Proprietà fisiche dell'aria: densità, viscosità, calore specifico. La quantità di calore durante vari processi fisici

Modifica del ricircolo dei fumi . Il ricircolo del gas è ampiamente utilizzato per espandere l'intervallo di controllo della temperatura del vapore surriscaldato e consente di mantenere la temperatura del vapore surriscaldato anche a bassi carichi della caldaia. IN Ultimamente Anche il ricircolo dei fumi sta guadagnando terreno come metodo per ridurre la formazione di NOx. Viene utilizzato anche il ricircolo dei fumi nel flusso d'aria davanti ai bruciatori, che è più efficace in termini di soppressione della formazione di NO x.

L'introduzione di gas di ricircolo relativamente freddi nella parte inferiore del forno porta ad una diminuzione dell'assorbimento di calore delle superfici riscaldanti per radiazione e ad un aumento della temperatura dei gas all'uscita dal forno e nei condotti convettivi, compresi la temperatura dei fumi. Un aumento del flusso totale dei fumi nella sezione del percorso dei gas prima che i gas vengano portati in ricircolo aiuta ad aumentare i coefficienti di scambio termico e la percezione del calore delle superfici riscaldanti convettive.

Riso. 2.29. Variazioni della temperatura del vapore (curva 1), della temperatura dell'aria calda (curva 2) e delle perdite con i fumi (curva 3) in funzione della quota di ricircolo dei fumi g.

Nella fig. La tabella 2.29 mostra le caratteristiche della caldaia TP-230-2 quando si modifica la proporzione del ricircolo del gas nella parte inferiore del forno. Ecco la quota del riciclo

dove V rts è il volume dei gas prelevati per il ricircolo; Vr - volume di gas nel punto di selezione per il ricircolo senza tenere conto di V rc. Come si vede un aumento della quota di ricircolo ogni 10% porta ad un aumento della temperatura dei fumi di 3-4°C, Vr - dello 0,2%, temperatura del vapore - di 15° C, e la natura della dipendenza è quasi lineare. Queste relazioni non sono uniche per tutte le caldaie. Il loro valore dipende dalla temperatura dei gas ricircolati (luogo in cui vengono prelevati i gas) e dal metodo della loro introduzione. Scarico dei gas ricircolati in parte in alto il forno non pregiudica il funzionamento del forno, ma porta ad una significativa diminuzione della temperatura dei gas nella zona del surriscaldatore e, di conseguenza, ad una diminuzione della temperatura del vapore surriscaldato, sebbene il aumenta il volume dei prodotti della combustione. Lo scarico dei gas nella parte superiore del forno può essere utilizzato per proteggere il surriscaldatore dagli effetti di temperature del gas inaccettabilmente elevate e ridurre la formazione di scorie del surriscaldatore.

Naturalmente l'utilizzo del ricircolo del gas porta ad una diminuzione non solo dell'efficienza. lordo, ma anche di efficienza al netto del gruppo caldaia, in quanto provoca un aumento del consumo di energia elettrica per il proprio fabbisogno.

Riso. 2.30. Dipendenza della perdita di calore dovuta alla sottocombustione meccanica dalla temperatura dell'aria calda.

Variazione della temperatura dell'aria calda. Una variazione della temperatura dell'aria calda è il risultato di una modifica della modalità operativa del riscaldatore d'aria dovuta all'influenza di fattori quali variazioni della pressione termica, del coefficiente di trasferimento del calore, del gas o del flusso d'aria. Aumentando la temperatura dell'aria calda aumenta, anche se di poco, il livello di calore rilasciato nel focolare. La temperatura dell'aria calda ha un effetto notevole sulle caratteristiche delle caldaie funzionanti con combustibile a bassa resa volatile. Una diminuzione di ^ g.v in questo caso peggiora le condizioni per l'accensione del combustibile, la modalità di essiccazione e macinazione del combustibile, porta ad una diminuzione della temperatura della miscela d'aria all'ingresso dei bruciatori, che può causare un aumento delle perdite dovute alla sottocombustione meccanica (vedi Fig. 2.30).

. Modifica della temperatura di preriscaldamento dell'aria. Il preriscaldamento dell'aria davanti al riscaldatore d'aria viene utilizzato per aumentare la temperatura della parete delle sue superfici riscaldanti al fine di ridurre l'effetto corrosivo dei gas di combustione su di esse, soprattutto quando si bruciano combustibili ad alto contenuto di zolfo. Secondo la PTE, quando si brucia olio combustibile allo zolfo, la temperatura dell'aria davanti ai riscaldatori d'aria tubolari non deve essere inferiore a 110 ° C e davanti ai riscaldatori rigenerativi - non inferiore a 70 ° C.

Il preriscaldamento dell'aria può essere effettuato facendo ricircolare aria calda all'ingresso dei ventilatori, tuttavia ciò riduce l'efficienza della caldaia a causa dell'aumento del consumo di elettricità per la sabbiatura e dell'aumento della temperatura dei fumi. Pertanto è consigliabile riscaldare l'aria a una temperatura superiore a 50°C in aerotermi funzionanti con vapore selezionato o acqua calda.

Il preriscaldamento dell'aria comporta una diminuzione dell'assorbimento di calore del riscaldatore d'aria a causa della diminuzione della pressione termica, della temperatura dei fumi e dell'aumento della perdita di calore. Il preriscaldamento dell'aria richiede inoltre costi energetici aggiuntivi per fornire aria al riscaldatore. A seconda del livello e del metodo di preriscaldamento dell'aria, per ogni 10° C di preriscaldamento dell'aria, l'efficienza. variazioni lorde di circa 0,15-0,25% e la temperatura dei gas di scarico di 3-4,5 ° C.

Poiché la quota di calore prelevato per il preriscaldamento dell'aria rispetto alla potenza termica delle caldaie è piuttosto elevata (2-3,5%), la scelta dello schema ottimale di riscaldamento dell'aria è Grande importanza.

Aria fredda

Riso. 2.31. Schema di riscaldamento dell'aria a due stadi nei riscaldatori con acqua di rete e vapore selezionato:

1 - riscaldatori di rete; 2 - la prima fase di riscaldamento dell'aria con acqua di rete dell'impianto di riscaldamento; 3 - seconda fase di riscaldamento dell'aria; 4 - pompa per fornire acqua di rete di ritorno ai riscaldatori; 5 - acqua di rete per il riscaldamento dell'aria (schema per periodo estivo); 6 - rete idrica per il riscaldamento dell'aria (schema per il periodo invernale).

— dispositivi utilizzati per riscaldare l'aria nei sistemi di ventilazione di mandata, nei sistemi di condizionamento dell'aria, nel riscaldamento dell'aria, nonché negli impianti di essiccazione.

A seconda del tipo di liquido refrigerante, i riscaldatori possono essere a fuoco, ad acqua, a vapore ed elettrici .

I più diffusi attualmente sono i generatori ad acqua ea vapore, che si dividono in a tubi lisci ed alettati; questi ultimi, a loro volta, si dividono in lamellari e spiroidali.

Esistono riscaldatori a passaggio singolo e multi-passaggio. In quelli a passaggio singolo, il liquido di raffreddamento si muove attraverso i tubi in una direzione, mentre in quelli a passaggio multiplo cambia più volte la direzione del movimento a causa della presenza di divisori nei coperchi dei collettori (Fig. XII.1).

I riscaldatori sono disponibili in due modelli: medio (C) e grande (B).

Il consumo di calore per il riscaldamento dell'aria è determinato dalle formule:

Dove Q"— consumo di calore per il riscaldamento dell'aria, kJ/h (kcal/h); Q- lo stesso, W; 0,278 — fattore di conversione da kJ/h a W; G— quantità di massa di aria riscaldata, kg/h, pari a Lp [qui l— quantità volumetrica di aria riscaldata, m 3 / h; p - densità dell'aria (a temperatura t K), kg/m3]; Con— calore specifico aria, pari a 1 kJ/(kg-K); tk è la temperatura dell'aria a valle del riscaldatore, °C; t n— temperatura dell'aria prima del riscaldatore, °C.

Per i generatori d'aria del primo stadio di riscaldamento, la temperatura tn è uguale alla temperatura dell'aria esterna.

Si presuppone che la temperatura dell'aria esterna sia uguale alla temperatura di ventilazione di progetto (parametri climatici di categoria A) quando si progetta una ventilazione generale progettata per combattere l'eccesso di umidità, calore e gas, la cui concentrazione massima consentita è superiore a 100 mg/m3. Quando si progetta la ventilazione generale destinata a combattere i gas la cui concentrazione massima consentita è inferiore a 100 mg/m3, nonché quando si progetta la ventilazione di mandata per compensare l'aria rimossa attraverso l'aspirazione locale, le cappe di processo o i sistemi di trasporto pneumatico, si presuppone che la temperatura dell'aria esterna sia pari a essere uguale a quello di progetto temperatura esterna tн per la progettazione del riscaldamento (parametri climatici di categoria B).

In una stanza senza calore in eccesso, l'aria di mandata deve essere fornita ad una temperatura pari alla temperatura dell'aria interna tB per una data stanza. Se c'è calore in eccesso, l'aria di mandata viene fornita a una temperatura ridotta (di 5-8° C). Si sconsiglia di immettere aria di mandata con una temperatura inferiore a 10°C nella stanza anche in presenza di un significativo sviluppo di calore a causa della possibilità di raffreddori. L'eccezione è l'uso di anemostati speciali.

La superficie di riscaldamento richiesta dei riscaldatori d'aria Fк m2 è determinata dalla formula:

Dove Q— consumo di calore per il riscaldamento dell'aria, W (kcal/h); A— coefficiente di scambio termico del riscaldatore, W/(m 2 -K) [kcal/(h-m 2 -°C)]; t media T. — temperatura media liquido di raffreddamento, 0 C; t av. - temperatura media dell'aria riscaldata che passa attraverso il riscaldatore, °C, pari a (t n + t k)/2.

Se il liquido refrigerante è vapore, la temperatura media del liquido refrigerante tav.T. uguale alla temperatura di saturazione alla corrispondente tensione di vapore.

Per temperatura acqua tav.T. è definita come la media aritmetica di caldo e restituire l'acqua:

Un fattore di sicurezza di 1,1-1,2 tiene conto della perdita di calore per il raffreddamento dell'aria nei condotti dell'aria.

Il coefficiente di trasferimento del calore K dei riscaldatori d'aria dipende dal tipo di liquido di raffreddamento, dalla velocità di massa del movimento dell'aria vp attraverso il riscaldatore d'aria, dalle dimensioni geometriche e caratteristiche del progetto riscaldatori, la velocità del movimento dell'acqua attraverso i tubi del riscaldatore.

Per velocità di massa intendiamo la massa d'aria, kg, che passa in 1 s attraverso 1 m2 della sezione trasversale aperta del riscaldatore. La velocità di massa vp, kg/(cm2), è determinata dalla formula

Il modello, la marca e il numero degli aerotermi vengono selezionati in base alla sezione aperta fL e alla superficie riscaldante FK. Dopo aver selezionato i riscaldatori, la velocità di massa del movimento dell'aria viene specificata in base all'effettiva area della sezione trasversale aperta del riscaldatore fD di un dato modello:

dove A, A 1, n, n 1 e T— coefficienti ed esponenti dipendenti dal modello del riscaldatore

La velocità del movimento dell'acqua nei tubi del riscaldatore ω, m/s, è determinata dalla formula:

dove Q" è il consumo di calore per il riscaldamento dell'aria, kJ/h (kcal/h); pv è la densità dell'acqua pari a 1000 kg/m3, sv è la capacità termica specifica dell'acqua pari a 4,19 kJ/(kg- K); ftP — area della sezione trasversale aperta per il passaggio del refrigerante, m2, tg - temperatura acqua calda nella linea di alimentazione, °C; t 0 — temperatura dell'acqua di ritorno, 0С.

Il trasferimento di calore dei riscaldatori è influenzato dallo schema delle tubazioni. Con uno schema di collegamento della tubazione parallela, solo una parte del liquido di raffreddamento passa attraverso un riscaldatore separato, mentre con uno schema sequenziale l'intero flusso del liquido di raffreddamento passa attraverso ciascun riscaldatore.

La resistenza dei riscaldatori al passaggio dell'aria p, Pa, è espressa dalla seguente formula:

dove B e z sono il coefficiente e l'esponente, che dipendono dal design del riscaldatore.

La resistenza dei riscaldatori successivi è:

dove m è il numero di riscaldatori posti in serie. Il calcolo termina con la verifica delle prestazioni termiche (trasferimento di calore) dei riscaldatori d'aria utilizzando la formula

dove QK è il trasferimento di calore dei riscaldatori, W (kcal/h); QK - lo stesso, kJ/h, 3,6 - fattore di conversione da W a kJ/h FK - superficie di riscaldamento dei riscaldatori, m2, adottata come risultato del calcolo dei riscaldatori di questo tipo; K - coefficiente di scambio termico degli aerotermi, W/(m2-K) [kcal/(h-m2-°C)]; tav.v - temperatura media dell'aria riscaldata che passa attraverso il riscaldatore, °C; tav. T - temperatura media del liquido di raffreddamento, °C.

Quando si scelgono i riscaldatori d'aria, il margine per la superficie di riscaldamento calcolata è compreso tra 15 e 20%, per la resistenza al passaggio dell'aria - 10% e per la resistenza al movimento dell'acqua - 20%.

Quando il sole è più caldo: quando è più alto sopra la tua testa o quando è più basso?

Il sole è più caldo quando è più alto. In questo caso, i raggi del sole cadono ad angolo retto, o quasi ad angolo retto.

Quali tipi di rotazione della Terra conosci?

La Terra ruota attorno al proprio asse e attorno al Sole.

Perché sulla Terra avviene il ciclo del giorno e della notte?

Il cambiamento del giorno e della notte è il risultato della rotazione assiale della Terra.

Determina come differisce l'angolo di incidenza dei raggi solari il 22 giugno e il 22 dicembre ai paralleli 23,5° N. w. e Yu. sh.; sui paralleli 66,5° N. w. e Yu. w.

Il 22 giugno, l'angolo di incidenza dei raggi solari al parallelo è di 23,50 latitudine nord. 900, s. – 430. Al parallelo 66,50 N. – 470, 66,50 S. – angolo di scorrimento.

Il 22 dicembre l'angolo di incidenza dei raggi solari al parallelo è 23,50 N. 430, s. – 900. Al parallelo 66,50 N. – angolo di scorrimento, 66,50 S. – 470.

Pensa al motivo per cui i mesi più caldi e più freddi non sono giugno e dicembre, quando i raggi del sole hanno gli angoli di incidenza maggiore e minore superficie terrestre.

L'aria atmosferica viene riscaldata dalla superficie terrestre. Pertanto, a giugno la superficie terrestre si riscalda e la temperatura raggiunge il massimo a luglio. Lo stesso accade in inverno. A dicembre la superficie terrestre si raffredda. L'aria si rinfresca a gennaio.

Definire:

temperatura media giornaliera basata su quattro misurazioni giornaliere: -8°C, -4°C, +3°C, +1°C.

La temperatura media giornaliera è di -20°C.

media temperatura annuale Mosca, utilizzando i dati della tabella.

La temperatura media annuale è di 50°C.

Determinare l'ampiezza della temperatura giornaliera per le letture del termometro nella Figura 110, c.

L'ampiezza della temperatura nella figura è 180°C.

Determina di quanti gradi è maggiore l'ampiezza annuale a Krasnoyarsk rispetto a San Pietroburgo, se la temperatura media a luglio a Krasnoyarsk è di +19°C e a gennaio - -17°C; a San Pietroburgo rispettivamente +18°C e -8°C.

L'intervallo di temperatura a Krasnoyarsk è di 360°C.

L'escursione termica a San Pietroburgo è di 260°C.

L'escursione termica a Krasnoyarsk è maggiore di 100°C.

Domande e compiti

1. Come si riscalda l'aria atmosferica?

Trasmettendo i raggi del sole, l'atmosfera difficilmente si riscalda. La superficie terrestre si riscalda e diventa essa stessa una fonte di calore. È da questo che viene riscaldata l'aria atmosferica.

2. Di quanti gradi diminuisce la temperatura nella troposfera ogni 100 m di aumento?

Salendo verso l'alto, ogni chilometro la temperatura dell'aria scende di 6°C. Ciò significa 0,60 ogni 100 m.

3. Calcolare la temperatura dell'aria all'esterno dell'aereo se l'altitudine di volo è di 7 km e la temperatura sulla superficie terrestre è +200°C.

La temperatura durante una salita di 7 km scenderà di 420. Ciò significa che la temperatura all'esterno dell'aereo sarà -220.

4. È possibile trovare un ghiacciaio in montagna a 2500 m di altitudine in estate se la temperatura ai piedi delle montagne è +250°C?

La temperatura ad un'altitudine di 2500 m sarà di +100C. A 2500 m di altitudine non si troverà alcun ghiacciaio.

5. Come e perché cambia la temperatura dell'aria durante il giorno?

Durante il giorno, i raggi del sole illuminano la superficie terrestre e la riscaldano, riscaldando anche l'aria. Di notte, la fornitura di energia solare si interrompe e la superficie, insieme all'aria, si raffredda gradualmente. A mezzogiorno il sole è più alto sopra l'orizzonte. Questo è il momento in cui entra la maggior parte dell’energia solare. Tuttavia, il massimo Calore osservato 2-3 ore dopo mezzogiorno, poiché ci vuole tempo per trasferire il calore dalla superficie terrestre alla troposfera. Più bassa temperatura avviene prima dell'alba.

6. Cosa determina la differenza di riscaldamento della superficie terrestre durante tutto l’anno?

Nel corso dell'anno, nella stessa zona, i raggi solari cadono sulla superficie in modi diversi. Quando l'angolo di incidenza dei raggi è più verticale, la superficie riceve più energia solare, la temperatura dell'aria aumenta e inizia l'estate. Quando i raggi del sole sono più inclinati la superficie si riscalda debolmente. La temperatura dell'aria scende in questo momento e arriva l'inverno. Maggior parte mese caldo nell'emisfero settentrionale è luglio e il mese più freddo è gennaio. IN Emisfero sud- al contrario: il massimo mese freddo dell'anno è luglio e il mese più caldo è gennaio.

Quando si progetta un sistema di riscaldamento dell'aria, vengono utilizzate unità di riscaldamento già pronte.

Per selezione corretta equipaggiamento necessarioÈ sufficiente conoscere: la potenza richiesta del riscaldatore, che verrà successivamente installato nel sistema di riscaldamento e ventilazione di mandata, la temperatura dell'aria all'uscita dal riscaldatore e la portata del liquido di raffreddamento.

Per semplificare i calcoli, presentiamo alla vostra attenzione un calcolatore online per il calcolo dei dati di base per la corretta selezione di un riscaldatore.

1. Potenza termica del riscaldatore kW. Nei campi del calcolatore è necessario inserire i dati iniziali sul volume d'aria che passa attraverso il riscaldatore, i dati sulla temperatura dell'aria che entra nell'ingresso dell'aria e la temperatura richiesta del flusso d'aria all'uscita del riscaldatore.
2. Temperatura dell'aria in uscita. Negli appositi campi è necessario inserire i dati iniziali sul volume di aria riscaldata, la temperatura del flusso d'aria all'ingresso dell'impianto e la temperatura ottenuta durante il primo calcolo Energia termica stufa.
3. Flusso del liquido di raffreddamento. Per fare ciò, è necessario inserire i dati iniziali nei campi del calcolatore online: la potenza termica dell'impianto ottenuta durante il primo calcolo, la temperatura del liquido di raffreddamento fornito all'ingresso del riscaldatore e il valore della temperatura all'uscita del dispositivo.

Calcolo della potenza del riscaldatore