Nas caldeiras, bem como em outras instalações de aquecimento, nem todo o calor liberado durante a combustão do combustível é usado. O suficiente o máximo de o calor sai junto com os produtos da combustão para a atmosfera, parte é perdida através do corpo da caldeira e uma pequena parte é perdida devido à subcombustão química ou mecânica. Subcombustão mecânica refere-se à perda de calor devido à falha ou arrastamento de elementos de cinzas com partículas não queimadas.

O balanço térmico da caldeira é a distribuição do calor liberado durante a combustão do combustível em calor útil utilizado para o fim a que se destina e em perdas de calor que ocorrem durante a operação de equipamentos térmicos.

Esquema das principais fontes de perda de calor.

Como valor de referência do aporte de calor, toma-se o valor que poderia ser liberado com o menor poder calorífico de todo o combustível.

Se a caldeira usa combustível sólido ou líquido, o balanço térmico é calculado em quilojoules para cada quilograma de combustível consumido e, quando o gás é usado, para cada metro cúbico. Em ambos os casos, o balanço térmico pode ser expresso em porcentagem.
Equação de equilíbrio térmico
A equação para o balanço térmico da caldeira na queima de gás pode ser expressa pela seguinte fórmula:

Parâmetros de carga ideais garantem alto desempenho do sistema de aquecimento.

• QT=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6;
• onde QT é a quantidade total de calor térmico que entrou no forno da caldeira;
• Q1 - calor útil, que é usado para aquecer o refrigerante ou produzir vapor;
• Q2 é a perda de calor que escapa para a atmosfera com os produtos da combustão;
• Q3 - perda de calor associada à combustão química incompleta;
• Q4 - perda de calor por subqueima mecânica;
• Q5 - perda de calor pelas paredes da caldeira e tubulações;
• Q6 - perda de calor devido à remoção de cinzas e escórias do forno.

Como pode ser visto na equação do balanço de calor, ao queimar combustíveis gasosos ou líquidos, não há valores de Q4 e Q6, que são típicos apenas para combustíveis sólidos.

Se o balanço de calor é expresso como uma porcentagem do calor total (QT=100%), então esta equação assume a forma:

• 100=q1+q2+q3+q4+q5+q6.

Se dividirmos cada termo da equação do balanço de calor dos lados esquerdo e direito por QT e multiplicar por 100, obtemos o balanço de calor como uma porcentagem da entrada total de calor:

• q1=Q1*100/QT;
• q2=Q2*100/QT e assim por diante.

Se combustível líquido ou gasoso for usado na caldeira, não haverá perdas q4 e q6, a equação do balanço de calor da caldeira em porcentagem assume a forma:

• 100=q1+q2+q3+q5.

Cada tipo de calor e equações devem ser considerados com mais detalhes.

Calor que foi usado para o propósito pretendido (q1)

Esquema do princípio de operação de um gerador de calor estacionário.

O calor que é utilizado para sua finalidade direta é aquele que é gasto no aquecimento do refrigerante, ou na obtenção de vapor com uma determinada pressão e temperatura, que é calculada a partir da temperatura da água que entra no economizador da caldeira. A presença de um economizador aumenta significativamente o valor calor útil, pois permite um maior aproveitamento do calor contido nos produtos da combustão.

Durante a operação da caldeira, a elasticidade e a pressão do vapor dentro dela aumentam. O ponto de ebulição da água também depende deste processo. Se em condições normais o ponto de ebulição da água é de 100 ° C, com o aumento da pressão do vapor, esse número aumenta. Neste caso, o vapor que está na mesma caldeira junto com a água fervente é chamado de saturado, e o ponto de ebulição da água a uma dada pressão vapor saturadoé chamada de temperatura de saturação.

Se não houver gotículas de água no vapor, ele é chamado de vapor saturado seco. A fração mássica de vapor saturado seco em vapor úmido é o grau de secura do vapor, expresso em porcentagem. Em caldeiras a vapor, a umidade do vapor varia de 0 a 0,1%. Se a umidade exceder esses indicadores, a caldeira não funciona no modo ideal.

O calor útil, que é gasto no aquecimento de 1 litro de água da temperatura zero até o ponto de ebulição a pressão constante, é chamado de entalpia do líquido. O calor gasto para converter 1 litro de líquido em ebulição em um estado de vapor é chamado de calor latente de vaporização. A soma desses dois indicadores é o conteúdo total de calor do vapor saturado.

Perda de calor com produtos de combustão escapando para a atmosfera (q2)
Este tipo de perda em termos percentuais mostra a diferença entre a entalpia dos gases de combustão e o ar frio que entra na caldeira. As fórmulas para determinar essas perdas diferem quando se utilizam diferentes tipos de combustíveis.

A combustão do óleo combustível leva à perda de calor devido à subqueima química.

Ao usar combustível sólido, as perdas q2 são:

• q2=(Ig-αg*Ic)(100-q4)/QT;
• onde Ig é a entalpia dos gases que saem da atmosfera (kJ/kg), αg é o coeficiente de excesso de ar, Iv é a entalpia do ar necessário para a combustão na temperatura de sua entrada na caldeira (kJ/kg).

O indicador q4 é introduzido na fórmula porque o calor liberado durante a combustão física de 1 kg de combustível deve ser levado em consideração, e não para 1 kg de combustível que entra na fornalha.

Ao usar combustíveis gasosos ou líquidos, a mesma fórmula tem a forma:

• q2=((Ig-αg*Ic)/QT)*100%.

As perdas de calor com gases de combustão dependem do estado da própria caldeira de aquecimento e do modo de operação. Por exemplo, ao carregar manualmente o combustível no forno, as perdas de calor desse tipo aumentam significativamente devido ao influxo periódico de ar fresco.

Perdas de energia térmica com escape para a atmosfera gases de combustão aumentam com o aumento da temperatura e da quantidade de ar consumida. Por exemplo, a temperatura dos gases que saem da atmosfera na ausência de um economizador e de um aquecedor de ar é de 250-350°C, e na presença deles é de apenas 120-160°C, o que aumenta a quantidade de calor útil várias vezes.

Esquema de ligação da caldeira.

Por outro lado, uma temperatura insuficiente dos produtos de combustão que saem pode levar à formação de condensado de vapor de água nas superfícies de aquecimento, o que também afeta a formação de gelo nas chaminés no inverno.

A quantidade de ar consumida depende do tipo de queimador e do modo de funcionamento. Se for aumentado em relação ao valor ideal, isso leva a um alto teor de ar nos gases de combustão, o que também leva parte do calor. Este é um processo inevitável que não pode ser interrompido, mas pode ser reduzido ao mínimo. Na realidade moderna, o coeficiente de fluxo de ar não deve exceder 1,08 para queimadores com injeção total, 0,6 para queimadores com injeção de ar parcial, 1,1 para queimadores com alimentação forçada de ar e mistura e 1,15 para queimadores de difusão com mistura externa. A presença de vazamentos de ar adicionais no forno e nos tubos da caldeira leva a um aumento nas perdas de calor com o ar de saída. Manter o fluxo de ar em um nível ideal permite reduzir o valor de q2 ao mínimo.

Para minimizar o valor de q2, é necessário limpar as superfícies externas e internas da caldeira em tempo hábil, monitorar a ausência de calcário, o que reduz a transferência de calor do combustível queimado para o transportador de calor, cumprir as requisitos para a água utilizada na caldeira, monitore a caldeira e as conexões da tubulação quanto a danos, para não permitir o fluxo de ar. O uso de superfícies de aquecimento elétrico adicionais no caminho do gás consome eletricidade. No entanto, a economia do consumo ideal de combustível será muito maior do que o custo da eletricidade consumida.

Perda de calor por subqueima química de combustível (q3)

Este tipo de circuito protege o sistema de aquecimento contra superaquecimento.

O principal indicador de combustão química incompleta de combustível é a presença de monóxido de carbono nos gases de escape (quando se utiliza combustível sólido) ou monóxido de carbono e metano (quando se queima combustível gasoso). A perda de calor da queima química é igual ao calor que pode ser liberado durante a combustão desses resíduos.

A combustão incompleta do combustível depende da falta de ar, má mistura do combustível com o ar, diminuição da temperatura no interior da caldeira ou quando a chama do combustível queimado entra em contato com as paredes da caldeira. No entanto, um aumento excessivo na quantidade de oxigênio de entrada não apenas não garante a combustão completa do combustível, mas também pode interromper o funcionamento da caldeira.

O teor ideal de monóxido de carbono na saída do forno a uma temperatura de 1400°C não deve ser superior a 0,05% (em termos de gases secos). Nesses valores, a perda de calor por subqueima será de 3 a 7%, dependendo do combustível. A falta de oxigênio pode elevar esse valor até 25%.

Mas é necessário alcançar tais condições para que não haja subqueima química do combustível. É necessário garantir o fornecimento ideal de ar ao forno, manter uma temperatura constante dentro da caldeira e obter uma mistura completa da mistura de combustível com o ar. A operação mais econômica da caldeira é alcançada quando o teor de dióxido de carbono nos produtos de combustão que escapam para a atmosfera está no nível de 13-15%, dependendo do tipo de combustível. Com um excesso de entrada de ar, o teor de dióxido de carbono na fumaça que sai pode diminuir em 3-5%, mas a perda de calor aumentará. Durante a operação normal do equipamento de aquecimento, as perdas q3 são 0-0,5% para carvão pulverizado e 1% para fornos em camadas.

Perda de calor por subqueima física (q4)
Esse tipo de perda ocorre devido ao fato de partículas de combustível não queimadas caírem pela grelha para o cinzeiro ou serem transportadas junto com os produtos da combustão através da tubulação para a atmosfera. A perda de calor por subqueima física depende diretamente do projeto da caldeira, da localização e forma da grelha, da força de tração, do estado do combustível e de sua sinterização.

As perdas mais significativas são de subqueima mecânica durante a combustão em camadas de combustível sólido e tração excessivamente forte. Neste caso, um grande número de pequenas partículas não queimadas é levada com a fumaça. Isso é especialmente bem manifestado ao usar combustível heterogêneo, quando pequenos e grandes pedaços de combustível se alternam nele. A combustão de cada camada acaba sendo não uniforme, pois pequenos pedaços queimam mais rápido e são levados pela fumaça. O ar entra nas lacunas resultantes, o que resfria grandes pedaços de combustível. Ao mesmo tempo, eles são cobertos com uma crosta de escória e não queimam completamente.

As perdas de calor durante a queima mecânica são geralmente cerca de 1% para fornos de carvão pulverizado e até 7,5% para fornos em camadas.

Perda de calor diretamente através das paredes da caldeira (q5)
Este tipo de perda depende da forma e design da caldeira, da espessura e qualidade do revestimento da caldeira e dos tubos da chaminé e da presença de uma tela de isolamento térmico. Além do mais, grande influência O design do próprio forno, bem como a presença de superfícies de aquecimento adicionais e aquecedores elétricos no caminho da fumaça, afetam as perdas. Essas perdas de calor aumentam na presença de correntes de ar na sala onde o equipamento de aquecimento está localizado, bem como no número e na duração da abertura do forno e das escotilhas do sistema. A redução do número de perdas depende do correto revestimento da caldeira e da presença de um economizador. Favoravelmente, o isolamento térmico dos tubos através dos quais os gases de escape são descarregados na atmosfera afeta a redução das perdas de calor.

Perda de calor devido à remoção de cinzas e escórias (q6)
Este tipo de perda é típico apenas para combustível sólido em estado grumoso e pulverizado. Quando não é queimado, partículas de combustível não resfriado caem no cinzeiro, de onde são retiradas, levando consigo parte do calor. Essas perdas dependem do teor de cinzas do combustível e do sistema de remoção de cinzas.

O balanço térmico da caldeira é um valor que mostra o funcionamento óptimo e económico da sua caldeira. Pela magnitude do balanço térmico, é possível determinar medidas que ajudarão a economizar combustível queimado e aumentar a eficiência dos equipamentos de aquecimento.

No processo de modernização (reconstrução), ao substituir alguns materiais no revestimento das caldeiras por outros, é necessário verificar como a substituição afetará a perda de calor (q 2) através de estruturas de fechamento não blindadas e se as temperaturas dos materiais utilizados ser aceitável. A perda de calor através da alvenaria (q 2), a temperatura da superfície externa e a temperatura no plano de contato entre as camadas da alvenaria podem ser determinadas a partir do diagrama mostrado na fig. Pr-2 para fluxo de calor estacionário. O diagrama fornece o valor da perda de calor através da alvenaria e a temperatura da superfície externa da alvenaria não blindada, dependendo da resistência térmica da alvenaria.

onde: S 1, S 2, S 3 - a espessura das camadas individuais do forro;

λ 1 , λ 2 , λ 3 - condutividade térmica do material dessas camadas em suas temperatura média, que

tomado de acordo com os dados de referência da seção 10 com um coeficiente de 1,2,

permeabilidade a gases de alvenaria.

A temperatura no plano de contato entre as camadas é determinada pela fórmula:

onde: t 1 é a temperatura superficial da camada com maior temperatura;

t2 é a temperatura da segunda superfície no plano de contato entre as camadas;

A razão da espessura da respectiva camada em m para sua condutividade térmica em W/(m⋅K) ou

kcal/(m⋅hora⋅graus).

Exemplo. Determine a perda de calor através de 1m 2 de revestimento não blindado com uma espessura de: argila refratária leve γ = 1000 kg / m 3 - 280 mm e lã mineral γ = 150 kg / m 3 - 50 mm a uma temperatura de superfície interna t 1 \u003d 1000 0 C.

Definimos a temperatura no plano de contato entre as camadas de argila refratária e lã mineral t 2 \u003d 110 0 C e a temperatura da superfície externa da parede t 3 \u003d 70 0 C.

Temperatura média da camada de fireclay:

Temperatura média da camada de lã mineral:

O coeficiente de condutividade térmica da camada de argila refratária, levando em consideração o coeficiente de permeabilidade ao gás em t sr.sh:

λ w.r. =λ w.555 ⋅ k gás.pr. =0,5⋅1,2=0,6 W/(m⋅K) ou 0,43⋅1,2=0,516 kcal/(m⋅h⋅g),

λ w - veja o nomograma na fig. 10.5.

O coeficiente de condutividade térmica da camada de lã mineral em t sr.m.v. :

λ m.w.r. = λ m.w.90 = 0,128 W/(m⋅K) ou 0,11 kcal/(m⋅h⋅g),

λ m.v. – ver nomograma na fig. 10.8.

Resistência térmica da alvenaria:

(m 2 ⋅K) / W ou

(m 2 ⋅h⋅g) / kcal.

De acordo com o nomograma da Fig. Pr-2, a temperatura da parede externa em R \u003d 1,02 (m 2 ⋅K) / W ou 1,19 (m 2 ⋅h⋅g) / kcal e t 1 \u003d 1000 0 С será t 3 \u003d 85 0 С e o fluxo de calor através do revestimento q 2 \u003d 890 W / m 2 ou 765 kcal / m 2 ⋅ h. A temperatura no plano de contato entre as camadas será igual a:

O valor obtido de t 2 não corresponde significativamente (não próximo) ao aceito. Definimos a temperatura no plano de contato entre as camadas de fireclay e lã mineral

t 2 \u003d 440 0 С, a temperatura da superfície externa da parede t 3 \u003d 88 0 С e recalcule. ;

λ w.r. =λ w.720 ⋅ k gás.pr. =0,547⋅1,2=0,656 W/(m⋅K) ou 0,47⋅1,2=0,564 kcal/(m⋅h⋅g);

λm.w.r. = λm.w.264 = 0,14 W/(m⋅K) ou 0,12 kcal/(m⋅h⋅g);

(m 2 ⋅K) / W ou

(m 2 ⋅h⋅g) / kcal.

De acordo com o nomograma da Fig. Pr-2, a temperatura da parede externa em R \u003d 0,936 (m 2 ⋅K) / W ou 1,09 (m 2 ⋅h⋅g) / kcal e t 1 \u003d 1000 0 С será t 3 \u003d 90 0 С e q 2 \u003d 965 W / m 2 ou 830 kcal / (m 2 ⋅ h) (perda de calor através do revestimento não blindado). Especificamos a temperatura no plano de contato entre as camadas:

Os resultados obtidos estão próximos dos valores aceitos, portanto, o cálculo está correto.

A temperatura máxima para o uso de lã mineral é de 600 0 C (ver Tabela 10.46), ou seja, o uso destes materiais ao colocar a caldeira neste caso é aconselhável.

A temperatura da superfície externa do revestimento t 3 \u003d 90 0 C não atende aos requisitos das Normas Sanitárias. Portanto, a resistência térmica do revestimento - troca R deve ser aumentada para ~4 (m 2 ·h ·g) / kcal (ver nomograma na Fig. Pr-2). A resistência térmica pode ser aumentada colocando uma camada adicional de material isolante térmico com t max de aplicação não superior a 110 0 C.

Ministério da Educação e Ciência da Federação Russa

FGAOU VPO

Universidade Federal dos Urais em homenagem ao primeiro presidente da Rússia B.N. Yeltsin

TRABALHO DO CURSO

Cálculo térmico de verificação de uma caldeira de água quente

Chefe O.A. lagostim

Aluno P.A. Stadukhin

Grupo ENZ-320915s

Ecaterimburgo - 2015

Introdução

.Dados iniciais

2.

.Cálculo térmico da caldeira

3.1Características estimadas do combustível

3.2Cálculo de volumes de ar e produtos de combustão

3

4Balanço térmico da caldeira

5Cálculo térmico do forno

6Cálculo de feixes convectivos

4.Discrepância de balanço de calor estimado

Conclusão

Bibliografia

Introdução

Este trabalho apresenta um cálculo térmico de verificação de uma caldeira de água quente projetada para aquecer a água da rede durante a combustão de gás. Um cálculo de verificação é realizado para avaliar a economia e a confiabilidade da caldeira ao operar com um determinado combustível, identificar as medidas de reconstrução necessárias, selecionar equipamentos auxiliares e obter matérias-primas para cálculos: aerodinâmica, hidráulica, temperatura do metal e resistência da tubulação, desgaste da tubulação velocidade, corrosão, etc.

As especificidades do cálculo da caldeira são a incerteza das temperaturas intermediárias dos gases e do fluido de trabalho - o transportador de calor, incluindo a temperatura dos gases de combustão; portanto, o cálculo é realizado pelo método de aproximações sucessivas, primeiro definindo um determinado valor da temperatura dos gases que saem da caldeira e, em seguida, comparando-o com os resultados do cálculo. Desvios permitidos nos valores desta temperatura não devem exceder ± 5%.

1. Dados iniciais

.Marca da caldeira: KV-GM-4.65-95P.

2.Combustível: Gasoduto Yarino-Perm.

.Saída da caldeira Q para = 4,65 MW.

.Temperatura inicial da água t 1=55cerca de A PARTIR DE.

.Temperatura máxima da água na saída da caldeira t 2=95cerca de A PARTIR DE.

.Pressão da água na entrada da caldeira: p 1= 12bar.

.A caldeira gera 60% da potência nominal útil de calor.

2. Descrição do projeto da caldeira e do dispositivo de combustão

A marca de caldeira de água quente KV-GM-4.65-95P é projetada para água quente temperatura 95°C utilizado em sistemas de aquecimento, abastecimento de água quente para fins industriais e domésticos.

A caldeira tipo KV-GM é um dispositivo sem estrutura de suporte. O sistema de tubulação possui suportes soldados aos coletores inferiores. Os suportes localizados na junção da câmara de combustão e do eixo de convecção são fixos. As caldeiras do tipo KV-GM-4.65-95P consistem em um único sistema de tubulação.

A câmara de combustão, que tem uma disposição horizontal com circulação forçada de água de fluxo direto, é blindada por tubos de 51x4 mm de diâmetro, que estão incluídos em coletores de 159x6 mm de diâmetro. Os coletores são conectados a superfícies de aquecimento radiativo e convectivo com isolamento de tubulação leve e revestimento à prova de gás.

A superfície de aquecimento convectiva está localizada em um eixo vertical e é montada a partir de telas em forma de U de tubos com diâmetro de 28x3 mm.

A caldeira está equipada com um queimador tipo RGMG. O queimador é instalado na caixa de ar da caldeira, que é fixada na blindagem da tela frontal.

O movimento de água e gás na caldeira é organizado em contracorrente - a água da rede é fornecida às superfícies de aquecimento convectivo e removida das telas de combustão. O movimento da água é fornecido por uma bomba.

No colector de saída da caldeira, até às válvulas de corte, estão instalados: um manómetro, um medidor de temperatura e um tubo com um dispositivo de corte para a evacuação do ar durante o enchimento da caldeira. Equipado com válvulas de segurança.

A caldeira possui válvulas de drenagem e de ar com válvulas de corte, que proporcionam a possibilidade de retirar água e sedimentos das secções inferiores de todos os elementos da caldeira e retirar o ar das partes superiores.

As caldeiras KV-GM estão equipadas com escadas de plataforma para facilitar a manutenção.

tabela 1

Características técnicas da unidade de caldeira KV-GM-4.65-95P

Capacidade de aquecimento, MW4,65 Pressão de funcionamento da água na entrada da caldeira / na saída da caldeira, MPa1,6 / 1,0 Temperatura da água na entrada / saída, ˚C70 / 150 Caudal de água através da caldeira, t / h combustível para gás natural, m3/h501 Resistência aerodinâmica, Pa, não superior a 270 Coeficiente de excesso de ar para gás natural de acordo com GOST 5542, não superior a 1,15 Temperatura do gás de escape, ˚С130 Faixa de controle, %30 - 100 Eficiência da caldeira a gás natural, %, não inferior a 94,4 Dimensões totais em isolamento leve com revestimento metálico, mm: - comprimento ao longo das partes salientes do bloco da caldeira; - largura ao longo das partes salientes do bloco da caldeira; - altura do piso da sala das caldeiras até as partes salientes do bloco da caldeira 5720 2284 1985 Peso da caldeira sem queimador, kg, não superior a 9700

3. Cálculo térmico da caldeira

.1 Classificações de combustível

Combustível: Gasoduto Yarino-Perm.

CH 4 - 38

A PARTIR DE 2H 6 - 25,1

A PARTIR DE 3H 8 - 12,5

A PARTIR DE 4H 10 - 3,3

A PARTIR DE 5H 12 - 1,30

N 2 - 18,7

H 2S-1.1

Valor calorífico líquido Q n R = 46,890 MJ/m 3

Densidade em 0 º C e 101,3 kPa ρ = 1,196 kg/m 3

3.2 Cálculo de volumes de ar e produtos de combustão

O coeficiente de excesso de ar aumenta à medida que os produtos da combustão se movem pelos dutos de gás da unidade da caldeira. Isso se deve ao fato de que a pressão nos dutos de gás (para caldeiras operando sob vácuo) é menor que a pressão do ar circundante e, através de vazamentos no revestimento, o ar atmosférico é sugado para o caminho do gás da unidade. Normalmente, nos cálculos, a temperatura do ar sugado para os dutos de gás é igual a 30 ° C.

Para caldeiras pressurizadas, o coeficiente de excesso de ar na seção do duto da fornalha ao aquecedor de ar é considerado constante.

Tomamos o coeficiente de consumo de ar no forno α t = 1,05 (2), coeficiente de fluxo de ar atrás da superfície convectiva α kp = α t + Δα, Onde Δα = 0,05 - sucção de ar no feixe convectivo (2): α uau = 1,1. Valor médio do coeficiente de fluxo de ar α qua = (α t + α kp )/2 = 1,075 (na parte convectiva).

Quantidade teórica de ar: V n cerca de =12,37m 3/h

Volumes teóricos de ar e produtos de combustão:

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

Volume real de vapor de água:

Volume real de gás de combustão:

V n G = V n oRO2 +V n oN2 +V n H2O +(α eu -1) V n cerca de

Fração de volume de vapor de água:

R H2O = V n H2O /V n G

Fração volumétrica de gases triatômicos:

R RO2 = V n oRO2 /V n G

A proporção total de vapor de água e gases triatômicos:

R P = RH2O + R RO2

mesa 2

Cálculo de volumes de ar e produtos de combustão

Nº p/p Nome do valor Designação Dimensão α t α qua α uau 1. Volume real de vapor de água V H2O m 3/m 32,4802,4852,4902. Volume real de produtos de combustão V G m 3/m 314,52814,84315,1573. Fração volumétrica de vapor de água nos produtos de combustão R H2O -0,1710,1670,1644. Fração volumétrica de gases triatômicos em produtos de combustão R RO2 -0,1010,0990,0975. Fração total de vapor de água e gases triatômicosR P -0,2720,2660,261

3.3 Cálculo de entalpias de ar e produtos de combustão

Tabela 3

Entalpias do ar e produtos de combustão

t, оСIgo, kJ/m3Ivo, kJ/m3Ig= Igo+Ivo (α t-1) Ig \u003d Igo + Ivo (α ух-1)30495,9100191816412000,052041,075200387633024041,14123,65400791967048254,2600122391026612752,3800167321396417430,21000211131778622002,31200262172169527301,751400310622567832345,91600360682972237554,11800411653379242854,62000463053792348201,15

3.4 Balanço térmico da caldeira

Durante o funcionamento de uma caldeira de água quente, todo o calor fornecido a ela é gasto na geração de calor útil contido no vapor ou na água quente e na cobertura de várias perdas de calor. A quantidade total de calor fornecida à unidade da caldeira é chamada de calor disponível e denotada por Q R . Entre o calor que entrou na unidade da caldeira e saiu dela, há igualdade. O calor que sai da unidade da caldeira é a soma do calor útil e das perdas de calor associadas ao processo tecnológico de geração de vapor ou água quente. Portanto, o balanço térmico da caldeira para 1 m 3 gás em condições normais parece:

Q R = Q 1+Q 2+Q 3+Q 5, Onde

R - calor disponível, kJ/m 3;1- Calor útil contido em vapor ou água quente, kJ/m 3;2- perda de calor com gases de escape, kJ/m 3 ;3 - da incompletude química da combustão, kJ/m3 ;5

MINISTÉRIO DA ENERGIA E ELETRIFICAÇÃO DO DEPARTAMENTO TÉCNICO DA URSS PARA OPERAÇÃO DE SISTEMAS DE ENERGIA

CONFIANÇA ESTADUAL DE TODA UNIÃO PARA A ORGANIZAÇÃO E
RACIONALIZAÇÃO DE CENTRAIS E REDES DISTRITORES
(ORGRES)

INSTRUÇÕES METODOLÓGICAS SOBRE TÉRMICA
FATURAMENTO E TESTES TÉRMICOS
ISOLAMENTO DA CALDEIRA

BUREAU DE INFORMAÇÕES TÉCNICAS
MOSCOU 1967

Compilado por ORGRES Gabinete de Informação Técnica

Editor: Eng. S.V.KHIZHNYAKOV

INTRODUÇÃO

Foi estabelecido que as perdas de calor para o ambiente externo da superfície do revestimento de caldeiras modernas não devem exceder 300 kcal/m 2 ∙ h, um Temperatura máxima na superfície externa da alvenaria não deve ser superior a 55 ° C a uma temperatura ambiente média de cerca de 30 ° C ao longo da altura da caldeira [L. , , ].

Ao mesmo tempo, a perda de calor máxima total permitida pela unidade da caldeira para o ambienteq 5 são determinados pelo "cálculo térmico de unidades de caldeira" [L. ], estabelecendo a relação entre a perda de calor e a saída de vapor das caldeiras. De acordo com cálculo térmico para caldeiras modernas com capacidade de vapor D = 220 ÷ 640 t/hq 5 é 0,5 - 0,4% do consumo de combustível. Este valor, que é relativamente pequeno no balanço térmico global da caldeira, adquire uma escala completamente diferente quando convertido em valores absolutos, chegando a cerca de10.000 kcal/h por 1 MW de capacidade instalada e perdas de calorq 5 exceder 50% de todas as perdas de calor através do isolamento térmico de usinas de energia em bloco.

Em alguns casos, devido ao desvio das soluções de design, instalação de baixa qualidade, uso de materiais ineficientes e soluções de design malsucedidas, destruição parcial do revestimento e isolamento térmico da caldeira durante os reparos equipamentos tecnológicos, e também como resultado do envelhecimento durante a operação de longo prazo, um excesso do valorq 5 acima dos valores padrão. Quando o suficiente grande importância perdas de calor da caldeira para o ambienteQ 5 (kka l/h) ainda que ligeiramente superior ao valorq 5 (%) está associado a perdas de calor muito significativas. Assim, por exemplo, um aumentoq 5 em 0,1% para caldeiras modernas é equivalente a uma queima de aproximadamente 2,0 t combustível de referência por ano por 1 MW de capacidade instalada. Além disso, o aumentoq 5 piora significativamente a condição sanitária e técnica da sala das caldeiras.

Naturalmente, uma determinação experimental suficientemente precisa do valor realq 5 (em contraste com a definição adotada durante o teste de caldeirasq 5 como elemento residual do balanço térmico) e a sua adequação às normas existentes deve ser posto em prática da mesma forma que é habitual para o resto do isolamento térmico das condutas de vapor e equipamentos das centrais eléctricas [L. ].

1. DISPOSIÇÕES GERAIS

Ao avaliar as perdas totais de calor da unidade de caldeira, a mais difícil das estruturas de proteção térmica a ser testada é o seu revestimento [L. , , ].

Os revestimentos das caldeiras modernas são divididos em dois tipos principais:

1. Revestimentos de tubos (recheados e feitos de lajes pré-fabricadas) montados diretamente em tubos de tela.

2. Alvenaria blindada montada na estrutura.

Revestimentos de tijolos antigos apoiados porEstou na base, atualmente deixada em caldeiras pequenas ou obsoletas.

O design das alvenarias modernas prevê a presença de fixadores metálicos localizados na espessura da alvenaria e se estendendo parcialmente até a superfície externa (pinos, suportes, etc.). Essas partes metálicas das alvenarias são pontes térmicas através das quais o calor flui para áreas individuais da superfície. Em alguns projetos, a transferência de calor é de 30 a 40% do fluxo total de calor através de seções individuais do revestimento. Esta circunstância prevê a necessidade de uma colocação adequada de pontos de medição nas superfícies dessas alvenarias, o que garante a obtenção de condições médias de transferência de calor.

De acordo com as condições de transferência de calor, os revestimentos sem revestimento metálico e com revestimento metálico diferem significativamente. Uma característica específica deste último é a propagação do calor ao longo do plano da pele, que equaliza a temperatura em suas áreas significativas. Sob várias condições externas de transferência de calor (fluxos de ar, contrafluxo local de calor radiante), essa equalização de temperatura leva a uma flutuação acentuada nos valores de perdas de calor específicas em seções adjacentes da pele. Outra característica da alvenaria com revestimento é a possibilidade de transbordamento de calor por convecção ao longo da altura no espaço entre o revestimento e a alvenaria.

Essas circunstâncias exigem a medição das perdas de calor ao longo da pele em um número suficientemente grande de pontos, especialmente ao longo da altura, apesar da aparente uniformidade do campo de temperatura.

A complexidade de levar em conta as perdas de calor das vigas da estrutura de revestimento e da caldeira é resolvida nestas diretrizes introduzindo algumas condições médias de medição. Essa decisão se justifica pela participação relativamente pequena dessas superfícies liberadoras de calor na quantidade total de perdas de calor da caldeira.unidade ao meio ambiente.

Uma característica dos testes térmicos do isolamento de tubulações e dutos de caldeira, que estão na esfera de troca de calor mútua intensiva entre eles e o revestimento, é a necessidade de determinar cuidadosamente sua superfície de calor realmente liberadora, em vez de absorvedora, ou seja, superfície não "fechada" por um fluxo de calor mais intenso vindo de objetos próximos.

A verdadeira direção do fluxo de calor é estabelecida neste caso por medições de controle do fluxo de calor específico de várias superfícies que irradiam calor umas para as outras.

Projetado diretrizes determinar o método de medição dos fluxos de calor específicos e a classificação de todas as superfícies de liberação de calor da unidade de caldeira em termos de condições de transferência de calor.

Os fluxos de calor específico medidos, calculados em média para seções individuais, referem-se às áreas das superfícies de liberação de calor dessas seções, determinadas por medição direta.

Tal esquema permite avaliar as perdas de calor para elementos individuais do revestimento e isolamento térmico da caldeira, revela a participação de cada elemento na quantidade total de perda de calor e também caracteriza a qualidade do revestimento e do isolamento térmico.

A viabilidade técnica do teste térmico do revestimento da caldeira foi determinada pelo uso de um dispositivo fundamentalmente novo - um medidor de calor de modelagem ORGRES ITP-2. Em condições térmicas difíceis de operação da unidade de caldeira, o princípio de operação e o design do dispositivo ITP-2 permitem determinar, com precisão suficiente e um curto período de tempo para uma única medição, diretamente de maneira direta, fluxos de calor específico comsuperfícies de transferência de calor (densidade de fluxo de calor) independentemente de sua forma, tamanho, condição da superfície (isolamento, metal) e condições de transferência de calor.

A pequena inércia do dispositivo, o pequeno tamanho de seus sensores e sua completa intercambialidade permitem medições de massa de fluxos de calor com o uso simultâneo de um grande número de sensores de todas as superfícies de liberação de calor da unidade da caldeira.

Deve-se notar que o uso de outros métodos geralmente aceitos para determinar a perda de calor (1 - pela diferença entre as temperaturas medidas da superfície e do ambiente; 2 - pela resistência térmica da camada de proteção térmica, determinada pela temperatura diferença nele; 3 - por medição direta usando medidores de fluxo de calor como um medidor de calor Schmidt ) nas condições da unidade da caldeira não pode ser recomendado, pois muitas vezes leva a resultados distorcidos [L. ,].

A razão para esta limitação está relacionada às especificidades das condições de transferência de calor na caldeira, o que praticamente exclui a possibilidade de determinar corretamente a temperatura do ar ambiente e o coeficiente de transferência de calor. uma, bem como a presença de peças metálicas embutidas e superfícies metálicas na alvenaria. Condições para medir fluxos de calor específicos em uma caldeiraunidade - um grande número de pontos em cada seção separada relativamente pequena - necessita de vários dispositivos adicionais para o medidor de calor ITP-2. Esses dispositivos (aplicação) sem alterar a natureza fundamental do medidor de calor, facilitam a técnica de medição e reduzem significativamente a complexidade do trabalho.

A temperatura da superfície do revestimento e do isolamento térmico da caldeira (Regras PTE) durante os testes térmicos é medida simultaneamente com a medição dos fluxos de calor com a sonda de temperatura ORGRES T-4 (Apêndice).

2. TESTE TÉRMICO DE FATURAS

A. Trabalho preparatório

1. Antes do início do teste, é feito um conhecimento detalhado do diagrama da caldeira e do projeto de seu revestimento e isolamento térmico. Ao mesmo tempo, o design e os materiais de alvenaria e isolamento térmico, bem como todos os desvios do projeto, são esclarecidos..

2. Esboços das áreas características da alvenaria e um inventário das principais estruturas isolantes térmicas (dutos, tubulações, etc.) são elaborados.

3. É realizada uma inspeção externa da alvenaria, durante a qual são esclarecidos os desvios do projeto e corrigidos os defeitos externos: falta de isolamento, rachaduras, defeitos de acabamento, etc.

B. Medição de áreas de superfícies de liberação de calor

4. A determinação da área das superfícies de liberação de calor é realizada por medição direta. Na caldeiraunidades com disposição simétrica, a medição é realizada em metade da câmara de combustão e no eixo de convecção.

5. Na medição da área, são consideradas apenas as superfícies que emitem calor para o ambiente. No caso de fechar a alvenaria por terceiros, emito calora projeção desses elementos no revestimento é subtraída de sua área pelos elementos de fechamento, e a superfície de liberação de calor dos próprios elementos de fechamento é calculada pela sua parte saliente.

6. Para vigas de diferentes perfis e diferentes localizações, pode ser adotado um esquema condicional para determinar a área de superfícies de liberação de calor e superfícies que cobrem o revestimento em que estão localizadas. Neste caso, a medição da densidade do fluxo de calor é realizada apenas comlado frontal (lado "b" no diagrama), e a área é determinada de acordo com o diagrama (Fig.).

7. Ao determinar a área, libero calorsuperfícies de difícil acesso para medição de tubulações e dutos de ar, seu comprimento pode ser medido de acordo com as dimensões indicadas nos desenhos e diagramas, especificando o perímetro de isolamento por medição seletiva.

Para dutos de ar longos, é recomendável fazer esboços nos quais os pontos de medição são marcados.

B. Teste

8. Teste térmico A alvenaria é realizada com a possível operação constante da caldeira. Portanto, quando a caldeira é parada durante o período de teste, este último pode ser continuado após sua partida somente quando o modo estacionário de transferência de calor das superfícies externas da caldeira para o ambiente for restaurado.

Aproximadamente, isso requer cerca de 36 horas após a parada da caldeira para10 - 12 horas e cerca de 12 horas após o desligamento da caldeira por 4 - 6 horas.

Arroz. 1. Esquema para determinar as áreas condicionais de vigas de vários perfis:

EU , II - vigas horizontais e verticais

Esquadre aqueles superfície de cedência (m 2) é determinada: para vigas horizontais 1, 2, 3, 4 - (a + b), 5- uma; para vigas verticais 1, 2 - (a + b). 3, 4 - (2a + b). Área de superfície de fechamento (m 2) para todas as vigas em todos os casos - b

9. Durante o período de teste, de acordo com dados operacionais, os valores médios de vapordesempenho e consumo de combustível, bem como os desvios máximos desses valores da média (com um carimbo de hora).

A marca e o teor calórico do combustível também são fixos.

10. As medições das perdas de calor específicas (densidade do fluxo de calor) das superfícies de liberação de calor são realizadas em seções separadas dentro de cada marca (local) em cada lado da caldeira com uma frequência de medição definida (item e tabela):

tabela 1

Mapa nº ______ Nome do local de medição

(por exemplo: frente da câmara de combustão __ 16,34 ÷ 19,7)

a) alvenaria; b) vigas de alvenaria; c) vigas da armação da caldeira; d) tubos de queda na área da câmara de combustão e do funil frio; e) dutos dentro da parte convectiva; f) tambor e tubulações dentro da câmara de combustão; g) adutora principal de vapor para o primeiro GPP; h) dutos de ar; e) locais; j) outros (escotilhas, sopradores, bueiros, etc.) a) 6 cm 2 da área de alvenaria, tubos de queda e tubulação principal de vapor; b) 15 m 2 da área de dutos, dutos de ar, tambor de caldeira e plataformas; c) 10 m 2 da área das vigas das armações do forro e da caldeira. Tendo em conta que as perdas de calor das vigas das armações de revestimento e da caldeira no balanço global das perdas de calor são pequenas, em relação às condições específicas, as medições em vigas individuais inconvenientes e distantes podem ser negligenciadas. 13. As medições de perdas de calor específicas (densidade de fluxo de calor) são feitas pelo medidor de calor ORGRES ITP-2 (consulte o Apêndice). Os sensores do medidor de calor plano são montados em alças telescópicas especiais, que permitem instalar sensores em diferentes alturas. Os sensores de busca usados ​​para medir a densidade dos fluxos de calor das tubulações são montados diretamente no último. Pelo menos 10 sensores são instalados em cada dispositivo de medição. Para conectar os sensores ao dispositivo de medição, são usados ​​cabos de extensão, que permitem que um dispositivo de medição atenda aos sensores localizados em um raio de aproximadamente 10 m. A vazão de medição é garantida. 14. O procedimento para medir a densidade dos fluxos de calor com o medidor de calor ITP-2 é dado no apêndice. 15. Medições de temperaturas de superfície com uma sonda de temperatura T-4 (Apêndice) são feitas nos mesmos locais que as medições de causas térmicas, com base em - uma mudança de temperatura por 5 -10 medições de fluxo de calor. A temperatura ambiente também é medida pelo sensor de temperatura.pom T-4 dentro de cada marca da caldeira a uma distância de 1 m da superfície de liberação de calor. 16. Na presença de superfícies não isoladas que liberam calor com uma temperatura superior a 100 - 120 ° C, o fluxo de calor é calculado condicionalmente a partir da temperatura da superfície e do ar ambiente usando o tráfego (Apêndice). No gráfico, a curva pontilhada para determinar a perda de calor a partir de 1 m 2 refere-se a uma superfície plana, mas também pode ser aplicada a tubulações com diâmetro de 318 mm e superior. Para determinar a perda de calor de 1 p o g. m de tubulação de qualquer diâmetro superior a 318 mm, o valor da perda de calor encontrado na curva pontilhada deve ser multiplicado por π d n. A temperatura da superfície é determinada por medição direta ou tomada igual a temperatura refrigerante. 3. REGISTRO DOS RESULTADOS DOS TESTES TÉRMICOS 17. Para cada seção individual, um documento de medição primária é compilado - um mapa na forma indicada na Tabela. . O mapa inclui: a) o nome dos elementos individuais de liberação de calor desta seção; b) área (m 2 ) superfície de liberação de calor de cada elemento desta seção; c) o valor médio da densidade do fluxo de calor (q, kcal / m 2 ∙ h) para cada elemento, calculado como a média aritmética de todas as medições deste elemento no local; d) fluxo de calor total ( Q, kcal /h) de cada elemento liberador de calor, definido como o produto da área do elemento liberador de calorSm 2 na densidade média do fluxo de calorq kcal / m 2 ∙ h ( Q = S ∙ q kcal/h); e) temperatura média da superfíciet n°C de cada elemento,calculado como o valor médio aritmético para todas as medições em um determinado elemento dentro do site; f) temperatura ambientelata° C, medido nesta área; g) o número de medições de densidade de fluxo de calor realizadas para cada elemento. Os valores totais são calculadosS m2, Qkcal/h e o número de medições. O número de série, marca e nome do local de medição são colocados no mapa. No diário de observação, segundo o qual o mapa foi compilado, é feita uma marcação: “Para o mapa№ ...» mesa 2 Resultados de testes térmicos do revestimento da caldeira (por exemplo: câmara de combustão) Nome do elemento de alvenaria F, m 2 Q, mil kcal/h F,% Q, % Número de medições qcp, kcal / m 2 ∙ h 1. Câmara de combustão alvenaria Canos de queda Colocando vigas de armação vigas de caldeira Locais Total 100,0 100,0 2 Eixo de convecção, etc. (ver parágrafo ) Caldeira como um todo alvenaria Tubos de queda, etc. Total 100,0 100,0 Tabela 4 Os resultados dos testes térmicos do revestimento nos elementos ampliados da unidade da caldeira (resumo) Nome S, m 2 Q, mil kcal/h S, % Q, % Número de medições Fluxo de calor específico médio q cp, kcal / m 2 ∙ h funil frio Câmara de combustão incluindo teto parte convectiva Dutos de ar Total 100,0 100,0 4. PROCESSAMENTO DE RESULTADOS DE TESTES a) uma breve descrição da caldeira; b) informações básicas sobre o projeto de alvenaria e isolamento térmico, incluindo esboços dos detalhes de alvenaria característicos deste projeto, informações sobre as principais estruturas isolantes térmicas e dados sobre a inspeção do estado da alvenaria e isolamento térmico da unidade da caldeira; dentro) tabelas dinâmicas resultados do teste em forma de tabela. , e . Arroz. 2. Circuito do sensor do medidor de calor O medidor de calor ITP-2 consiste em um sensor e um dispositivo secundário. Os sensores são intercambiáveis, pois a escala do dispositivo secundário é graduada de acordo com a resistência elétrica dos sensores e suas dimensões geométricas. Circuito do sensor O sensor do medidor de calor (Fig. ) consiste em uma carcaça altamente condutora de calor (alumínio) 4, na qual um aquecedor 3 feito de fio de manganina e uma bateria de acabamento são colocados em uma junta isolante de calor 5.termopares térmicos, cujas junções 2 e 6 estão localizadas em ambos os lados da junta de isolamento térmico. O aquecedor 3 e as junções do termopar diferencial 2 são cobertos com uma placa de cobre condutora de calor 1, que é o elemento aquecido real do medidor de calor. As junções do termopar diferencial b estão localizadas sob a junta de isolamento térmico no corpo do sensor. Assim, a bateria de termopares diferenciais indica a presença ou ausência de diferença de temperatura entre a carcaça do sensor e o elemento aquecido. O kit do medidor de calor inclui dois sensores (Fig. ): a) sensor na forma de um disco com bordas chanfradas 1 é usado para medir a densidade dos fluxos de calor de superfícies planas. Ele é conectado usando um dispositivo de mola ("viluki”), inserido em ranhuras especiais, com uma alça do suporte e através de um conector de plugue com um fio com um dispositivo secundário; b) um sensor na forma de um disco com um certo raio de curvatura no plano inferior 2, inserido em uma placa de borracha, é usado para medir a densidade dos fluxos de calor de superfícies cilíndricas. A placa de borracha possui ressaltos nas bordas para prender o sensor ao objeto em teste. O sensor é conectado por um fio ao dispositivo secundário por meio de um conector de plugue. Esquema do dispositivo secundário O esquema do dispositivo secundário é mostrado na fig. . Para alimentar o aquecedor do sensor 1, é instalada uma fonte de corrente contínua 2 - três baterias do tipo Saturno. Para medir a força da corrente que passa pelo aquecedor, um miliamperímetro 3 é incluído no circuito deste último, reostatos 4 são incluídos para ajustar a força da corrente. A bateria de termopares diferenciais é conectada diretamente a zerolionômetro 5. O sensor é conectado ao dispositivo secundário com um conector de plugue 10. Com base nos limites de medição selecionados 0 - 100 e 0 - 500 kcal/m 2 ∙ h, a área do elemento aquecido é de 6 cm 2 e a resistência do aquecedor é de 25 Ohm, os limites de medição do miliamperímetro são respectivamente 52,9 e 118,2 mA. Para garantir esses limites, foram selecionadas resistências adicionais 6 e resistência shunt 7, levando em consideração as características do miliamperímetro. Arroz. 4. Esquema do dispositivo secundário Para energizar e encurtar o quadro nulgaa chave 8 é instalada no lionômetro e a chave 9 é usada para alterar os limites de medição. Medição da densidade do fluxo de calor Para medir a densidade do fluxo de calor, o sensor do medidor de calor é conectado ao dispositivo secundário usando um conector de plugue. Quando a chave 8 está na posição “off”, a posição do ponteiro do galvanômetro nulo é verificada e, se necessário, é colocada em “0” pelo corretor. O interruptor 9 está ajustado para o limite de medição correspondente ao fluxo de calor esperado. Em superfícies planas ou superfícies com um grande raio de curvatura (mais de 2 m), a medição é feita com um sensor plano. Para fazer isso, o sensor com a ajuda do suporte é pressionado pela parte plana inferior na superfície medida e o interruptor 8 é colocado na posição "on". Em superfícies com pequeno raio de curvatura (pipeline), a medição é feita por um sensor com placa de borracha. Para fazer isso, o sensor é sobreposto na superfície medida de modo que a curvatura da parte inferior do sensor coincida com a curvatura da superfície medida, e a placa de borracha é firmemente presa ao objeto medido usando as orelhas. tem. Ao aplicar o sensor na superfície aquecida testada, a carcaça do sensor altamente condutora termicamente mede sua temperatura; devido à diferença de temperatura entre a carcaça do sensor e o elemento aquecido, a fem aparece na saída da bateria dos termopares diferenciais. e o ponteiro do galvanômetro nulo se desvia da posição "0". Gradualmente, os reostatos aumentam “aproximadamente” e “finamente” a força da corrente no aquecedor do sensor. Com o aumento da temperatura do aquecedor e, consequentemente, das junções da bateria de termopares diferenciais localizadas sob o elemento aquecido, a agulha do galvanômetro nulo começa a se aproximar do valor "0". Quando pquando a seta passa por “0”, a corrente no aquecedor diminui com a ajuda de reostatos até que a agulha do zero-galvanômetro assuma uma posição zero estável. A posição estável da agulha do zero-galvanômetro é alcançada mais facilmente quando ela é lentamente trazida para "0". Para fazer isso, a seguinte técnica é usada: quando o sensor é aplicado a uma superfície quente, antes de ligar a alimentação de corrente para o aquecedor, a agulha do galvanômetro nulo se desvia para a posição esquerda. Uma corrente deliberadamente superestimada é dada ao aquecedor (a posição extrema direita da agulha do miliamperímetro), enquanto a agulha do galvanômetro nulo começa a se aproximar rapidamente de "0". Para reduzir a força atual deve começar até que o ponteiro passe por "0" - para 2 - 3 divisões. Na prática, o ciclo de ajuste da seta para "0" (mais ↔ menos) é repetido várias vezes com uma diminuição gradual da faixa de ajuste. Com uma posição zero estável (pelo menos 1 min) do ponteiro do galvanômetro zero, o valor da densidade do fluxo de calor é lido usando um miliamperímetro. A igualdade da densidade dos fluxos de calor do elemento aquecido do sensor e da superfície em teste é garantida pelo fato de que com uma alta condutividade térmica do corpo do sensor, o campo de temperatura dentro dele é equalizado e no momento do balanceamento a temperatura do corpo (igual à temperatura da superfície que está sendo testada) e a temperatura do elemento aquecido, a junta isolante do sensor será cercada por uma superfície isotérmica igual a todo o sensor. O tempo necessário para uma medição, determinado pela inércia do corpo do sensor e pela estabilidade das condições externas de transferência de calor, ao usar um sensor plano é de 3 a 8 minutos, ao usar um sensor com placa de borracha devido ao condutividade térmica da borracha - 20 - 30 minutos. Neste último caso, a medição real deve ser iniciada 15 a 20 minutos após a instalação do sensor no objeto de medição. A alta sensibilidade do circuito de medição torna possível tomar para a posição zero do galvanômetro nulo as flutuações da agulha dentro de 1 - 2 divisões em torno de zero. Os sensores pintados fornecidos com o medidor de calor são adequados para medir a densidade do fluxo de calor em superfícies metálicas isolantes e pintadas. Para medições em superfícies metálicas brilhantes, também devem ser usadas sondas com superfície metálica brilhante. A necessidade de trocar as baterias pode ser julgada pela queda na corrente. Se a seta do miliamperímetro não estiver definida para 500 kcal/ m 2 ∙ h, as baterias do Saturn devem ser trocadas. Acessórios do medidor de calor 1. Para montar os sensores do medidor de calor em superfícies planas, são usados ​​suportes de alças telescópicas. A altura da instalação (montagem) do sensor é regulada alterando o comprimento da pega e o seu ângulo de inclinação (Fig. ). 2. Os sensores de busca são fixados a superfícies com um pequeno raio de curvatura por meio de pinos de correia especiais (Fig. ). Na presença de um revestimento de metal ou cimento de amianto, o sensor é fixado amarrando nas mesmas orelhas com um cordão ou fio. Arroz. 5. Instalação dos sensores do medidor de calor em uma superfície plana: 1 - sensores; 2 - porta-cabos 3. Conexões Os sensores para o dispositivo de medição são realizados por meio de um cabo de extensão, que possui conectores nas extremidades correspondentes aos conectores do sensor e do dispositivo secundário (Fig. ). Ao instalar em uma altitude elevada, o cabo é conectado ao sensor antecipadamente. Portanto, pelo menos 3 cabos de extensão devem ser fornecidos para cada dispositivo de medição. Arroz. 6. Instalação do sensor de busca no pipeline: 1 - tubulação; 2 - sensor; 3 - montagens Arroz. 7. Cabo de extensão com conectores 4. Para medir densidades de fluxo de calor superiores a 500 kcal/m 2 ∙ h observado em elementos individuais da unidade da caldeira, uma faixa de medição adicional de 0 - 1000 kcal / m 2 ∙ h é incorporada ao medidor de calor e uma unidade de alimentação separada de 4 elementos é usada " Zs-ut- 30" (Fig. e). O limite de medição do miliamperímetro neste caso deve ser igual a 167 mA. Ao medir o valor do fluxo de calor específico, uma escala de 0 - 100 kcal / m 2 ∙ h é usada com um coeficiente de 10. Verificação do instrumento Durante a operação, o medidor de calor é submetido a uma verificação periódica obrigatória dos indicadores elétricos dentro dos prazos determinados pelas condições de operação, mas pelo menos uma vez a cada dois anos. Regras de armazenamento O medidor de calor deve ser armazenado em ambientes fechados a uma temperatura de 5 a 35°С e umidade relativa do ar não superior a 80%. No ar da sala onde o medidor de calor está armazenado, não deve haver impurezas nocivas que causem corrosão. A superfície dos elementos aquecidos dos sensores não deve ser submetida a nenhuma influência mecânica: pressão, atrito, impactos. Anexo 2 SONDA TÉRMICA ORGRES T-4 (DESCRIÇÃO E MANUAL DE USO) Propósito Ter A sonda de potência ORGRES T-4 com termômetro de resistência plano sem moldura foi projetada para medir a temperatura de superfícies planas e convexas na faixa de 0 a 100 °C. Em particular, é usado para medir a temperatura da superfície do isolamento térmico de tubulações (assim como a superfície de tubulações não isoladas). Arroz. 8. Esquema do dispositivo com uma faixa de medição adicional Arroz. 9. Medidor de calor ITP-2 com fonte de alimentação separada: 1 - medidor de calor; 2 - fonte de alimentação Princípio de funcionamento e dispositivo Termossonda ORGRES T-4 (Fig. ) consiste em uma vara de medição EU e dispositivo secundário II. A haste termina com um arco elástico 1, que estica a fita de tecido 2, no meio do qual um elemento sensível 3 é colado na forma de um termômetro de resistência de cobre sem moldura plana do design ORGRES. O termômetro de resistência é um enrolamento plano de fio de cobre com diâmetro de 00,05 - 0,1 mm e corresponde à classe GOST 6651 -59 III e graduação 23 (a resistência inicial é de 53 ohms a 0 °C). Arroz. 10. Visão geral da sonda de temperatura ORGRES T-4 A haste possui uma alça 4, com a qual o termômetro de resistência é pressionado firmemente contra a superfície, cuja temperatura é medida. As derivações do termômetro são passadas dentro do bastão através de sua alça e são conectadas ao dispositivo secundário com a ajuda de um cabo flexível 5 com conector plugue 6. O circuito do dispositivo secundário é uma ponte balanceada com dois limites de medição: (0 ÷ 50 e 50 ÷ 100 cerca de C (Fig. ). Transição do limite 0 ÷ 50°C até o limite de 50 ÷ 100 °C é realizado desligando a resistênciar w, ombro de manobra da ponteR1. O indicador de equilíbrio da ponte é um galvanômetro nulo 1, montado no corpo do dispositivo secundário. Existe um recesso na parede traseira do corpo do dispositivo secundário, através da ranhura da qual a borda do disco recartilhado se projeta para mover o cursor do record 2 e a escala rotativa 3 rigidamente conectada ao cursor, o comprimento total dos quais cerca de 365 milímetros. No painel do aparelho, além do galvanômetro nulo e da janela para leitura das divisões da escala rotativa, encontram-se: uma chave de força 4, uma chave para limites de medição 5 e um conector 6 para conectar uma vareta de medição. Na parede lateral da caixa existe uma tampa que fecha a bolsa para o elemento seco 7 que alimenta a ponte de medição. Para evitar danos ao galvanômetro nulo devido ao acionamento da ponte quando a vareta de medição é desconectada, é fornecido um bloqueio no circuito, o que significa que quando o conector do plugue é desconectado, o circuito de energia da ponte é simultaneamente interrompido. O corpo do dispositivo secundário está equipado com uma tampa com travas de tensão e uma alça de transporte de metal. As dimensões do dispositivo secundário são 175×145×125 mm, o peso de todo o conjunto de sondas de temperatura é de cerca de 2 kg. O principal erro de medição da sonda de temperatura T-4 é ±0 0,5°C. Arroz. 11. diagrama de circuito sonda de temperatura ORGRES T-4 Ao medir a temperatura de superfícies condutoras de calor (metal), a sonda de temperatura fornece diretamente o valor real da temperatura medida. Ao medir a temperatura de superfícies de baixa condução de calor (não metálicas), por exemplo, isolamento térmico, a aplicação de um termômetro de resistência causa distorção do campo de temperatura no local de medição, como resultado da sonda de temperatura dá valores subestimados da temperatura medida. Neste caso, para obter o valor real da temperatura, é necessário introduzir (adicionar) uma correção nas leituras da sonda de temperatura, dependendo da diferença de temperatura entre a superfície de teste e o ar ambiente, bem como da condutividade térmica do material isolante. Arroz . 12. Correção para a sonda de temperatura ORGRES T-4 ao medir a temperatura de superfícies de baixa condução de calor Esta correção é determinada pelo gráfico médio (Fig. ), construído com base nos resultados dos testes de tipo da sonda de temperatura T-4 ao medir a temperatura de isolamento térmico dos materiais mais comuns em usinas (amiantozurite, cimento de amianto, cimento de amianto, alabastro-amianto, magnésia) e com um coeficiente de condutividade térmica (determinado a uma temperatura de isolamento de 50 °C) dentro de 0,2 ÷ 0,4 kcal / m ∙ h ∙ °C. A experiência com a sonda de temperatura T-4 mostra que as emendas de acordo com a Fig. pode ser usado com sucesso ao medir a temperatura do isolamento de materiais com um coeficiente de condutividade térmica de 0.1 a 1,0 kcal/m ∙ h ∙ °С. O erro de medição adicional neste caso não excede ±0,5 °C. Completude O conjunto de sonda de temperatura tipo T-4 inclui: Haste de medição 1 Dispositivo secundário 1 Elemento sensor sobressalente na fita de tecido 1 Instruções de uso 1 Preparação para o trabalho e procedimento de medição Para medir a temperatura da superfície com uma sonda de temperatura, você deve: 1. Remova a tampa do instrumento. 2. Usando o corretor, defina o ponteiro do galvanômetro nulo para a divisão zero da escala. 3. Conecte a haste de medição ao dispositivo secundário usando um conector (quando a haste está desconectada, a ponte não é alimentada). 4. Com base no valor esperado da temperatura medida, coloque a chave para os limites de medição na posição apropriada. 5. Pressione firmemente o elemento sensível do transportador (termômetro de resistência) na superfície cuja temperatura está sendo medida. 6. Antes da expiração de 1 - 2 minutos necessários para aquecer o termômetro de resistência, coloque o interruptor "Bridge Power" na posição "On". 7. Gire o disco saliente do controle deslizante de reocorda até que a agulha do zero-galvanômetro seja zerada, após o que, na escala contra o ponteiro impresso no vidro da janela da escala, leia as leituras. Se a medição foi realizada no limite de 50 ÷100 ° C, em seguida, adicione 50 ° C às leituras lidas na escala. 8. Ao final da medição, desligue a energia da ponte. Ao medir a temperatura de uma superfície de baixa condução de calor (não metálica), é necessário medir simultaneamente a temperatura do ar ambiente e a diferença entre as temperaturas medidas da superfície e do ar, de acordo com o gráfico da Fig. , encontre a correção a ser feita (adicionada) nas leituras de temperatura medidas com a sonda de temperatura. Ao medir a temperatura superfícies metálicas uma emenda não é necessária. Além de medir as temperaturas da superfície com um bastão, o dispositivo secundário da sonda de temperatura pode ser usado de forma independente como um dispositivo portátil para medir temperaturas usando termômetros de resistência de cobre padrão com graduação 23. Ao fazer isso, lembre-se do seguinte: a) o dispositivo secundário é calibrado levando em consideração a resistência dos fios de alimentaçãoR VP= 1 ohm (resistência do cabo flexível kemal na fabricação é ajustado para um valor de 1 ohm), portanto, ao medir com termômetros, a resistência dos fios condutores a eles deve ser ajustada para um valor de 1 ohm; b) os fios das termorresistências devem ser conectados ao dispositivo secundário usando o mesmo conector plug-in do cabo flexível da varinha (com um jumper entre as tomadas C e D para fechar o circuito de alimentação da ponte). Cuidado e método de teste Cuidar da sonda de temperatura se resume a trocar o elemento seco gasto, cuja necessidade é determinada por uma diminuição significativa na sensibilidade da ponte. Na tensão normal da célula seca, o ponteiro do galvanômetro zero ao mover a escala de reocorda em 1°C deve se desviar em cerca de uma divisão. Se necessário, verifique a sonda de temperatura na seguinte ordem: 1. O termômetro de resistência é removido da haste da sonda de temperatura, colocado em um tubo de ensaio ou em uma caixa à prova d'água e em uma caldeira de água (em vapor saturado de água fervente), a resistência do termômetro é medida em 100°С ( R100). Ao determinar o ponto de ebulição da água, é introduzida uma correção para a pressão barométrica (de acordo com um barômetro com erro de leitura não superior a 0,1 mm Hg.Arte.). A resistência é medida pelo método de compensação usando um potenciômetro de laboratório ou diretamente em uma ponte DC dupla classe 0,02 ou 0,05. Tabela 5 Tabela de calibração para termômetros de resistência de cobre Designação de graduação - gr. 23.R 0 = 53,00 ohms, uma 54,58	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. Após a mediçãoR100o termômetro é colocado em um termostato de gelo derretido e a resistência do termômetro é determinada a 0 ° C (R 0 ). Esta resistência não deve desviar-se do valor nominal de 53 ohms em mais de em ±0,1%.

Atitude deve estar dentro de 1,426 ÷ 0,002 * .

_____________

* O método especificado para verificar termômetros de resistência é fornecido pelo GOST 6651-59 e é descrito em detalhes na Instrução 157-62 do Comitê de Padrões, Medidas e Instrumentos de Medição do Conselho de Ministros da URSS.

3. O dispositivo secundário da sonda de temperatura é verificado usando uma caixa de resistência com classe de precisão de pelo menos 0,02, que possui uma década com centésimos de ohm. Ao verificar, é necessário levar em consideração que o dispositivo está calibrado com a resistência dos fios de alimentaçãoExt. R, igual a 1 ohm. A tabela de calibração para termômetros de resistência de cobre com graduação 23 é fornecida emDiferença de temperatura entre o metal do tubo e o ar, graus

0,91

0,91

0,91

0,91

0,95

0,95

0,96

0,96

1,00

1,00

1,00

7. Normas para o projeto de isolamento térmico de tubulações e equipamentos de usinas de energia e redes de aquecimento. Editora Estadual de Energia, 1959.

8. Vasilyeva G.N. [e etc.] . Determinação de perdas de calor de unidades de caldeira para o meio ambiente ( q 5 ). « Centrais Elétricas", 1965, nº 2.

 

A operação de uma usina geradora de calor é acompanhada por perdas de calor, geralmente expressas em frações,%:

q eu= (Qi/ Q pp) ⋅ 100.

1. Perdas de calor com os gases de combustão de saída do gerador de calor

q 2 = (Q 2 / Q p p) ⋅ 100, %.

Em um gerador de calor, isso é mais frequentemente a maior parte perdas de calor. A perda de calor com gases de combustão pode ser reduzida por:

Reduzir o volume de gases de combustão mantendo o coeficiente necessário de excesso de ar no forno αt e reduzindo a sucção de ar;

Reduzir a temperatura dos gases de combustão, para os quais são usadas superfícies de aquecimento de cauda: um economizador de água, um aquecedor de ar, um trocador de calor de contato.

A temperatura dos gases de combustão (140…180 °C) é considerada rentável e depende em grande parte das condições das superfícies de aquecimento interna e externa dos tubos da caldeira e do economizador. A deposição de incrustações na superfície interna das paredes dos tubos da caldeira, bem como fuligem (cinzas volantes) na superfície de aquecimento externa, pioram significativamente o coeficiente de transferência de calor dos gases de combustão para a água e o vapor. Aumentar a superfície do economizador, aquecedor de ar para resfriamento mais profundo dos gases de combustão não é aconselhável, pois isso reduz a diferença de temperatura Δ T e a intensidade do metal aumenta.

Um aumento na temperatura dos gases de combustão de saída pode ocorrer como resultado de operação inadequada e queima de combustível: alto empuxo (o combustível queima no conjunto da caldeira); a presença de vazamentos nas divisórias de gás (os gases passam diretamente pelos dutos de gás da unidade da caldeira, sem liberar calor para os tubos - superfícies de aquecimento), bem como com alta resistência hidráulica no interior dos tubos (devido à deposição de incrustações e lama).

2. Subqueima química

q 3 = (Q 3 / Q p p) ⋅ 100, %.

As perdas de calor da incompletude química da combustão do combustível são determinadas pelos resultados da análise de substâncias combustíveis voláteis H 2 , CO, CH 4 nos gases de combustão que saem. Causas da combustão incompleta química: má formação da mistura, falta de ar, temperatura baixa na fornalha.

3. Subqueima mecânica

q 4 = (Q 4 / Q p p) ⋅ 100, %.

As perdas de calor devido à incompletude mecânica da combustão do combustível são típicas para combustível sólido e dependem da parcela de falha do combustível através da grelha no sistema de remoção de cinzas, arrastamento de partículas de combustível não queimado com gases de combustão e escórias, que podem derreter uma partícula de combustível sólido e evitar que ele queime completamente.

4. Perda de calor do resfriamento externo das estruturas envolventes

q 5 = (Q 5 / Q p p) ⋅ 100, %.

Ocorrem devido à diferença de temperatura entre a superfície externa do gerador de calor e o ar externo circundante. Eles dependem da qualidade dos materiais isolantes, sua espessura. Para apoiar q 5 dentro dos limites especificados, é necessário que a temperatura da superfície externa do gerador de calor - seu revestimento - não exceda 50 °C.

Perda de calor q 5 diminuição na direção do movimento dos gases de combustão ao longo do caminho do gás, portanto, para o gerador de calor, é introduzido o conceito de coeficiente de conservação de calor

φ = 1 − 0,01 q 5 .

5. Perdas com calor físico da escória

q 6 = (Q 6 / Q p p) ⋅ 100, %.

Elas surgem devido Temperatura alta escórias da ordem de 650 °C, e são típicas apenas para a combustão de combustíveis sólidos.

Tabelas para cálculo de perdas de calor, eficiência bruta, consumo de combustível natural, estimado e condicional do gerador de calor são fornecidas na literatura de referência.

Aula 4

Dispositivos para fornos e queimadores

Dispositivos de forno

Firebox- um dispositivo concebido para queimar combustível para obter calor. O forno desempenha a função de combustão e um trocador de calor - o calor é transferido simultaneamente da tocha de combustão por radiação e dos produtos de combustão por convecção para as superfícies da tela através das quais a água circula. A parcela de troca de calor radiante no forno, onde a temperatura dos gases de combustão é de cerca de 1000 ° C, é maior que a convectiva, portanto, na maioria das vezes, as superfícies de aquecimento no forno são chamadas radiação.

Para queimar gás natural, óleo combustível e combustível sólido pulverizado, são utilizados fornos de câmara, em cujo projeto podem ser distinguidos três elementos principais: uma câmara de combustão, uma superfície de tela, um dispositivo de queimador.

1. Uma câmara de combustão ou um volume de forno é um espaço separado por um forro do ambiente.

alvenaria são chamados de cercas que separam a câmara de combustão e os dutos de gás do gerador de calor da ambiente externo. O revestimento da unidade da caldeira é feito de tijolos vermelhos ou diatomáceos, material refratário ou blindagens metálicas com refratários.

A parte interna do forro da fornalha - resina, do lado de gases de combustão e escórias, é feito de materiais refratários: tijolos refratários, concreto refratário e outras massas refratárias. A alvenaria e o revestimento devem ser suficientemente densos, especialmente altamente refratários, resistentes ao ataque químico de escórias e ter uma baixa condutividade térmica.

O forro pode ser apoiado diretamente na fundação, em estruturas metálicas (armação) ou montado em tubos das telas da câmara de combustão e dutos de gás. Portanto, existem três projetos de alvenaria: maciço - tem sua própria fundação; no quadro (leve) - não tem fundação, está preso a uma armação de metal; on-pipe - anexado às superfícies da tela.

Arroz. 6.1. Seção frontal e lateral de uma caldeira de aquecimento de água com fornalha e forro de tijolos refratários

A armação serve para fixar e suportar todos os elementos da unidade da caldeira (tambor, superfícies de aquecimento, tubagens, forro, escadas e plataformas) e é uma estrutura metálica, normalmente do tipo armação, ligada por soldadura ou aparafusada à fundação.

2. A superfície de aquecimento por radiação da tela é feita de tubos de aço com diâmetro de 51…76 mm, instalados com um passo de 1,05…1,1. As telas percebem o calor devido à radiação e convecção e o transferem para a água ou mistura vapor-água que circula pelos tubos. As telas protegem a alvenaria dos poderosos fluxos de calor.

Em caldeiras aquatubulares verticais (Fig. 6.2a), a superfície de aquecimento consiste em um conjunto desenvolvido de tubos de caldeira 2, enrolados nos tambores superiores 1 e inferiores, telas de forno 6, alimentados com água dos tambores da caldeira através dos tubos de queda 7 e ligando 4 das câmaras (coletores 5). As superfícies de aquecimento evaporativo das unidades de caldeira tipo tela (Fig. 6.2b) consistem em um tambor 1, um sistema de tubos de tela 6 com coletores de tela inferiores 8 e 9 e 5 superiores, sistemas de downcomer 7 e 10 tubos de conexão.

Arroz. 6.2. Superfícies de aquecimento de tela de caldeiras:

a - tubo de água vertical, b - tipo de tela

1 e 3 - tambores superiores e inferiores, 2 e 7 - caldeira e tubos inferiores, 4 e 10 - tubos de conexão, 5, 8 e 9 - coletores, 6 - telas de combustão

3. Os queimadores são instalados em uma ou duas superfícies de aquecimento opostas (opostas), na lareira ou nos cantos do forno. Nas paredes do forno da caldeira está disposta uma ameia - um orifício no revestimento revestido com material refratário, onde são instalados um registro de ar e um queimador.

Com qualquer tipo de combustível (gasoso, líquido ou pulverizado), o ar é principalmente (exceto queimadores de injeção) soprado para dentro do forno por um ventilador através de registros de ar ou guias de ar, o que garante uma intensa turbulência e saída (suprimento) do combustível -mistura de ar na seção mais estreita do vão do forno a uma velocidade de 25…30 m/s.

O guia de ar é um redemoinho de palhetas do tipo axial com lâminas móveis que giram em torno de seu eixo. Também é possível instalar lâminas de perfil fixo em um ângulo de 45…50° em relação ao fluxo de ar. O turbilhão do fluxo de ar intensifica os processos de formação e combustão da mistura, mas, ao mesmo tempo, a resistência ao longo do caminho do ar aumenta. As palhetas guia são convenientes para o controle automático do desempenho de ventiladores e exaustores de fumaça.

Dispositivos de gravação

Dependendo do tipo de combustível queimado, existem muitos modelos de queimadores.

1. Ao queimar combustível sólido pulverizado, são usados ​​queimadores do tipo mistura. Um caracol é instalado no vão da câmara de combustão, no qual a mistura pó-ar (combustível pulverizado com ar primário) é torcida e transportada pelo canal anular até a saída do queimador, de onde entra no forno na forma de um turbilhão curto tocha. O ar secundário, através de outro caracol semelhante, é alimentado no forno a uma velocidade de 18 ... 30 m / s, na forma de um poderoso fluxo de turbilhão, onde é misturado intensivamente com uma mistura pó-ar. A produtividade dos queimadores é de 2…9 t/h de pó de carvão.

2. Na queima de óleo combustível, são utilizados bicos e queimadores de óleo: mecânicos, rotativos e vapor-ar (vapor-mecânicos).

Bocal mecânico. O óleo combustível aquecido a cerca de 100 °C sob pressão de 2…4 MPa entra no canal, move-se para o bico (cabeça de pulverização), onde é instalado o pulverizador-turbilhão.

Os bicos centrífugos mecânicos são divididos em dreno não regulado e ajustável. Deve-se notar que esta divisão é muito condicional: você pode alterar o fluxo de ambos os bicos. Os bicos não regulados incluem bicos com pequena profundidade de regulagem e aqueles em que a mudança de alimentação está associada ao seu desligamento, remoção do dispositivo de combustão e substituição do elemento de pulverização.

Os atomizadores centrífugos mecânicos, diferindo no layout dos elementos de pulverização, às vezes também são subdivididos em atomizadores com atomizadores substituíveis operando constantemente em todos os modos, o que se deve principalmente às condições de operação da caldeira.

Arroz. 6.3. Bocal centrífugo mecânico não ajustável

O bocal centrífugo ajustável mecânico de caldeiras auxiliares domésticas (Fig. 6.3) consiste em um corpo 6 com uma alça 7, um barril 5, que é um tubo de parede grossa com um encaixe na extremidade, uma manga de travamento 4, um distribuidor ( bico) 3, uma arruela de pulverização 2 e um cabeçote 1. Combustível da bomba injetora de combustível através dos orifícios na carcaça e furo do cano através das perfurações na luva de travamento e no distribuidor, ele entra na arruela de pulverização. O lavador de pulverização desta concepção tem quatro canais 8 localizados tangencialmente à circunferência da câmara de vórtice. Através deles, o combustível corre para o centro e para a câmara de vórtice 9, onde é intensamente destorcido. A partir dele, o combustível entra no forno através do orifício central 10 na forma de um cone rotativo de partículas finamente dispersas.

As superfícies de contato do lavador 2 e do distribuidor 3 são cuidadosamente processadas, polidas e, ao montar o cabeçote, são pressionadas uma contra a outra com uma luva de travamento 4.

As arruelas de pulverização são feitas de aços cromo-níquel de alta liga ou cromo-tungstênio. Dependendo da alimentação do bico, o número de canais tangenciais pode ser de dois a sete.

A forma do jato do bocal depende da razão f k /f o , em que f k é a área total de todos os canais tangenciais, f o é a área da seção transversal do furo central. Quanto menor essa proporção, maior o ângulo do cone de pulverização e menor o comprimento da tocha.

As arruelas são geralmente feitas sob números. Cada número corresponde a um feed específico, que é indicado na documentação técnica. Às vezes, os números são indicados nas arruelas correspondentes aos valores do diâmetro do furo central e da relação f k / f o , enquanto as empresas estrangeiras se aplicam convenções na forma de índices (Fig. 6.4). Por exemplo: a letra X indica que a parede frontal da arruela é plana, a letra W - esférica; o número da esquerda é o número condicional da broca para fazer o furo central, o número da direita é a razão f k /f o , aumentada em 10 vezes.

Arroz. 6.4. Lavadora de spray

Bocal rotativo. O combustível é alimentado através do canal e do bocal para a tigela rotativa, triturado e descarregado na câmara de combustão.

Arroz. 6.5. Dispositivo para óleo e gás rotativo

queimadores RGMG-10 (-20, -30):

1 - conduta de gás; 2 - caixa de ar; 3 – anel de armação; 4 - tubulação de gás;

5 , 6 - um tubo para instalação de um dispositivo de proteção contra ignição (EPD) e um sensor fotográfico; 7 - Câmara de gás; 8 – um anel dianteiro do dispositivo de direcionamento de ar; 9 – túnel cerâmico cônico (embrasure); 10 – redemoinhos do dispositivo de guia de ar; 11 – bocal rotativo;

12 – saídas de gás; 13 – uma armação para centrar o redemoinho de ar secundário; 14 - tubo de apoio; 15 – rolamento do quadro guia; 16 - estrutura guia 17 - amortecedor de ar; 18 – uma janela para fornecimento de ar ao redemoinho; 19 - tampa do queimador

A pressão do combustível - óleo combustível é de 0,15 ... 1 MPa, e a cuba gira a uma velocidade de 1500 ... 4500 rpm. O ar entra ao redor da tigela através do cone, envolve o fluxo rotativo de gotículas e se mistura com ele. Vantagens: não são necessárias bombas de óleo potentes e limpeza finaóleo combustível de impurezas; ampla faixa de controle (15…100%). Desvantagens: design complexo e aumento do nível de ruído.

Bocal de vapor-ar ou vapor-mecânico. O combustível é alimentado no canal, ao longo da superfície externa da qual o meio de atomização entra - vapor ou ar comprimido (com uma pressão de 0,5 ... 2,5 MPa).

O vapor sai do canal a uma velocidade de até 1000 m/s e atomiza o combustível (óleo combustível) em minúsculas partículas.

O ar é soprado por um ventilador através de uma fresta.

Arroz. 6.6. Bocal mecânico a vapor

Arroz. 6.7. Arruela atomizadora do bico mecânico a vapor

Em um vapor-mecânico (Fig. 6.6), como em um bico mecânico, o combustível sob pressão é fornecido ao canal anular 3, de onde ele entra na câmara de vórtice 4 através de seis canais tangenciais 9 do atomizador 2, torce nele e através do orifício central 5 na forma de uma película cônica sai para o forno. Na parte de vapor 1 do atomizador há também uma câmara anular 6, onde o vapor é fornecido através dos canais tangenciais 7, torce-se nele e entra no forno através da abertura anular 8 na própria raiz do filme cônico de combustível, que assim recebe energia adicional e é pulverizado em pequenas gotas. Além disso, essas gotas sofrem esmagamento secundário devido a forças de resistência.

Qualquer queimador de óleo deve ter um dispositivo para uma boa mistura do combustível com o ar, o que é conseguido usando tipo diferente dispositivos de turbilhão - registros. Um conjunto de injetores com registro e outros acessórios é chamado queimador de óleo.

3. Queimadores a gás.

Arroz. 6.8. Queimador a gás GG-1

(projetado para combustão de gás natural em fornos de caldeiras de vapor e água quente dos tipos E ou KV-GM):

1-caixa de ar; coletor de 2 gases; 3- redemoinho; 4- confundidor; 5 portas; 6 setores; 7-eletroímã; 8 parafusos de ajuste; 9-encaixe; 10 mamilos

Dispositivos de queima de gás (queimadores) são projetados para fornecer uma mistura gás-ar ou separadamente gás e ar ao local de combustão (no forno), combustão estável e regulação do processo de combustão. A principal característica do queimador é a sua saída de calor, ou seja, a quantidade de calor liberada durante a combustão completa do gás fornecido através do queimador é determinada pelo produto do consumo de gás pelo seu poder calorífico inferior.

Os principais parâmetros dos queimadores são: potência térmica nominal, pressão nominal do gás (ar) na frente do queimador, comprimento relativo nominal da chama, coeficientes de limitação e controle operacional do queimador em termos de potência térmica, teor específico de metal, pressão na câmara de combustão, ruído característico.

Existem três métodos principais de queima de gás:

1) difusão– gás e ar no forno quantidades necessárias servido separadamente, e a mistura ocorre na fornalha.

2) Misturado- uma mistura bem preparada de gás e ar é fornecida ao queimador, contendo apenas uma parte (30 ... 70%) do ar necessário para a combustão. Este ar é chamado de primário. O ar restante (secundário) entra na tocha (boca do queimador) por difusão. O mesmo grupo inclui os queimadores, em que a mistura gás-ar contém todo o ar necessário para a combustão, e a mistura ocorre tanto no queimador quanto na própria tocha.

3) Cinético- uma mistura de gás-ar totalmente preparada com uma quantidade excessiva de ar é alimentada no queimador. O ar é misturado com o gás nos misturadores, e a mistura queima rapidamente em uma chama curta e fraca, com a presença obrigatória de um estabilizador de combustão.

A presença de uma chama estável é condição essencial confiável e trabalho seguro unidade. Em caso de combustão instável, a chama pode deslizar para dentro do queimador ou se desprender do mesmo, o que levará à contaminação gasosa do forno e dos dutos de gás e à explosão da mistura gás-ar durante a re-ignição subsequente. A velocidade de propagação da chama para diferentes gases não é a mesma: a mais alta é de 2,1 m / s

- para uma mistura de hidrogênio com ar e o menor 0,37 m / s - uma mistura de metano com ar. Se a velocidade do fluxo gás-ar for menos velocidade propagação da chama, há um rompimento da chama no queimador e, se mais - a separação da chama.

De acordo com o método de fornecimento de ar de combustão, distinguem-se os seguintes modelos de queimadores:

1. Queimadores com fornecimento de ar ao local de combustão devido à rarefação na fornalha criada por uma chaminé ou exaustor de fumos, ou convecção. A mistura do gás com o ar ocorre não no queimador, mas atrás dele, na brecha ou forno, simultaneamente ao processo de combustão. Esses queimadores são chamados difusão, eles aquecem uniformemente todo o forno, têm um design simples, operam silenciosamente, a tocha é resistente à separação, o flashover é impossível.

2. Queimadores com injeção de gás, ou injeção. Um jato de gás proveniente de um gasoduto sob pressão é ejetado de um ou mais bicos em alta velocidade, como resultado, um vácuo é criado no injetor do misturador e o ar é sugado (injetado) no queimador e misturado com o gás enquanto movendo-se ao longo do misturador. A mistura gás-ar passa pela garganta do misturador (a parte mais estreita), que equaliza o jato da mistura, e entra na sua parte expansiva - o difusor, onde a velocidade da mistura diminui e a pressão aumenta. Além disso, a mistura gás-ar entra no confundidor (onde a velocidade aumenta para a calculada) e pela boca - no local de combustão ou no coletor com orifícios de incêndio, onde queima na forma de pequenos tochas violeta-azuladas.

3. Queimadores com injeção de gás por ar. Eles usam a energia dos jatos de ar comprimido criados por um ventilador para sugar o gás, e a pressão do gás na frente do queimador é mantida constante com a ajuda de um regulador especial. Vantagens: o fornecimento de gás ao misturador é possível a uma velocidade próxima à velocidade do ar; a possibilidade de usar ar frio ou aquecido com pressão variável. Desvantagem: uso de reguladores.

4. Queimadores com alimentação forçada de ar sem preparação prévia do ambiente gás-ar. A mistura do gás com o ar ocorre durante a combustão (ou seja, fora do queimador), e o comprimento da tocha determina o caminho em que esta mistura termina. Para encurtar a tocha, o gás é fornecido na forma de jatos direcionados em ângulo em relação ao fluxo de ar, o fluxo de ar é girado, a diferença de pressão do gás e do ar é aumentada, etc. De acordo com o método de preparação da mistura, esses queimadores são queimadores de difusão (o retorno da chama é impossível), eles são usados ​​​​como backup na transferência de um combustível para outro em caldeiras DKVR, na forma de queimadores de lareira e ranhura vertical.

5. Queimadores com alimentação forçada de ar e preparação preliminar da mistura gás-ar, ou queimadores de óleo-gás. Eles têm mais difundido e fornecer uma quantidade predeterminada da mistura antes de entrar no forno. O gás é fornecido através de uma série de ranhuras ou orifícios, cujos eixos são direcionados em ângulo para o fluxo de ar. Para intensificar o processo de formação da mistura e combustão do combustível, o ar é fornecido ao local de mistura com o gás em fluxo turbilhonante, para o qual são utilizados: aparelho de lâmina com ângulo de lâmina constante ou ajustável, forma de caracol do corpo do queimador , alimentação tangencial ou redemoinhos de lâmina tangencial.