Pag-init ng hangin sa atmospera. Dynamic at kinematic viscosity ng hangin sa iba't ibang temperatura
1. Pagkonsumo ng init para sa supply ng air heating
Q t \u003d L ∙ ρ hangin. ∙ na may hangin. ∙(t int. - t out.),
saan:
ρ hangin. ay ang density ng hangin. Ang density ng tuyong hangin sa 15°C sa antas ng dagat ay 1.225 kg/m³;
may hangin – tiyak na kapasidad ng init ng hangin na katumbas ng 1 kJ/(kg∙K)=0.24 kcal/(kg∙°C);
t int. – temperatura ng hangin sa labasan ng pampainit, ° С;
t lumabas. - panlabas na temperatura ng hangin, ° С (temperatura ng hangin ng pinakamalamig na limang araw na panahon na may seguridad na 0.92 ayon sa Building Climatology).
2. Rate ng daloy ng coolant para sa heater
G \u003d (3.6 ∙ Q t) / (s in ∙ (t pr -t arr)),
saan:
3.6 - conversion factor W hanggang kJ/h (upang makuha ang daloy ng rate sa kg/h);
G - pagkonsumo ng tubig para sa pagpainit ng pampainit, kg / h;
Q t - thermal power ng heater, W;
c c - tiyak na kapasidad ng init ng tubig, katumbas ng 4.187 kJ / (kg ∙ K) \u003d 1 kcal / (kg ∙ ° С);
t pr. - temperatura ng coolant (tuwid na linya), ° С;
t lumabas. – temperatura ng carrier ng init (linya ng pagbabalik), °C.
3. Ang pagpili ng diameter ng pipe para sa pagpainit ng pampainit
Pagkonsumo ng tubig para sa pampainit , kg/h4. I-d diagram ng proseso ng pag-init ng hangin
Ang proseso ng pag-init ng hangin sa heater ay nagpapatuloy sa d=const (sa patuloy na moisture content).
Pangunahing pisikal na katangian hangin: density ng hangin, dynamic at kinematic viscosity nito, tiyak na kapasidad ng init, thermal conductivity, thermal diffusivity, Prandtl number at entropy. Ang mga katangian ng hangin ay ibinibigay sa mga talahanayan depende sa temperatura sa normal presyon ng atmospera.
Densidad ng hangin laban sa temperatura
Ang isang detalyadong talahanayan ng mga halaga ng dry air density sa iba't ibang mga temperatura at normal na presyon ng atmospera ay ipinakita. Ano ang density ng hangin? Ang densidad ng hangin ay maaaring matukoy nang analytical sa pamamagitan ng paghahati ng masa nito sa dami nito. sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon (presyon, temperatura at halumigmig). Posible ring kalkulahin ang density nito gamit ang ideal na equation ng gas ng state formula. Para dito kailangan mong malaman ganap na presyon at temperatura ng hangin, pati na rin ang gas constant at molar volume nito. Ang equation na ito ay nagpapahintulot sa iyo na kalkulahin ang density ng hangin sa isang tuyong estado.
Sa pagsasanay, upang malaman kung ano ang density ng hangin sa iba't ibang temperatura, ito ay maginhawa upang gamitin ang mga yari na talahanayan. Halimbawa, ang ibinigay na talahanayan ng mga halaga ng density ng hangin sa atmospera depende sa temperatura nito. Ang density ng hangin sa talahanayan ay ipinahayag sa mga kilo bawat metro kubiko at ibinibigay sa hanay ng temperatura mula minus 50 hanggang 1200 degrees Celsius sa normal na presyon ng atmospera (101325 Pa).
t, °С | ρ, kg / m 3 | t, °С | ρ, kg / m 3 | t, °С | ρ, kg / m 3 | t, °С | ρ, kg / m 3 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
-50 | 1,584 | 20 | 1,205 | 150 | 0,835 | 600 | 0,404 |
-45 | 1,549 | 30 | 1,165 | 160 | 0,815 | 650 | 0,383 |
-40 | 1,515 | 40 | 1,128 | 170 | 0,797 | 700 | 0,362 |
-35 | 1,484 | 50 | 1,093 | 180 | 0,779 | 750 | 0,346 |
-30 | 1,453 | 60 | 1,06 | 190 | 0,763 | 800 | 0,329 |
-25 | 1,424 | 70 | 1,029 | 200 | 0,746 | 850 | 0,315 |
-20 | 1,395 | 80 | 1 | 250 | 0,674 | 900 | 0,301 |
-15 | 1,369 | 90 | 0,972 | 300 | 0,615 | 950 | 0,289 |
-10 | 1,342 | 100 | 0,946 | 350 | 0,566 | 1000 | 0,277 |
-5 | 1,318 | 110 | 0,922 | 400 | 0,524 | 1050 | 0,267 |
0 | 1,293 | 120 | 0,898 | 450 | 0,49 | 1100 | 0,257 |
10 | 1,247 | 130 | 0,876 | 500 | 0,456 | 1150 | 0,248 |
15 | 1,226 | 140 | 0,854 | 550 | 0,43 | 1200 | 0,239 |
Sa 25°C, ang hangin ay may density na 1.185 kg/m 3 . Kapag pinainit, ang density ng hangin ay bumababa - ang hangin ay lumalawak (ang tiyak na dami nito ay tumataas). Sa pagtaas ng temperatura, halimbawa, hanggang sa 1200°C, nakakamit ang napakababang density ng hangin, katumbas ng 0.239 kg/m 3, na 5 beses na mas mababa kaysa sa halaga nito sa temperatura ng silid. Sa pangkalahatan, ang pagbaba sa pag-init ay nagbibigay-daan sa isang proseso tulad ng natural na kombeksyon na maganap at ginagamit, halimbawa, sa aeronautics.
Kung ihahambing natin ang density ng hangin na may paggalang sa, kung gayon ang hangin ay mas magaan sa pamamagitan ng tatlong mga order ng magnitude - sa temperatura na 4 ° C, ang density ng tubig ay 1000 kg / m 3, at ang density ng hangin ay 1.27 kg / m 3. Kinakailangan din na tandaan ang halaga ng density ng hangin sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Ang mga normal na kondisyon para sa mga gas ay ang mga nasa ilalim kung saan ang kanilang temperatura ay 0 ° C, at ang presyon ay katumbas ng normal na presyon ng atmospera. Kaya, ayon sa talahanayan, Ang density ng hangin sa ilalim ng normal na mga kondisyon (sa NU) ay 1.293 kg / m 3.
Dynamic at kinematic viscosity ng hangin sa iba't ibang temperatura
Kapag nagsasagawa ng mga kalkulasyon ng thermal, kinakailangang malaman ang halaga ng lagkit ng hangin (viscosity coefficient) sa iba't ibang temperatura. Ang halagang ito ay kinakailangan upang kalkulahin ang mga numero ng Reynolds, Grashof, Rayleigh, ang mga halaga na tumutukoy sa daloy ng rehimen ng gas na ito. Ipinapakita ng talahanayan ang mga halaga ng mga coefficient ng dynamic μ at kinematic ν lagkit ng hangin sa hanay ng temperatura mula -50 hanggang 1200°C sa presyon ng atmospera.
Ang lagkit ng hangin ay tumataas nang malaki sa pagtaas ng temperatura. Halimbawa, ang kinematic viscosity ng hangin ay katumbas ng 15.06 10 -6 m 2 / s sa temperatura na 20 ° C, at sa pagtaas ng temperatura sa 1200 ° C, ang lagkit ng hangin ay nagiging katumbas ng 233.7 10 -6. m 2 / s, iyon ay, tumataas ito ng 15.5 beses! Ang dynamic na lagkit ng hangin sa temperatura na 20°C ay 18.1·10 -6 Pa·s.
Kapag pinainit ang hangin, tumataas ang mga halaga ng parehong kinematic at dynamic na lagkit. Ang dalawang dami na ito ay magkakaugnay sa pamamagitan ng halaga ng air density, ang halaga nito ay bumababa kapag ang gas na ito ay pinainit. Ang pagtaas sa kinematic at dynamic na lagkit ng hangin (pati na rin ang iba pang mga gas) sa panahon ng pag-init ay nauugnay sa isang mas matinding panginginig ng boses ng mga molekula ng hangin sa paligid ng kanilang equilibrium na estado (ayon sa MKT).
t, °С | μ 10 6 , Pa s | ν 10 6, m 2 / s | t, °С | μ 10 6 , Pa s | ν 10 6, m 2 / s | t, °С | μ 10 6 , Pa s | ν 10 6, m 2 / s |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
-50 | 14,6 | 9,23 | 70 | 20,6 | 20,02 | 350 | 31,4 | 55,46 |
-45 | 14,9 | 9,64 | 80 | 21,1 | 21,09 | 400 | 33 | 63,09 |
-40 | 15,2 | 10,04 | 90 | 21,5 | 22,1 | 450 | 34,6 | 69,28 |
-35 | 15,5 | 10,42 | 100 | 21,9 | 23,13 | 500 | 36,2 | 79,38 |
-30 | 15,7 | 10,8 | 110 | 22,4 | 24,3 | 550 | 37,7 | 88,14 |
-25 | 16 | 11,21 | 120 | 22,8 | 25,45 | 600 | 39,1 | 96,89 |
-20 | 16,2 | 11,61 | 130 | 23,3 | 26,63 | 650 | 40,5 | 106,15 |
-15 | 16,5 | 12,02 | 140 | 23,7 | 27,8 | 700 | 41,8 | 115,4 |
-10 | 16,7 | 12,43 | 150 | 24,1 | 28,95 | 750 | 43,1 | 125,1 |
-5 | 17 | 12,86 | 160 | 24,5 | 30,09 | 800 | 44,3 | 134,8 |
0 | 17,2 | 13,28 | 170 | 24,9 | 31,29 | 850 | 45,5 | 145 |
10 | 17,6 | 14,16 | 180 | 25,3 | 32,49 | 900 | 46,7 | 155,1 |
15 | 17,9 | 14,61 | 190 | 25,7 | 33,67 | 950 | 47,9 | 166,1 |
20 | 18,1 | 15,06 | 200 | 26 | 34,85 | 1000 | 49 | 177,1 |
30 | 18,6 | 16 | 225 | 26,7 | 37,73 | 1050 | 50,1 | 188,2 |
40 | 19,1 | 16,96 | 250 | 27,4 | 40,61 | 1100 | 51,2 | 199,3 |
50 | 19,6 | 17,95 | 300 | 29,7 | 48,33 | 1150 | 52,4 | 216,5 |
60 | 20,1 | 18,97 | 325 | 30,6 | 51,9 | 1200 | 53,5 | 233,7 |
Tandaan: Mag-ingat! Ang lagkit ng hangin ay ibinibigay sa kapangyarihan ng 10 6 .
Tiyak na kapasidad ng init ng hangin sa mga temperatura mula -50 hanggang 1200°C
Ang isang talahanayan ng tiyak na kapasidad ng init ng hangin sa iba't ibang temperatura ay ipinakita. Ang kapasidad ng init sa talahanayan ay ibinibigay sa pare-pareho ang presyon (isobaric heat capacity ng hangin) sa hanay ng temperatura mula minus 50 hanggang 1200°C para sa tuyong hangin. Ano ang tiyak na kapasidad ng init ng hangin? Tinutukoy ng halaga ng tiyak na kapasidad ng init ang dami ng init na dapat ibigay sa isang kilo ng hangin sa pare-parehong presyon upang mapataas ang temperatura nito ng 1 degree. Halimbawa, sa 20°C, upang mapainit ang 1 kg ng gas na ito ng 1°C sa isang prosesong isobaric, kinakailangan ang 1005 J ng init.
Ang tiyak na kapasidad ng init ng hangin ay tumataas habang tumataas ang temperatura nito. Gayunpaman, ang pag-asa ng mass heat capacity ng hangin sa temperatura ay hindi linear. Sa saklaw mula -50 hanggang 120°C, halos hindi nagbabago ang halaga nito - sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang average na kapasidad ng init ng hangin ay 1010 J/(kg deg). Ayon sa talahanayan, makikita na ang temperatura ay nagsisimulang magkaroon ng makabuluhang epekto mula sa halagang 130°C. Gayunpaman, ang temperatura ng hangin ay nakakaapekto sa tiyak na kapasidad ng init nito na mas mahina kaysa sa lagkit nito. Kaya, kapag pinainit mula 0 hanggang 1200°C, ang kapasidad ng init ng hangin ay tumataas lamang ng 1.2 beses - mula 1005 hanggang 1210 J/(kg deg).
Dapat tandaan na ang kapasidad ng init ng basa-basa na hangin ay mas mataas kaysa sa tuyong hangin. Kung ihahambing natin ang hangin, malinaw na ang tubig ay may mas mataas na halaga at ang nilalaman ng tubig sa hangin ay humahantong sa pagtaas ng tiyak na init.
t, °С | C p , J/(kg deg) | t, °С | C p , J/(kg deg) | t, °С | C p , J/(kg deg) | t, °С | C p , J/(kg deg) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
-50 | 1013 | 20 | 1005 | 150 | 1015 | 600 | 1114 |
-45 | 1013 | 30 | 1005 | 160 | 1017 | 650 | 1125 |
-40 | 1013 | 40 | 1005 | 170 | 1020 | 700 | 1135 |
-35 | 1013 | 50 | 1005 | 180 | 1022 | 750 | 1146 |
-30 | 1013 | 60 | 1005 | 190 | 1024 | 800 | 1156 |
-25 | 1011 | 70 | 1009 | 200 | 1026 | 850 | 1164 |
-20 | 1009 | 80 | 1009 | 250 | 1037 | 900 | 1172 |
-15 | 1009 | 90 | 1009 | 300 | 1047 | 950 | 1179 |
-10 | 1009 | 100 | 1009 | 350 | 1058 | 1000 | 1185 |
-5 | 1007 | 110 | 1009 | 400 | 1068 | 1050 | 1191 |
0 | 1005 | 120 | 1009 | 450 | 1081 | 1100 | 1197 |
10 | 1005 | 130 | 1011 | 500 | 1093 | 1150 | 1204 |
15 | 1005 | 140 | 1013 | 550 | 1104 | 1200 | 1210 |
Thermal conductivity, thermal diffusivity, Prandtl na bilang ng hangin
Ipinapakita ng talahanayan ang mga pisikal na katangian ng hangin sa atmospera bilang thermal conductivity, thermal diffusivity at ang Prandtl number nito depende sa temperatura. Ang mga thermophysical na katangian ng hangin ay ibinibigay sa hanay mula -50 hanggang 1200°C para sa tuyong hangin. Ayon sa talahanayan, makikita na ang mga ipinahiwatig na katangian ng hangin ay nakasalalay nang malaki sa temperatura at ang pag-asa sa temperatura ng mga itinuturing na katangian ng gas na ito ay naiiba.
Ang temperatura ng tambutso sa likod ng yunit ng boiler ay depende sa uri ng gasolina na sinunog, ang temperatura ng tubig ng feed t n v, ang tinantyang halaga ng gasolina С t , nabawasan ang kahalumigmigan nito
saan
Sa batayan ng teknikal at pang-ekonomiyang pag-optimize, ayon sa kondisyon ng kahusayan ng paggamit ng gasolina at metal ng ibabaw ng pag-init ng buntot, pati na rin ang iba pang mga kondisyon, ang mga sumusunod na rekomendasyon ay nakuha para sa pagpili ng halaga
ibinigay sa Talahanayan 2.4.
Mula sa Table. 2.4, ang mas maliliit na halaga ng pinakamainam na temperatura ng flue gas ay pinili para sa murang mga gasolina, at mas malalaking halaga para sa mga mamahaling gasolina.
Para sa mga low pressure boiler (R hindi .≤ 3.0 MPa) na may mga ibabaw ng pag-init ng buntot, ang temperatura ng mga flue gas ay hindi dapat mas mababa kaysa sa mga halaga na tinukoy sa Talahanayan. 2.5, at ang pinakamainam na halaga nito ay pinili batay sa teknikal at pang-ekonomiyang mga kalkulasyon.
Talahanayan 2.4 - Pinakamainam na temperatura ng flue gas para sa mga boiler
na may kapasidad na higit sa 50 t/h (14 kg/s) kapag sinunog
mababang sulfur fuel
Temperatura ng tubig sa feed t n in, 0 С |
Nabawasan ang kahalumigmigan ng gasolina |
||
Talahanayan 2.5 - Temperatura ng flue gas para sa mga low pressure boiler
kapasidad na mas mababa sa 50 t/h (14 kg/s)
, 0 С |
|
Mga uling na nababagay sa kahalumigmigan | |
uling na may | |
Mataas na sulfur fuel oil | |
Dumi ng pit at kahoy |
Para sa mga boiler ng mga uri ng KE at DE, ang temperatura ng flue gas ay lubos na nakadepende sa t n c. Sa temperatura ng feed water t n sa =100°C,
, at sa t n sa = 80 ÷ 90 0 С bumababa ito sa mga halaga
.
Kapag nagsusunog ng sulfurous fuels, lalo na ang high-sulfur fuel oil, may panganib ng mababang temperatura na kaagnasan ng air heater sa pinakamababang temperatura ng metal wall t st sa ibaba ng dew point t p ng mga flue gas. Ang halaga ng t p ay depende sa condensation temperature ng water vapor t k sa kanilang partial pressure sa flue gases P H 2 O, ang pinababang nilalaman ng sulfur S n at ash An sa working fuel
, (2.3)
saan
- netong calorific value ng gasolina, mJ/kg o mJ/m 3 .
Ang bahagyang presyon ng singaw ng tubig ay
(2.4)
kung saan: Р=0.1 MPa – presyon ng tambutso ng gas sa labasan ng boiler, MPa;
Ang r H 2 O ay ang dami ng bahagi ng singaw ng tubig sa mga maubos na gas.
Upang ganap na maalis ang kaagnasan sa kawalan ng mga espesyal na hakbang sa proteksyon, ang t st ay dapat na 5 - 10 ° C na mas mataas. tp , gayunpaman, ito ay hahantong sa isang makabuluhang pagtaas higit sa kahalagahan nito sa ekonomiya. Samakatuwid, sa parehong oras pagtaas at temperatura ng hangin sa pumapasok sa pampainit ng hangin .
Pinakamababang temperatura ng dingding, depende sa mga paunang napiling halaga at tinutukoy ng mga formula: para sa regenerative air heaters (RAH)
(2.5)
para sa tubular air heater (TVP)
(2.6)
Kapag nagsusunog ng mga solidong sulfur na panggatong, dapat na ang temperatura ng hangin sa pumapasok sa pampainit ng hangin kumuha ng hindi bababa sa k, tinutukoy depende sa P H 2 O.
Kapag gumagamit ng mga high-sulphur fuel oil, ang isang epektibong paraan ng paglaban sa mababang temperatura na kaagnasan ay ang pagkasunog ng langis ng gasolina na may maliit na labis na hangin ( = 1.02 ÷ 1.03). Ang pamamaraang ito ng pagkasunog ay praktikal na nag-aalis ng ganap na mababang temperatura na kaagnasan at kinikilala bilang ang pinaka-maaasahan, gayunpaman, nangangailangan ito ng maingat na pagsasaayos ng mga burner at pinahusay na operasyon ng yunit ng boiler.
Kapag nag-i-install ng mga mapapalitang TVP cube o replaceable cold (RVP) packing sa mga malamig na yugto ng air heater, pinapayagan ang mga sumusunod na inlet air temperature: sa regenerative air heaters 60 - 70°C, at sa tubular air heaters 80 - 90°C.
Upang isagawa ang pre-heating ng hangin hanggang sa mga halaga , bago pumasok sa air heater, karaniwang naka-install ang mga steam heater, pinainit ng napiling singaw mula sa turbine. Ang iba pang mga paraan ng pag-init ng hangin sa pumapasok sa air heater at mga hakbang upang labanan ang mababang temperatura na kaagnasan ay ginagamit din, katulad: recirculation ng mainit na hangin sa fan suction, pag-install ng mga air heater na may intermediate heat carrier, gas evaporators, atbp. Ang iba't ibang uri ng mga additives ay ginagamit upang neutralisahin ang H 2 SO 4 vapors, kapwa sa mga gas duct ng boiler unit at sa gasolina.
Ang temperatura ng pag-init ng hangin ay depende sa uri ng gasolina at mga katangian ng pugon. Kung ang mataas na pag-init ng hangin ay hindi kinakailangan dahil sa mga kondisyon ng pagpapatayo o pagkasunog ng gasolina, ipinapayong mag-install ng isang single-stage air heater. Sa kasong ito, ang pinakamainam na temperatura ng hangin ng mga power boiler, depende sa temperatura ng feed water at flue gas, ay tinatayang tinutukoy ng formula
Sa pamamagitan ng dalawang yugto ng layout ng air heater, ayon sa formula (2.7), ang temperatura ng hangin sa likod ng unang yugto ay tinutukoy, at sa ikalawang yugto ng air heater, ang hangin ay pinainit mula sa temperatura na ito hanggang sa mainit na hangin. pinagtibay ang temperatura ayon sa Talahanayan. 2.6.
Karaniwan, ang dalawang yugto na layout ng air heater sa isang "cut" na may mga yugto ng water economizer ay ginagamit sa halagang t hw > 300°C. Sa kasong ito, ang temperatura ng mga gas sa harap ng "mainit" na yugto ng air heater ay hindi dapat lumampas sa 500°C.
Talahanayan 2.6 - Temperatura ng pagpainit ng hangin para sa mga yunit ng boiler
kapasidad na higit sa 75 t/h (21,2 kg/s)
Mga katangian ng firebox |
Grado ng gasolina |
"Temperatura ng hangin. ° С |
1 Mga hurno na may solidong pagtanggal ng slag na may closed circuit ng paghahanda ng alikabok |
Bato at walang taba na uling Brown coal cutter. | |
2 Mga hurno na may likidong pag-alis ng slag, kasama. na may mga pahalang na bagyo at patayong pre-furnace kapag pinatuyo ang gasolina gamit ang hangin at nagbibigay ng alikabok na may mainit na hangin o isang drying agent |
ASh, PA brown coals Matitigas na uling at Donetsk na payat | |
3 Kapag pinatuyo ang gasolina na may mga gas sa isang closed circuit ng paghahanda ng alikabok, na may solidong pag-alis ng slag pareho sa pagtanggal ng likidong slag |
kayumangging uling |
300 - 350 x x 350 - 400 x x |
4 Kapag pinatuyo ang gasolina na may mga gas sa isang bukas na circuit ng paghahanda ng alikabok na may solidong pag-alis ng slag Sa pag-alis ng likidong slag |
Para sa lahat |
350 - 400 x x |
5. Mga hurno ng silid |
Panggatong na langis at natural na gas |
250 – 300 x x x |
x May high-moisture peat/W p > 50%/ kumuha ng 400°C;
хх Mas mataas na halaga sa mataas na kahalumigmigan ng gasolina;
xxx Ang halaga ng t gw ay sinusuri ng formula .
- mga device na ginagamit para sa pagpainit ng hangin sa mga supply ventilation system, air conditioning system, air heating, gayundin sa pagpapatayo ng mga installation.
Ayon sa uri ng coolant, ang mga heater ay maaaring apoy, tubig, singaw at kuryente. .
Ang pinakalaganap sa kasalukuyan ay ang mga pampainit ng tubig at singaw, na nahahati sa makinis na tubo at ribed; ang huli naman, ay nahahati sa lamellar at spiral-wound.
Pagkilala sa pagitan ng single-pass at multi-pass na mga heater. Sa single-pass, ang coolant ay gumagalaw sa mga tubo sa isang direksyon, at sa multi-pass, binabago nito ang direksyon ng paggalaw nang maraming beses dahil sa pagkakaroon ng mga partisyon sa mga takip ng kolektor (Fig. XII.1).
Ang mga heater ay gumaganap ng dalawang modelo: medium (C) at malaki (B).
Ang pagkonsumo ng init para sa pagpainit ng hangin ay tinutukoy ng mga formula:
saan Q"— pagkonsumo ng init para sa pagpainit ng hangin, kJ/h (kcal/h); Q- pareho, W; Ang 0.278 ay ang conversion factor mula kJ/h hanggang W; G- dami ng masa ng pinainit na hangin, kg / h, katumbas ng Lp [dito L- volumetric na halaga ng pinainit na hangin, m 3 / h; p ay ang density ng hangin (sa temperatura tK), kg / m 3]; Sa- tiyak na kapasidad ng init ng hangin, katumbas ng 1 kJ / (kg-K); t k - temperatura ng hangin pagkatapos ng pampainit, ° С; t n— temperatura ng hangin bago ang pampainit ng hangin, °C.
Para sa mga heaters ng unang yugto ng pag-init, ang temperatura tn ay katumbas ng temperatura ng hangin sa labas.
Ang temperatura ng hangin sa labas ay ipinapalagay na katumbas ng kinakalkula na temperatura ng bentilasyon (mga parameter ng klima ng kategorya A) kapag nagdidisenyo ng pangkalahatang bentilasyon na idinisenyo upang labanan ang labis na kahalumigmigan, init at mga gas, ang MPC na higit sa 100 mg / m3. Kapag nagdidisenyo ng pangkalahatang bentilasyon na idinisenyo upang labanan ang mga gas na ang MPC ay mas mababa sa 100 mg / m3, pati na rin kapag nagdidisenyo ng supply ng bentilasyon upang mabayaran ang hangin na inalis sa pamamagitan ng mga lokal na tambutso, proseso ng mga hood o pneumatic transport system, ang temperatura sa labas ng hangin ay ipinapalagay na pantay. sa kinakalkula sa labas na temperatura tn para sa heating design (mga parameter ng klima kategorya B).
Sa isang silid na walang labis na init, magbigay ng hangin na may temperatura na katumbas ng temperatura ng panloob na hangin tВ para sa silid na ito ay dapat ibigay. Sa pagkakaroon ng labis na init, ang supply ng hangin ay ibinibigay mula sa mababang temperatura(sa 5-8 ° C). Ang supply ng hangin na may temperaturang mas mababa sa 10°C ay hindi inirerekomenda na ibigay sa silid kahit na may malaking paglabas ng init dahil sa posibilidad ng sipon. Ang pagbubukod ay ang paggamit ng mga espesyal na anemostat.
Ang kinakailangang lugar sa ibabaw para sa mga heating heaters Fк m2, ay tinutukoy ng formula:
saan Q— pagkonsumo ng init para sa pagpainit ng hangin, W (kcal/h); Upang- koepisyent ng paglipat ng init ng pampainit, W / (m 2 -K) [kcal / (h-m 2 - ° C)]; t cf.T. — Katamtamang temperatura coolant, 0 С; t r.v. ay ang average na temperatura ng pinainit na hangin na dumadaan sa heater, °C, katumbas ng (t n + t c)/2.
Kung ang coolant ay singaw, kung gayon ang average na temperatura ng coolant tav.T. ay katumbas ng temperatura ng saturation sa kaukulang presyon ng singaw.
Para sa temperatura ng tubig tav.T. ay tinukoy bilang ang arithmetic mean ng mainit at bumabalik na temperatura ng tubig:
Isinasaalang-alang ng safety factor 1.1-1.2 ang pagkawala ng init para sa paglamig ng hangin sa mga air duct.
Ang koepisyent ng paglipat ng init ng mga heaters K ay nakasalalay sa uri ng coolant, ang mass velocity ng air movement vp sa pamamagitan ng heater, ang mga geometric na sukat at mga tampok ng disenyo ng mga heaters, ang bilis ng paggalaw ng tubig sa pamamagitan ng mga tubo ng heater.
Ang mass velocity ay nauunawaan bilang ang masa ng hangin, kg, na dumadaan sa 1 m2 ng living section ng air heater sa 1 s. Ang mass velocity vp, kg/(cm2), ay tinutukoy ng formula
Ayon sa lugar ng bukas na seksyon fЖ at ang heating surface FK, ang modelo, tatak at bilang ng mga heater ay pinili. Matapos piliin ang mga heater, ang mass air velocity ay tinukoy ayon sa aktwal na lugar ng bukas na seksyon ng heater fD ng modelong ito:
kung saan A, A 1 , n, n 1 at t- mga coefficient at exponents, depende sa disenyo ng heater
Ang bilis ng paggalaw ng tubig sa mga tubo ng pampainit ω, m/s, ay tinutukoy ng formula:
kung saan ang Q "ay ang pagkonsumo ng init para sa pagpainit ng hangin, kJ / h (kcal / h); rw ay ang density ng tubig, katumbas ng 1000 kg / m3, sv ay ang tiyak na kapasidad ng init ng tubig, katumbas ng 4.19 kJ / (kg -K); fTP - bukas na lugar para sa daanan ng coolant, m2, tg - temperatura mainit na tubig sa linya ng supply, ° С; t 0 - ibalik ang temperatura ng tubig, 0С.
Ang paglipat ng init ng mga heaters ay apektado ng pamamaraan ng pagtali sa kanila sa mga pipeline. Sa isang parallel scheme para sa pagkonekta ng mga pipeline, bahagi lamang ng coolant ang dumadaan sa isang hiwalay na pampainit, at may sunud-sunod na pamamaraan, ang buong daloy ng coolant ay dumadaan sa bawat heater.
Ang paglaban ng mga heaters sa pagpasa ng hangin p, Pa, ay ipinahayag ng sumusunod na formula:
kung saan ang B at z ay ang coefficient at exponent, na nakasalalay sa disenyo ng heater.
Ang paglaban ng mga heaters na matatagpuan sa serye ay katumbas ng:
kung saan ang m ay ang bilang ng sunud-sunod na kinalalagyan ng mga heater. Ang pagkalkula ay nagtatapos sa isang tseke ng heat output (heat transfer) ng mga heaters ayon sa formula
kung saan QK - paglipat ng init ng mga heaters, W (kcal / h); QK - pareho, kJ/h, 3.6 - conversion factor W hanggang kJ/h FK - heating surface area ng mga heaters, m2, na kinuha bilang resulta ng pagkalkula ng mga heaters ng ganitong uri; K - koepisyent ng paglipat ng init ng mga heaters, W/(m2-K) [kcal/(h-m2-°C)]; tav.v - ang average na temperatura ng pinainit na hangin na dumadaan sa heater, °C; tav. Ang T ay ang average na temperatura ng coolant, °C.
Kapag pumipili ng mga heater, ang margin para sa tinantyang heating surface area ay kinukuha sa hanay na 15 - 20%, para sa paglaban sa daanan ng hangin - 10% at para sa paglaban sa paggalaw ng tubig - 20%.
Alam ng sangkatauhan ang ilang uri ng enerhiya - mekanikal na enerhiya (kinetic at potensyal), panloob na enerhiya (thermal), field energy (gravitational, electromagnetic at nuclear), kemikal. Hiwalay, ito ay nagkakahalaga ng pag-highlight ng enerhiya ng pagsabog, ...
Vacuum na enerhiya at umiiral pa rin sa teorya - madilim na enerhiya. Sa artikulong ito, ang una sa seksyong "Heat engineering", susubukan ko sa isang simple at naa-access na wika, gamit ang isang praktikal na halimbawa, upang pag-usapan ang pinakamahalagang anyo ng enerhiya sa buhay ng mga tao - tungkol sa thermal energy at tungkol sa panganganak sa kanya sa oras lakas-thermal.
Ang ilang mga salita upang maunawaan ang lugar ng heat engineering bilang isang sangay ng agham ng pagkuha, paglilipat at paggamit ng thermal energy. Ang modernong heat engineering ay lumitaw mula sa pangkalahatang thermodynamics, na siya namang isa sa mga sangay ng pisika. Ang Thermodynamics ay literal na "mainit" kasama ang "kapangyarihan". Kaya, ang thermodynamics ay ang agham ng "pagbabago sa temperatura" ng isang sistema.
Ang epekto sa system mula sa labas, kung saan nagbabago ang panloob na enerhiya nito, ay maaaring resulta ng paglipat ng init. Thermal na enerhiya, na nakukuha o nawala ng system bilang resulta ng naturang pakikipag-ugnayan sa kapaligiran, ay tinatawag dami ng init at sinusukat sa SI system sa Joules.
Kung ikaw ay hindi isang heat engineer at hindi nakikitungo sa mga isyu sa heat engineering sa araw-araw, kung gayon kapag nakatagpo mo ang mga ito, minsan nang walang karanasan ay maaaring napakahirap na mabilis na malaman ang mga ito. Mahirap isipin kahit na ang mga sukat ng nais na mga halaga ng dami ng init at init na kapangyarihan nang walang karanasan. Ilang Joules ng enerhiya ang kailangan para magpainit ng 1000 cubic meters ng hangin mula -37˚С hanggang +18˚С?.. Ano ang kapangyarihan ng pinagmumulan ng init na kailangan para magawa ito sa loob ng 1 oras? » Hindi lahat ng mga inhinyero. Minsan naaalala pa nga ng mga eksperto ang mga formula, ngunit iilan lamang ang maaaring magsagawa ng mga ito!
Matapos basahin ang artikulong ito hanggang sa dulo, madali mong malulutas ang mga tunay na gawaing pang-industriya at domestic na may kaugnayan sa pag-init at paglamig. iba't ibang materyales. Ang pag-unawa sa pisikal na kakanyahan ng mga proseso ng paglipat ng init at kaalaman sa mga simpleng pangunahing formula ay ang mga pangunahing bloke sa pundasyon ng kaalaman sa heat engineering!
Ang dami ng init sa iba't ibang pisikal na proseso.
Karamihan sa mga kilalang substance ay maaaring nasa solid, liquid, gas o plasma states sa iba't ibang temperatura at pressure. Transisyon mula sa isang pinagsama-samang estado patungo sa isa pa nagaganap sa pare-parehong temperatura(sa kondisyon na ang presyon at iba pang mga parameter ay hindi nagbabago kapaligiran) at sinamahan ng pagsipsip o pagpapalabas ng thermal energy. Sa kabila ng katotohanan na 99% ng bagay sa Uniberso ay nasa estado ng plasma, hindi namin isasaalang-alang ang estado ng pagsasama-sama sa artikulong ito.
Isaalang-alang ang graph na ipinapakita sa figure. Ipinapakita nito ang pag-asa ng temperatura ng isang sangkap T sa dami ng init Q, summed up sa isang tiyak na saradong sistema na naglalaman ng isang tiyak na masa ng isang partikular na sangkap.
1. Isang solid na may temperatura T1, pinainit sa isang temperatura Tm, gumagastos sa prosesong ito ng halaga ng init na katumbas ng Q1 .
2. Susunod, nagsisimula ang proseso ng pagkatunaw, na nangyayari sa isang pare-parehong temperatura Tpl(temperatura ng pagkatunaw). Upang matunaw ang buong masa ng isang solid, kinakailangan na gumastos ng thermal energy sa halaga Q2 — Q1 .
3. Susunod, ang likido na nagreresulta mula sa pagkatunaw ng isang solid ay pinainit hanggang sa kumukulo (pagbuo ng gas) Tkp, paggastos sa halagang ito ng init na katumbas ng Q3-Q2 .
4. Ngayon sa isang palaging kumukulo na punto Tkp kumukulo at sumingaw ang likido, nagiging gas. Upang i-convert ang buong masa ng likido sa gas, kinakailangan na gumastos thermal energy sa dami Q4-Q3.
5. Sa huling yugto, ang gas ay pinainit mula sa temperatura Tkp hanggang sa ilang temperatura T2. Sa kasong ito, ang halaga ng halaga ng init ay magiging Q5-Q4. (Kung painitin natin ang gas sa temperatura ng ionization, ang gas ay magiging plasma.)
Kaya, pinainit ang orihinal solid temperatura T1 hanggang sa temperatura T2 gumastos kami ng thermal energy sa halaga Q5, isinasalin ang substance sa pamamagitan ng tatlong estado ng pagsasama-sama.
Ang paglipat sa tapat na direksyon, aalisin namin ang parehong dami ng init mula sa sangkap Q5, na dumadaan sa mga yugto ng condensation, crystallization at paglamig mula sa temperatura T2 hanggang sa temperatura T1. Siyempre, isinasaalang-alang namin ang isang saradong sistema na walang pagkawala ng enerhiya sa panlabas na kapaligiran.
Tandaan na ang paglipat mula sa solid state hanggang sa gaseous na estado ay posible, na lampasan ang likidong bahagi. Ang prosesong ito ay tinatawag na sublimation, at ang reverse na proseso ay tinatawag na desublimation.
Kaya, naunawaan namin na ang mga proseso ng mga paglipat sa pagitan ng mga pinagsama-samang estado ng isang sangkap ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkonsumo ng enerhiya sa isang palaging temperatura. Kapag ang isang sangkap ay pinainit, na nasa isang hindi nagbabagong estado ng pagsasama-sama, ang temperatura ay tumataas at ang thermal energy ay natupok din.
Ang mga pangunahing formula para sa paglipat ng init.
Ang mga formula ay napaka-simple.
Dami ng init Q sa J ay kinakalkula ng mga formula:
1. Mula sa bahagi ng pagkonsumo ng init, ibig sabihin, mula sa bahagi ng pagkarga:
1.1. Kapag nagpainit (nagpapalamig):
Q = m * c *(T2 -T1)
m – masa ng sangkap sa kg
kasama si - tiyak na kapasidad ng init ng isang sangkap sa J / (kg * K)
1.2. Kapag natutunaw (nagyeyelo):
Q = m * λ
λ – tiyak na init ng pagkatunaw at pagkikristal ng isang sangkap sa J/kg
1.3. Sa panahon ng pagkulo, pagsingaw (condensation):
Q = m * r
r – tiyak na init ng pagbuo ng gas at paghalay ng bagay sa J/kg
2. Mula sa gilid ng paggawa ng init, iyon ay, mula sa gilid ng pinagmulan:
2.1. Kapag nagsusunog ng gasolina:
Q = m * q
q – tiyak na init ng pagkasunog ng gasolina sa J/kg
2.2. Kapag nagko-convert ng kuryente sa thermal energy (Joule-Lenz law):
Q =t *I *U =t *R *I ^2=(t /r)*U ^2
t – oras sa s
ako – kasalukuyang halaga sa A
U – r.m.s. boltahe sa V
R – paglaban ng pag-load sa ohms
Napagpasyahan namin na ang dami ng init ay direktang proporsyonal sa masa ng sangkap sa lahat ng mga pagbabagong bahagi at, kapag pinainit, ay karagdagang direktang proporsyonal sa pagkakaiba ng temperatura. Mga koepisyent ng proporsyonalidad ( c , λ , r , q ) para sa bawat sangkap ay may sariling mga halaga at natutukoy sa empirically (kinuha mula sa mga sangguniang libro).
Lakas-thermal N sa W ay ang dami ng init na inilipat sa system sa isang tiyak na oras:
N=Q/t
Ang bilis nating gustong magpainit ng katawan tiyak na temperatura, ang mas malaki ang kapangyarihan ay dapat na pinagmumulan ng thermal energy - lahat ay lohikal.
Pagkalkula sa Excel na inilapat na gawain.
Sa buhay, madalas na kinakailangan na gumawa ng isang mabilis na tinantyang pagkalkula upang maunawaan kung makatuwirang magpatuloy sa pag-aaral ng isang paksa, paggawa ng isang proyekto at detalyadong tumpak na mga kalkulasyon na masinsinang paggawa. Sa pamamagitan ng paggawa ng kalkulasyon sa loob ng ilang minuto kahit na may katumpakan na ± 30%, maaari kang gumawa ng mahalagang desisyon sa pamamahala na magiging 100 beses na mas mura at 1000 beses na mas mabilis at, bilang resulta, 100,000 beses na mas mahusay kaysa sa pagsasagawa ng tumpak na pagkalkula sa loob ng isang linggo, kung hindi man at isang buwan, ng isang grupo ng mga mamahaling espesyalista ...
Mga kondisyon ng problema:
Sa lugar ng tindahan para sa paghahanda ng pinagsamang metal na may sukat na 24m x 15m x 7m, nag-import kami ng pinagsamang metal mula sa isang bodega sa kalye sa halagang 3t. Ang pinagsamang metal ay may yelo na may kabuuang masa na 20 kg. Sa labas -37˚С. Anong dami ng init ang kailangan upang mapainit ang metal sa + 18˚С; init ang yelo, tunawin ito at painitin ang tubig hanggang sa +18˚С; init ang buong dami ng hangin sa silid, sa pag-aakalang bago iyon ang pag-init ay ganap na naka-off? Anong kapangyarihan ang dapat magkaroon ng sistema ng pag-init kung ang lahat ng nasa itaas ay dapat makumpleto sa loob ng 1 oras? (Napakabagsik at halos hindi makatotohanang mga kondisyon - lalo na tungkol sa hangin!)
Gagawin namin ang pagkalkula sa programaMS Excel o sa programaOo Calc.
Para sa pag-format ng kulay ng mga cell at font, tingnan ang pahinang "".
Paunang data:
1. Isinulat namin ang mga pangalan ng mga sangkap:
sa cell D3: bakal
sa cell E3: yelo
sa cell F3: yelo/tubig
sa cell G3: Tubig
sa cell G3: Hangin
2. Ipinasok namin ang mga pangalan ng mga proseso:
sa mga cell D4, E4, G4, G4: init
sa cell F4: natutunaw
3. Tiyak na kapasidad ng init ng mga sangkap c sa J / (kg * K) sumulat kami para sa bakal, yelo, tubig at hangin, ayon sa pagkakabanggit
sa cell D5: 460
sa cell E5: 2110
sa cell G5: 4190
sa cell H5: 1005
4. Tiyak na init ng pagsasanib ng yelo λ sa J/kg ipasok
sa cell F6: 330000
5. Masa ng mga sangkap m sa kg pumapasok kami, ayon sa pagkakabanggit, para sa bakal at yelo
sa cell D7: 3000
sa cell E7: 20
Dahil ang masa ay hindi nagbabago kapag ang yelo ay nagiging tubig,
sa mga cell F7 at G7: =E7 =20
Ang masa ng hangin ay matatagpuan sa pamamagitan ng pagpaparami ng dami ng silid sa tiyak na gravity
sa cell H7: =24*15*7*1.23 =3100
6. Oras ng proseso t sa ilang minuto, isang beses lang kami sumulat para sa bakal
sa cell D8: 60
Ang mga halaga ng oras para sa pagpainit ng yelo, pagkatunaw nito at pag-init ng nagresultang tubig ay kinakalkula mula sa kondisyon na ang lahat ng tatlong prosesong ito ay dapat buuin sa parehong oras ng oras na inilaan para sa pagpainit ng metal. Binabasa namin nang naaayon
sa cell E8: =E12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =9,7
sa cell F8: =F12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =41,0
sa cell G8: =G12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =9,4
Ang hangin ay dapat ding magpainit sa parehong inilaang oras, mababasa natin
sa cell H8: =D8 =60,0
7. Ang paunang temperatura ng lahat ng mga sangkap T1 sa ˚C kami pumasok
sa cell D9: -37
sa cell E9: -37
sa cell F9: 0
sa cell G9: 0
sa cell H9: -37
8. Panghuling temperatura ng lahat ng mga sangkap T2 sa ˚C kami pumasok
sa cell D10: 18
sa cell E10: 0
sa cell F10: 0
sa cell G10: 18
sa cell H10: 18
Sa tingin ko ay hindi dapat magkaroon ng anumang mga katanungan sa mga aytem 7 at 8.
Mga resulta ng pagkalkula:
9. Dami ng init Q sa KJ na kinakailangan para sa bawat proseso na aming kinakalkula
para sa steel heating sa cell D12: =D7*D5*(D10-D9)/1000 =75900
para sa pagpainit ng yelo sa cell E12: =E7*E5*(E10-E9)/1000 = 1561
para sa pagtunaw ng yelo sa cell F12: =F7*F6/1000 = 6600
para sa pagpainit ng tubig sa cell G12: =G7*G5*(G10-G9)/1000 = 1508
para sa pagpainit ng hangin sa cell H12: =H7*H5*(H10-H9)/1000 = 171330
Binabasa ang kabuuang halaga ng thermal energy na kinakailangan para sa lahat ng proseso
sa pinagsamang cell D13E13F13G13H13: =SUM(D12:H12) = 256900
Sa mga cell D14, E14, F14, G14, H14, at ang pinagsamang cell D15E15F15G15H15, ang halaga ng init ay ibinibigay sa isang arc unit ng pagsukat - sa Gcal (sa gigacalories).
10. Lakas-thermal N sa kW, kinakailangan para sa bawat isa sa mga proseso ay kinakalkula
para sa steel heating sa cell D16: =D12/(D8*60) =21,083
para sa pagpainit ng yelo sa cell E16: =E12/(E8*60) = 2,686
para sa pagtunaw ng yelo sa cell F16: =F12/(F8*60) = 2,686
para sa pagpainit ng tubig sa cell G16: =G12/(G8*60) = 2,686
para sa pagpainit ng hangin sa cell H16: =H12/(H8*60) = 47,592
Ang kabuuang thermal power na kinakailangan upang maisagawa ang lahat ng mga proseso sa isang pagkakataon t kalkulado
sa pinagsamang cell D17E17F17G17H17: =D13/(D8*60) = 71,361
Sa mga cell D18, E18, F18, G18, H18, at ang pinagsamang cell D19E19F19G19H19, ang thermal power ay ibinibigay sa isang arc unit ng pagsukat - sa Gcal / h.
Kinukumpleto nito ang pagkalkula sa Excel.
Mga konklusyon:
Tandaan na nangangailangan ng higit sa dalawang beses na mas maraming enerhiya upang magpainit ng hangin kaysa sa pag-init ng parehong masa ng bakal.
Kapag nag-iinit ng tubig, ang mga gastos sa enerhiya ay doble kaysa sa pag-init ng yelo. Ang proseso ng pagtunaw ay gumagamit ng maraming beses na mas maraming enerhiya kaysa sa proseso ng pag-init (na may maliit na pagkakaiba sa temperatura).
Ang pag-init ng tubig ay kumonsumo ng sampung beses na mas maraming init kaysa sa pag-init ng bakal at apat na beses na higit pa kaysa sa pag-init ng hangin.
Para sa tumatanggap impormasyon tungkol sa pagpapalabas ng mga bagong artikulo at para sa pag-download ng mga gumaganang file ng program Hinihiling ko sa iyo na mag-subscribe sa mga anunsyo sa window na matatagpuan sa dulo ng artikulo o sa window sa tuktok ng pahina.
Matapos ipasok ang iyong address Email at pag-click sa pindutang "Tumanggap ng mga anunsyo ng mga artikulo" HUWAG KALIMUTAN KUMPIRMAHIN SUBSCRIPTION sa pamamagitan ng pag-click sa link sa isang liham na agad na darating sa iyo sa tinukoy na mail (minsan - sa folder « Spam » )!
Naalala namin ang mga konsepto ng "dami ng init" at "thermal power", isinasaalang-alang ang mga pangunahing formula para sa paglipat ng init, at sinuri ang isang praktikal na halimbawa. Umaasa ako na ang aking wika ay simple, naiintindihan at kawili-wili.
Inaasahan ko ang mga tanong at komento sa artikulo!
nagmamakaawa ako PAGGALANG file ng pag-download ng gawa ng may-akda PAGKATAPOS NG SUBSCRIPTION para sa mga anunsyo ng artikulo.