2. căldură transportată de gazele de evacuare. Să determinăm capacitatea termică gaze de ardere la tух =8000С;

3. pierderi de căldură prin zidărie prin conductivitate termică.

Pierderi prin boltă

Grosimea boltii este de 0,3 m, materialul este argila refractara. Presupunem că temperatura suprafeței interioare a bolții este egală cu temperatura gazelor.

Temperatura medie a cuptorului:

Pe baza acestei temperaturi, selectăm coeficientul de conductivitate termică a materialului argilos:

Astfel, pierderile prin boltă sunt:

unde α este coeficientul de transfer de căldură de la suprafața exterioară a pereților către aerul din jur, egal cu 71,2 kJ/(m2*h*0С)

Pierderi prin pereți. Pereții sunt așezați în două straturi (argilă 345 mm, diatomit 115 mm)

Suprafata peretelui, m2:

Zona metodică

Zona de sudare

Zona Tomilnoy

Tortsevikh

Suprafata totala a peretelui 162,73 m2

Cu o distribuție liniară a temperaturii pe grosimea peretelui, temperatura medie a argilei refractabile va fi de 5500C și diatomit de 1500C.

Prin urmare.

Pierderi totale prin zidărie

4. Conform datelor practice, se presupune că pierderea de căldură cu apă de răcire este egală cu 10% din venitul Qx, adică Qx + Qp

5. Se presupune că pierderile nesocotite reprezintă 15% Q din câștigul de căldură

Să facem o ecuație echilibru termic cuptoare

Rezum bilanțul termic al cuptorului în Tabelul 1; 2

Tabelul 1

Tabelul 2

Consum kJ/h	%
Căldura consumată pentru încălzirea metalului	53
căldura gazelor de ardere	26
pierderi prin zidărie	1,9
pierderi de apă de răcire	6,7
pierderi nesocotite	10,6
Total:	100

Consumul specific de căldură pentru încălzirea a 1 kg de metal va fi

Alegerea si calculul arzatoarelor

Presupunem că soba are instalate arzătoare „tuvă în conductă”.

Există 16 bucăți în zonele de sudură, 4 bucăți în zona de fierbere. numarul total de arzatoare 20 buc. Să determinăm cantitatea estimată de aer care ajunge la un arzător.

Vв - debitul de aer orar;

TV - 400+273=673 K - temperatura de incalzire a aerului;

N – numărul de arzătoare.

Presiunea aerului din fața arzătorului este considerată a fi de 2,0 kPa. Rezultă că debitul de aer necesar este asigurat de arzătorul DBV 225.

Să determinăm cantitatea estimată de gaz per arzător;

VГ =В=2667 consum orar de combustibil;

TG =50+273=323 K - temperatura gazului;

N – numărul de arzătoare.

8. Calculul recuperatorului

Pentru a încălzi aerul, proiectăm un schimbător de căldură cu buclă metalică din țevi cu diametrul de 57/49,5 mm cu un aranjament pe coridor cu pasul lor.

Date inițiale pentru calcul:

Consum orar de combustibil B=2667 kJ/h;

Consum de aer la 1 m3 de combustibil Lα = 13,08 m3/m3;

Cantitatea de produse de ardere din 1 m3 de gaz combustibil Vα = 13,89 m3/m3;

Temperatura de încălzire a aerului tв = 4000С;

Temperatura gazelor de ardere din cuptor tух=8000С.

Debit orar de aer:

Debit orar de fum:

Cantitatea orară de fum care trece prin recuperator, ținând cont de pierderile de fum din cauza detonării și prin poarta de bypass și aspirația aerului.

Coeficientul m, luând în considerare pierderile de fum, se consideră a fi 0,7.

Coeficientul care ține cont de scurgerile de aer din porci va fi luat ca 0,1.

Temperatura fumului in fata recuperatorului, tinand cont de scurgerile de aer;

unde iух – conținutul de căldură al gazelor de ardere la tух=8000С

Acest conținut de căldură corespunde temperaturii fumului tD=7500C. (vezi Fig.67(3))

Când carbonul combustibil este ars în aer conform ecuației (21C+2102 + 79N2=21C02 + 79N2), pentru fiecare volum de C02 din produsele de ardere există 79: 21 = 3,76 volume de N2.

Când se ard antracitul, cărbunele slab și alte tipuri de combustibil cu un conținut ridicat de carbon, se formează produse de ardere care sunt similare ca compoziție cu produsele de ardere a carbonului. La arderea hidrogenului conform ecuaţiei

42H2+2102+79N2=42H20+79N2

Pentru fiecare volum de H20 există 79:42 = 1,88 volume de azot.

În produsele de ardere a gazelor naturale, lichefiate și de cocs, combustibil lichid, lemn de foc, turbă, cărbune brun, cărbune cu flacără lungă și gazos și alte tipuri de combustibil cu un conținut semnificativ de hidrogen în masa combustibilă, se formează o cantitate mare de vapori de apă, depășind uneori volumul de CO2. Prezența umidității în partea de sus

Tabelul 36 Capacitate termică, kcal/(mZ. °C)

Lieve crește în mod natural conținutul de vapori de apă din produsele de ardere.

Compoziția produsului ardere completă principalele tipuri de combustibil dintr-un volum stoichiometric de aer sunt date în tabel. 34. Din datele din acest tabel este clar că în produsele de ardere a tuturor tipurilor de combustibil conținutul de N2 depășește semnificativ conținutul total de C02-f-H20, iar în produsele de ardere a carbonului este de 79%.

Produșii de ardere ai hidrogenului conțin 65% N2, în timp ce produsele de ardere a gazelor naturale și lichefiate, benzină, păcură și alte tipuri de combustibili cu hidrocarburi conțin 70-74%.

Orez. 5. Capacitate termică volumetrică

Produse de ardere

4 - produse de ardere a carbonului

5 - produse de ardere a hidrogenului

Capacitatea termică medie a produselor complete de ardere care nu conțin oxigen poate fi calculată folosind formula

C = 0,01(Cc02C02 + Cso2S02 + C„20H20 + CN2N2) kcal/(m3-°C), (VI. 1)

Unde Сс0г, Csо2, СНа0, CNa sunt capacitățile termice volumetrice ale dioxidului de carbon, dioxidului de sulf, vaporilor de apă și azotului, iar С02, S02, Н20 și N2 sunt conținutul componentelor corespunzătoare din produsele de ardere, % (volum).

În conformitate cu aceasta, formula (VI.1) ia următoarea formă:

C=0,01.(Cc02/?02 + CHj0H20-bCNi! N2) kcal/(m3°С). (VI.2)

Capacitatea termică volumetrică medie a C02, H20 și N2 în intervalul de temperatură de la 0 la 2500 °C este dată în tabel. 36. Curbele care caracterizează modificarea capacității termice volumetrice medii a acestor gaze cu creșterea temperaturii sunt prezentate în Fig. 5.

Din cele date în tabel. 16 date și curbe prezentate în Fig. 5, sunt vizibile următoarele:

1. Capacitatea termică volumetrică a CO2 depășește semnificativ capacitatea termică a H20, care, la rândul său, depășește capacitatea termică a N2 pe întregul interval de temperatură de la 0 la 2000 °C.

2. Capacitatea termică a CO2 crește odată cu creșterea temperaturii mai repede decât capacitatea termică a H20, iar capacitatea termică a H20 mai rapid decât capacitatea termică a N2. Cu toate acestea, în ciuda acestui fapt, capacitățile termice volumetrice medii ponderate ale produselor de combustie ai carbonului și hidrogenului într-un volum stoichiometric de aer diferă puțin.

Această situație, oarecum neașteptată la prima vedere, se datorează faptului că în produsele arderii complete a carbonului în aer pentru fiecare metru cub CO2, care are cea mai mare capacitate termică volumetrică, reprezintă 3,76 m3 N2 cu capacitatea minimă de căldură volumetrică

Capacități termice volumetrice medii ale produselor de ardere a carbonului și hidrogenului în teorie cantitatea necesară aer, kcal/(m3-°С) Capacitatea termică a produselor de ardere Capacitatea termică medie a produselor de combustie ai carbonului și hidrogenului Abateri de la medie Procent de abatere DS 100 Carbon Hidrogen

Capacitatea termică și în produșii de combustie ai hidrogenului, pentru fiecare metru cub de vapori de apă, a cărui capacitate termică volumetrică este mai mică decât cea a CO2, dar mai mare decât cea a N2, există jumătate din cantitatea de azot (1,88 m3). .

Ca urmare, capacitățile termice volumetrice medii ale produselor de ardere a carbonului și hidrogenului din aer sunt egalizate, așa cum se poate observa din datele din tabel. 37 și compararea curbelor 4 și 5 din Fig. 5. Diferența capacităților termice medii ponderate ale produselor de ardere a carbonului și hidrogenului din aer nu depășește 2%. Desigur, capacitățile termice ale produselor de ardere a combustibilului, constând în principal din carbon și hidrogen, într-un volum stoechiometric de aer se află într-o regiune îngustă între curbele 4 și 5 (umbrite în Fig. 5).

Produse de ardere completă de diferite tipuri; combustibilii din aerul stoechiometric în intervalul de temperatură de la 0 la 2100 °C au următoarea capacitate termică, kcal/(m3>°C):

Fluctuații ale capacității termice a produselor de ardere diverse tipuri combustibilii sunt relativ mici. U combustibil solid cu un conținut ridicat de umiditate (lemn de foc, turbă, cărbune brun etc.), capacitatea termică a produselor de ardere în același interval de temperatură este mai mare decât cea a combustibilului cu conținut scăzut de umiditate (antracit, cărbune, păcură, gaze naturale). , etc.). Acest lucru se explică prin faptul că atunci când este ars combustibil cu un conținut ridicat de umiditate, produsele de ardere cresc conținutul de vapori de apă, care are o capacitate termică mai mare în comparație cu gazul diatomic - azot.

În tabel Figura 38 prezintă capacitățile termice volumetrice medii ale produselor complete de ardere, nediluate cu aer, pentru diferite intervale de temperatură.

Tabelul 38

Valoarea capacităților termice medii ale produselor de ardere a combustibilului și a aerului nediluat cu aer în intervalul de temperatură de la 0 la t °C Capacitatea termică a produselor de ardere, kcal/(mі ■ °С) Capacitate termică, kcal/(mZ. °C) Naturale, ulei, gaze de cocs, combustibili lichizi, cărbuni, antracit Lemn de foc, turbă, cărbune brun, gaze de generator și furnal Gaz de explozie

O creștere a conținutului de umiditate în combustibil crește capacitatea termică a produselor de ardere datorită creșterii conținutului de vapori de apă din acestea în același interval de temperatură, în comparație cu capacitatea termică a produselor de ardere a combustibilului cu un conținut de umiditate mai scăzut și în același timp scade temperatura de ardere a combustibilului datorită creșterii volumului produselor de ardere datorită perechii de apă.

Odată cu creșterea conținutului de umiditate în combustibil, capacitatea termică volumetrică a produselor de ardere crește într-un anumit interval de temperatură și, în același timp, intervalul de temperatură de la 0 la £max scade datorită scăderii valorii.<тах. ПОСКОЛЬКУ ТЄПЛОЄМКОСТЬ ГЭЗОВ уМвНЬ — шается с понижением температуры, теплоемкость продуктов сгорания топлива с различной влажностью в интервале температур от нуля до <тах для данного топлива претерпевает незначительные колебания (табл. 39). В соответствии с этим можно принять теплоемкость про­дуктов сгорания всех видов твердого топлива от 0 до tmax равной 0,405, жидкого топлива 0,401, природного, доменного и генераторного газов 0,400 ккал/(м3-°С).

Acest lucru face posibilă simplificarea semnificativă a determinării temperaturilor calorimetrice și calculate de ardere (conform metodei descrise în Capitolul VII). Eroarea permisă în acest caz nu depășește de obicei 1% sau 20°.

Din examinarea curbelor 4 și 5 din Fig. 5 se poate observa că raportul produșilor capacității termice ale arderii complete a carbonului într-un volum stoechiometric de aer în intervalul de temperatură de la 0 la t°C, de exemplu de la 0 la

Capacitatea termică a produselor de combustie de la 0 la t’mayL a diferitelor tipuri de combustibil solid care conțin de la 0 la 40% umiditate, într-un volum stoichiometric de aer Scăderea căldurii Fierbinte - produse Capacitatea termică a produselor de ardere din O „o’shah kcal/(m” °C) Combustie, kcal/kg Corp, T' °C 'max- ^ Donețk antracit Semi-antracit Egorshinsky PA Masa combustibila Combustibil de lucru Cărbune Doneţk T slab, masă inflamabilă Skinny T, combustibil de lucru Grăsime aburoasă, pancreas Gaz G Flacără lungă D Produs industrial PP Kuznetsky Anzhero-Sudzhensky sinterizare cu abur PS Leninsky Gas G Prokopievski a sinterizat slab SS Karaganda Pancreas gras și sinterizat la abur/PS Kizelovsky aburit pancreas gras Vorkuta abur pancreas gras G1 Kvarcheli (GSSR) Pancreas gras aburind Produs industrial PP Tkvibulsky (GSSR) gaz G Co. K-Yangaksky (Kirg SSR) gaz G Cărbune brun Celiabinsk Teologic Podmoskovny bulgăre Frezarea

200 și de la 0 la 2100 °C sunt practic egale cu raportul dintre capacitățile termice ale produselor de ardere a hidrogenului în aceleași intervale de temperatură. Raportul indicat al capacităților termice C’ rămâne practic constant pentru produsele de ardere completă a diferitelor tipuri de combustibil într-un volum stoichiometric de aer.

În tabel 40 arată raportul capacităților termice ale produselor de ardere completă a combustibilului cu un conținut scăzut de balast, care se transformă în produse de ardere gazoasă (antracit, cocs, cărbune, combustibil lichid, natural, ulei, gaze de cocs etc.) în intervalul de temperatură de la 0 la t °C și în domeniul de temperatură de la 0 la 2100 °C. Deoarece capacitatea termică a acestor tipuri de combustibil este aproape de 2100 °C, raportul indicat al capacităților termice C’ este egal cu raportul capacităților termice în intervalul de temperatură de la 0 la t și de la 0 la tm&x-

În tabel 40 arată și valorile lui C’, calculate pentru produsele de ardere a combustibilului cu un conținut ridicat de balast, care se transformă în produse gazoase de ardere în timpul arderii combustibilului, adică umiditatea în combustibilul solid, azotul și dioxidul de carbon în combustibilul gazos. Puterea termică a acestor tipuri de combustibil (lemn de foc, turbă, cărbune brun, generator mixt, aer și gaze de furnal) este de 1600-1700 °C.

Tabelul 40

Raportul dintre capacitățile termice ale produselor de ardere C' și ale aerului K în intervalul de temperatură de la 0 la t °C și capacitatea termică a produselor de ardere de la 0 la Temperatură Combustibil cu capacitate redusă de transfer de căldură Temperatură Combustibil cu putere termică mare Combustibil cu producție redusă de căldură și conținut de apă

După cum se vede din tabel. 40, valorile C’ și K diferă puțin chiar și pentru produsele de ardere a combustibilului cu conținut de balast și putere termică diferită.

Proprietățile termofizice ale produselor de combustie gazoasă, necesare pentru calcularea dependenței diferiților parametri de temperatura unui mediu gazos dat, pot fi stabilite pe baza valorilor date în tabel. În special, dependențele indicate pentru capacitatea termică sunt obținute sub forma:

C psm = a -1/ d,

Unde o = 1,3615803; b = 7,0065648; c = 0,0053034712; d = 20,761095;

C psm = a + bT sm + cT 2 sm,

Unde o = 0,94426057; b = 0,00035133267; c = -0,0000000539.

Prima dependență este de preferat în ceea ce privește precizia de aproximare, a doua dependență poate fi adoptată pentru calcule cu precizie mai mică.

Parametrii fizici ai gazelor de ardere
(la P = 0,0981 MPa; r CO2 = 0,13; p H20 = 0,11; r N2 = 0,76)

t, °С	y, Nm-3	cu p, W(m2°C) -1	X 102, W(mK)-1	O· 10 6 , m 2 · s -1	μ · 10 6 , Pa · s	v· 10 6 , m 2 · s -1	Pr
	12,704	1,04	2,28	16,89	15,78	12,20	0,72
	9,320	1,07	3,13	30,83	20,39	21,54	0,69
	7,338	1,10	4,01	48,89	24,50	32,80	0,67
	6,053	1,12	4,84	69,89	28,23	45,81	0,65
	5,150	1,15	5,70	94,28	31,69	60,38	0,64
	4,483	1,18	6,56	121,14	34,85	76,30	0,63
	3,973	1,21	7,42	150,89	37,87	93,61	0,62
	3,561	1,24	8,27	183,81	40,69	112,10	0,61
	3,237	1,26	9,15	219,69	43,38	131,80	0,60
	2,953	1,29	10,01	257,97	45,91	152,50	0,59
	2,698	1,31	10,90	303,36	48,36	174,30	0,58
	2,521	1,32	11,75	345,47	40,90	197,10	0,57
	2,354	1,34	12,62	392,42	52,99	221,00	0,56

ANEXA 3

(referinţă)

Permeabilitatea la aer și la fum a conductelor și supapelor de aer

1. Pentru a determina scurgerile sau scurgerile de aer în raport cu canalele de ventilație ale sistemelor de control al fumului, se pot folosi următoarele formule obținute prin aproximarea datelor tabelare:

pentru conductele de aer clasa H (în domeniul de presiune 0,2 - 1,4 kPa): ΔL = O(R - b)Cu, Unde ΔL- scurgeri de aer (scurgere), m 3 /m 2 h; R- presiunea, kPa; O = 10,752331; b = 0,0069397038; Cu = 0,66419906;

pentru conductele de aer clasa P (în domeniul de presiune 0,2 - 5,0 kPa): unde a = 0,00913545; b =-3,1647682 · 10 8; c =-1,2724412 · 10 9; d = 0,68424233.

2. Pentru robinetele de siguranță la incendiu normal închise, valorile numerice ale caracteristicilor specifice de rezistență la fum și pătrunderea gazelor în funcție de temperatura gazului corespund datelor obținute în timpul testelor la foc pe banc a diferitelor produse la baza experimentală a VNIIPO:

1. Dispoziții generale. 2 2. Date inițiale. 3 3. Ventilarea fumului de evacuare. 4 3.1. Îndepărtarea produselor de combustie direct dintr-o cameră de ardere. 4 3.2. Îndepărtarea produselor de ardere din zonele adiacente zonei de ardere. 7 4. Furnizare ventilație antifum. 9 4.1. Alimentarea cu aer către scări. 9 4.2. Alimentarea cu aer a puțurilor liftului.. 14 4.3. Alimentarea cu aer la sase.. 16 4.4. Alimentare cu aer de compensare. 17 5. Caracteristicile tehnice ale echipamentului. 17 5.1. Echipamente pentru sisteme de evacuare a fumului. 17 5.2. Echipamente pentru sisteme de alimentare si ventilatie fum. 21 6. Moduri de control al focului. 21 Referințe.. 22 Anexa 1. Determinarea parametrilor principali ai încărcăturii de incendiu a spațiilor. 22 Anexa 2. Proprietăţile termofizice ale gazelor de ardere. 24 Anexa 3. Permeabilitatea la aer și la fum a conductelor și supapelor de aer. 25

Căldura de ardere. Puterea calorică inferioară a combustibilului gazos uscat Qf variază foarte mult de la 4 la 47 MJ/m3 și depinde de compoziția sa - raportul și calitatea combustibilului și necombustibil.

Componente Cea mai mică valoare Qf este pentru gazul de furnal, a cărui compoziție medie este de aproximativ 30% gaze inflamabile (în principal monoxid de carbon CO) și aproximativ 60% azot neinflamabil N2. Cel mai grozav

Valoarea Qf pentru gazele asociate, a căror compoziție se caracterizează printr-un conținut ridicat de hidrocarburi grele. Căldura de ardere a gazelor naturale fluctuează într-un interval îngust Qf = 35,5...37,5 MJ/m3.

Puterea calorică inferioară a gazelor individuale incluse în combustibilii gazoși este dată în tabel. 3.2. Pentru metodele de determinare a puterii calorice a combustibilului gazos, a se vedea secțiunea 3.

Densitate. Există densități absolute și relative ale gazelor.

Densitatea absolută a gazului pg, kg/m3, este masa gazului la 1 m3 din volumul ocupat de acest gaz. Când se calculează densitatea unui gaz individual, volumul acestuia în kilomoli este considerat egal cu 22,41 m3 (ca și pentru un gaz ideal).

Densitatea relativă a gazului Rotn este raportul dintre densitatea absolută a gazului în condiții normale și densitatea similară a aerului:

Rotn = Рг / Рв = Рг / 1,293, (6,1)

Unde pg, pE sunt, respectiv, densitatea absolută a gazului și a aerului în condiții normale, kg/m3. Densitățile relative ale gazelor sunt utilizate în mod obișnuit pentru a compara diferite gaze între ele.

Valorile densităților absolute și relative ale gazelor simple sunt date în tabel. 6.1.

Densitatea amestecului de gaze pjM, kg/m3, se determină pe baza regulii aditivității, conform căreia proprietățile gazelor se însumează în funcție de fracția lor de volum din amestec:

Unde Xj este conținutul volumetric al celui de-al 7-lea gaz din combustibil, %; (rg); - densitatea celui de-al j-lea gaz inclus în combustibil, kg/m3; n este numărul de gaze individuale din combustibil.

Valorile densității combustibililor gazoși sunt date în tabel. P.5.

Densitatea gazului p, kg/m3, în funcție de temperatură și presiune, poate fi calculată folosind formula

Unde p0 este densitatea gazului în condiții normale (T0 = 273 K și p0 = 101,3 kPa), kg/m3; p și T sunt, respectiv, presiunea reală, kPa și temperatura absolută a gazului, K.

Aproape toate tipurile de combustibil gazos sunt mai ușori decât aerul, așa că dacă există o scurgere, gazul se acumulează sub tavane. Din motive de siguranță, înainte de a porni centrala, asigurați-vă că verificați absența gazului în locurile cele mai probabile de acumulare a acestuia.

Vâscozitatea gazelor crește odată cu creșterea temperaturii. Valorile coeficientului de vâscozitate dinamică p, Pa-s, pot fi calculate folosind ecuația empirică Césaire-Lenda

Tabelul 6.1

Caracteristicile componentelor combustibilului gazos (la t - O °C chr = 101,3 kPa)

	Chimic	masa molara M,	Densitate	Concentrația volumetrică
Numele gazului	Absolut	Relativ	Limitele de inflamabilitate ionică a gazului amestecat cu aer, %
Gaze inflamabile
propilenă
monoxid de carbon
Hidrogen sulfurat
Gaze neinflamabile
dioxid de carbon
Dioxid de sulf
Oxigen
Aerul atmosferei.
vapori de apă

Unde p0 este coeficientul de vâscozitate dinamică a gazului în condiții normale (G0 = 273 K și p0 - 101,3 kPa), Pa-s; T este temperatura absolută a gazului, K; C este un coeficient care depinde de tipul de gaz, K, luat din tabel. 6.2.

Pentru un amestec de gaze, coeficientul de vâscozitate dinamică poate fi determinat aproximativ din valorile vâscozității componentelor individuale:

Unde gj este fracția de masă a j-lea gaz din combustibil, %; Tsy este coeficientul de vâscozitate dinamică a j-a componentă, Pa-s; n este numărul de gaze individuale din combustibil.

În practică, este utilizat pe scară largă coeficientul de vâscozitate cinematică V, m2/s, care
Aceasta este legată de vâscozitatea dinamică p prin dependența de densitate p

V = r/r. (6,6)

Ținând cont de (6.4) și (6.6), coeficientul de vâscozitate cinematică v, m2/s, în funcție de presiune și temperatură, poate fi calculat folosind formula

Unde v0 este coeficientul de vâscozitate cinematică a gazului în condiții normale (Go = 273 K și p0 = 101,3 kPa), m2/s; p și G sunt, respectiv, presiunea reală, kPa, și temperatura absolută a gazului, K; C este un coeficient care depinde de tipul de gaz, K, luat din tabel. 6.2.

Valorile coeficienților de vâscozitate cinematică pentru combustibilii gazoși sunt date în tabel. P.9.

Tabelul 6.2

Coeficienții de vâscozitate și conductivitate termică ai componentelor combustibilului gazos

(la t = 0 °C ir = 101,3 kPa)

Numele gazului	Coeficientul de vâscozitate	Coeficient de conductivitate termică NO3, W/(m-K)	Coeficientul Sutherland C, K
Dinamic r-106, Pa-s	Cinematică v-106, m2/s
Gaze inflamabile
propilenă
monoxid de carbon
Hidrogen sulfurat
Gaze neinflamabile dioxid de carbon
Oxigen
Aerul atmosferic
Vapori de apă la 100 °C

Conductivitate termică. Transferul de energie moleculară în gaze este caracterizat de coeficientul de conductivitate termică ‘k, W/(m-K). Coeficientul de conductivitate termică este invers proporțional cu presiunea și crește odată cu creșterea temperaturii. Valorile coeficientului X pot fi calculate folosind formula Sutherland

Unde X.0 este coeficientul de conductivitate termică a gazului în condiții normale (G0 = 273 K și Po = 101,3 kPa), W/(m-K); p și T sunt, respectiv, presiunea reală, kPa, și temperatura absolută a gazului, K; C este un coeficient care depinde de tipul de gaz, K, luat din tabel. 6.2.

Valorile coeficienților de conductivitate termică pentru combustibilii gazoși sunt date în tabel. P.9.

Capacitatea termică a combustibilului gazos la 1 m3 de gaz uscat depinde de compoziția acestuia și este, în general, definită ca

4L=0.01(CH2H2+Cco0+

СН4СН4 + сСО2сОг +- + сх. X;), (6.9) unde сН2, сС0, сСш, сС02,…, сх. - capacitatea termică a componentelor constitutive ale combustibilului, respectiv hidrogen, monoxid de carbon, metan, dioxid de carbon și a i-a componentă, kJ/(m3-K); H2, CO, CH4, C02, …, Xg--

Capacitățile termice ale componentelor combustibile ale combustibilului gazos sunt date în tabel. Articolul 6, neinflamabil - în tabel. P.7.

Capacitatea termică a combustibilului gazos umed

Sggtl, kJ/(m3-K), este definit ca

<тл = ctrn + 0,00124cHzq йтля, (6.10) где drTn- влагосодержание газообразного топлива,

Explozivitatea. Un amestec de gaz inflamabil și aer în anumite proporții în prezența unui foc sau chiar a unei scântei poate exploda, adică procesul de aprindere și ardere are loc la o viteză apropiată de viteza sunetului. Concentrațiile explozive de gaz inflamabil în aer depind de compoziția chimică și de proprietățile gazului. Limitele de concentrație volumetrică de aprindere pentru gazele inflamabile individuale amestecate cu aer sunt prezentate mai devreme în tabel. 6.1. Hidrogenul (4...74% în volum) și monoxidul de carbon (12,5...74%) au cele mai mari limite de inflamabilitate. Pentru gazele naturale, limitele medii inferioare și superioare de inflamabilitate în volum sunt de 4,5, respectiv 17%; pentru cuptorul de cocs - 5,6 și 31%; pentru domeniu - 35 și 74%.

Toxicitate. Toxicitatea se referă la capacitatea unui gaz de a provoca otrăvire a organismelor vii. Gradul de toxicitate depinde de tipul de gaz și de concentrația acestuia. Cele mai periculoase componente ale gazului în acest sens sunt monoxidul de carbon CO și hidrogenul sulfurat H2S.

Toxicitatea amestecurilor de gaze este determinată în principal de concentrația celei mai toxice componente prezente în amestec, în timp ce efectele sale dăunătoare, de regulă, sunt semnificativ îmbunătățite în prezența altor gaze nocive.

Prezența și concentrația gazelor nocive în aer pot fi determinate cu un dispozitiv special - un analizor de gaz.

Aproape toate gazele naturale sunt inodore. Pentru a detecta scurgerile de gaze și pentru a lua măsuri de siguranță, gazul natural este odorizat înainte de a intra în conductă, adică este saturat cu o substanță care are un miros înțepător (de exemplu, mercaptani).

Puterea calorică a diferitelor tipuri de combustibil variază foarte mult. Pentru păcură, de exemplu, este peste 40 MJ/kg, iar pentru gazul de furnal și unele mărci de șisturi petroliere - aproximativ 4 MJ/kg. Compoziția combustibililor energetici variază, de asemenea, foarte mult. Astfel, aceleași caracteristici calitative, în funcție de tipul și marca de combustibil, pot diferi puternic cantitativ.

Caracteristicile date ale combustibilului. Pentru analiza comparativă, în rolul de caracteristici care generalizează calitatea combustibilului se folosesc caracteristicile date ale combustibilului, %-kg/MJ, care se calculează în general cu formula

Unde xg este un indicator al calității combustibilului de lucru, %; Q[ - căldura specifică de ardere (cea mai scăzută), MJ/kg.

Deci, de exemplu, pentru a calcula reducerea

Umiditate conţinut de cenuşă sulf S„p şi

Azot N^p (pentru starea de funcționare a combustibilului)

Formula (7.1) ia următoarea formă, %-kg/MJ:

TOC o "1-3" h z KP=Kl GT; (7,2)

4f=l7e[; (7,3)

Snp=S’/Єї; (7,4)

^p=N7 Q[. (7,5)

Ca exemplu clar, următoarea comparație este orientativă în condiția arderii diferiților combustibili în cazane de aceeași putere termică. Astfel, o comparație a conținutului redus de umiditate al cărbunelui lângă Moscova

Marca 2B (WЈp = 3,72%-kg/MJ) și nazarov-

Cărbunele 2B (W^p = 3,04%-kg/MJ) arată că în primul caz, cantitatea de umiditate introdusă în cuptorul cazanului cu combustibil va fi de aproximativ 1,2 ori mai mare decât în ​​al doilea, în ciuda faptului că umiditatea de funcționare a cărbunelui lângă Moscova (W[ = 31%) este mai mică decât cea a

Cărbune Nazarovo (Wf= 39%).

Combustibil condiționat. În sectorul energetic, pentru a compara eficiența utilizării combustibilului în diferite centrale de cazane, pentru a planifica producția și consumul de combustibil în calcule economice, a fost introdus conceptul de combustibil de referință. Ca combustibil standard, este acceptat un astfel de combustibil, a cărui căldură specifică de ardere (cea mai scăzută) în stare de funcționare este egală cu Qy T = 29300 kJ/kg (sau

7000 kcal/kg).

Pentru fiecare combustibil natural există un așa-numit echivalent termic adimensional E, care poate fi mai mult sau mai mic decât unul:

Atunci când construiți un cuptor, în mod ideal, ați dori să aveți un design care să furnizeze automat cât de mult aer este necesar pentru ardere. La prima vedere, acest lucru se poate face folosind un coș de fum. Într-adevăr, cu cât lemnul arde mai intens, cu atât ar trebui să fie mai multe gaze de ardere fierbinți, cu atât tirajul ar trebui să fie mai mare (model cu carburator). Dar asta nu este adevărat. Tirajul nu depinde deloc de cantitatea de gaze arse calde generate. Tirajul este diferența de presiune în conductă de la capul conductei la focar. Este determinată de înălțimea țevii și de temperatura gazelor de ardere sau, mai degrabă, de densitatea acestora.

Impingerea este determinată de formula:

F= A(p in - p d) h

unde F este tirajul, A este coeficientul, p in este densitatea aerului exterior, p d este densitatea gazelor de ardere, h este înălțimea țevii

Densitatea gazelor de ardere se calculează folosind formula:

p d = p in (273+t in) / (273+t d)

unde t in și t d sunt temperatura în grade Celsius a aerului atmosferic exterior din exteriorul conductei și a gazelor de ardere din conductă.

Viteza de mișcare a gazelor arse în conductă (debitul volumic, adică capacitatea de aspirație a conductei) G nu depinde deloc de înălțimea coșului de fum și este determinată de diferența de temperatură dintre gazele de ardere și aerul exterior, precum și de aria secțiunii transversale a coșului de fum. De aici rezultă o serie de concluzii practice.

În primul rând, coșurile de fum sunt făcute înalte nu pentru a crește fluxul de aer prin focar, ci doar pentru a crește tirajul (adică scăderea de presiune în țeavă). Acest lucru este foarte important pentru a preveni răsturnarea curentului de aer (afumarea cuptorului) atunci când există suport de vânt (cantitatea de curent trebuie să depășească întotdeauna posibilul suport de vânt).

În al doilea rând, este convenabil să reglați fluxul de aer folosind dispozitive care schimbă aria secțiunii transversale deschise a țevii, adică folosind supape. Când aria secțiunii transversale a canalului coșului de fum este mărită, de exemplu, la jumătate, se poate aștepta o creștere de aproximativ două ori a fluxului de aer volumetric prin focar.

Să explicăm acest lucru cu un exemplu simplu și clar. Avem două cuptoare identice. Să le combinăm într-una singură. Obținem o sobă de două ori mai mare, cu dublul cantității de lemn care arde, cu dublul debitului de aer și al secțiunii transversale a țevii. Sau (care este același lucru), dacă din ce în ce mai multe lemne de foc se aprind în focar, atunci este necesar să deschideți supapele de pe conductă din ce în ce mai mult.

În al treilea rând, dacă soba arde normal într-o stare constantă și, în plus, lăsăm un curent de aer rece în focar pe lângă lemnul care arde în coș, atunci gazele de ardere se vor răci imediat și fluxul de aer prin sobă va fi redus. În același timp, lemnul care arde va începe să se stingă. Adică nu pare să influențăm direct lemnul de foc și să direcționăm un flux suplimentar pe lângă lemn de foc, dar se dovedește că conducta poate trece mai puține gaze de ardere decât înainte, când acest flux suplimentar de aer era absent. Conducta în sine va reduce fluxul de aer către lemnul de foc care a fost anterior și, de asemenea, nu va lăsa să intre un flux suplimentar de aer rece. Cu alte cuvinte, coșul de fum va fi blocat.

Acesta este motivul pentru care aerul rece se scurge prin fisurile din coșurile de fum, fluxurile excesive de aer în focar și, într-adevăr, orice pierdere de căldură în coș, care duce la scăderea temperaturii gazelor de ardere, sunt atât de dăunătoare.

În al patrulea rând, cu cât coeficientul de rezistență gazodinamică al coșului de fum este mai mare, cu atât debitul de aer este mai mic. Adică este indicat să faceți pereții coșului de fum cât mai netezi, fără turbulențe și fără întoarceri.

În al cincilea rând, cu cât temperatura gazelor de ardere este mai scăzută, cu atât debitul de aer se modifică mai brusc la fluctuația temperaturii gazelor de ardere, ceea ce explică situația de instabilitate a conductei la aprinderea cuptorului.

Şaselea, la temperaturi ridicate ale gazelor arse, debitul de aer nu depinde de temperatura gazelor arse. Adică, atunci când cuptorul se încălzește puternic, debitul de aer încetează să crească și începe să depindă doar de secțiunea transversală a țevii.

Problemele de instabilitate apar nu numai atunci când se analizează caracteristicile termice ale conductei, ci și când se ia în considerare dinamica fluxurilor de gaz în conductă. Într-adevăr, un coș de fum este un puț umplut cu gaze arse ușoare. Dacă acest gaz de ardere ușoare nu se ridică foarte repede, atunci este posibil ca aerul greu exterior să se înece pur și simplu în gazul ușor și să creeze un curent descendent în țeavă. Această situație este mai ales probabilă atunci când pereții coșului sunt reci, adică în timpul aprinderii sobei.

Orez. 1. Schema mișcării gazelor într-un coș rece: 1 - focar; 2 - alimentare cu aer prin suflante; 3-cos de fum; 4 - supapă; 5 - dinte de semineu; 6-gaze de ardere; 7-aer rece care cade prin; 8 - fluxul de aer care provoacă răsturnarea forței.

a) conductă verticală netedă deschisă
b) teava cu supapa si dinte
c) conductă cu robinet superior

Săgețile continue indică direcția de mișcare a gazelor de ardere ușoare fierbinți. Săgețile punctate indică direcția de mișcare a fluxurilor de aer rece și greu din atmosferă.

Pe orez. 1a Este prezentat schematic un cuptor în care este alimentat aer 2 și gazele de ardere 6 sunt evacuate printr-un coș de fum Dacă secțiunea transversală a coșului este mare (sau viteza de mișcare a gazelor de ardere este mică), atunci ca urmare a unele fluctuații aerul atmosferic rece greu 7 începe să pătrundă în coș, ajungând chiar și la un focar. Acest debit în scădere poate înlocui fluxul de aer „standard” prin cenușa 2. Chiar dacă soba este blocată cu toate ușile și toate clapetele de admisie a aerului sunt închise, aragazul poate arde din cauza aerului care vine de sus. Apropo, exact asta se întâmplă adesea când cărbunii se ard cu ușile cuptorului închise. Poate apărea chiar o inversare completă a tirajului: aerul va intra de sus prin țeavă, iar gazele de ardere vor ieși prin ușă.

În realitate, pe peretele interior al coșului de fum există întotdeauna nereguli, creșteri și rugozități, la ciocnire cu care gazele de ardere și curenții de aer rece în jos se învârtesc și se amestecă între ele. Fluxul de aer rece în jos este împins afară sau, atunci când este încălzit, începe să se ridice în sus amestecat cu gaze fierbinți.

Efectul derulării fluxurilor în jos de aer rece în sus este sporit de prezența supapelor parțial deschise, precum și de așa-numitul dinte, utilizat pe scară largă în tehnologia de fabricare a șemineelor ​​( orez. 1b). Dintele împiedică curgerea aerului rece din coș în spațiul șemineului și astfel împiedică șemineul să fumeze.

Curenții de aer descendenți din conductă sunt deosebit de periculoși pe vreme cețoasă: gazele de ardere nu sunt capabile să evapore cele mai mici picături de apă, să se răcească, curentul scade și chiar se pot răsturna. Cuptorul fumeaza mult si nu se aprinde.

Din același motiv, sobele cu coșuri umede fumează puternic. Pentru a preveni curenții descendenți, supapele superioare ( orez. 1c), reglabil în funcție de viteza gazelor de ardere în coș. Cu toate acestea, funcționarea unor astfel de supape este incomod.

Orez. 2. Dependenţa coeficientului de aer în exces a de timpul de încălzire al cuptorului (curbă solidă). Curba punctată este debitul de aer necesar G de intrare pentru oxidarea completă a produselor de ardere a lemnului (inclusiv funingine și substanțe volatile) în gazele de ardere (în unități relative). Curba punctată este debitul real de aer G al țevii furnizat de tirajul țevii (în unități relative). Coeficientul de exces de aer este coeficientul de separare a conductei G prin intrarea G

Un tiraj stabil și suficient de puternic are loc numai după ce pereții coșului de fum s-au încălzit, ceea ce necesită timp considerabil. Deci, la începutul arderii, nu există întotdeauna suficient aer. Coeficientul de aer în exces este mai mic decât unitatea, iar aragazul fumează ( orez. 2). Și invers: la sfârșitul arderii, coșul de fum rămâne fierbinte, tirajul rămâne mult timp, deși lemnul de foc aproape s-a ars (coeficientul de aer în exces este mai mare de unu). Sobele metalice cu cosuri izolate metalice ajung in conditii de functionare mai repede datorita capacitatii lor termice reduse in comparatie cu cosurile din caramida.

Analiza proceselor din coș poate fi continuată, dar deja este clar că oricât de bună ar fi soba în sine, toate avantajele acesteia pot fi anulate de un coș de fum prost. Desigur, în mod ideal, coșul de fum ar trebui să fie înlocuit cu un sistem modern de evacuare forțată a gazelor de ardere folosind un ventilator electric cu debit reglabil și pre-condensarea umidității din gazele de ardere. Un astfel de sistem, printre altele, ar putea purifica gazele de ardere din funingine, monoxid de carbon și alte impurități dăunătoare, precum și să răcească gazele de ardere evacuate și să ofere recuperarea căldurii.

Dar toate acestea sunt într-un viitor îndepărtat. Pentru un rezident de vară și grădinar, un coș de fum poate deveni uneori mult mai scump decât soba în sine, mai ales în cazul încălzirii unei case cu mai multe niveluri. Coșurile de saună sunt de obicei mai simple și mai scurte, dar nivelul de căldură al sobei poate fi foarte mare. Astfel de țevi, de regulă, sunt foarte încălzite pe toată lungimea lor, scântei și cenușă zboară adesea din ele, dar pierderea condensului și a funinginei este nesemnificativă.

Dacă în prezent intenționați să utilizați clădirea saunei doar ca saună, atunci conducta poate fi neizolată. Dacă vă gândiți și la baia ca la un loc pentru posibilă ședere (reședință temporară, înnoptări), mai ales iarna, atunci este mai indicat să faceți imediat țeava izolată, și de înaltă calitate, „pe viață”. În acest caz, sobele pot fi schimbate cel puțin în fiecare zi, designul poate fi selectat cu mai mult succes și după cum este necesar, iar conducta va fi aceeași.

Cel puțin, dacă soba funcționează într-un mod de ardere pe termen lung (lemn mocnit), atunci izolarea țevii este absolut necesară, deoarece la puteri mici (1 - 5 kW) conducta metalică neizolată va deveni complet rece, condensul va curge. abundent, care în cele mai severe înghețuri poate chiar îngheța și bloca conducta cu gheață. Acest lucru este deosebit de periculos în prezența plaselor de oprire a scânteilor și a umbrelelor cu goluri mici de trecere. Descărcătoarele sunt recomandate pentru incendii intense vara și extrem de periculoase în condiții de ardere scăzută a lemnului de foc iarna. Datorită posibilei înfundari a țevilor cu gheață, instalarea deflectoarelor și hotelor pe țevile sobei a fost interzisă în 1991 (și mai devreme pe coșurile sobelor cu gaz).

Din aceleași motive, nu ar trebui să vă lăsați dus de înălțimea țevii - nivelul de tiraj nu este atât de important pentru o sobă de saună care nu se rotește. Dacă începe să fumeze, puteți oricând aerisi rapid camera. Dar înălțimea deasupra coamei acoperișului (cel puțin 0,5 m) trebuie menținută pentru a preveni răsturnarea curentului de aer în timpul rafalelor de vânt. Pe acoperișurile plate, țeava ar trebui să iasă deasupra stratului de zăpadă. În orice caz, este mai bine să ai o țeavă mai joasă, dar mai caldă (decât una mai înaltă, dar mai rece). Țevile înalte iarna sunt întotdeauna reci și periculoase de exploatat.

Cosurile de fum reci au multe dezavantaje. În același timp, țevile neizolate, dar nu foarte lungi de pe sobele metalice se încălzesc rapid atunci când sunt aprinse (mult mai repede decât țevile de cărămidă), rămân fierbinți în timpul încălzirii viguroase și, prin urmare, sunt utilizate pe scară largă în băi (și nu numai în băi), în special deoarece sunt relativ ieftine. Țevile de azbociment nu sunt folosite la sobele metalice, deoarece sunt grele și, de asemenea, se rup atunci când sunt supraîncălzite, făcând fragmente să se despartă.

Orez. 3. Cele mai simple modele de coșuri de fum metalice: 1 - coș de fum rotund metalic; 2 - parascantei; 3 - capac pentru a proteja teava de precipitatii; 4 - căpriori; 5 - învelișul acoperișului; 6 - blocuri de lemn între căpriori (sau grinzi) pentru a crea o deschidere de foc (tăiată) în acoperiș sau tavan (dacă este necesar); 7 - coama acoperișului; 8 - acoperiș moale (pâslă de acoperiș, izolație hidrosticlă, țigle moi, foi de carton ondulat-bitum etc.); 9 - tablă metalică pentru acoperirea acoperișului și acoperirea deschiderii (este permisă utilizarea unei foi plane de aceid - placă electroizolantă din azbociment); 10 - tampon de drenaj metalic; 11 - etanșarea cu azbest a golului (articulației); 12 - capac de vidre metalice; 13 - grinzi de tavan (cu spațiu umplut cu izolație); 14 - garnitură de tavan; 15 - podea mansardă (dacă este necesar); 16 - tablă pentru tăierea tavanului; 17 - colțuri de armare metalice; 18 - capac metalic pentru ornamentul tavanului (dacă este necesar); 19 - izolație neinflamabilă rezistentă la căldură (argilă expandată, nisip, perlit, vată minerală); 20 - capac de protectie (tabla metalica peste un strat de carton de azbest grosime 8 mm); 21 - ecran țeavă metalică.

a) conducta neizolata termic;
b) o țeavă ecranată izolată termic, cu o rezistență la transfer de căldură de cel puțin 0,3 m 2 -grad/W (care echivalează cu o grosime de cărămidă de 130 mm sau o grosime de izolație din vată minerală de 20 mm).

Pe orez. 3 Sunt prezentate diagrame tipice de instalare a țevilor metalice neizolate. Țeava în sine trebuie achiziționată din oțel inoxidabil cu o grosime de cel puțin 0,7 mm. Cel mai comun diametru al țevii rusești este de 120 mm, cel finlandez este de 115 mm.

Conform GOST 9817-95, aria secțiunii transversale a unui coș cu mai multe ture trebuie să fie de cel puțin 8 cm 2 la 1 kW de putere termică nominală eliberată în focar la arderea lemnului. Această putere nu trebuie confundată cu puterea termică a unei sobe cu căldură intensă, eliberată de pe suprafața exterioară de cărămidă a sobei în cameră conform SNiP 2.04.05-91. Aceasta este una dintre numeroasele neînțelegeri ale documentelor noastre de reglementare. Deoarece sobele cu căldură intensivă sunt de obicei încălzite doar 2-3 ore pe zi, puterea din focar este de aproximativ zece ori mai mare decât puterea de eliberare a căldurii de pe suprafața unei sobe de cărămidă.

Data viitoare vom vorbi despre caracteristicile instalării coșurilor de fum.