Энергосбережение и экономия энергоресурсов в системах тгс.

1. Исходные данные.

Состав природного газа в процентах по объему (по табл. 1[1]):

%

%

%

%

%

%

%

2. Определение высшей и низшей теплоты сгорания газовой смеси.

Высшая теплота сгорания газовой смеси:

Низшая теплота сгорания газовой смеси:

где

 – объемные доли компонентов, входящих в состав газовой смеси, .

 – высшая теплота сгорания i-го компонента, входящего в состав газовой смеси,  (по табл. 5 прил. II [2]).

 – низшая теплота сгорания i-го компонента, входящего в состав газовой смеси,  (по табл. 5 прил. II [2]).

3. Определение расхода воздуха для полного сгорания 1 м³ газовой смеси.

1) Теоретический объем сухого воздуха, необходимого для полного сгорания  газовой смеси:

где коэффициенты, стоящие перед компонентами газовой смеси – это теоретическая потребность в кислороде компонентов смеси, .

 – процентное содержание компонентов, входящих в состав газовой смеси.

2) Теоретический объем влажного воздуха, необходимого для полного сгорания  газовой смеси:

где

 – влагосодержание атмосферного воздуха.

3) Действительный расход воздуха, необходимого для полного сгорания  газовой смеси:

где

 – коэффициент избытка воздуха.

4. Определение объемов продуктов сгорания.

1) Объем содержащегося в продуктах сгорания диоксида углерода:

2) Объем содержащегося в продуктах сгорания водяных паров:

 где

 – влагосодержание подаваемого на горение газа.

 – влагосодержание подаваемого на горение воздуха.

3) Объем содержащегося в продуктах сгорания азота:

4) Объем содержащегося в продуктах сгорания кислорода:

5) Полный объем влажных продуктов сгорания:

5. Определение температур горения.

1) Температура калориметрическая:

2) При температурах в топках котлов и печей до  степень диссоциации водяных паров невелика, ею можно пренебрегать. Из этого следует, что калориметрическая температура горения приравнивается к теоретической, т.е. .

3) Температура действительная:

где

 – низшая теплота сгорания газовой смеси.

 – объемы компонентов , содержащихся в продуктах сгорания газа при действительном коэффициенте избытка воздуха  и температуре , .

 – объемные теплоемкости при постоянном давлении компонентов  и температуре ,  (по табл. 1 прил. II [2]).

 – физическая теплота, вносимая в топочный объем.

– физическая теплота, вносимая в топочный объем с газовым топливом.

 – объемные доли i-х компонентов, входящих в состав газовой смеси, .

 – средняя удельная теплоемкость при постоянных давлении и температуре  i-го компонента, входящего в состав газовой смеси,  (по табл. 3 прил. II [2]).

 – начальная температура газовой смеси.

 – физическая теплота, вносимая в топочный объем с вторичным воздухом.

 – действительный расход воздуха.

 – средняя удельная теплоемкость воздуха при постоянных давлении и температуре  (по табл. 1 прил. II [2]).

 – температура подаваемого в топочный объем воздуха.

 – пирометрический коэффициент, который зависит от конструкции топки (по табл. 9 прил. II [2] для камерной печи).

6. Составление уравнения теплового баланса печи.

В общем виде уравнение теплового баланса для любой тепловой установки имеет вид:

где

 – статьи часового прихода теплоты в тепловую установку, .

 – статьи часового расхода теплоты из тепловой установки, .

I. Уравнение часового прихода теплоты в промышленную печь:

где

1)  – часовой приход теплоты с загружаемыми в печь деталями.

где

 – часовой расход металла, подаваемого в печь.

 – энтальпия загружаемого металла.

 – средняя удельная теплоемкость металла [1].

 – температура металла в момент его загрузки.

2)  – часовой приход теплоты с подаваемым в зону горения вторичным воздухом.

где

 – физическая теплота, вносимая в топочный объем с вторичным воздухом.

3)  – часовой приход теплоты с газовым топливом.

где

 – физическая теплота, вносимая в топочный объем с газовым топливом.

4)  – часовой приход теплоты, поступающий в результате химических реакций горения газового топлива.

где

 – высшая теплота сгорания газовой смеси.

II. Уравнение часовых расходов теплоты из промышленной печи:

где

1)  – часовой расход теплоты с нагретыми до температуры термообработки деталями, выгружаемыми из печи.

где

 – часовой расход металла, подаваемого в печь.

 – энтальпия металла при температуре термообработки.

 – средняя удельная теплоемкость металла [1].

 – температура термообработки металла.

2)  – часовой расход теплоты, уносимой из камеры сгорания с уходящими газами.

где

– энтальпия продуктов сгорания, покидающих топочную камеру печи.

 – объемная доля i-го компонента, входящего в состав продуктов сгорания, .

 – теплоемкость i-го компонента, входящего в состав продуктов сгорания,  (по табл. 1 прил. II [2]).

 – температура покидающих топочную камеру тепловой установки продуктов сгорания.

3) При правильной наладке газогорелочных устройств печи химического недожога топлива не происходит:

4)  – часовой расход теплоты, затрачиваемой на компенсацию теплопотерь через наружные ограждения тепловой установки.

где

 – коэффициент теплопередачи ограждения топочной камеры.

 – площадь топочной камеры по внутреннему обмеру.

 – температура в топочной камере печи.

 – температура наружного воздуха в помещении цеха.

5)  – часовой расход теплоты через открытые окна в виде тепловой лучистой энергии, выбивающейся в момент загрузки и выгрузки деталей.

где

 – абсолютная действительная температура в топочной камере печи.

 – площадь поверхности открытых окон и щелей промышленной печи.

 – доля времени, в течение которого окно остается открытым (т.е. отношение времени, в течение которого окно открыто, , к полному времени пребывания материала в тепловой установке ).

 – коэффициент диафрагмирования.

 – коэффициент прямого излучения окон.

6)  – часовой расход теплоты, требуемой для компенсации неучтенных теплопотерь