Теплотехника. Как определяется полезная тепловая нагрузка печи

• Название: Как определяется полезная тепловая нагрузка печи
• Дата: 15.06.2022
• Размер: 1.21 Mb.
• Имя файла: Теплотехника.docx
• Тип: Документы; #592638

1. 
   Как определяется полезная тепловая нагрузка печи?
   

,

(1.1)

где G_с – расход сырья, кг/с;

е – массовая доля отгона на выходе из печи;

h_c – удельная энтальпия продукта на входе в печь, кДж/кг;

h_ост, h_отг – удельные энтальпии жидкой и паровой фаз нефтепродукта на выходе из печи, кДж/кг.

2. Что такое топливо?

Горючее вещество, дающее тепло и являющееся источником получения энергии

3. Какие виды топлив вы знаете?

Твердые , жидкие , газообразные,

4.Назовите основные компоненты горючих веществ топлива

горючей части (углерод (С), водород (Н) и сера горючая (летучая) S_A);

негорючей частей (кислород (0), азот (N), минеральные вещества (А) и влага (W)).

5. Как задается состав жидкого и газообразного топлива

Состав твердого и жидкого топлива выражают в процентах по массе, газообразного - в процентах по объему.

6. Состав газообразного топлива?

Газообразное топливо представляет собой смесь различных горючих и негорючих газов. Основными горючими составляющими большинства газообразных топлив являются предельные углеводороды: метан СН4, содержание которого в большинстве природных газов составляет 90-98% по объёму, этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Н10, пентан С5Н12, – а также водород Н2, оксид углерода СО и сероводород Н2S (в редких случаях и в очень малых.

7. Что такое низшая теплота сгорания топлива? Дайте полное определение

Низшая теплота сгорания топлива – количество теплоты, выделяющееся при сгорании единицы массы (объѐма) топлива, при условии, что вода, образующуюся при сгорании, будет находиться в парообразном состоянии.

8. Что такое высшая теплота сгорания топлива? Дайте полное определение

Высшая теплота сгорания топлива   представляет собой количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы топлива с образованием CO₂, H₂O в жидком состоянии и SO₂ . К высшей теплоте сгорания близка теплота сгорания, определяемая путем сжигания топлива в калориметрической бомбе в атмосфере  кислорода 

9.связь между высшей и низшей теплотой сгорания топлива



Низшая и высшая теплота сгорания связаны соотношением: Q_B = Q_H + k(W + 9H),

где k -- коэффициент, равный 25 кдж/кг (6 ккал/кг); W -- количество воды в горючем веществе, % (по массе);Н -- количество водорода в горючем веществе, % (по массе).

10. Что понимается под условным топливом?

Условное топливо — принятая при расчетах единица учёта органического топлива, то есть нефти и её производных, природного и специально получаемого при перегонке сланцев и каменного угля, газа, торфа – которая используется для счисления полезного действия различных видов топлива в их суммарном учёте.

11. Что такое горения топлива?

Горение топлива — химическая реакция соединения горючих элементов топлива с окислителем (чаще всего кислородом) при высокой температуре, сопровождающаяся интенсивным выделением теплоты и света.

12. Дайте определение полного горения топлива? Состав продуктов сгорания

 Полным горением называют процесс окисления горючих элементов топлива кислородом, при котором выделяются продукты, не способные гореть в дальнейшем. Продукты полного горения топлива состоят из углекислого газа, сернистого газа, паров воды, избыточного кислорода и азота

13. Дайте определение не полного горения топлива? Состав продуктов сгорания

Неполное сгорание — это сгорание топлива в присутствии недостаточного количества окислителей, в результате чего топливо остается несгоревшим за это время, при турбулентности и температуре. При неполном сгорании топлива в продуктах сгорания наряду с перечисленными выше соединениями находятся оксид углерода (угарный газ) СО, водород Н₂, метан СН₄ и другие газообразные углеводороды. При сжигании жидких топлив эти продукты неполного сгорания (кроме СО) содержатся в очень незначительных количествах, и их не учитывают. Поэтому за показатель неполноты сгорания топлива принимают содержание в газах только СО.

14. Что такое теоретически необходимое количества воздуха?

Под теоретически необходимым количеством воздуха понимается количество воздуха в килограммах, необходимое для того, чтобы полностью сжечь (далее я буду всегда говорить "сжечь", "горит", а не "окислить") 1 килограмм бензина.

15. Что такое коэффициент избытка воздуха? Размерность

Коэффициентом избытка воздуха называют отношение количества воздуха действительно поступившего в цилиндр, к теоретически необходимому (вычисленному по формуле). Проценты

16- 17 вопрос. Примерное значение Коэффициента избытка воздуха для газообразного топлива?

Примерное значение Коэффициента избытка воздуха для жидкого топлива?

Вид топлива	Способ сжигания	Коэффициент избытка воздуха
Жидкое	Форсунки с паровым распылом	1,3-1,4
Жидкое	Форсунки с воздушным распылом	1,1- 1,45
Газообразное	Газовые горелки	1,1- 1,3

18. Признаки неполного сгорания топлива?

Неполное сгорание - При α меньше 1 происходит не дожёг топлива, потеря значительного количества тепла и опасность выделения угарного газа СО. Внешние признаки неполного сгорания изменение цвета факела от ярко-голубого до жёлто-красного и образования копоти в дымовых трубах.

19. Что означает понятие « химический недожог топлива»? когда он появляется

Химический недожог это  процесс неполного сгорания топлива из-за нехватки воздуха.

Химический недожог газа возникает из-за плохого его перемешивания с поступающим воздухом, а также из-за отсутствия окислителя, теоретически необходимого для полного сгорания

Потеря тепла от химической неполноты сгорания (химического недожога) Qхн (qх.н) возникает при неполном сгорании топлива в пределах топочной камеры котла и появления в продуктах сгорания горючих газообразных составляющюих (СО, Н2, СН4, СmНn.).

20. Что такое располагаемая теплота? Из каких величин она состоит?

Q_расп – располагаемая теплота, т.е. теплота, вносимая в трубчатую печь при сжигании 1 кг жидкого либо 1 м³ газообразного топлива.

Располагаемая теплота, кДж/кг (кДж/м³):



– низшая теплота сгорания;

Q_возд – теплота, вносимая в топку воздухом, подогретым вне котла;

Q_т – физическая теплота топлива, определяемая его температурой:

Q_пар – теплота форсуночного пара

21) Уравнение теплового баланса печи



22) Что такое теоретическая температура горения топлива ?

Теоретическая температура горения топлива – это температура, до которой нагревались бы продукты горения, если бы на их нагревание пошло бы все тепло, введенное в рабочее пространство печи за вычетом потерь тепла на диссоциацию газов: углекислого газа и влаги

23) Что является нормальными физическими условиями для газообразного топлива

Теоретическая температура горения топлива – это температура, до которой нагревались бы продукты горения, если бы на их нагревание пошло бы все тепло, введенное в рабочее пространство печи за вычетом потерь тепла на диссоциацию газов: углекислого газа и влаги

Нормальными условиями принято считать давление газа P0=101.325 кПа и его температуру T0=0 ºС или T0=273.2 К. 

24) Как определяется энтальпия топлива ?

Энтальпия газообразных продуктов сгорания (кДж/кг, кДж/м3) при aт = 1 и температуре газов q, °С определяется по формуле: где VоRO2, VоN2, VоH2O— теоретические объемы продуктов сгорания топлива, м3/кг (м3/м3); (cq)CО2, (сq)N2, (сq)H2O — энтальпия углекислоты, азота и водяных паров соответственно, кДж/м3 (теплоемкость, умноженная на температуру).

25 ?

26) Для чего строится H-t диаграммы продуктов сгорания ?

Диаграмма сгорания показывает объем работы, выполненной в эпике или спринте, и общую оставшуюся работу.

27) Как определяется процентный состав продуктов горения ?

Процентный состав компонентов продуктов горения рассчитывается по их объёмным и мольным долям или процентам. Общий объём V ПГ или общее количество вещества продуктов горения ån ПГ принимается за 100 %.

28) Из каких величин складывается теплота , вносимая в топку ?

Оно складывается из теплоты сгорания топлива, его физического тепла, а также тепла, поступившего в топку с паром и подаваемым на горение воздухом: Q = Qн + Qф.т + Qф.в + Qпар. Qн — низшая теплота сгорания топлива, которая выделяется при полном сгорании без учета теплоты конденсации водяных паров. Qф.т — физическое тепло топлива, учитывается при условии подогрева топлива перед подачей в топку.

29) Расходная часть теплового баланса печи

Расходная часть теплового баланса состоит из следующих статей расхода тепла: 1. Тепло, затраченное на нагрев металла (полезное тепло) – Qм. 2. Тепло, уносимое уходящими дымовыми газами – Qг.

30) Как определяется расход топлива

На действующей печи расход топлива определяют непосредственным измерением, а для проектируемых печей — расчетным путем, используя тепловой баланс печи. Тепловой баланс печи состоит из равных между собой приходной и расходной частей, каждая из которых складывается из ряда статей. Для печей постоянного действия тепловой баланс составляют на один час (на одну секунду), для печей периодического действия — на один цикл работы.

31) Что такое коэффициент полезного действия печи?

КПД - это отношение количества тепла, отданного печью помещению, к количеству тепла, содержащемуся в топливе. Коэффициент полезного действия печи определяется по формуле: (Q1/ Qтоп)*100 (1) где: Q1-тепло, отданное печью помещению; Qтоп количество тепла содержащееся в топливе Тепловой баланс определяется по формуле: Qтоп= Q1+ Q2+Q3+Q4 (2) Где Q2+Q3+Q4 (3) тепловые потери в печи, Q2 - потери с уходящими газами, Q3 –потери.

32) Что такое физическая теплота топлива?

Теплотворная способность (теплота сгорания) - основной показатель топлива, характеризует количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива массой 1 кг или объёмом 1 м³ (1 л). Наиболее часто теплотворная способность измеряется в Дж/кг (Дж/м³; Дж/л). Теплота сгорания определяется химическим составом горючего вещества.

Тл - физическая. теплота топлива; Qф – теплота, вносимая в топку с паровым дутьем или при паровом распылении мазута; Qв.вн – теплота, внесенная в топку воздухом при его подогреве вне котла.

33) Как изменяются потери с уходящими газами при увелечении коэффициента избытка воздуха?

При чрезмерном увеличении коэффициента избытка воздуха значения потери теплоты с уходящими газами возрастают более резко, чем снижают потери от химической неполноты сгорания, и КПД котла уменьшается.

34) Как изменяются потери с поверхности обмуровки печи при увеличении коэффициента избытка воздуха?

При увеличении избытка воздуха возрастают физические потери тепла на нагрев излишнего воздуха, уносимого в дымовую трубу, и увеличивается окислительная способность печной атмосферы; при уменьшении воздуха появляются химические потери тепла, вызванные неполным сгоранием топлива.

35) Как изменятся коэффициент полезного действия печи при уменьшении коэффициента избытка воздуха?

Чрезмерное уменьшение коэффициента избытка воздуха приводит к появлению химической неполноты сгорания. Потеря теплоты при этом будет тем больше, чем меньше коэффициент избытка воздуха. КПД котла имеет наибольшее значение при определённом коэффициенте избытка воздуха.

36) Как изменяется коэффициент полезного действия печи при увеличении производительности котла?

Коэффициент полезного действия котла-это отношение объема использованного топлива к объему полученного тепла от котла. КПД даже самых современных котлов не может быть 100% из-за потерь тепла внутри котла.

37) Что такое котел-утилизатор? Его назначение?



Конструкционно котел выполнен, как нечто среднее между обычным кожухотрубным теплообменником и жаротрубным котлом. Его первоначальной функцией было охлаждение высокотемпературного отработанного газа, в качестве побочного продукта, он выполнял генерацию пара низкого давления.

Сегодня аспект защиты окружающей среды приобретает все большее значение, требования к условиям эксплуатации, стали все более жесткими, поэтому выработка вторичных энергоресурсов, стала неотъемлемой частью любого нового или реконструированного проекта.

Вторичная энергия, полученная от КУ в виде пароводяной или воздушной смеси, используется при производстве электроэнергии или в когенерационных схемах. Котлы изготавливаются, как отечественными, так и зарубежными заводами и предназначены для регенерации вторичных энергоресурсов.

При всем внешнем сходстве с обычными технологическими котлами, утилизаторы обладают значительными отличиями.

Области применения устройств для использования вторичных энергоресурсов:

• 
  в схеме повышения эффективности работы ТЭС;
  
• 
  утилизация выбросов после работы ГТУ;
  
• 
  утилизация тепла в черной и цветной металлургии;
  
• 
  утилизация выбросов химической промышленности и азотных удобрений;
  
• 
  технологических циклах целлюлозно-бумажной отрасли;
  
• 
  строительных материалов;
  
• 
  нефтяной отрасли.
  
• 
  Котлы утилизаторы нашли широкое применение в промышленном секторе и системах жизнеобеспечения, используя энергию уходящих газов.
  
• 
  Поскольку устройство не подключено к системам топливоподачи или другим источникам природных энергоносителей, для эффективности схемы регенерации котел устанавливают непосредственно в точке бросовой энергии.
  
• 
  
  

В России несколько заводов выпускающие подобное оборудование, их номенклатура способна удовлетворить широкий спектр использования вторичных энергоресурсов. Отличительной чертой таких КУ является их уникальность, поскольку они выпускаются индивидуально под реальные выбросы, фактически установленное оборудование и площадку для монтажа.

38) Нарисуйте принципиальную схему получения пара в котле-утилизаторе?



39) Что такое теплопередача? Каким параметром он характеризуется ?



Единица измерения коэффициента теплопроводности - Вт/ (м·°C). Коэффициент теплопередачи K. Теплопередачей называется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному теплоносителю через стенку, разделяющую эти теплоносители. Единица измерения коэффициента теплопередачи - Вт/ (м 2 ·°C). Сопротивление теплопередаче (теплосопротивление) R - величина, обратная коэффициенту теплопередачи.

40) Уравнение Ньютона-Рихмана?



Количество теплоты, отдаваемое жидкостью твердой стенке или воспринимаемое жидкостью от стенки в единицу времени, определяется уравнением. Ньютона –Рихмана+, (96)+ а плотность теплового потока следующим образом:+, (97)+ где α – коэффициент, характеризующий условия теплообмена между жидкостью и поверхностью твердого тела, называемый коэффициентом теплоотдачи, Вт/ (м 2 ·°C); – температурный напор, K.

41. 
    Уравнение Фурье использует аппарат весьма абстрактной дисциплины – математической физики. На практике же оно применяется для изучения процессов теплопроводности разных тел. Это дифференциальное уравнение в частных производных позволяет узнать, насколько быстро изменяется температура тела, к которому подвели теплоту.
    
42. 
    Для расчета теплообменных аппаратов широко используют кинетическое уравнение, которое выражает связь между тепловым потоком Q и поверхностью /’теплопередачи, называемое основным уравнением теплопередачи:
    
    где К — кинетический коэффициент (коэффициент теплопередачи), характеризующий скорость переноса теплоты; Д/_ср — средняя движущая сила или средняя разность температур между теплоносителями (средний температурный напор) по поверхности теплопередачи; т — время.
    
43. 
    Градиент температурный — – величина изменения температуры на единицу длины в направлении распространения теплоты, т. е. по направлению нормали к изотермической поверхности.
    
44. 
    Термические сопротивления теплопередаче однородных слоев определяются по формуле: R_n = б_n / l_n , м²·^оС/Вт , где: б_n – толщина n – ого слоя в м; l_n – коэффициент теплопроводности материала n-ого слоя, Вт/ м·^оС.
    Различают полное тепловое сопротивление — величину, обратную коэффициенту теплопередачи, поверхностное тепловое сопротивление — величину, обратную коэффициенту теплоотдачи и тепловое сопротивление слоя, равное отношению толщины слоя к его коэффициенту теплопроводности. Термическое сопротивление сложной системы (например, многослойной тепловой изоляции) равно сумме термического сопротивления её частей. Термическое сопротивление численно равно температурному напору необходимому для передачи единичного теплового потока (равного 1 Вт/м²) к поверхности тела или через слой вещества; выражается в м²*К/Bт.
    
45. 
    См. 44
    
46. 
    См. 44
    
47. 
    Термическое сопротивление численно равно температурному напору, необходимому для передачи единичного теплового потока (равного 1 Вт/м²) к поверхности тела или через слой вещества; выражается в К/Вт.
    
48. 
    Эта характеристика равна количеству теплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур (1 К). В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения коэффициента теплопроводности является Вт/(м·K).
    
49. 
    Теплопроводность зависит от средней плотности материала, его структуры, пористости, влажности и средней температуры слоя материала. С увеличением средней плотности материала, теплопроводность возрастает. Чем выше пористость, т.е. меньше средняя плотность материала, тем ниже теплопроводность. С увеличением влажности материала теплопроводность резко возрастает, при этом понижаются его теплоизоляционные свойства. Поэтому все теплоизоляционные материалы в теплоизоляционной конструкции защищают от попадания влаги покровным слоем - пароизоляция.
    
50. 
    Теплопроводность при температуре
    20 100 300 500 800
    Диатомитовый 0,12 0,14 0,18 0,23 0,3
    Шамотный 0,85 0,9 1,02 1,14 1,32
    
51. 
    чем меньше значение "λ", тем лучше теплоизоляционные свойства материала.
    
52. 
    Коэффициент теплоотдачи — плотность теплового потока при перепаде температур на 1 K, измеряется в Вт/(м²·К).
    
53. 
     Коэффициент теплопередачи показывает, какое количество теплоты переходит в единицу времени от более нагретого к менее нагретому теплоносителю через 1 м² теплообменной поверхности при разности температур между теплоносителями 1К, измеряется в Вт/(м²·К).
    
54. 
    При теплопередаче через плоскую однослойную стенку процесс сложного теплообмена состоит из трех этапов: теплоотдача от нагретой среды к левой поверхности стенки, теплопроводность через стенку и теплоотдача от правой поверхности стенки к холодной среде.
    
55. 
    Физический смысл – число Рейнольдса Re характеризует смену режимов течения от ламинарного к турбулентному. Re является критерием подобия течения вязкой жидкости. 
    
56. 
    Число Прандтля Pr — один из критериев подобия тепловых процессов в жидкостях и газах, учитывает влияние физических свойств теплоносителя на теплоотдачу:
    
57. 
    Что бы найти зависимость температуры и плотности воды и пара, находящихся в состоянии насыщения, от давления насыщенного пара
    
58. 
    зависимость температуры и плотности воды и пара
    
59. 
    Кипе́ние — процесс интенсивного парообразования, который происходит в жидкости как на свободной её поверхности, так и внутри её структуры. 
    
60. 
    Испаре́ние — процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в парообразное или газообразное, происходящий на поверхности вещества