МЕТОДИКИ РАСЧЁТА КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛА В УХОДЯЩИХ ГАЗАХ

Уваров В.А.¹, Староверов С.В.², Феоктистов А.Ю.³, Юдин А.И.⁴

¹Доктор технических наук, ²Кандидат технических наук, ³ Кандидат технических наук, ⁴Аспирант, государственный технический университет им. В. Г. Шухова

МЕТОДИКИ РАСЧЁТА КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛА В УХОДЯЩИХ ГАЗАХ

Аннотация

В статье рассмотрено – методики расчёта количества тепла в зависимости от состава уходящих газов.

Ключевые слова: теплоэнергетика, энергосбережение, промышленность.

Uvarov V.A.¹, Staroverov S.V.²,  Pheoktistov A.Y.³, Yudin A.I.⁴

¹PhD in Engineering, ²PhD in Engineering, ³PhD in Engineering, ⁴Postgraduate student, Shukhov State Technical University

METHOD OF CALCULATION OF AMOUNT OF HEAT IN THE LEAVING GASES

Abstract

In article it is considered – method of calculation of amount of heat depending on composition of the leaving gases.

Keywords: heat-and-power engineering, energy saving, industry.

К вопросу об использовании тепла от уходящих дымовых газов.

При разработке технологической схемы для использования тепла и углекислого газа от хвостовых поверхностей стеклоплавильных печей следует уделить особое внимание методики расчёта потенциальной тепловой мощности и составу уходящих газов в зависимости от режима работы печи.

В данной статье авторами предложено две методики расчёта тепловой мощности котла-утилизатора.

Известны следующие исходные данные:

Температура уходящих дымовых газов – 820 ⁰С;

Температура уходящих газов после котла-утилизатора – 350 ⁰С;

Расход дымовых газов при н.у. – 17187 м³/ч;

Объёмный состав уходящих дымовых газов:

СО₂ – 8,64 %;

Н₂О – 18,46 %;

N₂ – 71,18 %;

O₂ – 1,72%;

Плотность компонентов при н.у.(при 100 ⁰С):

СО₂   - 1,977 кг/м³;

Н₂О   - 0,598 кг/м³;

N₂     - 1,25 кг/м³;

O₂     - 1,429 кг/м³;

Средняя плотность дымовых газов при н.у. – 0,308 кг/м³;

Средняя плотность дымовых газов при н.у.(сухой части) – 0,332 кг/м³;

Массовый состав дымовых газов:

СО₂ – 13,82 %;

Н₂О – 12,20 %;

N₂ – 71,99 %;

O₂ – 1,99 %;

Теплоёмкость компонентов при н.у. (при 100 ⁰С):

СО₂ – 0,846 кДж/(кг·К);

Н₂О – 2,02 кДж/(кг·К);

N₂ – 1,042 кДж/(кг·К);

O₂ – 0,92 кДж/(кг·К);

Теплоёмкость компонентов после печи:

СО₂ – 1,204 кДж/(кг·К);

Н₂О – 2,186 кДж/(кг·К);

N₂ – 1,135 кДж/(кг·К);

O₂ – 1,071 кДж/(кг·К);

Средняя теплоёмкость дымовых газов при н.у. – 1,271 кДж/(кг·К);

Средняя теплоёмкость дымовых газов при н.у. (сухой части) – 1,144 кДж/(кг·К);

Энтальпия дымовых газов после печи – 1566 кДж/кг;

Энтальпия дымовых газов после печи (сухой остаток) – 1462 кДж/кг;

Теплоёмкость компонентов после котла-утилизатора:

СО₂ – 1,076 кДж/(кг·К);

Н₂О – 2,026 кДж/(кг·К);

N₂ – 1,076 кДж/(кг·К);

O₂ – 1,004 кДж/(кг·К);

Средняя теплоёмкость дымовых газов после котла-утилизатора – 1,190кДж/(кг·К);

Средняя теплоёмкость дымовых газов при после котла-утилизатора (сухой части) – 1,074 кДж/(кг·К);

Энтальпия дымовых газов после котла-утилизатора – 808 кДж/кг;

Энтальпия дымовых газов после котла-утилизатора (сухой остаток) – 767 кДж/кг;

Соответственно тепловая мощность котла утилизатора – 4327 кВт;

Соответственно тепловая мощность котла утилизатора (сухой остаток) – 3964 кВт;

Основываясь на расчётах, следует учитывать теплоёмкость водяных паров в уходящих дымовых газах, т.к. погрешность составляет – 408 кВт;

Данные расчёты указывают на влияние влагосодержания дымовых газов к общему тепловому потенциалу. Однако возникает вопрос о средней теплоёмкости газов в зависимости от изменения состава газов.

Для сравнительного анализа потенциального тепла были проведены замеры состава уходящих газов и получены следующие данные:

Период проведения замера – зима

Состав уходящих газов:

СО₂ – 10,3 %;

Н₂О – 20,0 %;

N₂ – 67,00 %;

O₂ – 2,60 %;

Теплоёмкость компонентов при н.у. (при 100 ⁰С):

СО₂ – 0,846 кДж/(кг·К);

Н₂О – 2,02 кДж/(кг·К);

N₂ – 1,042 кДж/(кг·К);

O₂ – 0,92 кДж/(кг·К);

Теплоёмкость компонентов после печи:

СО₂ – 1,204 кДж/(кг·К);

Н₂О – 2,186 кДж/(кг·К);

N₂ – 1,135 кДж/(кг·К);

O₂ – 1,071 кДж/(кг·К);

Средняя теплоёмкость дымовых газов при н.у. – 1,349 кДж/(кг·К);

Средняя теплоёмкость дымовых газов при н.у. (сухой части) – 1,141 кДж/(кг·К);

Энтальпия дымовых газов после печи – 1965 кДж/кг;

Энтальпия дымовых газов после печи (сухой остаток) – 1794 кДж/кг;

Соответственно тепловая мощность котла утилизатора – 5082 кВт;

Соответственно тепловая мощность котла утилизатора (сухой остаток) – 4482 кВт;

Разница составляет: 5082 -4327 =755кВт;

                                               3964-4482=518кВт;

Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что при расчётах котлов-утилизаторов необходимо учитывать технологические особенности установки, от которой будет производиться отбор тепла.

Литература

1. Уонг Х. Основные формулы по теплообмену для инженеров: Пер. с англ. / Справочник. - М.: Атомиздат, 1979. - 216 с
2. Теплофизические свойства технически важных газов при высоких температурах и давлениях: Справочник / В.Н. Зубарев, А.Д. Козлов, В.М. Кузнецов и др. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 232 с.

References

1. Wong X. Basic formulas on heat exchange for engineers: The lane with english / the Reference book. - M.: Atomizdat, 1979. - 216 pages.
2. Heatphysical properties of technically important gases at high temperatures and pressure: The reference book / V. N. Zubarev, A.D. Kozlov, V. M. Kuznetsov, etc. - M.: Energoatomizdat, 1989. - 232 pages.