- •Теоретические основы энерго- и ресурсосбережения в химических технологиях.
- •Курс лекций.
- •Москва 2004.
- •Содержание
- •Введение.
- •Горячий воздух
- •Влажный воздух
- •Сухой воздух
- •Горячий кокс
- •Холодный кокс
- •II. Процессы преобразования энергии в сберегающих устройствах химических технологий.
- •Теоретические основы процессов тепломассопереноса в энерго- и ресурсосберегающих устройствах.
- •1. Теплопроводность
- •Тепловой поток через плоскую стенку.
- •2. Конвекция
- •Теплоотдачи в замкнутом объёме.
- •2.3. Теплопередача от основания теплообменника через оребренную поверхность.
- •2.4 Тепловой расчёт рекуператоров.
- •2.5. Аэродинамический (гидравлический) расчёт теплообменных устройств.
- •Излучение.
- •3.2. Лучистый теплообмен тел в прозрачной среде.
- •Лучистый теплообмен между двумя серыми телами, произвольно размещёнными в пространстве.
- •Формулы для расчётов коэффициентов облучённости и взаимных поверхностей для замкнутой системы двух излучающих тел.
- •Результативное излучение.
- •Действие экранов.
- •3.3. Лучистый теплообмен в поглощающей среде.
- •Серая среда.
- •Излучение газов.
- •- Тепловая мощность излучения
- •Поправка на парциальное давление водяных паров, при .
- •Поправка на взаимное перекрытие полос излучения углекислоты и водяных паров.
- •Приближённый метод расчёта .
- •Излучение запылённых потоков газа.
- •Теплообмен в топках котельных агрегатов.
- •3.4. Совместные действия излучения, конвекции и теплопроводности.
- •Механизм переноса тепла.
Излучение запылённых потоков газа.
Под запылёнными обычно понимают потоки газа, в которых взвешены твёрдые частицы с размерами превышающими минимальную длину волны теплового излучения ( - см. таблицу в разделе 2.1. ) .
В дымовых газах могут содержаться частицы золы или угольной пыли с размерами от 5 до 100 .
Если твёрдые частицы взвешены в лучепрозрачном газе, то поглощательная способность запылённого газа рассчитывается по формуле (3.2.) :
, ( 3.2. )
где коэффициент ослабления зависит от размера и концентрации частиц.
, ( 3.15. )
где
- коэффициент ослабления лучей частицы, ;
- средняя удельная поверхность пыли, ;
- концентрация пыли, .
, - эффективное сечение ослабления лучистого потока.
( 3.16. )
( см. А. Г. Блох , А. М. Гурвич )
- температура запылённого потока газа , ;
- среднее значение диаметра частиц , ;
- плотность частиц , ;
- коэффициент, который приведён в справочниках в зависимости от вида твёрдого сжигаемого топлива, см. таблицу :
Вид топлива |
Коэффициент А | |
Золовая пыль |
Угольная пыль | |
Печорский уголь |
0,2 |
0,08 |
Подмосковный уголь |
0,15 |
- |
Донецкий уголь |
0,15 |
0,06 |
Эстонский сланец |
0,15 |
- |
Тощий уголь |
0,12 |
- |
Антрацитовый штыб |
0,08 |
0,14 |
( 3.15а )
Если в, тоимеет вид :
( 3.17. )
Когда в газоходах и топках запылённые газы не полностью лучепрозрачные, а содержат трёхатомные компоненты, то вместо (3.15.) и (3.15а) используют формулу :
( 3.18. )
, - концентрация ;
- по (3.17.) , - по (3.8.) .
Отдельно приводим формулу для в случае, когда пыль является частицами золы (3.17.) , для всех, кроме золы.
А для золы, полученной в результате сгорания пылевидного топлива :
( 3.19. )
Пример 3.11.
Дано:
Вертикальная печь для термической обработки дисперсных материалов: печь для вспучивания перлита.
Теоретический удельный расход воздуха на горение топлива:
;
;
;
.
Коэффициент избытка воздуха: .
Требуется рассчитать теплообмен при следующих данных :
Степень черноты стенки ;
Коэффициент конвективного теплообмена от газа к стенке:
;
Давление внутри печи : ;
Концентрация дисперсного материала ( пыли ) : ;
Плотность частиц : ;
Средний диаметр частиц ;
Диаметр печи : ;
Высота печи : .
Определить как функцию двух величин.
Расчёт:
1. Удельное содержание сухих газов :
-
формула (1.43 ) из Панкратова .
По (1.44.) - Панкратов :
2. Для расчёта лучистого теплообмена в первом приближении считаем температуру газа и стенки постоянными и равными средним значениям :
,
3. Рассчитываем парциальные давления излучающих газов :
, при ;
, где
Находим коэффициент по формуле (3.18.) :
,
после чего определяем величину - степень черноты газа - по (3.7.) .
Выполним расчёт при температуре газов .
Последовательность расчёта .
Таблица для расчёта .
|
|
|
|
|
1273 |
0,227 |
0,34389 |
0,62089 |
0,2848 |
- эффективная длина пути луча - находится по (3.9.) :
;
находим по (3.17.) , А - принимаем 0,15 , тогда
;
4. По формуле (3.10.) с учётом того, что и( см. (3.4.)) , получим выражение плотности лучистого потока :
Запишем выражение суммарной плотности лучистого потока :
Цель расчёта : определить эффективный коэффициентот газа к стенке как функциюпри прочих заданных величинах .
Для этого
Требуется посчитать в зависимости от:
-
,
,
100
10,57
900
90,49
800
81,629