各种燃烧物燃料的燃烧值
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图表 i - t表示气体:
a)天然,焦炭以及焦炭和高炉的混合物,> 12 MJ / m 3 ;
b)蒸汽发生器,焦炭和爆炸的混合物
在= 812兆焦耳/米 3,燃料油,煤,焦炭;
一个)的水,发电机,焦炭和高炉的混合物
在<8 MJ /米 3,褐煤,油页岩,泥炭和木:
V 大号,%: 1 - 0(无空气燃烧);
2至20; 3至40; 4至60;5到80; 6 - 清洁空气,
其中V L是供给燃烧的空气
量。量热温度(产热)是燃料的物理特性。
。
高温系数h pir取决于燃料燃烧的条件,并通过实验确定。室式炉(气体和液体燃料)的高温系数的近似值为0.73-0.83; 隧道窑0.78-0.83。使用无焰无焰燃烧方法同行 »0.9。
量热和理论燃烧温度可由燃烧产物总焓图(i - t)确定)(图4.1)。
燃料热利用率
个别燃料的比较评估给出热力学燃料热利用的H因子(CIT)
。
图。4.2。利用热量:
a)焦炉煤气,Q n = 1660 kJ / m 3 ; b)水煤气,
Q n = 10467 kJ / m 3 ; c)高炉和焦炉气体的混合物,
Q n = 8374kJ / m 3 ; g)燃料油,油,Q n = 43815 kJ / m 3 ;
d)甲烷。V z,%:
1 - 0; 2至20; 3至40; 4至60; 5到80; 6 - 清洁空气,
其中V z是供应给
CIT 燃烧的空气体积,显示用于覆盖工作空间热量损失的热量部分和加热炉内材料的有用功。取决于废气温度的某些类型燃料的h t值如图2所示。1.4.2。
天然气燃烧的计算
天然气,%的组合物:93.0 CH 4 ; 1.2 C 2 H 6 ; 0.7 C 3H 8 ; 0.4 C 4 H 10 ; 0.2 C 5 H 12 ; 0.2 CO 2 ; 3.3 N 2 ; 1.0 N 2 O.
1.气体的热值:
2。理论上所需的干燥空气量:
当大气中的水分含量d = 0.01 kg / kg时:
3。实际空气量,流量系数a = 1.2:
4。在的量和燃烧产物的组合物中的= 1,2:
燃烧产物的百分比组成:
;
5.理论燃烧温度。
当空气加热到800 ℃时,燃烧产物的总热含量C和a = 1.2:
从图(i - t)我们发现800 C处的热含量:= 1109 kJ / m 3,然后
使用T t和T k at = 1.2 的等式计算a =的理论燃烧温度= 1.2:Ť 理论 = 2190 0 C.热量计燃烧温度:吨一个 = 2313 0 C.
6.实际温度时炉内气体= 0.8 H:
C.
的燃料油燃烧计算
燃料油的可燃重量具有以下组成,%: C g 87.4; N g 11.2; 哦g 0.5; N g 0.4; S g 0.5。灰分A p = 0.2%,水分含量W p = 3.0%。我们取a = 1,2。空气进入而不加热。
1.工作燃料的组成:
其余组分在分析的准确性内保持不变。我们得到工作燃料的成分,%:C p 84.6; H p 10.8; 上p 0.5; N p 0.4; S p 0.5; A p 0.2; W p 3.0。
2.燃油的热值:
3。理论上必要的燃烧干燥空气量:
空气与水分含量的量d = 0.01公斤/公斤:
4的空气的实际量当a = 1,2:
5的量和完全燃烧产物的组合物当a = 1,2:
燃烧产物的组合物:
;
;
6.理论燃烧温度。的燃烧产物的总焓而不加热的空气和燃料:
对于图(我 - 吨),其中a = 1,2找到理论燃烧温度:吨理论值 = 1818 的 C.
7.燃烧H的实际温度- [R = 0,8找到图(i - t)在
T d“1500 的 C.
^ 在炉的热传递
在燃烧过程中产生的热量被传递到被加热材料和炉的内衬。为了确保炉子的高效热运行,提高燃烧产物的热量利用率,在计算炉子设计时必须考虑到各类传热的特性。
对流。对流热从移动的气体传递到炉壁和产品的表面。区分对流期间的自由和强制传热。
的公式来计算所述加热或冷却体(自由对流),位于在不受限制的基础上,被(参见第4节):
1)在10 -3 <PRCR <5·10 2:
;c = 1.18; n是1/8;
2)在5×10 2 <PRGR <2×10 7:
; c = 0.54; n是1/4;
3)PRGR> 2×10 7:;
c = 0.135; n是1/3;
4)PrGr <10 -3时 Nu = 0.45 。表中给出了空气
系数A的值。4.5。
如果传热表面朝上,那么αk增加30%,如果向下减少30%。
物理特性涉及平均温度t cf = 0.5(t article + t in)。采用线性尺寸l:对于水平管道 - 垂直定位的管道或板材的直径 - 传热部分的高度,对于水平板 - 其较小的一侧。
在封闭的不流动的限定体积的热传递的方法,可以从近似公式计算:
,
其中l -该介质的热传导系数;
e - 系数考虑对流的影响,在(GrPr)cf> 10 3 ;
;
对于一定的温度,采取:
对于强制运动,在层流运动期间具有恒定壁温的通道中的传热系数可以通过以下公式确定:
- 对于圆管(通道):
at (;
在Nu = 3.66;
- 对于平坦间隙:
在Nu = 对于直的光滑管道和任何横截面形状的通道,湍流模式下的传热系数可由公式确定(第4节):对于空气和燃烧产物Pr = 0.72 =常数,Nu = 1.85;
对于Nu = 7.60。0,018Re 0.8。上式中是有效的
> 50.对于短管道和通道,传热系数a k的值必须乘以校正系数(表4.6)。
通道直径对通过对流传热的影响由下式确定:
W /(m 2 °С)
在高温炉中,对流传热系数可近似由下式确定:
对于各种形状的散装材料层中的传热:
Nu = 0.106 Re,20 <Re <200;
Nu = 0.61 Re 0.67,Re> 200;
;
其中^ F是给定回填元素的表面积,m 2 ;
Z是流过该层的气体流量(质量),以该层的总横截面积为单位,kg /(m 2 ·s);
h是粘度系数,N·s / m 2。
气体加热过程中的对流传热系数不等于冷却过程中的对流传热系数(表4.7)。
在工业厂房,在加热下和通过对流热传递系数的冷却空气中,以改变从1至60 W /(米2 ·℃)。当空气速度(或烟道气)W = 8米/秒(d = 0.1米)和吨CP = 100 至 ℃的以 “23 W /(米2 ·℃),在W =300μm的速度/ s a 至 »872 W /(m 2 ·°С)。
辐射
炉内的主要热能由波长为0.4-50微米的电磁波承载。该范围包括0.4至0.8微米的可见光线(光)和波长为0.8至50微米的部分红外光谱。
由于该技术中使用的大多数材料实际上对热辐射是不透明的(除了玻璃,一些液体和气体),因此假设辐射与固体(或液体)体的相互作用过程集中在后者的表面上。
身体对热能的辐射不断发生。辐射能量在半透明介质中传播并且无效。根据身体的特性,落在其表面的辐射能被吸收,反射或穿过它:
或1 = A + R + D,
其中A = Q pogl / Q pad - 吸收;
R = - 反射;
D = - 身体吞吐量。
根据性质,他们区分:
1)完全黑色的身体:A = 1; R为0; D = 0;
2)完全白色的身体:A = 0; R是1; D = 0;
3)透明体:A = 0; R为0; D = 1;
4)灰体,吸收各种长度的波(不完全吸收)。不同波长的光线的吸收程度是相同的。身体反射的未被吸收的射线。灰体的特征在于黑度e;
5)有色(选择性)体,能够以不同方式吸收和反射不同波长的光线;
6)具有单色辐射发射率的物体,在窄波长范围内发射射线。
黑体辐射的能量正比于绝对温度的四次幂(斯蒂芬-玻尔兹曼常数,参见第4节)
,
其中s 一 -恒定辐射黑体,S 一个 = 5.67×10 -8 W /(米2 ·K 4);
^ Ç的 -辐射系数黑体Ç 上 = S 的 ×10 8 = 5.67 W /(米2 ·K 4)。
表中给出了各种物体的e值。4.8。
:两个灰度体,任意地分布在空间之间的热传递的计算,可以通过近似公式来执行
,
其中,ε 等降低的发射率,ε - 直 ε» 1 ε 2。
通过砌体的热损失由公式确定取决于外表面温度的总传热系数α在表中给出。4.9。
通过厚壁中的开口的总热损失可以通过以下公式确定:
其中Φ是隔膜系数。
单原子和双原子气体的发射率是微不足道的,在热工计算中,它们被认为是热透明的。最感兴趣的是H 2 O和CO 2的组成燃烧产物的发射率。气体的发射率和吸收取决于充满气体的体积的大小和形状。
CO 2和H 2 O 的辐射能由以下表达式确定
:
气体的黑度总和等于发射气体的黑度之和:
其中z是水蒸气分压的修正系数(见图4.3)。
图。4.3。校正因子
为水蒸汽的分压
(98中的总压力千牛/米2)
的热量从气体通过辐射传递到壁的量,由下式给出:
,
其中ε 与 -壁的发射率;
εG -温度为T G时气体的黑度;
T G和T s分别是气体和壁的温度K.
在火焰炉中,辐射热传递总是伴随着对流。当结合传热计算伴随着通过对流和辐射,这是通过辐射用热传递系数:
热量通过辐射和对流传递的总量,为:
其中,α=α 大号 +α 到。
导热性
炉内导热性的传热是通过炉子的铺设和产品内部进行的。
的热的量^ Q,通过传导穿过壁(材料层的产品)通过依赖于壁厚小号,温度差(Ť 1 - Ť 2)时,表面F,时间t,由公式确定(在固定的热条件下):
1)对于单层平壁:
2)用于多层平壁:
3)用于单层圆柱形壁(通过1米厚的壁的热通量):
4)用于多层圆柱形壁:
多层平面壁的各个层之间的温度由下式定义的:
-所述第一和第二层之间:
-所述第二和第三层之间:
或
对于各个层是由公式确定之间的多层圆筒壁温度:
-第一之间 米层和第二层:
-所述第二和第三层之间:
或
导热系数l是身体的物理特性。这取决于身体的性质,温度,湿度和密度。表中给出了一些材料的导热系数值。4.10。
炉子的加热或炉子中产品的加热伴随着这些壁或产品内部及其表面上的温度随时间的连续变化。固体的变暖的非稳态热状况的速率的特征在于系数temperaturopovodnosti 一个,米2 /小时:
对于具有导热系数壁无限厚度和,所述初始温度Ť NACH是处处相同的,并且其表面被获取,并存储该温度Ť 敷料,在远处的温度X从表面在
t小时内将是:
流过以一定距离平行于表面截取的平面的热通量X远到t h是:
在通过表面上的第一t小时将传递的热的总量:
可以确定变暖深度根据下式在一个大的壁厚的表面温度的任何变化:
,
其中^ Ť p.sr -表面的平均温度的 S.
当X < 小号热累积的壁的数量Q AK加热期间的,由经验公式确定:
其中Ť 敷料 -加热的端部的壁表面的温度,约 C:
持续时间暖其厚度的壁和可以由下式确定:
。
^ 燃料燃烧装置的选择燃料燃烧装置的
计算是其正确设计和选择的基础,具体取决于工艺要求。
^ 热发生器
的计算计算的初始数据取自热发生器所针对的物体的热量计算。当燃烧气体燃料时,计算是每1立方米3,当燃烧液体燃料时 - 1千克燃料。
冷却剂的比容,从燃料燃烧而产生的:
其中,-的燃烧产品的体积,米3 /米3(m 3 / kg);
L 大约 - 燃料燃烧的理论空气消耗量,m 3 / m 3(m 3 / kg);
α - 燃料燃烧和烟气稀释的空气消耗系数。
:总空气流量系数a被从热平衡方程发现
其中Ç DG TEP特定的烟道气的热量在冷却剂,千焦/(米的温度- 3 · 的 ; C)
T heat - 冷却剂的温度,约为 C;
Ç 在TEP -在冷却剂的温度的空气的比热,千焦/(米3 · 关于 C);
Q p ñ -热值燃料,千焦/米3(千焦耳/公斤);
Ç 吨凛,Ť 米凛 -分别热容量千焦耳/(米3 · 约 C)[千焦耳/(千克· 约 C],和热源,前燃料温度的 C。;
Ç 在凛,Ť 在凛 -分别热,千焦耳/(米3 · 约 C)[千焦耳/(千克· 约 C],和热源,之前的空气温度的 C。;
h是热发生器的效率。
我们发现燃料燃烧和烟气稀释的总耗气系数:
空气消耗量由下式确定:
- 用于气体燃料:
其中V 热 - 热载体流量,m 3 / h;
-液体燃料:
总空气流量,米3 /小时:
(气体燃料)
(液体燃料)
在α= 1.3α空气流在燃烧室中的燃烧燃料:
;
。
气流对于烟道气的稀释
,
热发生器0.98-0.99的效率。
在计算燃烧室时,我们将燃烧前沿的热电压控制在2.32610之内6 -4.07·10 6 W / m 2 ; 热应力炉容积3489×10 6 -6.396×10 6 W /米3与气体燃料燃烧。
燃烧室的横截面,m 2:
穿孔锥体的直径(分配格栅),m:
燃烧室的容积,m 3:
燃烧室
的长度,m:燃烧器的形成锥体的长度(扇形),mm:
其中d g是燃烧器的直径。
穿孔锥孔中的空气速度v B = 1015m / s。为了保证这个速度所需的压降:
,
其中m in - 孔中气流系数,等于0.8;
r in - 空气密度,kg / m 3。
因此,对于热发生器的正常操作,热发生器前面的空气压力应该是:
其中p tr是空气和冷却剂沿其移动的整个路径的阻力。
在所述穿孔锥体的孔的空气速度(米/秒):
,
其中-空气流至燃烧的燃料,米3 /小时;
˚F 孔 -的穿孔锥体米的孔的总面积2。
接受喷气燃烧器孔中的平均气体速度v G = 75100 m / s。
在孔的气体速度(米/秒):
,
其中^ V ˚F -气体流速m 3 /小时; F G--气体通过孔的面积,m 2。
所需的压降:
其中m G是燃料流量系数,等于0.6;
ř Ť -气体密度,千克/米3,
因此,在燃烧器的气体压力应的正常操作:
,
其中p 在 -空气压力在发热体。
当计算热发生器中一次空气和二次空气通道的横截面时,采用10-12m / s的空气速度,对于热的热载体 - 12-12m / s。
火炬沿穿孔锥的相对范围是通过实验确定的:气孔的相对间距
在哪里,我们取1.3;
q = 9.81 - 重力加速度,m / s 2 ;
- 阴影扇区的平均宽度,mm;
v G - 平均气体流速,m / s;
d g - 燃烧器直径,mm。
火炬长度与扇区长度的比率取为:
= 1,031.10。
拉瓦尔喷嘴通常根据气体运动的绝热条件计算。对于这些条件,p cr的值由以下关系式确定:
其中k是绝热指数;
。
空气和氧气p Ť = 0.186 MN /米2(当米CR = = 0.528,p CR = p NAR = 0.0981 N /米2)。
实际上,拉瓦尔喷嘴建议在压力p T = 0.30.4 MN / m 2下使用。在较低压力下,建议使用简单的锥形喷嘴。计算拉瓦尔喷嘴的初始数据是气体流速,其压力和温度。
临界区的面积˚F CR由下式确定:
,
其中^ g ^ -气体流量,千克/秒;
p T - 喷嘴前的气体压力,MN / m 2 ;
T T--喷嘴前的气体温度,K;
;
R 是气体常数,N·m /(kg·℃)。
喷嘴的关键部分和出口部分中的气体参数使用气动功能确定。在这种情况下,使用速度系数= ,其中v - 气体速度; v cr - 临界模式的声速(喷嘴关键部分的气体速度)。在临界区L = 1。在喷嘴出口值升由以下给出:,
其中,-升的gasdynamical功能。
用于计算模式p = 0.0981 MN /米2:
。
输出速度和喷嘴:
在哪里。
在喷嘴密度的输出部分可以从公式得到:
,
其中; 是l的气动功能。
温度由下式给出:
,
其中,-升的gasdynamical功能。
p(l),e(l)和t(l)的值可以使用气体动力学函数的图表来确定k的值。喷嘴出口的区域:
。
喷嘴长度是根据拉瓦尔喷嘴开口,的极限角度来计算,其中,从所述喷嘴壁的静止没有观察到火焰分离(B 带 = 68)
,
其中,d和d KR -直径输出和临界拉伐尔喷嘴(气体通过的环形拉伐尔喷嘴当量直径时对于区域F和F cr)。
l c = 在bс = 7о。喷嘴的圆柱形部分的长度选自比率。拉瓦尔喷嘴前面的
横截面积F T和管道直径d T是基于获得氧气,天然气和压缩机空气的实际速度v T = 2530m / s和过热蒸汽的v T = 3040m / s的条件计算的。。由于总压力损失,获得的F cr和F值应增加510%(表19.1.4.11)。
a)天然,焦炭以及焦炭和高炉的混合物,> 12 MJ / m 3 ;
b)蒸汽发生器,焦炭和爆炸的混合物
在= 812兆焦耳/米 3,燃料油,煤,焦炭;
一个)的水,发电机,焦炭和高炉的混合物
在<8 MJ /米 3,褐煤,油页岩,泥炭和木:
V 大号,%: 1 - 0(无空气燃烧);
2至20; 3至40; 4至60;5到80; 6 - 清洁空气,
其中V L是供给燃烧的空气
量。量热温度(产热)是燃料的物理特性。
。
高温系数h pir取决于燃料燃烧的条件,并通过实验确定。室式炉(气体和液体燃料)的高温系数的近似值为0.73-0.83; 隧道窑0.78-0.83。使用无焰无焰燃烧方法同行 »0.9。
量热和理论燃烧温度可由燃烧产物总焓图(i - t)确定)(图4.1)。
燃料热利用率
个别燃料的比较评估给出热力学燃料热利用的H因子(CIT)
。
图。4.2。利用热量:
a)焦炉煤气,Q n = 1660 kJ / m 3 ; b)水煤气,
Q n = 10467 kJ / m 3 ; c)高炉和焦炉气体的混合物,
Q n = 8374kJ / m 3 ; g)燃料油,油,Q n = 43815 kJ / m 3 ;
d)甲烷。V z,%:
1 - 0; 2至20; 3至40; 4至60; 5到80; 6 - 清洁空气,
其中V z是供应给
CIT 燃烧的空气体积,显示用于覆盖工作空间热量损失的热量部分和加热炉内材料的有用功。取决于废气温度的某些类型燃料的h t值如图2所示。1.4.2。
天然气燃烧的计算
天然气,%的组合物:93.0 CH 4 ; 1.2 C 2 H 6 ; 0.7 C 3H 8 ; 0.4 C 4 H 10 ; 0.2 C 5 H 12 ; 0.2 CO 2 ; 3.3 N 2 ; 1.0 N 2 O.
1.气体的热值:
2。理论上所需的干燥空气量:
当大气中的水分含量d = 0.01 kg / kg时:
3。实际空气量,流量系数a = 1.2:
4。在的量和燃烧产物的组合物中的= 1,2:
燃烧产物的百分比组成:
;
5.理论燃烧温度。
当空气加热到800 ℃时,燃烧产物的总热含量C和a = 1.2:
从图(i - t)我们发现800 C处的热含量:= 1109 kJ / m 3,然后
使用T t和T k at = 1.2 的等式计算a =的理论燃烧温度= 1.2:Ť 理论 = 2190 0 C.热量计燃烧温度:吨一个 = 2313 0 C.
6.实际温度时炉内气体= 0.8 H:
C.
的燃料油燃烧计算
燃料油的可燃重量具有以下组成,%: C g 87.4; N g 11.2; 哦g 0.5; N g 0.4; S g 0.5。灰分A p = 0.2%,水分含量W p = 3.0%。我们取a = 1,2。空气进入而不加热。
1.工作燃料的组成:
其余组分在分析的准确性内保持不变。我们得到工作燃料的成分,%:C p 84.6; H p 10.8; 上p 0.5; N p 0.4; S p 0.5; A p 0.2; W p 3.0。
2.燃油的热值:
3。理论上必要的燃烧干燥空气量:
空气与水分含量的量d = 0.01公斤/公斤:
4的空气的实际量当a = 1,2:
5的量和完全燃烧产物的组合物当a = 1,2:
燃烧产物的组合物:
;
;
6.理论燃烧温度。的燃烧产物的总焓而不加热的空气和燃料:
对于图(我 - 吨),其中a = 1,2找到理论燃烧温度:吨理论值 = 1818 的 C.
7.燃烧H的实际温度- [R = 0,8找到图(i - t)在
T d“1500 的 C.
^ 在炉的热传递
在燃烧过程中产生的热量被传递到被加热材料和炉的内衬。为了确保炉子的高效热运行,提高燃烧产物的热量利用率,在计算炉子设计时必须考虑到各类传热的特性。
对流。对流热从移动的气体传递到炉壁和产品的表面。区分对流期间的自由和强制传热。
的公式来计算所述加热或冷却体(自由对流),位于在不受限制的基础上,被(参见第4节):
1)在10 -3 <PRCR <5·10 2:
;c = 1.18; n是1/8;
2)在5×10 2 <PRGR <2×10 7:
; c = 0.54; n是1/4;
3)PRGR> 2×10 7:;
c = 0.135; n是1/3;
4)PrGr <10 -3时 Nu = 0.45 。表中给出了空气
系数A的值。4.5。
^ 表4.5 各种温度下空气 的系数A的值
|
如果传热表面朝上,那么αk增加30%,如果向下减少30%。
物理特性涉及平均温度t cf = 0.5(t article + t in)。采用线性尺寸l:对于水平管道 - 垂直定位的管道或板材的直径 - 传热部分的高度,对于水平板 - 其较小的一侧。
在封闭的不流动的限定体积的热传递的方法,可以从近似公式计算:
,
其中l -该介质的热传导系数;
e - 系数考虑对流的影响,在(GrPr)cf> 10 3 ;
;
对于一定的温度,采取:
对于强制运动,在层流运动期间具有恒定壁温的通道中的传热系数可以通过以下公式确定:
- 对于圆管(通道):
at (;
在Nu = 3.66;
- 对于平坦间隙:
在Nu = 对于直的光滑管道和任何横截面形状的通道,湍流模式下的传热系数可由公式确定(第4节):对于空气和燃烧产物Pr = 0.72 =常数,Nu = 1.85;
对于Nu = 7.60。0,018Re 0.8。上式中是有效的
> 50.对于短管道和通道,传热系数a k的值必须乘以校正系数(表4.6)。
表4.6 不同比率 的修正系数值
|
通道直径对通过对流传热的影响由下式确定:
W /(m 2 °С)
在高温炉中,对流传热系数可近似由下式确定:
对于各种形状的散装材料层中的传热:
Nu = 0.106 Re,20 <Re <200;
Nu = 0.61 Re 0.67,Re> 200;
;
其中^ F是给定回填元素的表面积,m 2 ;
Z是流过该层的气体流量(质量),以该层的总横截面积为单位,kg /(m 2 ·s);
h是粘度系数,N·s / m 2。
气体加热过程中的对流传热系数不等于冷却过程中的对流传热系数(表4.7)。
在工业厂房,在加热下和通过对流热传递系数的冷却空气中,以改变从1至60 W /(米2 ·℃)。当空气速度(或烟道气)W = 8米/秒(d = 0.1米)和吨CP = 100 至 ℃的以 “23 W /(米2 ·℃),在W =300μm的速度/ s a 至 »872 W /(m 2 ·°С)。
表4.7 ^ 空气冷却和加热过程中α系数的值
|
辐射
炉内的主要热能由波长为0.4-50微米的电磁波承载。该范围包括0.4至0.8微米的可见光线(光)和波长为0.8至50微米的部分红外光谱。
由于该技术中使用的大多数材料实际上对热辐射是不透明的(除了玻璃,一些液体和气体),因此假设辐射与固体(或液体)体的相互作用过程集中在后者的表面上。
身体对热能的辐射不断发生。辐射能量在半透明介质中传播并且无效。根据身体的特性,落在其表面的辐射能被吸收,反射或穿过它:
或1 = A + R + D,
其中A = Q pogl / Q pad - 吸收;
R = - 反射;
D = - 身体吞吐量。
根据性质,他们区分:
1)完全黑色的身体:A = 1; R为0; D = 0;
2)完全白色的身体:A = 0; R是1; D = 0;
3)透明体:A = 0; R为0; D = 1;
4)灰体,吸收各种长度的波(不完全吸收)。不同波长的光线的吸收程度是相同的。身体反射的未被吸收的射线。灰体的特征在于黑度e;
5)有色(选择性)体,能够以不同方式吸收和反射不同波长的光线;
6)具有单色辐射发射率的物体,在窄波长范围内发射射线。
黑体辐射的能量正比于绝对温度的四次幂(斯蒂芬-玻尔兹曼常数,参见第4节)
,
其中s 一 -恒定辐射黑体,S 一个 = 5.67×10 -8 W /(米2 ·K 4);
^ Ç的 -辐射系数黑体Ç 上 = S 的 ×10 8 = 5.67 W /(米2 ·K 4)。
表中给出了各种物体的e值。4.8。
:两个灰度体,任意地分布在空间之间的热传递的计算,可以通过近似公式来执行
,
其中,ε 等降低的发射率,ε - 直 ε» 1 ε 2。
通过砌体的热损失由公式确定取决于外表面温度的总传热系数α在表中给出。4.9。
^ 表4.8 各种物体的整体黑度e (红外线范围内)
|
表4.9 ^ 总传热系数a,W /(m 2 ·°С)
|
通过厚壁中的开口的总热损失可以通过以下公式确定:
其中Φ是隔膜系数。
单原子和双原子气体的发射率是微不足道的,在热工计算中,它们被认为是热透明的。最感兴趣的是H 2 O和CO 2的组成燃烧产物的发射率。气体的发射率和吸收取决于充满气体的体积的大小和形状。
CO 2和H 2 O 的辐射能由以下表达式确定
:
气体的黑度总和等于发射气体的黑度之和:
其中z是水蒸气分压的修正系数(见图4.3)。
图。4.3。校正因子
为水蒸汽的分压
(98中的总压力千牛/米2)
的热量从气体通过辐射传递到壁的量,由下式给出:
,
其中ε 与 -壁的发射率;
εG -温度为T G时气体的黑度;
T G和T s分别是气体和壁的温度K.
在火焰炉中,辐射热传递总是伴随着对流。当结合传热计算伴随着通过对流和辐射,这是通过辐射用热传递系数:
热量通过辐射和对流传递的总量,为:
其中,α=α 大号 +α 到。
导热性
炉内导热性的传热是通过炉子的铺设和产品内部进行的。
的热的量^ Q,通过传导穿过壁(材料层的产品)通过依赖于壁厚小号,温度差(Ť 1 - Ť 2)时,表面F,时间t,由公式确定(在固定的热条件下):
1)对于单层平壁:
2)用于多层平壁:
3)用于单层圆柱形壁(通过1米厚的壁的热通量):
4)用于多层圆柱形壁:
多层平面壁的各个层之间的温度由下式定义的:
-所述第一和第二层之间:
-所述第二和第三层之间:
或
对于各个层是由公式确定之间的多层圆筒壁温度:
-第一之间 米层和第二层:
-所述第二和第三层之间:
或
导热系数l是身体的物理特性。这取决于身体的性质,温度,湿度和密度。表中给出了一些材料的导热系数值。4.10。
^ 表4.10 耐火材料 和隔热材料的导热系数
|
炉子的加热或炉子中产品的加热伴随着这些壁或产品内部及其表面上的温度随时间的连续变化。固体的变暖的非稳态热状况的速率的特征在于系数temperaturopovodnosti 一个,米2 /小时:
对于具有导热系数壁无限厚度和,所述初始温度Ť NACH是处处相同的,并且其表面被获取,并存储该温度Ť 敷料,在远处的温度X从表面在
t小时内将是:
流过以一定距离平行于表面截取的平面的热通量X远到t h是:
在通过表面上的第一t小时将传递的热的总量:
可以确定变暖深度根据下式在一个大的壁厚的表面温度的任何变化:
,
其中^ Ť p.sr -表面的平均温度的 S.
当X < 小号热累积的壁的数量Q AK加热期间的,由经验公式确定:
其中Ť 敷料 -加热的端部的壁表面的温度,约 C:
持续时间暖其厚度的壁和可以由下式确定:
。
^ 燃料燃烧装置的选择燃料燃烧装置的
计算是其正确设计和选择的基础,具体取决于工艺要求。
^ 热发生器
的计算计算的初始数据取自热发生器所针对的物体的热量计算。当燃烧气体燃料时,计算是每1立方米3,当燃烧液体燃料时 - 1千克燃料。
冷却剂的比容,从燃料燃烧而产生的:
其中,-的燃烧产品的体积,米3 /米3(m 3 / kg);
L 大约 - 燃料燃烧的理论空气消耗量,m 3 / m 3(m 3 / kg);
α - 燃料燃烧和烟气稀释的空气消耗系数。
:总空气流量系数a被从热平衡方程发现
其中Ç DG TEP特定的烟道气的热量在冷却剂,千焦/(米的温度- 3 · 的 ; C)
T heat - 冷却剂的温度,约为 C;
Ç 在TEP -在冷却剂的温度的空气的比热,千焦/(米3 · 关于 C);
Q p ñ -热值燃料,千焦/米3(千焦耳/公斤);
Ç 吨凛,Ť 米凛 -分别热容量千焦耳/(米3 · 约 C)[千焦耳/(千克· 约 C],和热源,前燃料温度的 C。;
Ç 在凛,Ť 在凛 -分别热,千焦耳/(米3 · 约 C)[千焦耳/(千克· 约 C],和热源,之前的空气温度的 C。;
h是热发生器的效率。
我们发现燃料燃烧和烟气稀释的总耗气系数:
空气消耗量由下式确定:
- 用于气体燃料:
其中V 热 - 热载体流量,m 3 / h;
-液体燃料:
总空气流量,米3 /小时:
(气体燃料)
(液体燃料)
在α= 1.3α空气流在燃烧室中的燃烧燃料:
;
。
气流对于烟道气的稀释
,
热发生器0.98-0.99的效率。
在计算燃烧室时,我们将燃烧前沿的热电压控制在2.32610之内6 -4.07·10 6 W / m 2 ; 热应力炉容积3489×10 6 -6.396×10 6 W /米3与气体燃料燃烧。
燃烧室的横截面,m 2:
穿孔锥体的直径(分配格栅),m:
燃烧室的容积,m 3:
燃烧室
的长度,m:燃烧器的形成锥体的长度(扇形),mm:
其中d g是燃烧器的直径。
穿孔锥孔中的空气速度v B = 1015m / s。为了保证这个速度所需的压降:
,
其中m in - 孔中气流系数,等于0.8;
r in - 空气密度,kg / m 3。
因此,对于热发生器的正常操作,热发生器前面的空气压力应该是:
其中p tr是空气和冷却剂沿其移动的整个路径的阻力。
在所述穿孔锥体的孔的空气速度(米/秒):
,
其中-空气流至燃烧的燃料,米3 /小时;
˚F 孔 -的穿孔锥体米的孔的总面积2。
接受喷气燃烧器孔中的平均气体速度v G = 75100 m / s。
在孔的气体速度(米/秒):
,
其中^ V ˚F -气体流速m 3 /小时; F G--气体通过孔的面积,m 2。
所需的压降:
其中m G是燃料流量系数,等于0.6;
ř Ť -气体密度,千克/米3,
因此,在燃烧器的气体压力应的正常操作:
,
其中p 在 -空气压力在发热体。
当计算热发生器中一次空气和二次空气通道的横截面时,采用10-12m / s的空气速度,对于热的热载体 - 12-12m / s。
火炬沿穿孔锥的相对范围是通过实验确定的:气孔的相对间距
在哪里,我们取1.3;
q = 9.81 - 重力加速度,m / s 2 ;
- 阴影扇区的平均宽度,mm;
v G - 平均气体流速,m / s;
d g - 燃烧器直径,mm。
火炬长度与扇区长度的比率取为:
= 1,031.10。
拉瓦尔喷嘴通常根据气体运动的绝热条件计算。对于这些条件,p cr的值由以下关系式确定:
其中k是绝热指数;
。
空气和氧气p Ť = 0.186 MN /米2(当米CR = = 0.528,p CR = p NAR = 0.0981 N /米2)。
实际上,拉瓦尔喷嘴建议在压力p T = 0.30.4 MN / m 2下使用。在较低压力下,建议使用简单的锥形喷嘴。计算拉瓦尔喷嘴的初始数据是气体流速,其压力和温度。
临界区的面积˚F CR由下式确定:
,
其中^ g ^ -气体流量,千克/秒;
p T - 喷嘴前的气体压力,MN / m 2 ;
T T--喷嘴前的气体温度,K;
;
R 是气体常数,N·m /(kg·℃)。
喷嘴的关键部分和出口部分中的气体参数使用气动功能确定。在这种情况下,使用速度系数= ,其中v - 气体速度; v cr - 临界模式的声速(喷嘴关键部分的气体速度)。在临界区L = 1。在喷嘴出口值升由以下给出:,
其中,-升的gasdynamical功能。
用于计算模式p = 0.0981 MN /米2:
。
输出速度和喷嘴:
在哪里。
在喷嘴密度的输出部分可以从公式得到:
,
其中; 是l的气动功能。
温度由下式给出:
,
其中,-升的gasdynamical功能。
p(l),e(l)和t(l)的值可以使用气体动力学函数的图表来确定k的值。喷嘴出口的区域:
。
喷嘴长度是根据拉瓦尔喷嘴开口,的极限角度来计算,其中,从所述喷嘴壁的静止没有观察到火焰分离(B 带 = 68)
,
其中,d和d KR -直径输出和临界拉伐尔喷嘴(气体通过的环形拉伐尔喷嘴当量直径时对于区域F和F cr)。
l c = 在bс = 7о。喷嘴的圆柱形部分的长度选自比率。拉瓦尔喷嘴前面的
横截面积F T和管道直径d T是基于获得氧气,天然气和压缩机空气的实际速度v T = 2530m / s和过热蒸汽的v T = 3040m / s的条件计算的。。由于总压力损失,获得的F cr和F值应增加510%(表19.1.4.11)。
表4.11。使用天然气(绝热指数k = 1.31),过热蒸汽(k = 1.33),空气或氧气(k= 1.4)的拉瓦尔喷嘴的 膨胀 比和速度比
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