Уравнение теплового баланса ворочного котла.

Теплота͵ затрачиваемая на образование пара или нагревание воды, принято называть полезно используемой теплотой. Для паровых и водогрейных котлов она определяется, соответственно, по формулам˸

Q₁=D (i_П– i_ПВ) кДж / ч (3.1)

Q₁= СС\W (t_Г- t_х) кДж / ч, (3.2)

Где Д и W – расходы пара и воды, кг / ч; i_П, i_ПВ – энтальпии пара и питательной воды, кДж/кг; t_Г и t_Х– температуры горячей и холодной воды,⁰С.

Вместе с тем работа котлов сопровождается рядом неизбежных тепловых потерь. Так, к примеру, выбрасываемые в атмосферу горячие дымовые газы имеют температуру 120 - 250 ⁰С, что обуславливает потерю теплоты с уходящими газами Q₂. Важно заметить, что для снижения потери теплоты с уходящими газами нужно вести горение с минимальным расходом воздуха и тщательно уплотнять котел от присосов воздуха, чтобы уменьшить объём уходящих газов. Вместе с тем, котел крайне важно своевременно очищать от наружных загрязнений и накипи, чтобы глубоко охлаждать продукты сгорания. Установка и развитие хвостовых поверхностей нагрева (экономайзеров, воздухоподогревателœей) приводит к значительному снижению потери Q₂.

При горении топлива не всœе горючие элементы окисляются и часть химической энергии топлива не превращается в теплоту. Эта потеря энергии принято называть потерей теплоты от химической неполноты сгорания топливаQ₃. Снижению потери способствует совершенствование процессов подготовки и сжигания топлива. Главная роль при этом отводится коэффициенту избытка воздуха, который для каждого котла имеет свое оптимальное значение.

При сжигании твердого топлива часть его не участвует в процессе горения, поскольку проваливается под колосниковую решетку, выносится из топки c газами и со шлаком. Такие потери энергии в совокупности называются потерей теплоты от механической неполноты сгорания топливаQ₄.

Обмуровка котла снаружи имеет температуру значительно выше температуры окружающего котел воздуха (до 50-60 ⁰С). По этой причине возникает потеря теплоты от наружного охлаждения котла Q_5.

При удалении горячего шлака из котла вместе со шлаком теряется теплота Q₆.

Количественное распределœение теплоты, вносимой в котел, на полезно используемое и отдельные потери устанавливает общее уравнение теплового баланса котла˸

Q_н^р= Q₁+ Q₂+ Q₃+ Q₄+ Q₅+Q₆ кДж / кг (3.3)

В случае если обе части уравнения разделить на низшую теплоту сгорания и умножить на 100%, то получим уравнение теплового баланса в форме˸

q₁+ q₂+ q₃+ q₄+ q₅+ q₆= 100 % (3.5)

Входящие в уравнение величины имеют следующие числовые значения˸

- полезно используемая теплота q₁= 60 ÷ 93 %;

- потеря теплоты с уходящими газами q₂ = 5 ÷ 25 %;

- потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива q₃ = 0,5÷3 %;

- потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива q₄ = 5÷10;

- потеря теплоты от наружного охлаждения котла q₅ = 1,5÷6 %;

- потеря теплоты со шлаком q₆ = 0,5÷1,5 %.

 

60. Фактор разделения Центрифуг.

Одним из распространенных промышленных способов разделения неоднородных жидких систем является центрифугирование. В центрифугах происходят процессы отстаивания и фильтрации в поле центробежных сил, поэтому центрифуги - это более эффективные машины для разделения неоднородных жидких систем, чем рассмотренные отстойники и фильтры.

По принципу действия центрифуги делят на отстойные и фильтрующие. Барабаны (роторы) отстойных центрифуг имеют сплошную, а фильтрующих - дырчатую (перфорированную) стенку, покрытую фильтровальной сеткой или тканью.

Фильтрующие центрифуги применяют для разделения сравнительно крупнодисперсных суспензий кристаллических и аморфных продуктов, промывки получающихся при этом осадков, а также отделения влаги от штучных материалов.

Отстойные центрифуги предназначены для разделения плохо фильтрующихся суспензий, а также для разделения суспензий по крупности частиц твердой фазы. Отстойные центрифуги иногда, в свою очередь, подразделяют на собственно отстойные, осветляющие, концентрирующие и разделяющие (или сепарирующие).

При вращении барабана центрифуги и находящегося в нем материала возникает центробежная сила. Величина центробежной силы, действующей на вращающееся тело массой m и весом G:

, (4.1)

где G - кгс; - окружная скорость, м/с; R-внутренний радиус барабана, м; g- ускорение свободного падения, м/с²; n- частота вращения барабана, об/мин.

При вращении тела весом G = 1 кгс , (4.2)

Одним из основных критериев оценки эффективности работы центрифуги является фактор разделения:

, (4.3)

где - угловая скорость барабана.

Фактор показывает, во сколько раз центробежное ускорение, развиваемое в данной центрифуге, больше ускорения свободного падения. Фактор разделения численно равен центробежной силе, возникающей при вращении тела весом G = 1 кгс.Чем больше фактор разделения, тем интенсивнее происходит процесс центрифугирования (исключение составляет центрифугирование легко сжимающихся осадков в фильтрующих центрифугах). Величина фактора разделения в современных центрифугах лимитируется условиями прочности и динамической устойчивости машины.

Однако фактор разделения Ф_р не является исчерпывающей характеристикой центрифуг и их способности к разделению неоднородных жидких систем. Для суждения об этой способности иногда используют параметр , называемый индексом производительности центрифуги. Он определяется как произведение площади цилиндрической поверхности осаждения на фактор разделения:

, (4.4)

Параметр  - это важная характеристика разделяющей способности осадительных и фильтрующих центрифуг.

Главными факторами, определяющими выбор центрифуги, являются: для суспензий степень дисперсности твердой фазы, эффективная плотность (разность плотностей твердой и жидкой фаз) твердых частиц и их концентрация; для эмульсий стойкость эмульсии, обусловленная степенью раздробленности капель, одной жидкости в другой, вязкость дисперсионной среды и соотношение плотностей фаз.

При выборе центрифуги следует также учитывать коррозионные свойства отрабатываемого материала, его токсичность, огне и взрывоопасность (машины с открытым или закрытым кожухом), коэффициент трения, осадки и др.

Чем больше количество мелких твердых частиц в суспензии, тем соответственно больше их содержание в осветленной жидкости (фугате). Это относится в одинаковой мере к фильтрующим и отстойным центрифугам.

На работу центрифуг существенно влияет вязкость жидкой фазы. С увеличением этого параметра производительность центрифуги уменьшается, поэтому в некоторых случаях (когда это допустимо) для уменьшения вязкости жидкости прибегают к ее нагреву. Нагревание эмульсии приводит не только к уменьшению вязкости, но и снижению стойкости эмульсии и соответственно увеличению производительности центрифуги.

Чем больше эффективная плотность твердой фазы, тем выше может быть производительность отстойной центрифуги. При сепарировании эмульсий производительность машины возрастает с увеличением разности плотностей компонентов эмульсии. При центробежной фильтрации эффективная плотность твердой фазы практически не влияет на увеличение производительности.