná bilancia kotla:

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

V rovnici (19.4) hodnota q 1 predstavuje účinnosť inštalácie "brutto". Neberie do úvahy energetické náklady na obsluhu kotolne: pohon odsávačov dymu, ventilátorov, napájacích čerpadiel a iné náklady. Faktor „čistej“ účinnosti je menší ako faktor „hrubej“ účinnosti, pretože zohľadňuje náklady na energiu pre vlastné potreby zariadenia.

Ľavá vstupná časť rovnice tepelnej bilancie (19.3) je súčtom nasledujúcich veličín:

Q p / p \u003d Q p / n + Q v.vn + Q para + Q fyzické (19,5)

kde Q B.BH je teplo privedené do kotla so vzduchom na 1 kg paliva. Toto teplo sa berie do úvahy, keď sa vzduch ohrieva mimo kotla (napríklad v parných alebo elektrických ohrievačoch inštalovaných pred ohrievačom vzduchu); ak sa vzduch ohrieva iba v ohrievači vzduchu, potom sa toto teplo neberie do úvahy, pretože sa vracia do pece jednotky; Q para - teplo privádzané do pece fúkacou (dýzovou) parou na 1 kg paliva; Q fyzikálne t - fyzikálne teplo 1 kg alebo 1 m 3 paliva.

Teplo vnesené vzduchom sa vypočíta podľa rovnosti

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

kde β je pomer množstva vzduchu na vstupe do ohrievača vzduchu k teoreticky potrebnému množstvu; c p je priemerná objemová izobarická tepelná kapacita vzduchu; pri teplotách vzduchu do 600 K možno uvažovať s p \u003d 1,33 kJ / (m 3 K); T g.vz - teplota ohriateho vzduchu, K; T x.vz - teplota studeného vzduchu, zvyčajne rovná 300 K.

Teplo privádzané parou na striekanie vykurovacieho oleja (pary z trysky) sa zistí podľa vzorca:

Q párov \u003d W f (i f - r)

kde W f - spotreba pary vstrekovača rovná 0,3 - 0,4 kg/kg; i f - entalpia pary z trysky, kJ/kg; r je teplo vyparovania, kJ/kg.

Fyzikálne teplo 1 kg paliva:

Q fyzické t – s t (Tt – 273),

kde c t je tepelná kapacita paliva, kJ/(kgK); T t - teplota paliva, K.

Hodnota Q fyzického. t je zvyčajne bezvýznamné a zriedkavo sa zohľadňuje vo výpočtoch. Výnimkou sú vykurovací olej a nízkokalorický horľavý plyn, pre ktoré je významná hodnota Q fyzikálne.t, ktorú treba brať do úvahy.

Ak nedochádza k predhrievaniu vzduchu a palivo a para sa nepoužíva na rozprašovanie paliva, potom Q p / p = Q p / n. Pojmy tepelných strát v rovnici tepelnej bilancie kotlovej jednotky sú vypočítané na základe rovníc uvedených nižšie.

1. Tepelná strata výfukovými plynmi Q 2 (q 2) je definovaná ako rozdiel medzi entalpiou plynov na výstupe z kotlovej jednotky a vzduchu vstupujúceho do kotlovej jednotky (ohrievača vzduchu), t.j.

kde V r je objem produktov spaľovania 1 kg paliva určený vzorcom (18.46), m 3 / kg; c р.r, с р.в - priemerný objemový izobarické tepelné kapacity produkty spaľovania paliva a vzduchu, definované ako tepelné kapacity zmes plynov(§ 1.3) pomocou tabuliek (pozri prílohu 1); T uh, T x.vz - teploty spalín a studeného vzduchu; a - koeficient zohľadňujúci straty z mechanického nedohorenia paliva.

Kotlové jednotky a priemyselné pece pracujú spravidla v určitom vákuu, ktoré sa vytvára odsávače dymu a komín. Výsledkom je nedostatok hustoty v plotoch, ako aj kontrolné prielezy atď. z atmosféry sa nasaje určité množstvo vzduchu, ktorého objem treba brať do úvahy pri výpočte I ux.

Entalpia všetkého vzduchu vstupujúceho do jednotky (vrátane prísaviek) je určená koeficientom prebytočného vzduchu na výstupe zo zariadenia α ux = α t + ∆α.

Celkové nasávanie vzduchu v inštaláciách kotla by nemalo presiahnuť ∆α = 0,2 ÷ 0,3.

Zo všetkých tepelných strát je Q 2 najvýznamnejší. Hodnota Q 2 sa zvyšuje so zvyšujúcim sa súčiniteľom prebytku vzduchu, teplotou spalín, vlhkosťou tuhého paliva a zaťažením nehorľavými plynmi. plynné palivo. Zníženie nasávania vzduchu a zlepšenie kvality spaľovania vedie k určitému zníženiu tepelných strát Q 2 . Hlavným určujúcim faktorom ovplyvňujúcim straty tepla výfukovými plynmi je ich teplota. Na zníženie T uh sa zväčšuje plocha vykurovacích plôch využívajúcich teplo - ohrievače vzduchu a ekonomizéry.

Hodnota Tx ovplyvňuje nielen účinnosť jednotky, ale aj kapitálové náklady potrebné na inštaláciu ohrievačov vzduchu alebo ekonomizérov. S poklesom Tx sa zvyšuje účinnosť a klesá spotreba paliva a náklady na palivo. Tým sa však zväčšujú plochy teplospotrebných plôch (pri malom teplotnom rozdiele treba zväčšiť teplovýmennú plochu; pozri § 16.1), čo zvyšuje náklady na inštaláciu a prevádzkové náklady. Preto sa pre novonavrhované kotlové jednotky alebo iné zariadenia spotrebúvajúce teplo určuje hodnota T uh z technicko-ekonomického výpočtu, ktorý zohľadňuje vplyv T uh nielen na účinnosť, ale aj na výšku investičných nákladov. a prevádzkové náklady.

Ďalší dôležitým faktorom, ktorý ovplyvňuje výber Т ux, je obsah síry v palive. Pri nízkych teplotách (nižších ako je teplota rosného bodu spalín) môže na rúrkach vykurovacích plôch kondenzovať vodná para. Pri interakcii so sírou a anhydridy kyseliny sírovej, ktoré sú prítomné v produktoch horenia, sírnaté a kyselina sírová. V dôsledku toho sú vykurovacie plochy vystavené intenzívnej korózii.

Moderné kotlové jednotky a pece stavebné materiály majú T y x = 390 - 470 K. Pri spaľovaní plynu a tuhých palív s nízkou vlhkosťou T y x - 390 - 400 K, vlhké uhlie

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

Vlhké palivo a nehorľavé plynné nečistoty sú plynotvorný balast, ktorý zvyšuje množstvo produktov spaľovania vznikajúcich pri spaľovaní paliva. To zvyšuje stratu Q 2 .

Pri použití vzorca (19.6) je potrebné mať na pamäti, že objemy produktov spaľovania sa vypočítavajú bez zohľadnenia mechanického podhorenia paliva. Skutočné množstvo produktov spaľovania, berúc do úvahy mechanickú nedokonalosť spaľovania, bude menšie. Táto okolnosť sa berie do úvahy zavedením korekčného faktora a \u003d 1 - p 4 /100 do vzorca (19.6).

2. Strata tepla chemickým podhorením Q 3 (q 3). Plyny na výstupe z kúreniska môžu obsahovať produkty nedokonalého spaľovania paliva CO, H 2, CH 4, ktorých spalné teplo nie je využité v objeme kúreniska a ďalej pozdĺž dráhy kotlovej jednotky. Celkové spalné teplo týchto plynov určuje chemické podhorenie. Príčiny chemického podpálenia môžu byť:

• nedostatok oxidačného činidla (α<; 1);
• zlé premiešanie paliva s oxidačným činidlom (α ≥ 1);
• veľký prebytok vzduchu;
• nízke alebo príliš vysoké uvoľňovanie špecifickej energie v spaľovacej komore qv, kW/m 3 .

Nedostatok vzduchu vedie k tomu, že časť horľavých prvkov plynných produktov nedokonalého spaľovania paliva nemusí vôbec horieť kvôli nedostatku oxidačného činidla.

Zlé premiešanie paliva so vzduchom je príčinou buď lokálneho nedostatku kyslíka v spaľovacej zóne, alebo naopak, jeho veľkého prebytku. Veľký prebytok vzduchu spôsobuje pokles teploty spaľovania, čo znižuje rýchlosti spaľovacích reakcií a spôsobuje nestabilnosť spaľovacieho procesu.

Nízke špecifické uvoľňovanie tepla v peci (q v = BQ p / n / V t, kde B je spotreba paliva; V T je objem pece) je príčinou silného rozptylu tepla v objeme pece a vedie k zníženiu v teplote. Vysoké hodnoty qv tiež spôsobujú chemické podpálenie. Vysvetľuje to skutočnosť, že na dokončenie spaľovacej reakcie je potrebný určitý čas a pri výrazne nadhodnotenej hodnote qv je čas strávený zmesou vzduchu a paliva v objeme pece (t. j. v zóne najvyšších teplôt). ) je nedostatočná a vedie k objaveniu sa horľavých zložiek v plynných produktoch spaľovania. V peciach moderných kotlových jednotiek dosahuje prípustná hodnota qv 170 - 350 kW / m 3 (pozri § 19.2).

Pre novonavrhované kotlové jednotky sa hodnoty qv volia podľa normatívnych údajov v závislosti od druhu spaľovaného paliva, spôsobu spaľovania a konštrukcie spaľovacieho zariadenia. Pri bilančných skúškach prevádzkovaných kotlových jednotiek sa hodnota Q 3 vypočítava podľa údajov analýzy plynu.

Pri spaľovaní tuhých alebo kvapalných palív možno hodnotu Q 3, kJ / kg, určiť podľa vzorca (19.7)

3. Strata tepla mechanickým nedokonalým spaľovaním paliva Q 4 (g 4). Pri spaľovaní tuhých palív môžu zvyšky (popol, troska) obsahovať určité množstvo nespálených horľavých látok (hlavne uhlík). V dôsledku toho sa čiastočne stráca chemicky viazaná energia paliva.

Tepelné straty z mechanického nedokonalého spaľovania zahŕňajú tepelné straty spôsobené:

• výpadok malých častíc paliva cez medzery v rošte Q CR (q CR);
• odstránenie časti nespáleného paliva s troskou a popolom Q shl (q shl);
• unášanie malých častíc paliva spalinami Q un (q un)

Q 4 - Q pr + Q un + Q sl

Tepelné straty q yn naberajú veľké hodnoty pri spaľovaní práškového paliva, ako aj pri spaľovaní nespekavého uhlia vo vrstve na pevných alebo pohyblivých roštoch. Hodnota q un pre vrstvené pece závisí od zdanlivého špecifického uvoľnenia energie (tepelného namáhania) spaľovacieho zrkadla q R, kW / m 2, t.j. o množstve uvoľnenej tepelnej energie, vztiahnuté na 1 m 2 horiacej vrstvy paliva.

Prípustná hodnota q R BQ p / n / R (B - spotreba paliva; R - plocha zrkadla spaľovania) závisí od druhu spaľovaného tuhého paliva, konštrukcie pece, súčiniteľa prebytočného vzduchu atď. Vo vrstvených peciach moderných kotlových jednotiek má hodnota q R hodnoty v rozmedzí 800 - 1100 kW / m2. Pri výpočte kotlových jednotiek sa hodnoty q R, q 4 \u003d q np + q sl + q un berú podľa regulačných materiálov. Pri bilančných skúškach sa strata tepla mechanickým nedohorením vypočítava podľa výsledkov laboratórnej technickej analýzy suchých tuhých zvyškov na obsah uhlíka. Zvyčajne pre pece s ručným vkladaním paliva q 4 = 5 ÷ 10 % a pre mechanické a polomechanické pece q 4 = 1 ÷ 10 %. Pri spaľovaní práškového paliva v horáku v kotlových jednotkách stredného a vysokého výkonu q 4 = 0,5 ÷ 5 %.

4. Strata tepla do okolia Q 5 (q 5) závisí od veľkého množstva faktorov a hlavne od veľkosti a konštrukcie kotla resp. pece, tepelná vodivosť materiálu a hrúbka steny obloženia, tepelný výkon kotlovej jednotky, teplota vonkajšej vrstvy obloženia a okolitého vzduchu atď.

Tepelné straty do okolia pri menovitom výkone sa určujú podľa štandardných údajov v závislosti od výkonu kotlovej jednotky a prítomnosti prídavných vykurovacích plôch (ekonomizéra). Pre parné kotly s kapacitou do 2,78 kg / s para q 5 - 2 - 4%, do 16,7 kg / s - q 5 - 1 - 2%, viac ako 16,7 kg / s - q 5 \u003d 1 - 0,5% .

Tepelné straty do okolia sa rozvádzajú rôznymi plynovými kanálmi kotlovej jednotky (pec, prehrievač, ekonomizér a pod.) v pomere k teplu, ktoré plyny odovzdávajú v týchto plynových potrubiach. Tieto straty sa berú do úvahy zavedením koeficientu zachovania tepla φ \u003d 1 q 5 / (q 5 + ȵ k.a) kde ȵ k.a je účinnosť kotlovej jednotky.

5. Strata tepla fyzikálnym teplom popola a trosky odvádzanej z pecí Q 6 (q 6) je nevýznamná a treba ju brať do úvahy len pri vrstvenom a komorovom spaľovaní viacpopolových palív (ako je hnedé uhlie , bridlica), pre ktoré je to 1 – 1,5 %.

Tepelné straty horúcim popolom a troskou q 6,%, vypočítané podľa vzorca

kde a shl - podiel palivového popola v troske; С sl - tepelná kapacita trosky; T sl - teplota trosky.

V prípade spaľovania práškového paliva a shl = 1 - a un (a un je podiel palivového popola odneseného z pece s plynmi).

Pre vrstvené pece platí sl shl = a sl + a pr (a pr je podiel palivového popola v "ponore"). Pri suchom odstraňovaní trosky sa predpokladá, že teplota trosky je Tsh = 870 K.

S tekutinou odstraňovanie popola, čo sa niekedy pozoruje pri spaľovaní práškového paliva T shl \u003d T ash + 100 K (T ash je teplota popola v kvapalnom stave topenia). V prípade vrstveného spaľovania živičnej bridlice sa obsah popola Ar koriguje na obsah oxidu uhličitého v uhličitanoch, rovný 0,3 (СО 2), t.j. obsah popola sa rovná A P + 0,3 (CO 2) p / k. Ak je odstránená troska v kvapalnom stave, potom hodnota q 6 dosahuje 3%.

Pri peciach a sušiarňach používaných v priemysle stavebných hmôt je potrebné okrem uvažovaných tepelných strát počítať aj s tepelnými stratami dopravných zariadení (napríklad vozíkov), na ktorých sa materiál tepelne spracováva. Tieto straty môžu dosiahnuť až 4 % alebo viac.

Teda „hrubú“ efektivitu možno definovať ako

ȵ k.a = g 1 - 100 - ∑q straty (19,9)

Teplo vnímané produktom (para, voda) označujeme ako Qk.a, kW, potom máme:

pre parné kotly

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

pre teplovodné kotly

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

kde D je kapacita kotla, kg/s; i p.p - entalpia prehriatej pary (ak kotol vyrába nasýtenú paru, potom namiesto i p.v treba dať (i pn) kJ / kg; i p.v - entalpia napájacej vody, kJ / kg; p - množstvo vody odobratej z kotlový agregát za účelom dodržania povoleného obsahu solí v kotlovej vode (tzv. kontinuálny odkal kotla), %, % i - entalpia kotlovej vody, kJ / kg, M v - prietok vody kotlovým agregátom, kg / s; c r.v - tepelná kapacita vody, kJ/(kgK); Tout - teplota teplej vody na výstupe z kotla; Tin - teplota vody na vstupe do kotla.

Spotreba paliva B, kg / s alebo m 3 / s, je určená vzorcom

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

Objem splodín horenia (pozri § 18.5) sa určuje bez zohľadnenia strát z mechanického podhorenia. Preto sa ďalší výpočet kotlovej jednotky (výmena tepla v peci, určenie plochy vykurovacích plôch v plynových potrubiach, ohrievač vzduchu a ekonomizér) vykonáva podľa odhadovaného množstva paliva Вр:

(19.13)

Pri spaľovaní plynu a vykurovacieho oleja B p \u003d B.

Výmena tepla ľudského tela s prostredím.

Z rozboru výrazu (1) vyplýva, že v procese rozkladu zložitých uhľovodíkov (potraviny) vzniká určité množstvo biologickej energie. Časť tejto energie sa v dôsledku nevratnosti procesov prebiehajúcich v ľudskom tele premení na teplo, ktoré je potrebné odviesť do okolia.

K odvodu tepla z ľudského tela vo všeobecnosti dochádza v dôsledku konvekcie, tepelného (radiačného) žiarenia a vyparovania.

Konvekcia - (z lat. prenos, odovzdávanie) - nastáva v dôsledku pohybu mikroskopických častíc média (plynu, kvapaliny) a je sprevádzaná prenosom tepla z viac zohriateho telesa na menej zohriate teleso. Existuje prirodzená (voľná) konvekcia spôsobená nehomogenitou média (napríklad zmena teploty v hustote plynu) a nútená. V dôsledku konvekčného prenosu tepla sa teplo prenáša z otvorených povrchov ľudského tela do okolitého vzduchu. Prenos tepla konvekciou pre ľudské telo je zvyčajne malý a predstavuje približne 15 % z celkového množstva uvoľneného tepla. S poklesom teploty okolitého vzduchu a zvýšením jeho rýchlosti sa tento proces značne zintenzívni a môže dosiahnuť až 30 %.

Tepelné žiarenie (žiarenie) - ide o odvod tepla do okolia z ohrievaného povrchu ľudského tela, má elektromagnetickú povahu. Podiel tohto žiarenia spravidla nepresahuje 10%.

Odparovanie - je to hlavný spôsob odvodu tepla z ľudského tela pri zvýšených teplotách okolia. Je to spôsobené tým, že v procese zahrievania ľudského tela sa periférne cievy rozširujú, čo následne zvyšuje rýchlosť krvného obehu v tele a následne zvyšuje množstvo tepla prenášaného na jeho povrch. Súčasne sa otvárajú potné žľazy pokožky (plocha pokožky človeka sa môže v závislosti od jej antropologickej veľkosti meniť od 1,5 do 2,5 m 2), čo vedie k intenzívnemu odparovaniu vlhkosti (potenie) . Kombinácia týchto faktorov prispieva k efektívnemu ochladzovaniu ľudského tela.

Pri znížení teploty vzduchu na povrchu ľudského tela dochádza k zhrubnutiu kože (husej koži) a zúženiu periférnych ciev a potných žliaz. V dôsledku toho klesá tepelná vodivosť pokožky a výrazne sa znižuje rýchlosť krvného obehu v periférnych oblastiach. V dôsledku toho sa množstvo tepla odvádzaného z ľudského tela v dôsledku vyparovania výrazne znižuje.

Zistilo sa, že človek môže pracovať vysoko produktívne a cítiť sa pohodlne len pri určitých kombináciách teploty, vlhkosti a rýchlosti vzduchu.

Ruský vedec I. Flavitsky v roku 1844 ukázal, že blaho človeka závisí od zmien teploty, vlhkosti a rýchlosti vzduchu. Zistil, že pre danú kombináciu parametrov mikroklímy (teplota, relatívna vlhkosť a rýchlosť vzduchu) možno nájsť takú hodnotu teploty pokojného a plne nasýteného vzduchu, ktorá vytvára podobný tepelný pocit. V praxi sa na hľadanie tohto pomeru široko používa takzvaná metóda efektívnych teplôt (ET) a efektívnych ekvivalentných teplôt (EET). Hodnotenie miery vplyvu rôznych kombinácií teploty, vlhkosti a rýchlosti vzduchu na ľudské telo sa vykonáva podľa nomogramu znázorneného na obrázku 3.

Na ľavej osi sú vynesené hodnoty teploty podľa suchého teplomera a na pravej osi - podľa vlhkého teplomera. Skupina kriviek pretínajúcich sa v jednom bode zodpovedá čiaram konštantnej rýchlosti vzduchu. Šikmé čiary definujú hodnoty efektívnych ekvivalentných teplôt. Pri nulovej rýchlosti vzduchu sa hodnota ekvivalentných efektívnych teplôt zhoduje s hodnotou efektívnej teploty.