Особенности расчета пов-ти нагревательных прибоворов для ожнотрубной системы водяного отопления

Расчет осложняется тем, что температура при входе в прибор t_вх для каждого прибора вычисляется, как температура смеси в зависимости от тепловой нагрузки приборов вышерасположенных этажей ∑Q₁ и количества водыциркулирующей по стояку,G_ст

T₁ =t_г -

t_г – температура горячей воды

t₁ = t_г -

α = – коэф-т затекания воды в прибор

G_ст = =

Q=

ТОПЛИВО. ЭЛНМЕНТАРНЫЙ СОСТАВ(НА ПРИМЕРЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА). ТЕПЛОТВРНАЯ СПОСОБНОСТЬ ТОПЛИВА. УСЛОВНОЕ ТОПЛИВО

Топливомназываются горючие вещества, которые эко­номически целесообразно использовать для получения значительных количеств тепловой энергии.

Состав топлива. Топливо в том виде, в каком оно сжи­гается, т. е. поступает в топку, называется «рабочим топ­ливом». В состав рабочего топлива (твердого и жидкого) входят сл.компоненты: углерод С, водород Н, кислород О, азот N, сера S, зола А и влага W.

Выражая компоненты топлива в процентах, отнесен­ных к 1 кг массы, получим уравнение состава рабочей массы топлива:

C^р + H^p + O^p+ N^р+S_л^р+ A^p + W^p= 100%.

Теплота сгорания топлива. Основной теплотехнической характеристикой топ­лива является теплота сгорания, которая указывает, ка­кое количество теплоты в килоджоулях выделяется при сжигании 1 кг твердого (или жидкого) топлива или 1 им³ газообразного топлива. Различают высшую и низшую теплоту сгорания топлива.

Высшей теплотой сгорания топлива Q_в^рназывают ко­личество теплоты, выделяемой топливом при полном его сгорании с учето.м теплоты, выделившейся при конденса­ции водяных паров, которые образуются при горении.

Низшая теплота сгорания Q_н^ротличается от высшей тем, что не учитывает" теплоту, затрачиваемую на обра­зование водяных паров, которые находятся в продуктах сгорания. Взаимосвязь высшей и низшей теплоты сгорания топ­лива для рабочей массы определяется ур-ем:Q_Н^Р= Q_В^Р -25(9H^p + W^p)

Для сравнения различных видов топлива по величи­нам их теплоты сгорания, а также для облегчения госу­дарственного планирования добычи и потребления топли­ва введено понятие «условное» топливо. Условное топливо-топливо, низшая теплота сгорания которого по рабочей массе равна 293 кДж/кг для твердого и жид­кого топлива или 29300 кДж/м³ для газообразного топ­лива.Тепловой эквивалент топлива: Э= Q_Н^Р/29300

Древесина. Дрова являются наиболее распространен­ным видом топлива для печей. Теплота сгорания дров в значительной степени зависит от влажности W^p. Дрова (древесные отходы) используются в мелких котельных установках, для роз­жига топок печей и котлов, работающих на трудно заго­рающихся видах топлива. Это объясняется высоким со­держанием летучих веществ в древесине (до 85%).

Торф. Торф представляет собой продукт разложения растительных веществ. По способу добычи различают торф кусковой (машинный и гидроторф) и фрезерный (крошка). Ввиду высокой влажности (до 50%) и низ­кой теплоты сгорания (8500—15000 кДж/кг), транспор­тировка торфа невыгодна, и он используется как местное топливо. Торф содержит около 70 % летучих веществ

Каменные угли являются наиболее ценным твердым топливом. В зависимости от содержания летучих ве­ществ и характера кокса, получаемого при сухой пере­гонке, угли разделяются по маркам: Д — длиннопламенный, Г — газовый, ПЖ — паровичный жирный, ПС — паровичный спекающийся, Т — тощий. Теплота сгорания каменного угла 25000—28000 кДж/кг.

Нефть и ее продукты отличаются большим содержа­нием углерода (С = 84...86 %) и водорода (Н=10... 12 %); все другие компоненты содержатся в незначи­тельном количестве.Наиболее легкие фракции нефти — бензин, лигроин, керосин — используются в карбюраторных двигателях, более тяжелые — соляровое масло и смеси — в дизелях.Природный газ имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с твердым и даже жидким топливом; низкая себестоимость по добыче, возможность легкой транспор­тировки по трубопроводам, сгорает без дыма и копоти, легко перемешивается с воздухом; при его использова­нии удобнее осуществлять регулирование и автоматиза­цию процесса горения.

39.

Горение топлива представляет собой химический процесс соединения его горючих элементов с кислородом воздуха, протекающий при высокой температуре и со­провождающийся выделением значительного количества теплоты.

Для обеспечения устойчивого процесса горения необ­ходимы следующие условия: наличие в топочном устрой­стве высокой температуры для подогрева топлива до температуры воспламенения; постоянный подвод к топ­ливу достаточного количества воздуха, необходимого для горения; непрерывный отвод продуктов сгорания из топки.

В зависимости от вида топлива раз­личают гомогенное и гетерогенное горение. Гомогенное горение происходит в объеме (в массе), при этом топли во и окислитель находятся в одинаковом агрегатном со­стоянии (например, газообразное топливо и воздух). Гетерогенное горениепротекает на поверхности раздела двух фаз, то есть при горении твердого и жидкого топ­лива.

Горючиевеществатопливавзаимодействуют скислородомвоздухав определенном количественном соотношении. Расходкислородаи количество получающихся продуктов сгорания рассчитывают по стехиометрическим уравнениям горения, которые записывают для 1 кмоля каждой горючей составляющей.
Стехиометрические уравнениягорениягорючих составляющих твердого и жидкоготопливаимеют вид:

углерода:

С + О₂= СО₂:

12кг С + 32кг О₂= 44кг СО₂;

1кг С + (32/12)кг О₂= (44/12)кг СО₂; (16.3)

водорода:

2Н₂+ О₂= 2Н₂О :

4кг Н₂+ 32кг О₂= 36кг Н₂О ;

1кг Н₂+ 8кг О₂= 9кг Н₂О . (16.4)

серы:

S + O₂= SO₂:

32кг S + 32кг O₂= 64кг SO₂;

1кг S + 1кг O₂ = 2кг SO₂ ; (16.5)

Длягорения1 кгуглерода,водородаисерынеобходимо соответственно 8/3, 8 и 1 кг кислорода. Втопливенаходится С_р/100 кгуглерода, Н_р/100 кгводорода, S_л^р/100 кг летучейсерыи О_р/100 кг кислорода. Тогда длягорения1 кгтопливасуммарный расходкислородабудет равен:М^о_О2 = (8/3С_р + 8Н_р + S_лр - О_р ) / 100 . (16.6)Так как массовая доля кислорода в воздухе равна 0,232, то массовое количество воздуха определяется по формуле:

М_о= (8/3С_р+ 8Н_р+ S_лр- О_р) / 100 · 100/23,2 .

М_о= 0,115 С_р + 0,345 Н_р + 0,043(S_л^р - О_р ) . (16.7)

При нормальных условиях плотность воздуха r_о= 1,293кг/м³. Тогда объемное количествовоздуха, необходимого для горения1кгтопливаможно рассчитать по следующей формуле:

V_о= М_о/ с_о= М_о / 1,293 м³ /кг.

V_о= 0,0889 (С^р + 0,3755S_л^р ) + 0,265 Н_р – 0,033О_р . (16.8)

Для газообразного топлива расход необходимого воздуха V_о определяют из объемных долей горючих компонентовгаза с использованием стехиометрических реакций:

Н₂+ 0,5 О₂= Н₂О ;

СО + 0,5 О₂= СО₂ ;

СН₄+ 2 О₂= СО₂+ 2Н₂О ;

Н₂S+ 1,5О₂= SО₂+ Н₂О .

Теоретическое количествовоздуха(м³/м³), необходимого для сжиганиягаза, определяют по формуле:

V_о= 0,0476 [0,5СО + 0,5Н₂+ 2СН₄+ 1,5Н₂S + S(m + n/4)C_mH_n- O₂] . (16.9)

КоличествовоздухаV_о, рассчитываемого по формулам (16.8) и (16.9), называется теоретически необходимым. То есть V_опредставляет собой минимальное количествовоздуха, необходимое для обеспечения полного сгорания 1 кг (1м³)топливапри условии, что пригорениииспользуется весь содержащийся в топливе и подаваемый вместе с воздухомкислород.

В реальных условиях из-за технических трудностей ощущается местный недостаток или избытококислителя(воздуха), в результате ухудшается полное горение топлива. Поэтомувоздухподается в большем количестве по сравнению с его теоретическим количеством V_о. Отношение действительного количествавоздуха(V_д), подаваемого в топку, к теоретически необходимому количеству называется коэффициентом избыткавоздуха:

a= V_д/ V_о. (16.10)

40.Способ сжигания топлива отражается на характере горения только твердого топлива. При этом различают два способа: горение в слое кускового топлива и горение в факелепылевидного топлива (слоевой и факельный способы сжигания). Газообразное и жидкое топливо сжигают только в факлеле

40.ТопкиУстройство, предназначенное для сжигания топлива, называется топкойили топочным устройством.Конструк­ция топки должна обеспечивать устойчивый процесс го­рения, экономичное сжигание необходимого количества топлива, высокую производительность, удобную подачу топлива и воздуха, удобное удаление золы и шлака.

Существующие топки классифицируют по следующим признакам:

по способу сжигания топлива— слоевые, камерные (факельные) и циклонные;

по режиму подачи топлива— с периодической и не­прерывной подачей;

по взаимосвязи с котлом— внутренние, т. е. находя­щиеся внутри котла, выносные, устраиваемые вне обо­греваемой поверхности котла;

по способу подачи топлива и организации обслужи­вания — ручные, полумеханические и механические.

Типы топок. Топки для слоевого сжиганиятоплива могут быть следующих раз­новидностей: а) топки с неподвижной колосниковой ре­шеткой и неподвижно лежащим на ней слоем топлива б) топки с неподвижной колосниковой решеткой и слоем топлива, перемещающимся на

Ручная топка с горизонтальной неподвижной колос­никовойрешеткой позволяет сжигать все виды твердого топлива при ручном обслуживании операций загрузки, шурования и удаления шлака, при­меняется в котлах паропроизводителыюстью 1—2 т/ч.

Для сжигания бурого угля в котлах паропроизводи-тельностыо до Ют/ч применяются топки с шурующей планкой.

Скоростные шахтные топки системы В. В. Померан­цева (применяются для сжигания куско­вого торфа под котлами паропроизводительностью до 6,5 т/ч.

Топки с движущейся колосниковой решеткой. К ним относятся топки с механическо

цепной решеткой пря­мого и обратного хода. Цепная решетка прямого хода движется от передней стенки топки к задней, при этом топливо самотеком по­ступает на колосниковую решетку.

В камерных топках некоторые виды твердого топли­ва (антрацитовый штыб, мелочь бурых углей и др.) сжи­гаются в виде угольной пыли. Для.этого топливо измель­чают до пылевидного состояния в углеразмольных мель­ницах и подают в смеси с воздухом в топку, где оно сгорает во взвешенном состоянии .

41.Котельной установкой.Определение.называется комплекс устройств, предназначенных для выработки тепловой энергии в ви­де горячей воды или пара. Главной частью этого ком­плекса является котел.

Взависимости от того, для какой цели используется тепловая энергия, котельные подразделяются на энерге­тические, отопительно-производственные и отопительные.

Энергетические котельныеснабжают паром паросило­вые установки, вырабатывающие электроэнергию, и обычно входят в комплекс электрической станции. Ото­пительно-производственныекотельные сооружаются на промышленных предприятиях и обеспечивают тепловой энергией системы отопления, вентиляции, горячего водо­снабжения зданий и технологические процессы производ­ства. Отопительные котельныепредназначаются для тех же целей, но обслуживают жилые и общественные зда­ния.

Экономичность котла оценивается его коэффициен­том полезного действия,который для всех типов чугун­ных котлов, работающих на твердом топливе, равен 0,6—0,7, а при работе на газообразном топливе — 0,8— 0,85.

42.Цетрализированное теплоснабжение.Схема ГЭЦ. В централизованных систе­мах теплоснабженияодин источник теплоты обслужи­вает теплоиспользующие устройства ряда потребителей, расположенных раздельно, поэтому передача теплоты от источника до потребителей осуществляется по специаль­ным теплопроводам — тепловым сетям.

Централизованное теплоснабжение состоит из трех взаимосвязанных и последовательно протекающих ста­дий: подготовки, транспортировки и использования теп­лоносителя. В соответствии с этими стадиями каждая система централизованного теплоснабжения состоит из трех основных звеньев: источника теплоты(на­пример, теплоэлектроцентрали или котельной), тепловых сете(теплопроводов) и потребителей теплоты.