Тема 1.4 горение топлива и его расчёт

Горение – это процесс взаимодействия с окислителем, сопровождающийся выделением тепла.

Процесс горения состоит из двух стадий:

1. Смешение топлива с воздухом;

2. Горение топлива в воздушной смеси.

Любое горение начинается с воспламенения; температура воспламенения зависит от состава топлива. Инертные примеси повышают температуру воспламенения (W, A, CO_2, N₂)

Температура воспламенения – это температура, при которой образуется смесь, способная гореть при соприкосновении с открытым пламенем.

Температура воспламенения:

для газообразного топлива:

tº_воспл. = 500 - 600ºС;

для твердого топлива:

tº_воспл. = 700ºС;

для жидкого топлива:

tº_воспл. = 500 - 700ºС

(при температуре выше точки кипения).

Различают калориметрическую, теоретическую и действительную температуры.

Калориметрическая температура – это температура, которую бы имели дымовые газы при полном сгорании топлива и отсутствии теплообмена с окружающей средой.

Теоретическая температура – это температура, учитывающая потери тепла, связанные с диссоциацией молекул CO₂ и Н₂О при температуре сгорания.

Действительная температура – всегда ниже теоретической, т.к. тепло от дымовых газов переходит к стенкам топки и различным конструкциям печи.

Различают гомогенное и гетерогенное горение.

Гомогенное горение – это горение, когда топливо и воздух находятся в одном агрегатном состоянии.

Гетерогенное горение – это горение, когда топливо и воздух находятся в разных агрегатных состояниях.

При сжигании твердого и жидкого топлива протекают следующие реакции горения:

C + O₂ = CO₂ + 34070кДж/кг;

H₂ + ½O₂ = H₂O + 14311кДж/кг

и т.д.

Температура горения – это температура, которую приобретают продукты горения, в результате передачи им тепла, образующегося в результате сгорания топлива.

Тема 1.3. Электрический нагрев печей

Электрические печи широко применяются во многих отраслях промышленности, особенно в металлургии и машиностроении.

Электрический нагрев используется для:

- расплавления металла и сплавов;

- восстановления металла из руд;

- для нагрева различных изделий и заготовок с целью термической обработки или последующей пластической деформации (ковка, прокат).

Основные преимущества

(по сравнению с топливным нагревом)

1. получение неограниченно высокой температуры в объеме печи (в топливных 2000С – предел);

2. легкость регулирования теплового режима (в том числе и автоматически);

3. минимальный угар дорогих легирующих элементов;

4. проведение процессов нагрева в любой среде и в вакууме;

5. более высокий КПД печей из-за отсутствия дымовых газов и потерь тепла с ними;

6. лучшие условия труда.

Недостатки электрического нагрева:

1. более высокая стоимость электрической энергии по сравнению с топливом;

2. менее надежный, долговечный и менее ремонтопригодный.

Классификация методов преобразования электрической энергии в тепловую:

1. по способу теплогенерации, то есть по способу преобразования электрической энергии в тепловую:

1. нагрев проводящего тела при прохождении через него электрического тока (индукционные, печи сопротивления);

2. нагрев газовой среды в электрической дуге и у ее электродов (плазменные и дуговые печи);

3. нагрев тела при бомбардировке его потоком электронов с большой скоростью (электроннолучевые печи).

2. по способу передачи тепловой энергии нагреваемому металлу:

а) печи прямого нагрева (преобразование электрической энергии в тепловую происходит в нагреваемом теле);

b) печи косвенного нагрева (преобразование электрической энергии в тепловую происходит вне нагреваемого тела);

с) печи смешанного нагрева.