Теплотехника Учеб. для вузов А. П. Баскаков, Б. В. Берг, О. К. Витт и др (943465), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Унрошенная схема котле-утилизетора с системой испарительного охлеждения: 1 — питнтельиый несос. й — ноннино ькононейнер. 3 — исннрительнея нонеркиость «осле; 4 — барабян ко~не, б . оклежлееные елененты неки; б— ниркулянионный несся, 7 — ннрооеретрееетель Кроме того, эту воду нужно охлаждать или сбрасывать. И в том и в другом случае происходит загрязнение окружаюшей среды. Все эти иедостатни исключаются, если в охлаждаемые элементы печи подают воду иэ контура циркуляции парового котла-утилизатора (рис. 24.5). Охлаждаемые элементы печи здесь выполняют роль испарительной поверхности, в которой теплота уже не сбрасывается в окружаюшую среду, а идет на выработку пара. Питание котлов осушествляется химически очишенной водой, поэтому накипи и загрязнений внутри охлаждаемых элементов не образуется н срок нх службы в 1,5 — 3 раза больше, чем при охлаждении необработанной проточной водой, Система испарительного охлаждения может работать и как самостоятельный паровой котел, но мошность его будет слишком малой.
При комплексном подходе к утилизации теплоты от газов и охлаждаемых элементов конструкции печи значительно сокращаются затраты на вспомогательное оборудование, комму. пинании, обслуживание и т. д. В ряде случаев удается использовать теплоту раскаленных твердых продуктов. На многих металлургических комбинатах сейчас работают установки охлаждения (технологн говорит «сухого тушенияе) кокса (УСТК), в которых охлаждается кокс с температурой свыше 1000'С, выгружаемый нз коксовых батарей. Особая сложность этой установки состоит в том, что кокс — горючий материал. Поэтому для его охлаждения используют инертный азот, а всю установку герметизируют, по-возможности предотвращая утеч. ки азота.
Раскаленный кокс в специальных аа. гонах быстро (поскольку иа воздухе он горит) транспортируется от коксовой батареи и загружается в герметичную форнамеру ! (Рис 24.6), затем поступает в камеру тушения 2, в которой он снизу вверх продувается инертным газом. За счет постепенной выгрузки снизу кокс плотным слоем движется сверху вниз противотоком к охлаждаюшему газу. В результате кокс охлаждается от 1000 в 1050 'С до 200 †2 '(:, а газ нагревается от 180 †2 'С до 750 †8 'С.
Через специальные отверстия 3 и пылео. садительную камеру 4 газы попадают в котел-утилизатор 5. В нем за счет охлаждения 1 т кокса получают примерно 0,5 т пара достаточно высоких параметров р=(3,9 —;4,0) МПа и 1=(440 —: 450) 'С. После котла-утилизатора охлажденный газ еше раз очишают от пыли в циклоне 5 и вентилятором 7 вновь направляют в камеру тушения под специальный рассекатель для равномерного распределения по сечению камеры. Сухой способ охлаждения по сравнению с традиционным, когда раскаленный Горячий тсатса Рнс. 24.6.
Схема установки сухого тушения кокса 207 горящий кокс действительно «тушат», поливая водой, позволяет не только получить дополнительную энергию (утилизировать ВЭР), но и повышает качество кокса, уменьшает его потери за счет выгорания в процессе тушения, исключав~ расход воды, а главков — позволяет избежать загрязнения атмосферы паром и коксовой пылью.
Аналогичные схемь! утилизации теплоты других твердых всгцеств можно использовать только при достаточно большой производительности, иначе зто будет экономически невыгодно по причинам, указанным выше. Производительность УСТК по коксу составляет 50— 56 т/ч. Наиболее сложно найти применение ннзкопотенциальным тепловым ВЭР (4( !00'С). В последнее время их все шире используют для отопления и нондиционироваиия промышленных и жилых зданий, применяют тепловые насосы для повышения температурного потенци.
нла или для получения холода. Непосредственно используют такие ВЭР только на отопление близко расположенных теплиц или рыбоаодных хозяйств. Очень остроумное решение для использования низкопотенциальной теплоты отходящих газов даже в бытовых условиях было найдено Ф Нансеном для кухонного аппарата, который он в !895 г.
применял но время своего похода к Северному полюсу. После обогре. ва сосуда для варки пищи (ргш. 24.7) дымовые газы направлялись в дополнительные газоходы, где отдавали свою теплоту таящему снегу. КПД этого аппарата превышал 90 огю в то время как у обычных газовых плит он менее 50%. В промышленных условиях охлаждение дымовых газов до температур ниже !00'С весьма затруднительно прежде всего из-за конденсации водяных паров. Холодные стенки труб, по которым цир. нулирует нагреваемая среда, запотевают и подвергаются интенсивной коррозии. Конденсация водяных паров имела место и в агрегате, изображенном на рис 24.7, но ввиду уникальности назначения его можно было изготовить из дорогостоящих материалов, не боящихся коррозии, кроме того, действовал он периодически и не долго Дагмвдьгг газы Рис. 24 7.
Кухонный аппарат Фритьофа Нан. сена: / — плоский сьсуа для льда н снега 7 — крышка с отверстием, 3 -- наружный колпак; 4 — сосуд аля варки пищи, б — «пльнеьбрааная ем«пега для таяния льда н снега; б — поде~анка длн кельне. образной енкпстн, 7 — гаэокерпсннпаан горелка примус» Промышленные подогреватели воздуха для исключения коррозии также иногда изготавливают из некорродирую. шихся стеклянных труб.
Если нет вибрации, такие ~рубы работают достаточно долго. Для подогрева воды иизкотемпературными газами (! - !00'С) начинают использовать контактные экономайзеры, представляющие собой обычные смссительные теплообменники типа градирни (см. рис, !3.2). В них происходит нагрев воды за счет теплоты контактирующих с ней газов.
Поверхность контакта ка. пель воды с газом большая, и теплообменник получается компактный и дешевый по сравнению с рекуперативным (трубчатым), но вода насыщается вредными веществами, содержащимися в дымовых газах. В ряде случаев это допустимо, например, для воды, идущей в систему химводоподготовки в котельных или на ТЭС. Если загрязнение воды недопустимо, то ставят еще один теплообменник, в котором «грязная» вода отдает теплоту «чистой» и возвращается в контактный экономайзер. Змеевики, по которым циркулирует «чистая» вода, можно установить и внутри контактного экономайзера вместо насадки. Контрольные вопросы 24 !.
Почему выгоднее испольэовать ВЭР на нужды производства, чем на отопленнеу 24.2 Можно ли с помощью рскуперативного теплообчеииика осуществить регенерацию теплоты или длн этого пригоден тольно регенеративный теплообменникй 24.3. Почему сложнее всего использовать низнопотенциальные тепловые ВЭРэ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ И С)ТВЕ)1>! НА !)О))РОГ )>1 гра ч !>сч = ~ г>н> = 32' 0 209+ > + 28 0 791= 28 9 кг/кч> и, ОО 209 1.1, Можно. !.2. Температура не изменится. 1 3.
В стационарном неравновесном состоянии. 2.1. 18,Г> мин 2000 "(' 22 с,г (, =1,26 кДж/(кг ° К) П)00 'С 23 Ке надо, так как б(/=14380кДж, а 1.=5 кДж 2.4 Согласно первому закону термодинамики подзеленили теплота д=ди+! или с„бТ=-с. 67+1, откуда Лп/4 — с /ср 1/а=0 7 3 1 Таким процессом является, например, изотермическое расширение идеального газа, ниходяшегоси в теплоном контакте с горячим источником Так как в этом процессе изменение внутренней энергии равно нулю, то согласно первому закону термодинамики, рабо та, совершеннзи при расширении газа, равна количеству теплщы, переданной от горячего источника.
Таким образом, имеет место полное превращение теплоты в работу. Но это не противоречит второму закону термодинамики, который утверждает, что невозможен процесс, едино>венным конечным результатам которого будет превращение в работу теплоты, извлеченной от горячего источника. Деиствнтельно, в конце изотермического процесса газ занимает обьем больше, чем он занимал вначале.
Изменение состоянии газа и явлнетси компенсациен превращении теплоты в работу. 3.2. >1, = 0,57. 3 3. 3,4. Предположим, что адиабаты пересе. каются в точке с. Проведем между ними изотермический процесс аЬ, получим цинл овс, в котором совершается работа (эквивалентнаи заштрихованной площади) за счет охлаждении одного источника теплоты, что противоречит второму ззкону термодинамики 3.5. Эксергия те>иоты при темперзтуре 1000 'С 6',...=СЦ! — т /т )= = 200 (1 — 283/1273) =1555 кДж. Зксергии тепло~ы при температуре 500'С 6'„, „, = 200 (1 — 283/773) = 126 8 кД >к. Таким образом, в результате перехода 200 кДж теплоты с высокого температурного уровня (1000 'С) на более низкий (500 'С) работоспособность этого количества теплоты уменьшилась на 28,7 кДж, на (28,7/200) ° 100=14,35 уа, несмотрн на то что вси теплота продуктов сгорания передана пару.
4.1. Кажушаиси молекулярная масса смеси Плотность воздуха при норма.>„пых физических условиях р5 Ясч/22 4=289/22,4=1,293 кг/мз. Состав воздуха по массе ЦО2 32 у 'о = '0 209= О 23! ргч ми 28 ум — — — ' си = — 0,791 = 0,77. мх м,„мз 28,9 Парциальные давления кислорода и азота ро — — г, р=0,209 760=159 мм рт.стл 2 рч =гм р=0,791 760=601 мм рт.ст. 4.2. Начальный объем воздуха п, =РТ!/р! =287 283/(0,1 1Ов) 081 мт/кг. Из уравнения процесса конечный объем и =о — =О,б(Х 2 Х0,1 10з/(1 Нр)=0,081 мз/кг.
Работа, затрачиваемая на сжатие, 1 = )7Т (п(р~/рт) = 287 283 )п 0,1 = = — 187 кДж/кг. Количество теплоты, отводимой ат газа, равно работе сжатия, поэтому у= = — 187 кДж/кг. 4 3. Чтобы найти изменение температуры, рассмотрим столб воздуха высотой г(у с поперечным сечением, равным единице. На нижней поверхности этого столба давление равно р, а на верхней оно составляет р+г(р, где г(р — изменение давления, вызванное весом столба воздуха. Поскольку увеличение высоты сопровождается уменьшением давления, то ггр= — ругуу. Так как р= 1/п=р/мТ, то г(р= — — — пу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
