- •Тепловые процессы в технологии силикатных материалов
- •Содержание
- •Введение
- •1. Источники и процессы получения теплоты
- •1.1. Виды и характеристика топлива
- •Общая классификация топлив
- •Коэффициенты для пересчета элементного состава твердого и жидкого топлива
- •1.1.2. Основные технические характеристики топлива.
- •Значения коэффициентов в уравнении (1.16)
- •Маркировка каменных углей
- •Классификация ископаемых углей
- •Усредненные характеристики твердого топлива
- •Усредненный состав и технические характеристики выпускаемого мазута
- •Усредненные характеристики газообразного топлива
- •1.2. Физико-химические основы горения топлива
- •Температура и концентрационные границы зажигания и взрываемости компонентов газообразного топлива
- •Температура воспламенения твердого топлива
- •1.3. Основы расчета процесса горения
- •Материальный баланс процесса горения газообразного топлива
- •Материальный баланс процесса горения твердого (жидкого) топлива
- •Приближенные значения пирометрического коэффициента процесса горения
- •Рекомендуемые значения Δtн в зависимости от tпроц и ηп в зависимости от tд
- •1.4. Сжигание топлива в технологии силикатных материалов
- •Классификация слоевых топок
- •2 Воздух; 3 газовоздушная смесь (д диффузионный фронт горения;к кинетический фронт горения)
- •Классификация горелок
- •1 Сопло горелки; 2 чистый газ; 3 зона смеси газа и продуктов горения; 4 зона смеси продуктов горения с воздухом; 5 фронт горения
- •4 Теплоизоляционная защита горелки
- •1, 3 Каналы для воздуха; 2 газовый канал; 4 конфузор;
- •5 Дроссель; 6 газопровод; 7 теплоизоляция горелки
- •1 Сопло горелки; 2 «холодная» зона; 3 зона видимого горения;
- •4 Зона невидимого горения
- •1 Распыленное топливо; 2 фронт воспламенения; 3 фронт горения;4 зона паровоздушной смеси и испаряющегося
- •Классификация форсунок
- •2 Аэросмесь; 3 рециркуляция горячих газов
- •1.5. Способы электронагрева и их применение
- •2. Процессы теплообмена и аэродинамика газовых потоков в тепловых установках
- •2.1. Режимы теплообмена
- •2.2. Теплообмен в пламенном пространстве печей
- •2.1. Схема теплообмена в пламенном пространстве печей:
- •2.3. Закономерности и особенности движения газовых потоков в тепловых установках технологии силикатных материалов
- •2.4. Теплообмен при движении газов в тепловых установках технологии силикатных материалов
- •3. Тепловые процессы в материалах и изделиях, подвергаемых тепловой обработке
- •3.1. Виды тепловой обработки
- •3.2. Общая характеристика процессов в силикатных материалах и изделиях
- •3.3. Сушка в технологии силикатных материалов
- •1 Кривая влагосодержания (влагоотдача); 2 кривая скорости сушки; 3 кривая температуры материала; 4 температура теплоносителя
- •4. Основы энерготехнологии силикатных материалов
- •4.1. Энерготехнологические схемы производства и термодинамические методы их анализа
- •4.2. Основы эксергетического метода термодинамического анализа этс
- •Свойства эксергии и энергии
- •Формулы расчета энергетического и эксергетического кпд пламенных печей
- •4.3. Пример применения метода эксергетического анализа
- •4.5. Вторичные энергоресурсы в технологии силикатных материалов
- •4.6. Энерготехнологическое комбинирование в технологии силикатных материалов
- •4.8. Комплексная схема утилизации теплоты и очистки отходящих газов стекловаренных печей:
- •Показатели работы установки комплексной утилизации теплоты печного агрегата
- •1 Корпус печи; 2 устройство для утилизации теплоты; 3 топка;
- •4 Котел; 5 циркуляционный насос; 6 отопительный прибор
- •1 Бункер; 2 пакеты теплообменных труб, установленных на подвижных панелях; 3 рассекатели; 4 подвижная панель
- •1 Газотурбинный двигатель; 2 генератор
- •1 Газотурбинный двигатель; 2 генератор; 3 котел-утилизатор;
- •4 Расходный бак питательной воды; 5 насос; 6 потребитель теплоты
- •1 Испаритель; 2 компрессор; 3 конденсатор
- •1 Испаритель; 2 компрессор; 3 конденсатор; 4 дроссель
- •1 Насадка; 2 сепаратор водяных капель; 3 вентилятор
- •4.7. Экологические аспекты теплотехнологий силикатных материалов
- •Характер действия вредных веществ на человека
- •Литература
Учреждение образования
«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра химической технологии вяжущих материалов
C. В. Плышевский
Тепловые процессы в технологии силикатных материалов
Конспект лекций по одноименной дисциплине для студентов специальности
1-48 01 01 «Химическая технология неорганических веществ, материалов
и изделий» специализаций: 1-48 01 01 07 “Технология строительных
материалов на основе вяжущих веществ”1-48 01 01 08 «Технология
неорганических полимерных связующих и композиционных материалов»;
1-48 01 01 09 “Технология тонкой функциональной и строительной
керамики”; 1-48 01 01 10 “Технология эмалей и защитных покрытий”;
1-48 01 01 12 “Химическая технология огнеупорных материалов”;
1-48 01 01 14 “Химическая технология вяжущих материалов”.
Минск 2010
Содержание
Введение ……………………………………………….………… |
6 |
|
1. Источники и процессы получения теплоты……………… |
8 |
|
1.1. Виды и характеристика топлива………………………........ |
8 |
|
1.1.1. Органическое топливо и его состав……………………. |
8 |
|
1.1.2. Основные технические характеристики топлива……... |
11 |
|
1.1.3. Виды топлива, их классификация и свойства…………. |
17 |
|
1.1.4. Выбор топлива для тепловой обработки………………. |
28 |
|
1.2. Физико-химические основы горения топлива…………….. |
32 |
|
1.2.1. Скорость процесса горения …………………………….. |
32 |
|
1.2.2. Горение газообразного топлива ………………….......... |
35 |
|
1.2.3. Горение твердого топлива ……………………………… |
38 |
|
1.2.4. Горение жидкого топлива………………………………. |
40 |
|
1.3. Основы расчета процесса горения …………………........... |
42 |
|
1.3.1. Расход воздуха на полное горение топлива ………….. |
42 |
|
1.3.2. Расчет объема продуктов горения и их состава………. |
46 |
|
1.3.3. Материальный баланс процесса горения ……………... |
49 |
|
1.3.4. Температуры горения топлива ………………………… |
51 |
|
1.3.5. Определение минимальной температуры подогрева воздуха …………………………………………………………. |
62 |
|
1.3.6. Особенности расчета процесса полного горения бинарных топлив ………………………………………………. |
64 |
|
1.4. Сжигание топлива в технологии силикатных материалов … |
67 |
|
1.4.1. Способы сжигания и топочные устройства …………... |
67 |
|
1.4.2. Сжигание твердого топлива в слоевых топках ………. |
68 |
|
1.4.3. Сжигание газообразного топлива и газогорелочные устройства ……………………………………………………… |
72 |
|
1.4.4. Сжигание жидкого топлива и мазутосжигающие устройства ……………………………………………………… |
83 |
|
1.4.5. Сжигание пылевидного топлива……………………….. |
87 |
|
1.4.6. Организация подачи топлива к топливосжигающим устройствам тепловых установок. Техника безопасности ..... |
96 |
|
1.4.7. Показатели работы топок, горелок, форсунок …........... |
101 |
|
1.4.8. Основы расчета топок, горелок, форсунок ……………. |
103 |
|
1.5. Способы электронагрева и их применение ……………..... |
112 |
|
1.5.1. Получение теплоты за счет электрического тока ……. |
112 |
|
1.5.2. Нагревательные элементы, электроды ………...……… |
113 |
|
1.5.3. Конструктивные особенности нагревательных устройств …………………………………………………………... |
114 |
|
1.5.4. Основы расчета нагревательных элементов косвенного нагрева ……………………………………………………… |
116 |
|
1.5.5. Основы электротехнических расчетов при осуществлении прямого нагрева ……………………………................... |
118 |
|
2. Процессы теплообмена и аэродинамика газовых потоков в тепловых установках…………………………………… |
122 |
|
2.1. Режимы теплообмена ………………………………………. |
122 |
|
2.1.1. Виды теплообмена и теплоносители в тепловых установках…………………………………………………………… |
122 |
|
2.1.2. Режимы внутреннего теплообмена ……………………. |
123 |
|
2.1.3. Режимы внешнего теплообмена ……………………….. |
124 |
|
2.2. Теплообмен в пламенном пространстве печей………........ |
129 |
|
2.2.1. Механизм теплообмена ………………………………… |
129 |
|
2.2.2. Основы расчета теплообмена ………………………….. |
131 |
|
2.2.3. Факторы, влияющие на теплообмен в печи …………... |
135 |
|
2.3. Закономерности и особенности движения газовых потоков в тепловых установках технологии силикатных материалов……… |
136 |
|
2.3.1. Роль движения газовых потоков в процессах теплообмена …………………………………………………………….. |
136 |
|
2.3.2. Виды напоров газов …………………………………….. |
136 |
|
2.3.3. Моделирование движения газов ……………………….. |
138 |
|
2.3.4. Сопротивления движению газов ………………………. |
140 |
|
2.3.5. Аэродинамика газового потока в тепловых установках при взаимодействии с кусковым материалом, изделиями ….. |
143 |
|
2.3.6. Аэродинамика газового потока при взаимодействии с дисперсным материалом ……………………………………… |
147 |
|
2.3.7. Истечение газов через отверстия, насадки, сопла ……. |
148 |
|
2.3.8. Виды движения, циркуляция газов в тепловых установках ……………………………………………………........... |
150 |
|
2.3.9. Оборудование для перемещения газов и основы его расчета ………………………………………………………….. |
151 |
|
2.4. Теплообмен при движении газов в тепловых установках технологии силикатных материалов…………………………… |
156 |
|
2.4.1. Основы моделирования и оптимизация процесса теплообмена ……………………………………………………….. |
156 |
|
2.4.2. Теплообмен в тепловых установках с гравитационным слоем материала……………………………………………….. |
159 |
|
2.4.3. Теплообмен в тепловых установках с пересыпающимся слоем материала ……………………………………………. |
163 |
|
2.4.4. Теплообмен в тепловых установках с псевдожиженным и фонтанирующим слоем материала ……. |
167 |
|
2.4.5. Теплообмен в тепловых установках с материалом, находящимся во взвешенном состоянии и при пневмотранспортировании ………………………………………………….. |
169 |
|
2.4.6. Теплообмен в тепловых установках с рабочим пространством, заполненном изделиями…………………………. |
171 |
|
2.4.7. Теплообмен в полупрозрачной среде …………………. |
173 |
|
2.4.8. Теплообмен в установках для тепловлажностной обработки изделий ……………………………………………… |
174 |
|
3. Тепловые процессы в материалах и изделиях, подвергаемых тепловой обработке……………………………………. |
177 |
|
3.1. Виды тепловой обработки………………………………….. |
177 |
|
3.2. Общая характеристика процессов в силикатных материалах и изделиях …………………………………………………… |
180 |
|
3.3. Сушка в технологии силикатных материалов…………….. |
180 |
|
3.3.1. Краткие сведения о процессе сушки …………………... |
181 |
|
3.3.2. Периоды скорости процесса сушки …………………… |
186 |
|
3.3.3. Режим сушки, усадка, усадочные напряжения………... |
188 |
|
3.3.4. Основы расчета оптимального режима сушки ……….. |
191 |
|
3.3.5. Способы сушки силикатных материалов и изделий….. |
194 |
|
4. Основы энерготехнологии силикатных материалов……. |
196 |
|
4.1. Энерготехнологические схемы производства и термодинамические методы их анализа………………………................. |
196 |
|
4.1.1. Понятие энерготехнологии……………………………... |
196 |
|
4.1.2. Методы термодинамического анализа энерготехнологических систем ………………………………. |
197 |
|
4.2. Основы эксергетического метода термодинамического анализа ЭТС…..………………………………………………….. |
199 |
|
4.2.1. Виды эксергии …………………………………………... |
199 |
|
4.2.2. Основы расчета эксергии ………………………………. |
201 |
|
4.2.3. Эксергетические диаграммы состояния……………….. |
206 |
|
4.2.4. Эксергетические балансы и эксергетический КПД ЭТС и ее отдельных элементов ……………………………..... |
209 |
|
4.2.5. Диаграмма ГрассманаШаргута ……………………….. |
212 |
|
4.2.6. Виды эксергетических потерь …………………………. |
214 |
|
4.2.8. Эксергетическая производительность и мощность ….. |
217 |
|
4.2.9. Связь между энергетическим и эксергетическим КПД тепловой установки…………………………………………… |
218 |
|
4.2.10. Понятие о термоэкономическом анализе ЭТС ……… |
220 |
|
4.3. Пример применения метода эксергетического анализа….. |
221 |
|
4.3.1. Сжигание топлива ………………………………………. |
221 |
|
4.5. Вторичные энергоресурсы в технологии силикатных материалов…………………………………………………………... |
224 |
|
4.6. Энерготехнологическое комбинирование в технологии силикатных материалов…………………………………………. |
227 |
|
4.6.1. Общие сведения ………………………………………… |
227 |
|
4.6.2. Примеры энерготехнологического комбинирования в производстве стекла и портландцемента ……………………. |
227 |
|
4.6.3. Энерготехнологическое и утилизационное комбинирование с применением ГТУ и ГПА ………………………… |
241 |
|
4.6.4. Энерготехнологическое и утилизационное комбинирование для регенерации низкопотенциальных ВЭР ……….. |
244 |
|
4.7. Экологические аспекты энерготехнологий силикатных материалов……………………………………………………….. |
246 |
|
Литература ……………………………………………………….. |
253 |
|