Теплотехника - Чечеткин А.В.
Скачать (прямая ссылка):
где I— длина труб рассчитываемого участка, м; «1 — число труб в одном поперечном ряду; $1 — расстояние между осями труб в одном ряду, м.
Число ходов в теплообменниках выбирается таким, чтобы получить сечения, обеспечивающие оптимальные скорости теплоносителя. При окончательном выборе основных конструктивных характеристик аппарата — и, пь /, П2 = п/пх и числа ходов необходимо стремиться к наилучшему конструктивному решению, определяемому рациональным соотношением габаритных размеров аппарата. Для этой цели часто приходится выполнять несколько вариантов расчета.
При проверочных расчетах теплообменников, когда известны их поверхность нагрева и ее конструктивные характеристики, а также расходы теплоносителей и их начальные температуры, определению подлежат конечные температуры теплоносителей.
Оптимальный вариант конструкции теплообменника может быть получен при автоматизированном проектировании с применением ЭВМ. Оптимальным теплообменником является аппарат, в котором процесс передачи теплоты удовлетворяет условию существования экстремума выбранного критерия оптимальности. В качестве критериев оптимизации могут быть выбраны технологические, конструктивные, термодинамические или технико-экономические показатели.
ГЛАВА 3
ТОПЛИВО, ОСНОВЫ ГОРЕНИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА
§ 3.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПЛИВА
Основным источником энергии в настоящее время является органическое топливо — твердое, жидкое и газовое.
Топливом называют горючие вещества, которые сжигают для получения в промышленных целях необходимого количества теплоты. Топливо в том виде, в каком оно поступает к потребителю, называется рабочим топливом. Элементарный состав рабочей массы (индекс «р») твердого топлива дается на 1 кг массы топлива, %:
С + Нр -I- Ор + № + 88р+к + Ар+ IV* = 100. (3.1)
К горючим элементам топлива относятся углерод С, водород Н и сера 5. Сера содержится в топливе в трех видах: органическая 8ор, колчеданная Бк и сульфатная 8С. Органическая входит в состав сложных органических соединений топлива, колчеданная входит в виде соединений с металлами типа железного колчедана Ре82. Сульфатная сера входит в состав топлива в виде сульфатов СаЗО* и БеЗСи, поэтому в процессе горения дальнейшему окислению не подвергается, а переходит в золу. Зола топлива Ар представляет собой смесь негорючих минеральных соединений, которые остаются после сгорания топлива. В состав золы входят БЮг, А1203, Ре04 и Ге203, СаО, \\AgO, К20 и Ыа20, сульфаты и др. Эти соединения могут образовывать в топках эвтектические смеси, способные плавиться при более низких температурах, чем температуры плавления отдельных компонентов смеси.
Плавкость золы, зависящая от ее состава, является важной характеристикой, с которой необходимо считаться при выборе способа сжигания данного топлива. Температурными характеристиками плавкости золы являются ?! — температура начала деформации золы, г2 — температура размягчения и г3 — температура жидкоплавкого состояния.
Зола вместе с влагой составляет негорючую часть топлива и называется внешним балластом. Внешний балласт снижает ценность топлива, к тому же часть теплоты расходуется на испарение влаги и уносится с дымовыми газами через трубу в атмосферу.
Кислород Ор и не участвующий в горении азот № называют внутренним балластом топлива.
Составом топлива на рабочую массу обычно пользуются при расчетах процессов горения топлива. Для характеристики свойств топлива, кроме того, пользуются понятиями сухой (индекс «с») и горю
8 А. В. Чечеткин, Н. А. Занемонеи
225
чей (индекс «г») масс топлива. При полном отсутствии влаги состав
топлива характеризуется сухой массой, %:
С° + Нс + Ос + № + 8?р+к + Лс= 100. (3.2)
Беззольно-безводный состав топлива характеризует его горючую массу, %:
С + Нг + Ог + № + 8^р+к = 100. (3.3)
Пересчет состава топлива с одной массы на другую производится умножением на коэффициенты, приведенные в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Заданная Коэффициент пересчета на массу
масса топлива рабочую сухую горючую
Рабочая 1 100 100
100- ШР 100-(И/Р+ЛР)
Сухая 100 - И/р 1 100
100
100 -Ас
Горючая 100-(И/Р + АР) 100 100 -Ас 100 1
Важнейшими техническими характеристиками топлива являются теплота сгорания, выход летучих веществ и свойства кокса.
Теплотой сгорания топлива называется количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг массы твердого или жидкого топлива или 1 м3 газового топлива при нормальных физических условиях.
Различают высшую и низшую теплоты сгорания. Высшей теплотой сгорания <2в называется количество теплоты, выделяющейся при сгорании топлива с учетом теплоты конденсации водяных паров, образующихся при сгорании водорода Нр и испарении влаги топлива \УР. Низшей теплотой сгорания <2н называется теплота сгорания топлива при условии, что влага, образующаяся при сгорании водорода топлива 9ИР, и влага топлива IV9 находятся в парообразном состоянии.
Связь между высшей и низшей теплотой горения топлива выражается формулой
(Ж = (К - 0,025 (9Нр + ЦЯ), (3.4)
где коэффициент 0,025 — теплота парообразования воды, МДж/кг; величина 9НР соответствует количеству воды, образующейся при сгорании Нр топлива, по стехиометрическому уравнению:
