Proračun temperature vanjske površine kotlovske obloge. Toplotni gubici kroz barijere peći
B.Ya. Kamenecki, vodeći istraživač, VIESH, Moskva
U slojevitim pećima s cikličnim punjenjem goriva, zidanje, osim glavne funkcije smanjenja toplinskih gubitaka, igra i drugu posebnu ulogu. Zbog svoje toplinske inercije, obloga zadržava temperaturu prilično dugo, što doprinosi zagrijavanju i paljenju frakcija goriva. Prilikom punjenja svježeg dijela, gorivo pokriva gotovo cijelu površinu sloja, zbog čega se površinska temperatura sloja naglo smanjuje, kao što se može vidjeti na slici. 1. Temperatura gasova u peći takođe se smanjuje, a tokom ovog vremenskog intervala u sistemu razmene toplote peći površinska temperatura obloge je najviša. Zračenje sa površine cigle na sloj u tim trenucima doprinosi zagrijavanju i gornjoj paljenju goriva.
U cilju proučavanja toplotnih režima, određivanja toplotnih tokova na unutrašnjoj strani i toplotnih gubitaka, izvršena su merenja temperaturnih režima obloga peći. Radovi su izvedeni na kotlu za grijanje sa ručnom slojevitom peći, u kojoj je obloga od šamotne opeke debljine 380 mm istovremeno postolje za dva paketa kotlovskih sekcija. Visina postolja je 1,2 m, uključujući 0,5 m iznad rešetke.
Mjerenja temperature vršena su sondom - kvarcnom staklenom cijevi prečnika 8,5 mm sa XA termoelementima, pomaknutom u prolaznu rupu u bočnom zidu zidane cigle. Kuznjecki ugalj 2SS je sagorevao u kotlu, ciklus peći (vreme između susednih opterećenja) je 10 min.
Rezultati mjerenja nestacionarne temperature cigle pri termičkom opterećenju rešetke od 0,55 MW/m 2 (potrošnja goriva - 72 kg/h) prikazani su na slici 2. 2.
Temperatura na vanjskoj površini obloge na visini od 0,4 m od kote rešetke iznosila je 60°C, a na unutrašnjoj površini - 800°C. Temperatura se nesrazmjerno smanjuje prema vanjskoj površini po cijeloj debljini cigle. , što ukazuje na smanjenje protoka topline kroz zidove kao rezultat curenja (protoka) topline u vertikalnom smjeru. Do curenja topline dolazi zbog neravnomjernog zagrijavanja obloge po visini: temperatura cigle u pepeljaru je niža od temperature rešetke i iznosi 60-70°C, a na gornjem kraju zida u kontaktu sa kotlovske sekcije - 80-100°C.
Na spoljnoj površini obloge, toplotni tok izračunat kako prema uslovima konvektivnog prenosa toplote sa prirodnom konvekcijom vazduha q=α ek (t n -t c), tako i prema toplotnoj provodljivosti obloge q=α * dt / dx daje vrijednost od 0,5 kW/m 2 , a na unutrašnjoj površini - q=2,7 kW/m 2 . Toplotni gubici sa bočne i donje površine obloge su značajni - 4% snage kotla od 220 kW čak i sa debljinom obloge od 380 mm.
Još veća vrijednost postiže se gubitkom topline u okolinu sa smanjenjem debljine obloge. Na primjer, u peći generatora topline s dimnjakom od 2 MW bez zaslona za primanje topline, nezaštićena obloga od cigle visine 2 m ima debljinu od samo 250 mm. Da bi se osigurao njen pouzdan rad, bilo je potrebno povećati višak zraka u peći na vrijednost α=2,6. Međutim, temperatura unutrašnje površine obloge iznosila je 1100 °C na visini od 1,8 m od rešetke i 900 °C na visini od 0,4 m (sl. 3). Prosječni toplotni tokovi kroz zidove porasli su na 2,2 kW / m 2 na nivou od 0,4 m, i do 2,6 kW / m 2 na nivou od 1,8 m. U ovom slučaju, temperaturna razlika po visini zida od cigle dostiže 200°C na unutrašnjoj površini i smanjuje se u debljini, što dovodi do prijenosa topline sa gornjih slojeva na donje.
Zanimljivi rezultati zabilježeni su kada je ovaj generator toplote zaustavljen. Kada se dovod goriva zaustavi i ventilator nastavi da radi, oslobađanje toplote u peći se smanjuje, što dovodi do brzog hlađenja obloge sa unutrašnje površine i monotonog pada njene temperature (slika 4). Nakon 25 minuta, toplinski tok usmjeren od peći do površine cigle smanjuje se na 0, a zatim mijenja svoj smjer. Daljnjim hlađenjem peći i smanjenjem temperature unutrašnje površine obloge dolazi do maksimuma u raspodjeli temperature po debljini obloge. Temperatura slojeva unutar opeke čak raste, a temperaturni maksimum se pomiče prema unutra. Razlog za takvu deformaciju temperaturnog polja opeke je povezan sa intenzivnijim hlađenjem unutrašnje površine, posebno nižih slojeva, što dovodi do velikih prijenosa topline iz gornjih središnjih slojeva. Nakon 45 minuta i dalje su zagrijane na 300°C.
nalazi
1. U kotlovima sa slojevitim pećima, toplotna inercija obloge doprinosi zagrijavanju i paljenju napunjenog goriva.
2. Toplotni gubici sa bočne i donje površine obloge (šamotne opeke) su značajni - 4% snage kotla od 220 kW, čak i sa debljinom obloge od 380 mm.
3. Zbog neravnomjernog zagrijavanja obloge po visini dolazi do curenja topline. Ako se dovod goriva prekine dok ventilator radi, to dovodi do činjenice da se maksimum temperature pomiče unutar cigle.
Književnost
1. Kamenetsky B.Ya. O primjenjivosti normativne metode za proračun prijenosa topline peći na slojevite peći.Teploenergetika. 2006. br. 2. S. 58-60.
Rad postrojenja za proizvodnju topline praćen je gubicima topline, obično izraženim u frakcijama,%:
qi= (Q i/ Q p p) ⋅ 100.
1. Gubici toplote sa izlaznim dimnim gasovima generatora toplote
q 2 = (Q 2 / Q p p) ⋅ 100, %.
Kod generatora topline to je najčešće najveći dio gubitka topline. Gubitak topline s dimnim plinovima može se smanjiti:
Smanjenje zapremine dimnih gasova održavanjem potrebnog koeficijenta viška vazduha u peći α t i smanjenjem usisavanja vazduha;
Smanjenje temperature dimnih gasova, za šta se koriste repne grejne površine: vodeni ekonomajzer, grejač vazduha, kontaktni izmenjivač toplote.
Temperatura dimnih gasova (140…180 °C) smatra se isplativom i u velikoj meri zavisi od stanja unutrašnjih i spoljašnjih grejnih površina kotlovskih cevi i ekonomajzera. Taloženje kamenca na unutrašnjoj površini zidova kotlovskih cijevi, kao i čađi (leteći pepeo) na vanjskoj površini grijanja, značajno pogoršavaju koeficijent prijenosa topline iz dimnih plinova na vodu i paru. Povećanje površine ekonomajzera, grijača zraka za dublje hlađenje dimnih plinova nije preporučljivo, jer se time smanjuje temperaturna razlika Δ T a intenzitet metala se povećava.
Povećanje temperature izlaznih dimnih gasova može nastati kao rezultat nepravilnog rada i sagorevanja goriva: veliki potisak (gorivo izgara u snopu kotla); prisutnost curenja u plinskim pregradama (plinovi prolaze direktno kroz plinske kanale kotlovske jedinice, bez davanja topline na cijevi - grijaće površine), kao i sa visokim hidrauličkim otporom unutar cijevi (zbog taloženja kamenca i mulj).
2. Hemijsko nedovoljno sagorijevanje
q 3 = (Q 3 / Q p p) ⋅ 100, %.
Toplotni gubici od hemijske nepotpunosti sagorevanja goriva određeni su rezultatima analize isparljivih gorivih materija H 2 , CO, CH 4 u izlaznim dimnim gasovima. Uzroci hemijske nepotpunosti sagorevanja: loše formiranje smeše, nedostatak vazduha, niska temperatura u peći.
3. Mehaničko sagorevanje
q 4 = (Q 4 / Q p p) ⋅ 100, %.
Gubici toplote usled mehaničke nepotpunosti sagorevanja goriva tipični su za čvrsto gorivo i zavise od udela kvara goriva kroz rešetku u sistem za uklanjanje pepela, odvlačenja čestica nesagorelog goriva sa dimnim gasovima i šljakom, koja može da rastopi česticu čvrstog goriva. i spriječiti da potpuno izgori.
4. Gubitak topline od vanjskog hlađenja ogradnih konstrukcija
q 5 = (Q 5 / Q p p) ⋅ 100, %.
Nastaju zbog temperaturne razlike između vanjske površine generatora topline i okolnog vanjskog zraka. One ovise o kvaliteti izolacijskih materijala, njihovoj debljini. Za podršku q 5 unutar propisanih granica, potrebno je da temperatura vanjske površine generatora topline - njegove obloge - ne prelazi 50 °C.
Gubitak toplote q 5 smanjenje smjera kretanja dimnih plinova duž puta plina, stoga se za generator topline uvodi koncept koeficijenta očuvanja topline
φ = 1 − 0,01 q 5 .
5. Gubici sa fizičkom toplotom šljake
q 6 = (Q 6 / Q p p) ⋅ 100, %.
Nastaju zbog visoke temperature šljake od reda od 650°C, a karakteristične su samo za vrijeme sagorijevanja čvrstih goriva.
Tabele za proračun toplinskih gubitaka, bruto efikasnosti, prirodne, procijenjene i uslovne potrošnje goriva generatora toplote date su u referentnoj literaturi.
Predavanje 4
Peć i uređaji za gorionike
Uređaji za peći
Firebox- uređaj dizajniran za sagorevanje goriva u cilju dobijanja toplote. Ložište obavlja funkciju sagorijevanja i izmjenjivača topline - toplina se istovremeno prenosi iz gorionika zračenjem i od produkata izgaranja konvekcijom na površine sita kroz koje cirkulira voda. Udio zračne izmjene topline u peći, gdje je temperatura dimnih plinova oko 1000 °C, veći je od konvektivnog, pa se najčešće grijaće površine u peći nazivaju zračenje.
Za sagorevanje prirodnog gasa, lož ulja i praškastog čvrstog goriva koriste se komorne peći u čijem dizajnu se mogu razlikovati tri glavna elementa: komora za sagorevanje, površina ekrana, uređaj za gorionik.
1. Komora za sagorevanje ili zapremina peći je prostor odvojen oblogom od okoline.
zidanje nazivaju se ograde koje odvajaju komoru za sagorijevanje i plinske kanale generatora topline od vanjskog okruženja. Obloga u kotlovskoj jedinici je od crvene ili dijatomejske cigle, vatrostalnog materijala ili metalnih štitova sa vatrostalnim materijalima.
Unutrašnji dio obloge ložišta - podstava, sa strane dimnih gasova i šljake, izrađuje se od vatrostalnih materijala: šamotne opeke, šamot betona i drugih vatrostalnih masa. Zidanje i obloge trebaju biti dovoljno guste, posebno visoko vatrostalne, otporne na kemijski napad šljake i niske toplinske provodljivosti.
Obloga se može osloniti direktno na temelj, na metalne konstrukcije (ram) ili montirati na cijevi paravana komore za sagorijevanje i plinovoda. Dakle, postoje tri dizajna cigle: masivni - ima vlastiti temelj; on-frame (lagani) - nema temelj, pričvršćen je na metalni okvir; on-pipe - pričvršćen za površine ekrana.
Rice. 6.1. Prednji i bočni presjek kotla za grijanje vode sa ložištem i oblogom od šamotne opeke
Okvir služi za pričvršćivanje i podupiranje svih elemenata kotlovske jedinice (bubnjeva, grijaćih površina, cjevovoda, obloga, stepenica i platformi) i predstavlja metalnu konstrukciju, najčešće okvirnog tipa, spojenu zavarivanjem ili vijcima za temelj.
2. Grejna površina ekrana radijacije je izrađena od čeličnih cijevi prečnika 51…76 mm, postavljenih sa korakom od 1,05…1,1. Zasloni percipiraju toplinu zbog zračenja i konvekcije i prenose je na vodu ili mješavinu pare i vode koja cirkulira kroz cijevi. Zasloni štite zidove od snažnih toplotnih tokova.
Kod vertikalnih vodocevnih kotlova (sl. 6.2a), grejna površina se sastoji od razvijenog snopa kotlovskih cevi 2, umotanih u gornji 1 i donji 3 bubanj, rešetke za peć 6, napajane vodom iz bubnjeva kotla kroz odvodne cevi. 7 i spoj 4 iz komora (kolektori 5). Isparljive grejne površine kotlovskih jedinica tipa sita (slika 6.2b) sastoje se od bubnja 1, sistema sita cevi 6 sa donjim 8 i 9 i gornjih 5 sito kolektora, sistema dovoda 7 i priključnih 10 cevi.
Rice. 6.2. Grejne površine bojlera:
a - vertikalna cijev za vodu, b - tip sita
1 i 3 - gornji i donji bubnjevi, 2 i 7 - kotao i donje cijevi, 4 i 10 - spojne cijevi, 5, 8 i 9 - kolektori, 6 - zasloni za sagorijevanje
3. Gorionici se postavljaju na jednu ili dvije suprotne (suprotne) grijne površine, na ložištu ili u uglovima peći. Na zidovima kotlovske peći postavljena je brazda - rupa u oblogi obložena vatrostalnim materijalom, u koju su ugrađeni zračni registar i gorionik.
Kod bilo koje vrste goriva (gasovitog, tekućeg ili u prahu), zrak se uglavnom (osim gorionika za ubrizgavanje) u peć uduvava ventilatorom kroz zračne registre ili zračne vodilice, čime se osigurava intenzivno vrtlog i izlazak (dovod) goriva- mešavina vazduha u najužem delu udubljenja peći brzinom 25…30 m/s.
Vodič za zrak je aksijalni tip lopatica s pomičnim lopaticama koje se rotiraju oko svoje ose. Takođe je moguće ugraditi lopatice fiksnog profila pod uglom od 45…50° u odnosu na protok vazduha. Kovitlanje strujanja vazduha intenzivira procese formiranja smeše i sagorevanja, ali se istovremeno povećava otpor na putu vazduha. Vodiće lopatice su pogodne za automatsku kontrolu rada ventilatora i odvoda dima.
Gorionici
Ovisno o vrsti sagorijenog goriva, postoji mnogo dizajna gorionika.
1. Prilikom sagorijevanja čvrstog praškastog goriva koriste se gorionici miješanog tipa. U udubljenje komore za sagorevanje ugrađuje se puž u kome se mešavina prašine i vazduha (prašno gorivo sa primarnim vazduhom) uvija i kroz prstenasti kanal transportuje do izlaza gorionika, odakle u obliku lonca ulazi u ložište. vrtložna kratka baklja. Sekundarni zrak se, kroz još jedan sličan puž, dovodi u peć brzinom od 18 ... 30 m / s, u obliku snažnog vrtložnog toka, gdje se intenzivno miješa sa mješavinom prašine i zraka. Produktivnost gorionika je 2…9 t/h ugljene prašine.
2. Pri sagorevanju lož ulja koriste se mlaznice i uljni gorionici: mehanički, rotacioni i parno-vazdušni (paromehanički).
Mehanička mlaznica. Lož ulje zagrijano na oko 100 °C pod pritiskom od 2…4 MPa ulazi u kanal, kreće se do mlaznice (glave raspršivača), gdje se ugrađuje vrtložna prskalica.
Mehaničke centrifugalne mlaznice dijele se na neregulirani i podesivi odvod. Treba napomenuti da je ova podjela vrlo uvjetna: možete promijeniti protok obje mlaznice. Neregulirane mlaznice uključuju mlaznice s malom dubinom regulacije i one kod kojih je promjena napajanja povezana s njihovim gašenjem, uklanjanjem iz uređaja za izgaranje i zamjenom raspršivača.
Mehanički centrifugalni raspršivači, koji se razlikuju po rasporedu raspršivača, ponekad se dodatno dijele na mlaznice sa zamjenjivim raspršivačima koji stalno rade u svim režimima, što je uglavnom zbog uvjeta rada kotla.
Rice. 6.3. Mehanička nepodesiva centrifugalna mlaznica
Mehanička podesiva centrifugalna mlaznica kućnih pomoćnih kotlova (slika 6.3) sastoji se od tijela 6 sa ručkom 7, cijevi 5, koja je cijev sa debelim zidovima s priključkom na kraju, čahure za zaključavanje 4, razdjelnika ( mlaznica) 3, raspršivač 2 i glava 1. Gorivo iz pumpe injektora goriva kroz otvore na kućištu i otvor cijevi kroz bušilice u zapornoj čauri i razdjelniku ulazi u podlošku za prskanje. Prskalica ovog dizajna ima četiri kanala 8 koja se nalaze tangencijalno na obim vrtložne komore. Kroz njih gorivo juri ka centru iu vrtložnu komoru 9, gdje se intenzivno odmotava. Iz njega gorivo ulazi u peć kroz centralni otvor 10 u obliku rotirajućeg konusa od fino raspršenih čestica.
Kontaktne površine raspršivača 2 i razdjelnika 3 pažljivo su obrađene, polirane i, prilikom sastavljanja glave, pritisnute jedna na drugu pomoću čahure za zaključavanje 4.
Sprej podloške izrađene su od visoko legiranih hrom-nikl ili hrom-volfram čelika. U zavisnosti od dovoda mlaznice, broj tangencijalnih kanala može biti od dva do sedam.
Oblik mlaza mlaznice zavisi od omjera f k /f o , u kojem je f k ukupna površina svih tangencijalnih kanala, f o je površina poprečnog presjeka centralne rupe. Što je ovaj odnos manji, veći je ugao konusa raspršivača, a dužina gorionika je kraća.
Podloške se obično izrađuju pod brojevima. Svaki broj odgovara određenoj hrani, koja je naznačena u tehničkoj dokumentaciji. Ponekad su na podloškama naznačeni brojevi koji odgovaraju vrijednostima prečnika centralne rupe i omjera f k / f o, dok strane firme primjenjuju simbole u obliku indeksa (slika 6.4). Na primjer: slovo X označava da je prednji kraj perilice ravna, slovo W - sferno; cifra lijevo je uslovni broj svrdla za izradu centralne rupe, broj desno je omjer f k /f o , uvećan 10 puta.
Rice. 6.4. Sprej za pranje
Rotaciona mlaznica. Gorivo se dovodi kroz kanal i mlaznicu u rotirajuću posudu, drobi se i ispušta u komoru za sagorevanje.
Rice. 6.5. Uređaj za rotaciono ulje i gas
gorionici RGMG-10 (-20, -30):
1 – gasovod; 2 - vazdušna kutija; 3 – prsten za okvir; 4 - plinska cijev;
5 , 6 - cijev za ugradnju uređaja za zaštitu od paljenja (EPD) i fotosenzora; 7 - gasna komora; 8 – prednji prsten uređaja za usmjeravanje zraka; 9 – konusni keramički tunel (ambrazura); 10 – vrtlozi uređaja za vođenje vazduha; 11 – rotirajuća mlaznica;
12 – izlazi za gas; 13 – okvir za centriranje vrtložnika sekundarnog vazduha; 14 - potporna cijev; 15 – ležaj okvira vodilice; 16 - okvir vodilice 17 - vazdušna klapna; 18 – prozor za dovod vazduha u vrtlog; 19 – poklopac gorionika
Pritisak goriva - lož ulje je 0,15 ... 1 MPa, a posuda se okreće brzinom od 1500 ... 4500 o/min. Zrak ulazi oko posude kroz konus, obavija rotirajući tok kapljica i miješa se s njim. Prednosti: nisu potrebne snažne uljne pumpe i fino pročišćavanje lož ulja od nečistoća; širok raspon kontrole (15…100%). Nedostaci: složen dizajn i povećana razina buke.
Parno-vazdušna ili parno-mehanička mlaznica. Gorivo se dovodi u kanal, duž čije vanjske površine ulazi medij za raspršivanje - para ili komprimirani zrak (s pritiskom od 0,5 ... 2,5 MPa).
Para izlazi iz kanala brzinom do 1000 m/s i atomizira gorivo (lož ulje) u sitne čestice.
Zrak se uduvava ventilatorom kroz brazdu.
Rice. 6.6. Parno-mehanička mlaznica
Rice. 6.7. Atomizirajuća podloška parno-mehaničke mlaznice
U paromehaničkom (slika 6.6), kao iu mehaničkoj mlaznici, gorivo se pod pritiskom dovodi u prstenasti kanal 3, odakle ulazi u vrtložnu komoru 4 kroz šest tangencijalnih kanala 9 raspršivača 2, uvija se u njemu i kroz centralni otvor 5 u obliku konusnog filma izlazi u peć. U parnom dijelu 1 raspršivača nalazi se i prstenasta komora 6, u koju se para dovodi kroz tangencijalne kanale 7, uvija se u njoj i ulazi u peć kroz prstenasti otvor 8 na samom korijenu konusnog filma goriva, koji na taj način prima dodatnu energiju i raspršuje se u male kapi. Nadalje, ove kapi podliježu sekundarnom drobljenju zbog sila otpora.
Svaka lož ulje injektor mora imati uređaj za dobro miješanje goriva sa zrakom, što se postiže korištenjem raznih vrsta vrtložnih uređaja - registara. Zove se set injektora sa registrom i ostalim priborom uljni gorionik.
3. Plinski gorionici.
Rice. 6.8. Plinski plamenik GG-1
(predviđeno za sagorevanje prirodnog gasa u pećima parnih i toplovodnih kotlova tipa E ili KV-GM):
1-zračna kutija; 2-plinski razdjelnik; 3- vrtlog; 4- konfuzer; 5-kapija; 6-sektor; 7-elektromagnet; 8-vijak za podešavanje; 9-okov; 10-bradavica
Uređaji za sagorevanje na gas (gorionici) su projektovani za dovod gasno-vazduh mešavine ili odvojeno gasa i vazduha do mesta sagorevanja (u ložište), stabilnog sagorevanja i regulacije procesa sagorevanja. Glavna karakteristika plamenika je njegova toplotna snaga, tj. količina toplote koja se oslobađa pri potpunom sagorevanju gasa koji se dovodi kroz gorionik određena je umnoškom potrošnje gasa sa njegovom nižom toplotnom vrednošću.
Glavni parametri gorionika su: nazivna toplotna snaga, nazivni pritisak gasa (vazduha) ispred gorionika, nazivna relativna dužina plamena, koeficijenti za ograničenje i kontrolu rada gorionika u smislu toplotne snage, specifični sadržaj metala, pritisak u komori za sagorevanje, karakteristika buke.
Postoje tri glavne metode sagorevanja gasa:
1) difuziju– gas i vazduh u potrebnim količinama se odvojeno dovode u peć, a mešanje se odvija u peći.
2) Miješano- u gorionik se dovodi dobro pripremljena mješavina plina i zraka koja sadrži samo dio (30 ... 70%) zraka potrebnog za sagorijevanje. Ovaj vazduh se naziva primarnim. Ostatak (sekundarni) zrak difuzijom ulazi u gorionik (usta gorionika). U istu grupu spadaju i gorionici, kod kojih mješavina plina i zraka sadrži sav zrak potreban za izgaranje, a miješanje se događa i u gorioniku i u samoj gorionici.
3) Kinetic- u gorionik se ubacuje potpuno pripremljena mješavina plina i zraka sa viškom zraka. Vazduh se u mešalici meša sa gasom, a mešavina brzo izgara u kratkom, slabom plamenu, uz obavezno prisustvo stabilizatora sagorevanja.
Prisutnost stabilnog plamena najvažniji je uvjet za pouzdan i siguran rad jedinice. U slučaju nestabilnog sagorijevanja, plamen može skliznuti unutar gorionika ili se odvojiti od njega, što će dovesti do plinske kontaminacije peći i plinovoda i eksplozije mješavine plina i zraka prilikom naknadnog ponovnog paljenja. Brzina širenja plamena za različite plinove nije ista: najveća je 2,1 m/s
- za mješavinu vodonika sa zrakom, a najmanjih 0,37 m/s - mješavina metana sa zrakom. Ako je brzina strujanja gas-vazduh manja od brzine širenja plamena, dolazi do bljeskanja plamena u gorioniku, a ako je veća, plamen se odvaja.
Prema načinu dovoda zraka za izgaranje razlikuju se sljedeće izvedbe gorionika:
1. Gorionici sa dovodom vazduha do mesta sagorevanja usled razređivanja u peći stvorenog dimnjakom ili dimovodom, ili konvekcijom. Miješanje plina sa zrakom se ne događa u gorioniku, već iza njega, u puškarnici ili peći, istovremeno s procesom izgaranja. Ovi gorionici se zovu difuziju, ravnomjerno zagrijavaju cijelu peć, jednostavnog su dizajna, rade nečujno, gorionik je otporan na separaciju, preskok je nemoguć.
2. Gorionici sa ubrizgavanjem plina, odn injekcija. Mlaz gasa koji dolazi iz gasovoda pod pritiskom se izbacuje iz jedne ili više mlaznica velikom brzinom, kao rezultat toga, stvara se vakuum u injektoru mešalice, a vazduh se usisava (ubrizgava) u gorionik i meša sa gasom dok krećući se duž miksera. Smjesa plina i zraka prolazi kroz grlo miješalice (najuži dio), čime se izjednačava mlaz mješavine, i ulazi u njegov ekspandirajući dio - difuzor, gdje se brzina mješavine smanjuje, a tlak povećava. Nadalje, mješavina plina i zraka ulazi ili u konfuzer (gdje se brzina povećava na izračunatu) i kroz usta - do mjesta sagorijevanja, ili u kolektor s otvorom za požar, gdje izgara u obliku malih plavičasto-ljubičaste baklje.
3. Gorionici sa ubrizgavanjem plina zrakom. Za usisavanje gasa koriste energiju mlazova komprimovanog vazduha koje stvara ventilator, a pritisak gasa ispred gorionika održava se konstantnim uz pomoć posebnog regulatora. Prednosti: dovod plina u mikser je moguć brzinom bliskom brzini zraka; mogućnost korištenja hladnog ili zagrijanog zraka sa promjenjivim pritiskom. Nedostatak: upotreba regulatora.
4. Gorionici sa prinudnim dovodom vazduha bez prethodne pripreme gasno-vazdušne sredine. Do miješanja plina sa zrakom dolazi tokom sagorijevanja (tj. izvan gorionika), a dužina gorionika određuje put na kojem se ovo miješanje završava. Za skraćivanje baklje, gas se dovodi u obliku mlaza usmerenih pod uglom u odnosu na strujanje vazduha, strujanje vazduha se kovitla, povećava se razlika u pritisku gasa i vazduha itd. Ovi gorionici su po načinu pripreme mješavine difuzioni (povratak plamena je nemoguć), koriste se kao rezervni pri prenošenju jednog goriva na drugo u kotlovima DKVR, u obliku ložišta i gorionika s vertikalnim prorezom.
5. Gorionici sa prinudnim dovodom vazduha i prethodnom pripremom mešavine gas-vazduh, odn uljno-plinski gorionici. Oni su najčešći i obezbjeđuju unaprijed određenu količinu mješavine prije ulaska u peć. Plin se dovodi kroz niz proreza ili rupa, čije su osi usmjerene pod uglom u odnosu na protok zraka. Za intenziviranje procesa stvaranja smjese i sagorijevanja goriva do mjesta miješanja sa plinom se dovodi zrak u vrtložnoj struji, za šta se koriste: nožni aparat sa konstantnim ili podesivim uglom lopatica, pužasti oblik tijela gorionika , tangencijalni pogon ili tangencijalni vrtložni lopatica.
MINISTARSTVO ENERGIJE I ELEKTRIFIKACIJE SSSR-a TEHNIČKI ODELJENJE ZA RAD ELEKTROENERGETSKIH SISTEMA
SVEUČALNI DRŽAVNI POVJERENJA ZA ORGANIZACIJU I
RACIONALIZACIJA DALJSKIH ELEKTROSTANICA I MREŽA
(ORGRES)
METODOLOŠKA UPUTSTVA O TERMICI
FAKULTET I TERMIČKO ISPITIVANJE
IZOLACIJA KOTLA
BIRO ZA TEHNIČKE INFORMACIJE
MOSKVA 1967
Sastavio Biro za tehničke informacije ORGRES-a
Urednik: inž. S.V.KHIZHNYAKOV
UVOD
Utvrđeno je da gubici toplote u spoljašnju sredinu sa površine obloge savremenih kotlova ne bi trebalo da prelaze 300 kcal/m 2 ∙ h, a maksimalna temperatura na vanjskoj površini zida ne bi trebala biti veća od 55 °C pri temperaturi okolnog zraka od oko 30 °C u prosjeku po visini kotla [L. , , ].
Istovremeno, ukupni maksimalni dozvoljeni gubitak toplote od strane kotlovske jedinice u okolinuq 5 određene su "Termičkim proračunom kotlovskih jedinica" [L. ], uspostavljajući odnos između gubitka topline i izlazne pare kotlova. Prema termičkom proračunu za savremene kotlove parnog kapaciteta D = 220 ÷ 640 t/hq 5 iznosi 0,5 - 0,4% potrošnje goriva. Ova vrednost, koja je relativno mala u ukupnom toplotnom bilansu kotla, dobija sasvim drugu skalu kada se preračuna u apsolutne vrednosti, i iznosi oko10.000 kcal/h po 1 MW instalisanog kapaciteta, i toplinski gubiciq 5 prelaze 50% svih toplotnih gubitaka kroz toplotnu izolaciju blok elektrana.
U pojedinim slučajevima, zbog odstupanja od projektnih rješenja, nekvalitetne montaže, upotrebe neefikasnih materijala i neuspješnih projektantskih rješenja, djelomičnog uništenja cigle i toplinske izolacije kotla prilikom popravki procesne opreme, kao i kao posljedica starenje tokom dugotrajnog rada, višak vrijednostiq 5 iznad standardnih vrednosti. Uz dovoljno veliku vrijednost toplotnih gubitaka iz kotla u okolinuQ 5 (kka l/h) čak i neznatno prelazi vrijednostq 5 (%) je povezan sa veoma značajnim gubicima toplote. Tako, na primjer, povećanjeq 5 za 0,1% za moderne kotlove je ekvivalentno sagorevanju oko 2,0 tone standardnog goriva godišnje po 1 MW instalirane snage. Osim toga, povećanjeq 5 značajno pogoršava sanitarno-tehničko stanje kotlarnice.
Naravno, dovoljno precizno eksperimentalno određivanje stvarne vrijednostiq 5 (za razliku od definicije usvojene tokom ispitivanja kotlovaq 5 kao rezidualni član toplotnog bilansa) i njegovo usklađivanje sa postojećim standardima treba sprovesti u praksi na isti način kao što je uobičajeno za ostatak toplotne izolacije parovoda i opreme elektrana [L. ].
1. OPĆE ODREDBE
Prilikom procjene ukupnih toplinskih gubitaka kotlovske jedinice, najteža od konstrukcija za zaštitu od topline koje treba ispitati je njegova obloga [L. , , ].
Obloge modernih kotlova podijeljene su u dvije glavne vrste:
1. Cijevne obloge (punjene i izrađene od montažnih ploča) montirane direktno na sito cijevi.
2. Štit opeke montiran na okvir.
Stare ciglene obloge poduprteJa sam na bazi, trenutno ostao na malim ili zastarjelim kotlovima.
Dizajn modernih ciglana predviđa prisutnost metalnih pričvršćivača koji se nalaze u debljini cigle i djelomično se protežu na njenu vanjsku površinu (igle, nosači, itd.). Ovi metalni delovi cigle su toplotni mostovi kroz koje toplota struji do pojedinih delova površine. U nekim izvedbama prijenos topline iznosi 30 - 40% ukupnog protoka topline kroz pojedine dijelove obloge. Ova okolnost propisuje potrebu za odgovarajućim postavljanjem mjernih tačaka na površinama ovakvih ciglana, čime se osigurava postizanje prosječnih uvjeta prijenosa topline.
Prema uvjetima prijenosa topline, obloge bez metalne obloge i s metalnom oblogom značajno se razlikuju. Posebnost potonjeg je širenje topline duž ravnine kože, čime se izjednačava temperatura na njenim značajnim područjima. U različitim vanjskim uvjetima prijenosa topline (protoci zraka, lokalni protutok zračeće topline), takvo izjednačavanje temperature dovodi do nagle fluktuacije vrijednosti specifičnih toplinskih gubitaka u susjednim dijelovima kože. Još jedna karakteristika opeke sa oblogom je mogućnost konvektivnog prelivanja topline po visini u razmaku između obloge i cigle.
Ove okolnosti zahtijevaju mjerenje toplinskih gubitaka duž kože na dovoljno velikom broju tačaka, posebno po visini, uprkos prividnoj uniformnosti temperaturnog polja.
Složenost uzimanja u obzir toplotnih gubitaka iz greda okvira obloge i kotla je u ovim smjernicama riješena uvođenjem nekih prosječnih uslova mjerenja. Ova odluka je opravdana relativno malim učešćem ovih toplotnih površina u ukupnom iznosu toplotnih gubitaka kotla.jedinice u životnu sredinu.
Karakteristika termičkih ispitivanja izolacije cevovoda i kotlovskih kanala, koji su u sferi intenzivne međusobne razmene toplote između njih i zida, je potreba da se pažljivo odredi njihova stvarno oslobađajuća, a ne apsorbujuća, toplotna površina, tj. površina nije "zatvorena" intenzivnijim nadolazećim toplotnim tokom koji dolazi od obližnjih objekata.
Pravi smjer toplotnog toka se u ovom slučaju utvrđuje kontrolnim mjerenjima specifičnog toplotnog toka sa različitih površina koje zrače toplinu jedna na drugu.
Izrađene smjernice definiraju kako metodu mjerenja specifičnih toplotnih tokova, tako i klasifikaciju svih toplotnih površina kotlovskog agregata u smislu uvjeta prijenosa topline.
Izmjereni specifični toplotni tokovi, usrednjeni za pojedinačne sekcije, odnose se na površine površina koje oslobađaju toplotu ovih sekcija, određene direktnim merenjem.
Takva shema omogućava procjenu toplinskih gubitaka za pojedine elemente obloge i toplinske izolacije kotla, otkriva udio svakog elementa u ukupnim gubicima topline, a također karakterizira kvalitetu obloge i toplinske izolacije.
Tehnička izvodljivost termičkog ispitivanja kotlovske obloge utvrđena je korištenjem fundamentalno novog uređaja - modelnog mjerača topline ORGRES ITP-2. U teškim termičkim uslovima rada kotlovske jedinice, princip rada i dizajn uređaja ITP-2 omogućavaju, sa dovoljnom tačnošću i malim utroškom vremena za jedno merenje, direktno određivanje specifičnih toplotnih tokova sapovršine za prenos toplote (gustina toplotnog fluksa) bez obzira na njihov oblik, veličinu, stanje površine (izolacija, metal) i uslove prenosa toplote.
Mala inercija uređaja, mala veličina njegovih senzora i njihova potpuna zamjenjivost omogućavaju masovna mjerenja toplotnih tokova uz istovremenu upotrebu velikog broja senzora sa svih toplotnih površina kotlovske jedinice.
Treba napomenuti da je primena drugih opšteprihvaćenih metoda za određivanje toplotnih gubitaka (1 - po razlici između izmerenih temperatura površine i okoline; 2 - po toplotnom otporu toplotno-zaštitnog sloja, određenom temperaturom). razlika u tome; 3 - direktnim mjerenjem pomoću mjerača toplotnog protoka kao što je Schmidt mjerač toplote) u uslovima kotlovske jedinice ne može se preporučiti, jer često dovodi do iskrivljenih rezultata [L. , ].
Razlog za ovo ograničenje je vezan za specifičnosti uslova prenosa toplote na kotlu, što praktično isključuje mogućnost pravilnog određivanja temperature okolnog vazduha i koeficijenta prolaza toplote. a, kao i prisustvo ugrađenih metalnih dijelova i metalnih površina u cigle. Uslovi za mjerenje specifičnih toplotnih tokova u kotlujedinica - veliki broj tačaka u svakoj relativno maloj zasebnoj sekciji - zahtijeva niz dodatnih uređaja za ITP-2 mjerač topline. Ovi uređaji (primjena) bez promjene osnovne prirode mjerača topline, olakšavaju tehniku mjerenja i značajno smanjuju radni intenzitet rada.
Temperatura površine obloge i toplotne izolacije kotla (PTE pravila) tokom termičkih ispitivanja meri se istovremeno sa merenjem toplotnih tokova temperaturnom sondom ORGRES T-4 (Prilog).
2. TERMIČKO ISPITIVANJE FAKTURA
A. Pripremni radovi
1. Prije početka ispitivanja vrši se detaljno upoznavanje sa dijagramom kotla i dizajnom njegove obloge i toplinske izolacije. Istovremeno se razjašnjavaju dizajn i materijali opeke i termoizolacije, kao i sva odstupanja od projekta..
2. Izrađuju se skice karakterističnih područja zidanja i popis glavnih toplotnoizolacijskih konstrukcija (kanala, cjevovoda, itd.).
3. Vrši se vanjski pregled cigle, tokom kojeg se razjašnjavaju odstupanja od projekta i otklanjaju vanjski nedostaci: nedostatak izolacije, pukotine, nedostaci završnih radova itd.
B. Mjerenje površina površina koje oslobađaju toplinu
4. Određivanje površine površina koje oslobađaju toplotu vrši se direktnim merenjem.Na kotlujedinicama sa simetričnim rasporedom, mjerenje se vrši na jednoj polovini komore za sagorijevanje i konvekcijskom vratilu.
5. Prilikom mjerenja površine uzimaju se u obzir samo one površine koje odaju toplinu u okolinu. U slučaju zatvaranja cigle od strane drugih, ispuštam toplinuprojekcija ovih elemenata na oblogu oduzima se od njene površine elementima za zatvaranje, a površina koja oslobađa toplotu samih elemenata za zatvaranje računa se po njihovom izbočenom delu.
6. Za grede različitih profila i različitih lokacija može se usvojiti uslovna šema za određivanje površine toplotnih površina i površina koje pokrivaju oblogu na kojoj se nalaze. U ovom slučaju, mjerenje gustine toplotnog fluksa se vrši samo safrontalna strana (strana "b" na dijagramu), a površina je određena u skladu sa dijagramom (sl.).
7. Prilikom određivanja površine, odajem toplinupovršine koje su teško dostupne za mjerenje cjevovoda i zračnih kanala, njihova dužina se može uzeti prema dimenzijama navedenim na crtežima i dijagramima, određujući izolacijski perimetar selektivnim mjerenjem.
Za dugačke zračne kanale preporučuje se napraviti skice na kojima su označene točke mjerenja.
B. Testiranje
8. Termička ispitivanja cigle se vrše uz mogući stalni rad kotla. Stoga, kada se kotao zaustavi tokom perioda ispitivanja, potonje se može nastaviti nakon njegovog pokretanja samo kada se uspostavi stacionarni način prijenosa topline sa vanjskih površina kotla u okolinu.
Otprilike, za to je potrebno oko 36 sati nakon što se kotao zaustavi10 - 12 sati i oko 12 sati nakon gašenja kotla na 4 - 6 sati.
Rice. 1. Šema za određivanje uvjetnih površina greda različitih profila:
I , II - horizontalne i vertikalne grede
Na kvadrat popuštajuća površina (m 2) određena je: za horizontalne grede 1, 2, 3, 4 - (a + b), 5- a; za vertikalne grede 1, 2 - (a + b). 3, 4 - (2a + b). Površina zatvaranja (m 2) za sve grede u svim slučajevima - b
9. Tokom perioda testiranja, prema operativnim podacima, prosječne vrijednosti pareperformanse i potrošnju goriva, kao i maksimalna odstupanja ovih vrijednosti od prosjeka (sa vremenskom oznakom).
Marka i kalorijski sadržaj goriva također su fiksni.
10. Mjerenja specifičnih toplotnih gubitaka (gustine toplotnog fluksa) sa površina koje oslobađaju toplotu vrše se u posebnim sekcijama unutar svake oznake (lokacije) sa svake strane kotla sa zadatom frekvencijom merenja (stav i tabela):
Tabela 1
Broj karte ______ Naziv mjesta mjerenja
(na primjer: prednja komora za sagorijevanje __ 16,34 ÷ 19,7)
|
a) zidanje; b) grede od cigle; c) grede okvira kotla; d) odvodne cijevi u području komore za sagorijevanje i hladnog lijevka; e) cjevovodi unutar konvektivnog dijela; f) bubanj i cjevovodi unutar komore za sagorijevanje; g) glavni parovod do prvog GPP-a; h) vazdušni kanali; i) lokacije; j) ostalo (otvori, duvaljke, šahtovi, itd.) a) 6 cm 2 površine cigle, odvodnih cijevi i glavnog parovoda; b) 15 m 2 površine cjevovoda, vazdušnih kanala, kotlovskog bubnja i platformi; c) 10 m 2 površine greda okvira obloge i kotla. S obzirom da su toplotni gubici sa greda okvira obloge i kotla u ukupnom bilansu toplotnih gubitaka mali, u odnosu na specifične uslove, merenja na pojedinačnim nezgodno i daleko lociranim gredama se mogu zanemariti. 13. Merenje specifičnih toplotnih gubitaka (gustina toplotnog fluksa) vrši se ORGRES ITP-2 toplotnim meračem (vidi Dodatak). Senzori plosnatih mjerača topline montirani su na posebne teleskopske ručke, koje vam omogućavaju ugradnju senzora na različitim visinama. Senzori pretraživanja koji se koriste za mjerenje gustine toplotnih tokova iz cjevovoda montiraju se direktno na potonje. Na svakom mjernom uređaju je instalirano najmanje 10 senzora. Za spajanje senzora na mjerni uređaj koriste se produžni kablovi koji omogućavaju da jedan mjerni uređaj opslužuje senzore koji se nalaze u radijusu od približno 10 m. Obezbijeđen je mjerni protok. 14. Postupak mjerenja gustine toplotnih tokova toplomjerom ITP-2 dat je u prilogu. 15. Mjerenja površinskih temperatura temperaturnom sondom T-4 (Prilog) vrše se na istim mestima kao i merenja toplotnih uzroka, na osnovu - jedne promene temperature na 5 -10 mjerenja toplotnog fluksa. Temperatura okoline se takođe meri temperaturnim senzorom.pom T-4 unutar svake oznake kotla na udaljenosti od 1 m od površine koja oslobađa toplinu. 16. U prisustvu neizolovanih površina koje otpuštaju toplotu sa temperaturom većom od 100 - 120°C, toplotni tok se računa uslovno iz temperature površine i ambijentalnog vazduha korišćenjem saobraćaja (Dodatak). Na grafikonu, tačkasta kriva za određivanje toplotnih gubitaka od 1 m 2 odnosi se na ravnu površinu, ali se može primijeniti i na cjevovode prečnika 318 mm i više. Za određivanje gubitka topline od 1 str o g. m cjevovoda bilo kojeg prečnika većeg od 318 mm, vrijednost gubitka topline pronađena iz isprekidane krive mora se pomnožiti sa π d n. Temperatura površine se određuje direktnim mjerenjem ili se pretpostavlja da je jednaka temperaturi rashladne tekućine. 3. BILJEŽENJE REZULTATA TERMIČKIH ISPITIVANJA17. Za svaku pojedinačnu dionicu sastavlja se primarni mjerni dokument – mapa u obliku prikazanom u tabeli. . Mapa uključuje: a) naziv pojedinačnih elemenata koji oslobađaju toplotu iz ovog odeljka; b) površina (m 2 ) površina svakog elementa ovog odeljka koja oslobađa toplotu; c) prosječna vrijednost gustine toplotnog fluksa (q, kcal / m 2 ∙ h) za svaki element, izračunato kao aritmetička sredina svih mjerenja na ovom elementu unutar lokacije; d) ukupni toplotni tok ( Q, kcal /h) od svakog elementa koji oslobađa toplotu, definisan kao proizvod površine elementa koji oslobađa toplotuSm 2 na prosječnu gustinu toplotnog fluksaq kcal / m 2 ∙ h ( Q = S ∙ q kcal/h); e) prosječna temperatura površinet n°C svakog elementa,izračunato kao srednja aritmetička vrijednost za sva mjerenja na datom elementu unutar lokacije; f) temperatura okolinet in° C, mjereno u ovoj oblasti; g) broj mjerenja gustine toplotnog fluksa izvršenih za svaki element. Ukupne vrijednosti su izračunateS m 2, Qkcal/h i broj mjerenja. Na karti se stavlja serijski broj, oznaka i naziv mjesta mjerenja. Na zapisniku osmatranja, prema kojem je mapa sastavljena, stavlja se oznaka: „Na kartu№ ...» tabela 2 Rezultati termičkih ispitivanja obloge kotla (na primjer: komora za sagorijevanje)
Tabela 4 Rezultati termičkih ispitivanja obloge na uvećanim elementima kotlovske jedinice (sažetak)
4. OBRADA REZULTATA TESTOVAa) kratak opis kotla; b) osnovne podatke o projektu zidanja i toplotne izolacije, uključujući skice detalja cigle karakterističnih za ovaj projekat, podatke o glavnim toplotnoizolacionim konstrukcijama i podatke o pregledu stanja cigle i toplotne izolacije kotlovske jedinice; c) zbirne tabele rezultata ispitivanja u obliku tabele. , i . Rice. 2. Krug senzora mjerača topline ITP-2 mjerač topline sastoji se od senzora i sekundarnog uređaja. Senzori su zamjenjivi, budući da je skala sekundarnog uređaja graduirana prema električnom otporu senzora i njihovim geometrijskim dimenzijama. Senzorski krug Senzor mjerača topline (Sl. ) sastoji se od visoko toplinski provodljivog (aluminijskog) kućišta 4, u kojem su grijač 3 od manganinske žice i trim baterija postavljeni na toplotno izolacijsku brtvu 5.termičke termoelemente, čiji su spojevi 2 i 6 smješteni s obje strane toplinske izolacijske brtve. Grijač 3 i spojevi diferencijalnog termoelementa 2 prekriveni su bakrenom pločom 1 koja provodi toplinu, koja je stvarni grijani element mjerača topline. Spojevi diferencijalnog termoelementa b nalaze se ispod toplinske izolacijske brtve na tijelu senzora. Dakle, baterija diferencijalnih termoelemenata ukazuje na prisutnost ili odsutnost temperaturne razlike između kućišta senzora i grijanog elementa. Komplet za mjerenje topline uključuje dva senzora (sl. ): a) senzor u obliku diska sa zakošenim ivicama 1 služi za mjerenje gustine toplotnih tokova sa ravnih površina. Povezuje se pomoću opružnog uređaja ("viluki”), umetnuta u posebne žljebove, s ručkom držača i kroz utični konektor sa žicom sa sekundarnim uređajem; b) senzor u obliku diska određenog radijusa zakrivljenosti u donjoj ravni 2, umetnut u gumenu ploču, služi za mjerenje gustine toplotnih tokova sa cilindričnih površina. Gumena ploča ima na rubovima ušice za pričvršćivanje senzora na predmet koji se testira. Senzor je žicom povezan sa sekundarnim uređajem preko utičnice. Šema sekundarnog uređaja Šema sekundarnog uređaja prikazana je na sl. . Za napajanje senzorskog grijača 1 ugrađen je izvor istosmjerne struje 2 - tri baterije tipa Saturn. Za mjerenje jačine struje koja prolazi kroz grijač, u krug potonjeg uključen je miliampermetar 3, za podešavanje jačine struje uključeni su reostati 4. Baterija diferencijalnih termoelemenata je direktno povezana na nululionometar 5. Senzor je povezan sa sekundarnim uređajem utičnim konektorom 10. Na osnovu odabranih granica mjerenja 0 - 100 i 0 - 500 kcal/m 2 ∙ h, površina grijanog elementa je 6 cm 2 i otpor grijača je 25 Ohm, granice mjerenja miliampermetra su 52,9 odnosno 118,2 mA. Da bi se osigurale ove granice, odabrani su dodatni otpori 6 i otpor šanta 7, uzimajući u obzir karakteristike miliampermetra. Rice. 4. Šema sekundarnog uređaja Za napajanje i kratko spajanje nulga okviraPrekidač 8 je ugrađen na lionometar, a prekidač 9 se koristi za promjenu mjernih granica. Mjerenje gustine toplotnog fluksa Za mjerenje gustine toplotnog toka, senzor mjerača topline je povezan sa sekundarnim uređajem pomoću utičnice. Kada je prekidač 8 u položaju “isključeno”, provjerava se položaj nulte pokazivača galvanometra i, ako je potrebno, korektor postavlja na “0”. Prekidač 9 je postavljen na granicu mjerenja koja odgovara očekivanom toplotnom toku. Na ravnim površinama ili površinama sa velikim (više od 2 m) radijusom zakrivljenosti, mjerenje se vrši ravnim senzorom. Za to se senzor uz pomoć držača pritisne donjim ravnim dijelom na mjerenu površinu i prekidač 8 se postavi u položaj "uključeno". Na površinama sa malim radijusom zakrivljenosti (cevovod), merenje se vrši senzorom sa gumenom pločom. Da biste to učinili, senzor se postavlja na mjerenu površinu tako da se zakrivljenost donjeg dijela senzora poklapa sa zakrivljenošću mjerene površine, a gumena ploča je čvrsto pričvršćena (pričvršćena) na mjereni predmet pomoću ušiju koje je ima. Prilikom nanošenja senzora na testiranu zagrijanu površinu, visoko toplotno provodljivo kućište senzora uzima svoju temperaturu; zbog temperaturne razlike između kućišta senzora i grijanog elementa, emf se pojavljuje na izlazu baterije diferencijalnih termoelemenata. a nulti pokazivač galvanometra odstupa od položaja "0". Postupno, reostati "grubo" i "fino" povećavaju jačinu struje u grijaču senzora. S povećanjem temperature grijača, a time i spojeva baterije diferencijalnih termoparova koji se nalaze ispod grijanog elementa, nulta igla galvanometra počinje se približavati vrijednosti "0". Kada je strkada strelica prođe kroz "0", struja u grijaču se smanjuje uz pomoć reostata sve dok igla nul-galvanometra ne zauzme stabilnu nultu poziciju. Stabilan položaj igle nul-galvanometra se lakše postiže kada se polako dovede na "0". Da bi se to postiglo, koristi se sljedeća tehnika: kada se senzor nanese na vruću površinu, prije uključivanja strujnog napajanja grijača, nulta igla galvanometra skreće ulijevo. Namjerno precijenjena struja se daje grijaču (krajnji desni položaj igle miliampermetra), dok se nulta igla galvanometra počinje brzo približavati "0". Za smanjenje jačine struje treba početi dok pokazivač ne prođe kroz "0" - za 2 - 3 podjele. U praksi se ciklus postavljanja strelice na "0" (više ↔ manje) ponavlja nekoliko puta uz postepeno smanjenje raspona podešavanja. Uz stabilnu (najmanje 1 min) nultu poziciju pokazivača nulte galvanometra, vrijednost gustine toplotnog toka se očitava pomoću miliampermetra. Jednakost gustine toplotnih tokova sa zagrijanog elementa senzora i sa površine koja se ispituje obezbeđena je činjenicom da je uz visoku toplotnu provodljivost tela senzora, temperaturno polje unutar njega izjednačeno i u trenutku balansiranja temperatura tijela (jednaka temperaturi površine koja se testira) i temperatura grijanog elementa, izolacijska brtva senzora će biti okružena izotermnom površinom, tako da je ista kao i cijeli senzor. Vreme potrebno za jedno merenje, određeno inercijom tela senzora i stabilnošću spoljašnjih uslova prenosa toplote, pri upotrebi ravnog senzora je 3 - 8 minuta, kod korišćenja senzora sa gumenom pločom zbog relativno niske toplotna provodljivost gume - 20 - 30 minuta. U potonjem slučaju, stvarno mjerenje treba započeti 15-20 minuta nakon što je senzor instaliran na objekt mjerenja. Visoka osjetljivost mjernog kruga omogućava da se za nultu poziciju nultog galvanometra uzmu fluktuacije igle unutar 1 - 2 podjela oko nule. Obojeni senzori koji se isporučuju s mjeračem topline pogodni su za mjerenje gustine toplotnog fluksa na izolacionim i obojenim metalnim površinama. Za mjerenja na sjajnim metalnim površinama također se moraju koristiti sonde sa sjajnom metalnom površinom. O potrebi za promjenom baterija može se suditi po padu struje. Ako strelica miliampermetra nije podešena na 500 kcal/ m 2 ∙ h, Saturn baterije treba promijeniti. Pribor za mjerače topline 1. Za montažu senzora mjerača topline na ravne površine koriste se teleskopske ručke-držači. Visina ugradnje (montaže) senzora se reguliše promenom dužine ručke i njenog ugla nagiba (Sl. ). 2. Senzori za pretragu se pričvršćuju na površine sa malim radijusom zakrivljenosti tako što se za njih pričvršćuju posebnim ušicama (sl. ). U prisustvu metalnog ili azbestno-cementnog premaza, senzor se pričvršćuje vezivanjem za iste uši uz pomoć vrpce ili žice. Rice. 5. Ugradnja senzora mjerača topline na ravnu površinu: 1 - senzori; 2 - ručke-držači 3. Veze Dostavljanje senzora do mjernog uređaja vrši se pomoću produžnog kabela, koji na krajevima ima konektore koji odgovaraju konektorima senzora i sekundarnog uređaja (sl. ). Prilikom ugradnje na velikoj nadmorskoj visini, kabel je unaprijed povezan sa senzorom. Stoga je potrebno obezbijediti najmanje 3 produžna kabla za svaki mjerni instrument. Rice. 6. Instalacija senzora pretraživanja na cjevovodu: 1 - cjevovod; 2 - senzor; 3 - nosači Rice. 7. Produžni kabl sa konektorima 4. Za mjerenje gustine toplotnog fluksa veće od 500 kcal/m 2 ∙ h, posmatrano na pojedinačnim elementima kotlovske jedinice, dodatni mjerni opseg od 0 - 1000 kcal/m 2 ∙ h ugrađen je u mjerač topline i koristi se posebna jedinica za napajanje od 4 elementa" zs-ut- 30" (sl. i). Granica mjerenja miliampermetra u ovom slučaju trebala bi biti jednaka 167 mA. Prilikom mjerenja vrijednosti specifičnog toplinskog toka koristi se skala od 0 - 100 kcal / m 2 ∙ h s koeficijentom 10. Provjera instrumenta Tokom rada, mjerač topline podliježe obaveznim periodičnim provjerama električnih indikatora u rokovima određenim uslovima rada, a najmanje jednom u dvije godine. Pravila skladištenja Mjerač topline treba čuvati u zatvorenom prostoru na temperaturi od 5 do 35 °C°C i relativna vlažnost vazduha ne veća od 80%. U zraku prostorije u kojoj se čuva mjerač topline ne bi trebalo biti štetnih nečistoća koje izazivaju koroziju. Površina grijanih elemenata senzora ne smije biti izložena mehaničkim utjecajima: pritisku, trenju, udarcima. Dodatak 2
|
54,81 |
55,03 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
55,26 |
55,48 |
55,71 |
55,94 |
56,16 |
56,39 |
56,61 |
56,84 |
57,06 |
57,29 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
57,52 |
57,74 |
37,97 |
58,19 |
58,42 |
58,65 |
58,87 |
59,10 |
59,32 |
59,55 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
59,77 |
60,00 |
60,23 |
60,45 |
60,68 |
60,90 |
61,13 |
61,35 |
61,58 |
61,81 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
62,03 |
62,26 |
62,48 |
62,71 |
62,93 |
63,16 |
63,39 |
63,61 |
63,84 |
64,06 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
64,29 |
64,52 |
64,74 |
64,97 |
65,19 |
65,42 |
65,64 |
65,87 |
66,10 |
66,32 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
66,55 |
66,77 |
67,00 |
67,22 |
67,45 |
67,68 |
67,90 |
68,13 |
68,35 |
68,58 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
68,81 |
69,03 |
69,26 |
69,48 |
69,71 |
69,93 |
70,16 |
70,39 |
70,61 |
70,84 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
71,06 |
71,29 |
71,51 |
71,74 |
71,97 |
72,19 |
72,42 |
72,64 |
72,87 |
73,09 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
73,32 |
73,55 |
73,77 |
74,00 |
74,22 |
74,45 |
74,68 |
74,90 |
75,13 |
75,35 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
75,58 |
75,80 |
76,03 |
76,26 |
76,48 |
76,71 |
76,93 |
77,15 |
77,38 |
77,61 |
2. Nakon mjerenjaR100termometar se stavlja u termostat za topljenje leda i otpor termometra se određuje na 0°C (R 0 ). Ovaj otpor ne smije odstupiti od nominalne vrijednosti od 53 oma za više od za ±0,1%.
Stav mora biti unutar 1,426 ÷ 0,002 * .
_____________
* Navedena metoda za provjeru otpornih termometara predviđena je GOST 6651-59 i detaljno je opisana u Uputstvu 157-62 Komiteta za standarde, mjere i mjerne instrumente pri Vijeću ministara SSSR-a.
3. Sekundarni uređaj temperaturne sonde se verifikuje korišćenjem otporne kutije sa klasom tačnosti od najmanje 0,02, koja ima deceniju sa stotinkom oma. Prilikom provjere potrebno je uzeti u obzir da je uređaj kalibriran sa otporom dovodnih žicaR ext, jednako 1 oma. U nastavku je data kalibracijska tablica za bakrene otporne termometre sa 23Temperaturna razlika između metala cijevi i zraka, st
0,91
0,91
0,91
0,91
0,95
0,95
0,96
0,96
1,00
1,00
1,00
8. Vasiljeva G.N. [i sl.] . Određivanje toplotnih gubitaka kotlovskih agregata u okolinu ( q 5 ). "Električne stanice", 1965, br. 2.
U procesu modernizacije (rekonstrukcije), prilikom zamjene nekih materijala u oblozi kotlova drugim, potrebno je provjeriti kako će zamjena uticati na gubitke toplote (q 2) kroz nezaštićene ogradne konstrukcije i da li će temperature za korišćene materijale uticati na biti prihvatljiv. Iz dijagrama prikazanog na sl. Pr-2 za stacionarni toplotni tok. Dijagram daje vrijednost gubitka topline kroz zidove i temperaturu vanjske površine nezaštićene cigle, ovisno o toplinskom otporu cigle.
gdje je: S 1, S 2, S 3 - debljina pojedinačnih slojeva obloge;
λ 1 , λ 2 , λ 3 - toplotna provodljivost materijala ovih slojeva na njihovoj prosječnoj temperaturi, koja
uzeto prema referentnim podacima iz odjeljka 10 sa koeficijentom 1,2,
plinopropusnost zida.
Temperatura u ravnini kontakta između slojeva određena je formulom:
gdje je: t 1 temperatura površine sloja sa višom temperaturom;
t 2 je temperatura druge površine u ravni kontakta između slojeva;
Odnos debljine dotičnog sloja u m i njegove toplotne provodljivosti u W/(m⋅K) ili
kcal/(m⋅hour⋅deg).
Primjer. Odredite gubitak topline kroz 1m 2 nezaštićene obloge debljine: lagani šamot γ = 1000 kg / m 3 - 280 mm i mineralna vuna γ = 150 kg / m 3 - 50 mm pri temperaturi unutrašnje površine t 1 = 1000 0 S.
Postavljamo temperaturu u ravnini kontakta između slojeva šamota i mineralne vune t 2 = 110 0 C i temperaturu vanjske površine zida t 3 = 70 0 C.
Prosječna temperatura sloja šamota:
Prosječna temperatura sloja mineralne vune:
Koeficijent toplotne provodljivosti sloja šamota, uzimajući u obzir koeficijent propusnosti gasa na t sr.sh:
λ w.r. =λ w.555 ⋅ k gas.pr. =0,5⋅1,2=0,6 W/(m⋅K) ili 0,43⋅1,2=0,516 kcal/(m⋅h⋅g),
λ w - vidi nomogram na sl. 10.5.
Koeficijent toplotne provodljivosti sloja mineralne vune pri t sr.m.v. :
λ m.w.r. = λ m.w.90 = 0,128 W/(m⋅K) ili 0,11 kcal/(m⋅h⋅g),
λ m.v. – vidi nomogram na sl. 10.8.
Toplinska otpornost cigle:
(m 2 ⋅K) / W ili
(m 2 ⋅h⋅g) / kcal.
Prema nomogramu na sl. Pr-2, temperatura vanjskog zida na R = 1,02 (m 2 ⋅K) / W ili 1,19 (m 2 ⋅h⋅g) / kcal i t 1 = 1000 0 S bit će t 3 \u003d 85 0 C i protok topline kroz oblogu q 2 = 890 W / m 2 ili 765 kcal / m 2 ⋅ h. Temperatura u ravnini kontakta između slojeva bit će jednaka:
Dobijena vrijednost t 2 ne odgovara značajno (nije blizu) prihvaćenoj. Temperaturu postavljamo u ravnini kontakta između slojeva šamota i mineralne vune
t 2 = 440 0 C, temperatura vanjske površine zida t 3 = 88 0 C i ponovo izračunati. ;
λ w.r. =λ w.720 ⋅ k gas.pr. =0,547⋅1,2=0,656 W/(m⋅K) ili 0,47⋅1,2=0,564 kcal/(m⋅h⋅g);
λ m.w.r. = λ m.w.264 = 0,14 W/(m⋅K) ili 0,12 kcal/(m⋅h⋅g);
(m 2 ⋅K) / W ili
(m 2 ⋅h⋅g) / kcal.
Prema nomogramu na sl. Pr-2, temperatura vanjskog zida na R = 0,936 (m 2 ⋅K) / W ili 1,09 (m 2 ⋅h⋅g) / kcal i t 1 = 1000 0 S bit će t 3 = 90 0 S i q 2 = 965 W / m 2 ili 830 kcal / (m 2 ⋅ h) (gubitak topline kroz nezaštićenu oblogu). Određujemo temperaturu u ravnini kontakta između slojeva:
Dobijeni rezultati su blizu prihvaćenih vrijednosti, stoga je proračun ispravan.
Maksimalna temperatura za upotrebu mineralne vune je 600 0 C (vidi tabelu 10.46), tj. upotreba ovih materijala prilikom polaganja kotla u ovom slučaju je preporučljiva.
Temperatura vanjske površine obloge t 3 \u003d 90 0 C ne ispunjava zahtjeve sanitarnih normi. Zbog toga toplotni otpor obloge - R izmjena treba povećati na ~4 (m 2 ·h ·g) / kcal (vidi nomogram na slici Pr-2). Toplotni otpor se može povećati postavljanjem dodatnog sloja toplotnoizolacionog materijala sa t max primjene ne većim od 110 0 S.
Ministarstvo obrazovanja i nauke Ruske Federacije
FGAOU VPO
Uralski federalni univerzitet nazvan po prvom predsjedniku Rusije B.N. Jeljcin
NASTAVNI RAD
Verifikacija toplotnog proračuna toplovodnog bojlera
Šef O.A. rak
Student P.A. Stadukhin
ENZ-320915s grupa
Jekaterinburg - 2015
Uvod
.Početni podaci 2. .Toplotni proračun kotla 3.1Procijenjene karakteristike goriva 3.2Proračun zapremine vazduha i produkata sagorevanja 3 4Toplotni bilans kotla 5Toplotni proračun peći 6Proračun konvektivnih greda 4.Procijenjena razlika u toplinskom bilansu Zaključak Bibliografija Uvod
U ovom radu je prikazan verifikacioni termički proračun toplovodnog kotla za zagrevanje vode iz mreže tokom sagorevanja gasa. Izvodi se verifikacioni proračun kako bi se procijenila ušteda i pouzdanost kotla pri radu na određeno gorivo, identificirale potrebne rekonstruktivne mjere, odabrala pomoćna oprema i dobili sirovine za proračune: aerodinamički, hidraulični, temperatura metala i čvrstoća cijevi, trošenje cijevi brzina, korozija itd. Specifičnost proračuna kotla je nesigurnost međutemperatura gasova i radnog fluida - nosača toplote, uključujući temperaturu dimnih gasova; stoga se proračun vrši metodom uzastopnih aproksimacija, pri čemu se prvo postavlja određena vrijednost temperature gasova koji izlaze iz kotla, a zatim se upoređuje sa rezultatima proračuna. Dozvoljena odstupanja u vrijednostima ove temperature ne bi trebala prelaziti ± 5%. 1.
Početni podaci
.Marka kotla: KV-GM-4.65-95P. 2.Gorivo: gasovod Yarino-Perm. .Učinak kotla Q to = 4,65 MW. .Početna temperatura vode t 1=55o WITH. .Maksimalna temperatura vode na izlazu iz kotla t 2=95o WITH. .Pritisak vode na ulazu u kotao: str 1= 12 bara. .Kotao proizvodi 60% nominalne korisne toplinske snage. 2.
Opis konstrukcije kotla i uređaja za sagorevanje
Vrelovodni kotao marke KV-GM-4.65-95P dizajniran je za proizvodnju tople vode temperature od 95 ° C, koja se koristi u sistemima grijanja, opskrbe toplom vodom za industrijske i kućne svrhe. Kotao tipa KV-GM je uređaj bez nosećeg okvira. Sistem cijevi ima nosače zavarene za donje kolektore. Nosači koji se nalaze na spoju komore za izgaranje i konvekcijske osovine su fiksirani. Kotlovi tipa KV-GM-4.65-95P sastoje se od jednocevnog sistema. Komora za sagorevanje, koja ima horizontalni raspored sa direktnim prinudnim kretanjem vode, zaštićena je cevima prečnika 51x4 mm, koje su uključene u kolektore prečnika 159x6 mm. Kolektori se spajaju na radijacijske i konvektivne grijaće površine sa laganom cijevnom izolacijom i plinonepropusnom oblogom. Konvektivna grijaća površina smještena je u vertikalnom šahtu i sastavljena je od sita u obliku slova U iz cijevi promjera 28x3 mm. Kotao je opremljen gorionikom tipa RGMG. Plamenik se postavlja na vazdušnu kutiju kotla, koja je pričvršćena za štit na prednjem ekranu. Kretanje vode i gasa u kotlu je organizovano protivstrujno – voda iz mreže se dovodi do konvektivnih grejnih površina i uklanja sa ekrana za sagorevanje. Kretanje vode osigurava pumpa. Na izlaznom kolektoru kotla, do zapornih ventila, postavljeni su: manometar, uređaj za mjerenje temperature i cijev sa zapornim uređajem za odvođenje zraka pri punjenju kotla. Opremljen sigurnosnim ventilima. Kotao ima odvodne i vazdušne ventile sa zapornim ventilima, koji omogućavaju odvođenje vode i taloga iz donjih delova svih elemenata kotla i odvod vazduha iz gornjih. Kotlovi KV-GM opremljeni su platformskim merdevinama radi lakšeg održavanja. Tabela 1 Tehničke karakteristike kotlovske jedinice KV-GM-4.65-95P Toplotni učinak, MW4,65 Radni pritisak vode na ulazu u kotao / na izlazu iz kotla, MPa 1,6 / 1,0 Temperatura vode na ulazu / izlazu, ˚C70 / 150 Protok vode kroz kotao, t/h goriva za prirodni gas, m3/h501 Aerodinamički otpor, Pa, ne više od 270 Koeficijent viška vazduha za prirodni gas prema GOST 5542, ne više od 1,15 Temperatura izduvnih gasova, ˚S130 Raspon regulacije, %30 - 100 Efikasnost kotla na prirodni gas, % , ne manje od 94,4 Ukupne dimenzije u laganoj izolaciji sa metalnim omotačem, mm: - dužina duž isturenih dijelova kotlovskog bloka; - širina duž izbočenih dijelova kotlovskog bloka; - visina od poda kotlarnice do izbočenih dijelova kotlovskog bloka 5720 2284 1985 Težina kotla bez gorionika, kg, ne više od 9700 3.
Toplotni proračun kotla
.1 Ocjene goriva
Gorivo: gasovod Yarino-Perm. CH 4 - 38
With 2H 6 - 25,1
With 3H 8 - 12,5
With 4H 10 - 3,3
With 5H 12 - 1,30
N 2 - 18,7
H 2S-1.1 Neto kalorijska vrijednost Q n R = 46.890 MJ/m 3
Gustina na 0 º C i 101,3 kPa ρ = 1,196 kg/m 3
3.2 Proračun zapremine vazduha i produkata sagorevanja
Koeficijent viška zraka povećava se kako se proizvodi izgaranja kreću kroz plinske kanale kotlovske jedinice. To je zbog činjenice da je tlak u plinskim kanalima (kod kotlova koji rade pod vakuumom) manji od tlaka okolnog zraka, a kroz propuštanje u oblogu, atmosferski zrak se usisava u plinski put jedinice. Obično se u proračunima temperatura zraka usisanog u plinske kanale uzima jednakom 30 ° C. Za kotlove pod pritiskom pretpostavlja se da je koeficijent viška zraka u dijelu kanala od peći do grijača zraka konstantan. Uzimamo koeficijent potrošnje zraka u peći α t = 1,05 (2), koeficijent protoka vazduha iza konvektivne površine α kp = α t + Δα, gdje Δα = 0,05 - usis zraka u konvektivnom snopu (2): α wow = 1.1. Prosječna vrijednost koeficijenta protoka zraka α sri = (α t + α kp )/2 = 1,075 (u konvektivnom dijelu). Teoretska količina vazduha: V n o =12,37 m 3/h Teoretske zapremine vazduha i produkata sagorevanja: V n oRO2 =1,47 m 3/m 3
V n oN2 =9,96m 3/m 3
V n oH2O =2,47 m 3/m 3
V n oh g =13,9 m 3/m 3
Stvarna zapremina vodene pare: Stvarna zapremina dimnih gasova: V n G = V n oRO2 +V n oN2 +V n H2O +(α i -1)V n o Zapreminski udio vodene pare: R H2O = V n H2O /V n G Zapreminski udio troatomskih plinova: R RO2 = V n oRO2 /V n G Ukupan udio vodene pare i troatomnih plinova: R P = RH2O + R RO2 tabela 2 Proračun zapremine vazduha i produkata sagorevanja br. p / p Naziv vrijednosti Oznaka Dimenzija α t α sri α wow 1. Stvarna zapremina vodene pare V H2O m 3/ m 32,4802,4852,4902. Stvarna zapremina produkata sagorevanja V G m 3/ m 314,52814,84315,1573. Zapreminski udio vodene pare u produktima sagorijevanja R H2O -0,1710,1670,1644. Zapreminski udio troatomskih plinova u produktima sagorijevanja R RO2 -0,1010,0990,0975.Ukupni udio vodene pare i troatomnih plinovaR P -0,2720,2660,261
3.3
Proračun entalpija zraka i produkata sagorijevanja
Tabela 3 Entalpije zraka i produkata sagorijevanja t, oSIgo, kJ/m3Ivo, kJ/m3Ig= Igo+ Ivo (α t-1) Ig \u003d Igo + Ivo (α YI-1) 30495,9100191816412000,052041,075200387633024079196123604,26001223910266137517430,2100021113177862200231200262172169563256783234596555682972565552428546206530532285462046305379445201,15 3.4
Toplotni bilans kotla
U toku rada toplovodnog kotla, sva toplina koja mu se isporučuje troši se na stvaranje korisne topline sadržane u pari ili toploj vodi, te na pokrivanje različitih toplinskih gubitaka. Ukupna količina toplote koja se isporučuje kotlovskoj jedinici naziva se raspoloživa toplota i označava se sa Q R . Između topline koja je ušla u kotlovski agregat i izašla iz njega postoji jednakost. Toplota koja izlazi iz kotlovske jedinice je zbir korisnih toplinskih i toplinskih gubitaka povezanih s tehnološkim procesom proizvodnje pare ili tople vode. Dakle, toplotni bilans kotla za 1 m 3 gas u normalnim uslovima ima oblik: Q R = Q 1+Q 2+Q 3+Q 5, gdje R - raspoloživa toplota, kJ/m 3;1- Korisna toplota sadržana u pari ili vrućoj vodi, kJ/m 3;2- gubitak toplote sa izduvnim gasovima, kJ/m 3 ;3 - od hemijske nepotpunosti sagorevanja, kJ/m3 ;5