![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Тема 16. Котельные установки……………..………………………………149
- •Тема 17. Использование вэр и охрана окружающей среды………..…..170
- •Введение
- •Часть 1. Термодинамика
- •Тема 1. Основные понятия и определения
- •Предмет и метод термодинамики
- •Объект изучения термодинамики
- •1.3 Параметры состояния термодинамической системы
- •1.4 Уравнение состояния идеального газа. Понятие об идеальных и реальных газах
- •1.5 Газовые смеси
- •1.6 Термодинамический процесс
- •Тема 2. Первый закон термодинамики
- •2.1 Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Частные случаи закона
- •2.2 Внутренняя энергия системы
- •2.3 Работа расширения и pv-диаграмма для изображения работы
- •2.4 Работа и теплота
- •2.5 Теплоемкость газов
- •2.6 Энтальпия
- •Тема3. Второй закон термодинамики
- •3.1 Общая характеристика
- •3.2 Энтропия и математическое выражение второго закона
- •3.3 III начало термодинамики
- •3.4 Т,s диаграмма для изображения теплоты
- •3.5 Физический смысл энтропии
- •3.6 Основное уравнение термодинамики и вычисление энтропии
- •Тема. 4 термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах
- •4.1 Изохорный процесс
- •4.2 Изобарный процесс
- •4.3 Изотермический процесс
- •4.4 Адиабатный процесс
- •4.5 Политропный процесс
- •Тема 5. Термодинамические циклы
- •5.1 Круговые процессы
- •5.2 Термодинамическая схема теплового двигателя
- •5.3 Прямой цикл Карно
- •5.4 Обратный цикл Карно
- •Тема 6. Циклы паросиловых, холодильных установок и теплового насоса
- •6.1 Циклы паросиловых установок. Цикл Ренкина
- •6.2 Циклы холодильных установок
- •6.3 Цикл теплового насоса
- •6.4 Эксергия. Эксергический анализ
- •Тема7. Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания
- •7.1 Цикл Отто
- •7.2 Цикл Дизеля
- •7.3 Цикл Тринклера (или Сабатэ)
- •Тема8. Термодинамика потока газов и паров
- •8.1 Уравнение первого закона термодинамики для потока
- •8.2 Истечение газов и паров
- •8.3 Дросселирование. Температура инверсии
- •Часть 2. Теория тепло и массообмена
- •Тема 9. Основы теории теплообмена
- •9.1 Введение. Теплопроводность
- •9.2 Закон Фурье – основной закон теплопроводности
- •9.3 Теплопроводнсть плоской однородной, однослойной стенки
- •9.4 Теплопроводность многослойной стенки
- •9.5 Теплопроводность цилиндрической стенки.
- •Тема10. Конвективный теплообмен
- •10.1 Понятие теплообмена. Закон Ньютона Рихмана
- •10.2 Критерии подобия
- •10.3 Теплоотдача при вынужденном движении теплоносителя
- •10.4 Теплоотдача при свободном движении теплоносителя
- •10.5. Теплоотдача при кипении
- •10.6 Теплоотдача при конденсации пара
- •Тема11. Теплопередача чарез стенку
- •11.1 Понятие теплопередачи, теплопередача через плоскую стенку.
- •11.2 Уравнение теплопередачи.
- •11.3 Теплопередача через цилиндрическую стенку
- •Тема12. Лучистый теплообмен
- •12.1 Понятие лучистого теплообмена
- •12.2 Законы лучистого теплообмена
- •12.3 Теплообмен излучением системы тел в прозрачной среде
- •Тема13. Водяной пар
- •13.1 Процесс парообразования в pv-координатах
- •13.2 Ts и hS диаграмма водяного пара
- •13.3 Параметры состояния жидкости и пара
- •Тема14. Влажный воздух
- •14.1 Понятие влажного воздуха, его характеристики
- •14.3 Сушка материала
- •Тема15. Топливо
- •15.1 Классификация топлива
- •15.2 Состав топлива
- •15.3 Характеристики топлива.
- •15.4. Примеры твердого, жидкого, газообразного топлива.
- •15.5 Процесс горения топлива
- •15.6 Состав и объем продуктов сгорания.
- •15.7 Нефтяные топлива.
- •15.8 Понятие детонации, октанового числа и цетанового числа.
- •Тема16. Котеьные установки
- •16.1 Понятие котла и котельной установки
- •16.1 Паровой котёл и его основные элементы
- •16.3 Паровые и водогрейные котлы
- •16.4 Вспомогательное оборудование
- •16.5 Топка, топочные устройства
- •16.6 Котлы утилизаторы
- •16.7 Тепловой баланс горения
- •Тема17. Использование вэр и охрана окружающей среды
- •17.1 Понятия вэр
- •17.2 Классификация вторичных энергетических ресурсов в промышленности
- •17.3 Использование вторичных энергетических ресурсов промышленности
- •17.4 Расчет вэр на экономическую эффективность
- •Заключение.
15.2 Состав топлива
Органическое топливо состоит из горючих элементов (водород H, углерод С, сера S) и негорючих (кислород О и азот N). Кроме того, в состав топлива входят влага W и зола A.
Содержимое элементов определяют по массе в процентах.
4. Формула для определения рабочей массы топлива, сухой массы, горючей массы.
Различают рабочую, сухую, горючую и органическую массы топлива. Каждой составной массе топлива присваивают соответствующий надстрочный индекс.
Рабочая масса:
(15.1)
Состав топлива, высушенного при t=105... 110°С, определяет его сухую массу:
(15.2)
Состав топлива как горючего материала определяется составом его горючей массы:
(15.3)
Собственно горючими в этой массе является углерод, водород и сера.
Элементарный состав топлива от сухой массы к другому виду топлива приводят с помощью коэффициентов, которые основываются на соответствующих пропорциях.
15.3 Характеристики топлива.
Важная характеристика горючей массы топлива - выход летучих веществ. Чем больше летучих веществ, тем больше при нагревании топлива выделяется горючих газов и тем проще воспламеняется это топливо и легче поддерживать постоянное горение. Для древесины и сланцев выход летучих веществ составляет 85-90%, для антрацитов - 3-4%, для бурого и каменного угля - 9-50%, для торфа 70%.
Теплота сгорания топлива - параметр, характеризующий его энергетическую ценность. Теплота сгорания равна количеству теплоты, которое может выделяться при полном сгорании 1 кг массы твердого или жидкого топлива или 1 м3 газообразного топлива при нормальных физических условиях. Теплоту сгорания измеряют в кДж или мДж на килограмм или кубометр.
Различают высшую и низшую теплоту сгорания.
Высшей теплотой сгорания QPв называют количество теплоты, которое выделяется при сгорании топлива с учетом теплоты конденсации водяных паров, которые образуются при сгорании водорода и выпаривании влаги из топлива. Если от QPв отнять значение теплоты конденсации водяных паров, получим низшую теплоту сгорания QPв.
Для сравнения различных видов топлива при определении энергетических балансов, а также оценки топливных энергоресурсов все виды топлива по теплоте сгорания приводят к единому эквиваленту.
Условное топливо - единый эквивалент теплоты сгорания всех видов топлива. Расчетная теплота сгорания условного топлива равна:
(15.4)
Усредненные значения топливных эквивалентов основных видов топлива равны : для угля 0,72; природного газа 1,17... 1,2; нефти 1,43; мазута 1,3; торфа 1,4; дров 0,25.
Для влаги, золы и серы, находящихся в топливе, используют понятие «усредненные характеристики». Они равны содержимому соответствующего компонента в топливе, деленному на низшую теплоту сгорания топлива.
Зола включает минеральные примеси, попавшие в топливо в период его образования, а также частички породы, встречающиеся при добыче.
Неиспользованная часть топлива образует сгоревшие остатки, которые состоят из золы и шлака. Зола - порошкообразный негорючий остаток, получаемый в результате горения топлива.
Золу с температурой плавления 1200°С считают низкоплавкой, а более 1500°С -тугоплавкой. Плавкость золы зависит от ее химического состава.
Зольность топлива при анализе определяют на сухую массу путем закаливания при температуре 800-825°С (для жидких видов топлива 500°С) предварительно высушенной пробы для прекращения уменьшения массы. Зольность рабочей массы вычисляют по формуле:
100Ар = (1OO-W)AC. (15.5)
Содержание золы в топливе колеблется в широких пределах.
В топливе имеется определенное количество влаги для его химического и физико-химического взаимодействия с твердой массой топлива. Общую влажность в твердом топливе условно разделяют на внешнюю и гидратную.
Влагу, которая оказалась в массе топлива во время его добычи, при хранении и транспортировке за счет грунтовых вод и из атмосферного воздуха, называют свободной внешней влагой. К ней относят собственную влажность и влажность, которая заполняет капилляры и поры массы топливного вещества, так называемую связанную влагу. К гидратной влаге относят коллоидную влагу топлива и влажность, которая является составной кристаллогидратов минеральных примесей топлива. Гидратная влага составляет небольшую часть воды, которая находится в топливе.
Максимальная влажность WP рабочей массы топлива достигает 50% и больше. На преобразование 1 кг воды, взятой при 0°С, в пар требуется израсходовать 2,5 МДж. Поэтому по содержанию влаги в топливе определяют не только возможность обеспечения эффективного процесса его сжигания, но и целесообразность использования данного горючего материала. Влажность находят высушиванием пробы при 105-110 С.
Серу, которая находится в топливе, разделяют на горючую, так называемую летучую серу Sл и негорючую Sh. Горючая сера состоит из органических Sop и колчеданных SK соединений: Sл= Sop+Sk.
По содержанию серы нефть и мазут разделяют на три класса: малосернистые (содержание серы до 0,5%), сернистые - 0,51...2% и высокосернистые - больше 3,5%. При сгорании серы получается токсичный серный ангидрид SO2 (в небольших количествах) - серный ангидрид SO3. При полном сгорании серы выделяется 10,92 МДж: на 1 кг серы. Сернистые газы в соединении с водяным паром являются причиной коррозии металлических конструкций котла.