В рекуперативних апаратах теплота від гарячого тіла до холодного передається через розділяючу стінку, яка називається робочою поверхнею теплообмінника



Скачати 76.48 Kb.
Дата конвертації26.12.2017
Розмір76.48 Kb.

В рекуперативних апаратах теплота від гарячого тіла до холодного передається через розділяючу стінку, яка називається робочою поверхнею теплообмінника. В цих апаратах рух рідини здійснюється по трьом основним схемам: прямотоком(а)(напрямок гарячого теплоносія і холодного співпадають), противотоком(б) (напрямки протилежні) і перехресна(в) (рух рідин перпендикулярно один другому). Є ще змішана (г)система, яка включає в себе всі три основні.


Тепловий розрахунок рекуперативного теплообмінника буває двох видів: перевірний – коли є аппарат, а провіряють, чи задовольняє він вимогам регламенту(чи має він потрібну потужність по видачі продукту, або чи забеспечить потрібний температурний режим) і проектний – коли створюється новий аппарат під технологію (тобто, по ньому визначається величина робочої поверхні теплообмінника, яка являється вихідним параметром при його проектуванні).

Обидва типи розрахунку базуються на двох рівняннях: теплового балансу(1) та рівнянні теплопередачі(2): (1), де і - відповідно кількість теплоти, яка віддана гарячим теплоносієм і яка прийнята холодним теплоносієм ( в загальному - тобто, кількість теплоти, яку потрібно віддати гарячій рідині і отримати холодній, щоб температура її змінилася на , якщо нехтувати тепловтратами); -втрата теплоти в НС

- рівняння теплопередачі: .(2)

Перше рівняння вказує на баланс теплоти, тобто на рівність потоків, які віддає гаряча та отримує холодна рідина, що нагрівається при цьому на (якщо нехтувати тепловтратами). Друге рівняння показує, що потрібним температурним напором для передавання цієї енергії є .

Якщо треба провести перевірний розрахунок, то обчислюють Q з рівняння теплопередачі, попередньо обчисливши k та , і після цього значення Q використовують для обчислення m чи .

Для проектного розрахунку навпаки, обчислюють Q з першого рівняння, а з другого підраховують потрібну поверхню нагріву F. З цього виходить, що задача знаходження F зводиться до обрахування k і усереднення по всій поверхні температурного напору . Для плоскої стінки знаходження коефіцієнта теплопередачі зводиться до вирішення рівняння:-де - повний термічний опір. При цьому -може бути не тільки коеффіцієнтом конвективної тепловіддачі, але й і променевої, тобто (особливо актуально, якщо робоче тіло газ з високою температурою).

Характер зміни температур гарячої та холодної рідини, отже і температурного напору залежить від повітряних еквівалентів Wx і Wг,а також від схеми взаємного руху рідин.

Зміну температур уздовж поверхні нагріву для прямотоку та протитоку показано на рис. А і Б. В обох випадках температурні криві напору мають логарифмічну закономірність, тому середнє значення напору має назву середнього логарифмічного температурного напору і визн. за ф-лою:

- де та - найбільший та найменший напори; вони є обовязково на кінцях поверхні, але для протитоку може дорівнювати як так і . . Якщо та однакові парами, то для протитоку маємо більший середній напір , тобто, протитокова схема дає більші теплову та масову видатності апарату. Ця перевага меншає, якщо Wг та Wx дуже відрізняються одне від одного і зовсім зникає, якщо одна з рідин міняє свій фазовий стан –кипить (Wx= ) чи конденсується (Wг= ) (мал. 1 а, б,в).

Протитокова схема має ще одну перевагу – можна нагріти холодну рідину до температури, вищої від і це є дуже важливо при використанні низькопотенціальних джерел теплоти для теплиць і т.п. Крім того, у випадку протитоку при однаковому відборі теплоти витрата гарячого теплоносія менша!!! Єдиний її недолік – це нерівномірність температури стінки (рис. А і Б –штрихові лінії) стає актуальним, коли обидві рідини мають високі температури, Якщо , то заміна середньологарифмічного напору на середньоарифметичний дає похибку в плюсовий бік не більше ніж 3%.


Котельні установки- це комплекс пристроїв та агрегатів, призначених для вироблення пари чи гарячої води за рахунок спалювання палива чи використання інших джерел теплоти. В якості теплоносія, який застосовується в котельних установках, зазвичай використовують воду або водяну пару. Котельні установки, що поставляють пар турбінам електростанцій називають енергетичними, а ті що виробляють пар для виробничих потреб – виробничими або промисловими. Основними х-ками парових котлів є паровидатність, тиск пари, температура пари і живильної води. Водогрійних котлів- теплова потужність, температура гарячої і зворотної води, розрахунковий тиск у котлі.

В загальному, основними елементами котельної установки являються топка та паровий котел (котельний агрегат). В сучасних котлоагрегатах власне під котлом розуміють усі пароутворюючі елементи, як-то випарні поверхні, барабани, пароперегрівники, а також водяні економайзери і повітряпідігрівачі, які служать для підвищення економічності установки, і обладнання для водопідготовки:



Випарні поверхні- сучасних котлоагрегатів визначаються в основному типом котельного агрегату і в більшості випадків складаються з екранів, розміщених в топочних камерах(радіаційна поверхня нагріву), конвективного пучка, розміщеного у димових газах на виході з топки і обєднаних в одну систему при допомозі барабана і колекторів

Барабани - призначені для відділення насиченої пари від води, видалення з нього надлишкової вологи, а також для акумулювання потрібної для надійної роботи котла кількості води. Їх виготовляють з листової сталі (товщина 13…40 мм) і в залежності від потужності вини мають 1200…1800 мм при довжині до 18м.

Пароперегрівники –це поверхні нагріву, в яких здійснюється перегрівання пари, тобто підвищення її температури понад температуру насичення, характерну для тиску пари в котлі. Конструктивно їх виконують з ряду паралельно включених змієвиків із стальних труб з наружним діаметром 32; 38 і 42 мм). За способами теплосприйняття пароперегрівники поділяють на конвективні, напіврадіаційні і радіаційні.

Водяні економайзери- служать для підігрівання живильної води за рахунок теплоти вихідних газів і вони тим самим підвищують ефективність роботи котла (підвищують його ККД за рахунок кращого і більш повного використання тепла палива, яке згоріло). За ступенем нагріву вони бувають киплячими і некиплячими. В економайзерах некиплячого типу живильна вода підігрівається до температури на 40…50 град.С нижчої, ніж температура пароутворення при тиску пари у котлі, щоб уникнути загрози виникнення гідравлічних ударів( для парогенераторів з тиском не більше 2,4 МПа). В економайзерах киплячого типу (для парогенераторів з тиском більше як 2,4 МПа) до 20% води перетворюється у пару.

Повітропідігрівники- призначені для підігрівання повітря, що подається у топку. Вони сприймають приблизно 7-15% тепла, яке корисно сприймається усім котельним агрегатом.

Для переборення опору, який виникає при русі газів по газовому тракту передбачені спеціальні пристрої для створення тяги. Тяга може бути природня (димова труба- принцип дії заснований на різниці густин повітря знаружі труби і гарячих димових газів т трубі) та штучна (димососи, якщо тяга не забеспечується трубою).

Для захисту навколишнього середовища димові гази перед викидом їх у атмосферу, очищають від золи в спеціальних золоулавлювачах, які можуть бути жалюзійними, мокрими, циклонними та комбінованими.

Паливом називають речовини, що здатні в процесі хімічних та ядерних перетворень виділяти значну кількість теплоти, яка може бути використана для енергетичних, технологічних та побутових потреб.

Розрізняють органічні та ядерні палива (органічне горить, ядерне – розчеплюється).

Органічне паливо, в загальному, складається з горючих елементів- H,C,S (тільки летка сірка, бо у паливі є ще негорюча сірка) та негорючих елементів –кисню та азоту. В паливі також завжди присутня волога та мінеральні домішки- зола. Чим більший процентний вміст горючих елементів у паливі, тим вища його теплота згорання-величина, що х-є кількість теплоти, яка виділяється при спалювання 1 кг чи 1 м.куб палива.

Вуглець – сама важлива складова палива- чим вищий його вміст- тим вища теплота згорання. Із збільшенням віку твердого палива вміст вуглецю зростає. Вміст вуглецю у твердих видах палива складає 25…76% на робочу масу, а в мазуті –83-85%.

Реакція окислення водню також проходить з виділенням теплоти. Так при спалюванні 1 кг водню можна отримати 120,8 (по деяким джерелам 142) Мдж теплоти. Його вміст у твердому паливі порядка 2…5% на робочу масу, а в рідкому паливі –біля 10%. З ростом віку палива вміст водню у ньому падає.

Не дивлячись на те, що в цілому летка сірка є горючим елементом, її присутність в паливі є небажаною, так як при згоранні сірки утворюється сірчаний ангідрид SO2 з незначним вмістом сірнистого ангідриду SO3, які в присутності пари, яка знаходиться в димових газах, утворюють сірчану кислоту, яка призводить до корозії кінцевих поверхонь нагріву і систем випуску газів.Крім того, вони забруднюють НС.

Зола та вода – небажані компоненти.

Теплота згорання палива - це параметр,що характеризує його енергетичну цінність.ТЗ дорівнює кількості теплоти, яка виділяється від повного згорання 1 кг маси твердого чи рідкого палива або 1м.куб газового палива за нормальних фізичних умов. Вимірюється в кДж\кг або кДж\м.куб.. Її можна визначити як аналітично, виходячи з елементарного складу палива, так і експериментально.

Розрізняють вищу та нижчу теплоти згорання. Вищою наз. К-ть теплоти, що виділяється під час згорання палива з урахуванням теплоти конденсації парів, що утворюються при згоранні водню і випаровуванні вологи палива. (тобто, волога в продуктах згорання знаходиться в рідкому стані). Якщо від відвести теплоту конденсації водяних парів, то отримаємо нижчу теплоту згорання палива (волога в продуктах згоранн тут знаходиться в газоподібному стані). В котельних установках димові гази виходять в атмосферу при температурі вищій за температуру точки роси і тому волога уходить в атмосферу в газоподібному стані. Тому, на практиці ми завжди отримуємо нижчу теплоту згорання палива і використовуємо її у теплотехнічних розрахунках (У США та Великобританії теплотехнічні розрахунки проводять на основі вищої теплоти згорання палива).

Для порівняння палива різних видів при визначенні енергетичних балансів, а також при оцінці паливних енергоресурсів усі види палива за теплотою згорання зводять до єдиного еквівалента- одиниці умовного палива , що має теплоту згорання 29,308 МДж\кг (7000 Ккал\кг) і що відповідає хорошому малозольному сухому вугіллю. Щоб перерахувати реальні палива в умовне паливо, використовують тепловий еквівалент, кг у.п.\кг,



Водопідготовка Для живлення котлів використовують в основному конденсат,що надходить від споживачів пари (парових турбін, систем опалення тощо), до якого додають живильну воду, яка поповнює втрати конденсату, які є неминучими і для конденсаційних турбін вони становлять 2-3%, а для ТЕЦ і в промислових котельнях такі втрати можуть становити до 40-60%. .Причому, конденсат, який надходить з конденсаторів турбін, різноманітних теплообмінників та технологічних апаратів, практично не містить мінеральних домішок і не потребує спеціальної обробки перед подачею його в котел. Однак, в додатковій воді, яка попередньо не обробляється, містяться завислі частки, а також розчинені солі і гази, які шкідливо впливають на роботу котла. Так, найбільш шкідливими являються солі жорсткості (сполуки кальцію та магнію), які при нагріванні і випаровуванні води утворюють щільний твердий осад(накип). Ці накипні відкладення на поверхнях нагріву мають низьку теплопровідність, що викликає перегрів труб металу. Так, при товщині шару накипу порядку 1мм витрата палива збільшується на 1,5…2%.

ДАЛЬШЕ _ СХЕМА





Поділіться з Вашими друзьями:


База даних захищена авторським правом ©wishenko.org 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка