สถานะ สถาบันการศึกษาสูงกว่า อาชีวศึกษา

“รัฐซามารา มหาวิทยาลัยเทคนิค»

ภาควิชาเทคโนโลยีเคมีและนิเวศวิทยาอุตสาหกรรม

งานหลักสูตร

ในสาขาวิชา “อุณหพลศาสตร์ทางเทคนิคและวิศวกรรมความร้อน”

หัวข้อ: การคำนวณการติดตั้งการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่สำหรับก๊าซเสียของเตาเผาแบบกระบวนการ

เสร็จสิ้นโดย: นักศึกษา Ryabinina E.A.

หลักสูตร ZF III กลุ่ม 19

ตรวจสอบโดย: ที่ปรึกษา Churkina A.Yu.

ซามารา 2010

การแนะนำ

สถานประกอบการด้านเคมีส่วนใหญ่สร้างของเสียความร้อนที่อุณหภูมิสูงและต่ำ ซึ่งสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานทุติยภูมิ (SER) ซึ่งรวมถึงก๊าซหุงต้มจากหม้อไอน้ำและเตาเผาในกระบวนการต่างๆ กระแสระบายความร้อน น้ำหล่อเย็น และไอน้ำเสีย

Thermal RES ครอบคลุมความต้องการความร้อนของแต่ละอุตสาหกรรมเป็นส่วนใหญ่ ดังนั้นในอุตสาหกรรมไนโตรเจน ความต้องการความร้อนมากกว่า 26% จะได้รับจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน และในอุตสาหกรรมโซดา - มากกว่า 11%

จำนวน SER ที่ใช้ขึ้นอยู่กับปัจจัยสามประการ: อุณหภูมิของ SER พลังงานความร้อน และความต่อเนื่องของเอาท์พุต

ปัจจุบันการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่จากก๊าซอุตสาหกรรมเหลือทิ้งซึ่งกระบวนการทางวิศวกรรมอัคคีภัยเกือบทั้งหมดมีศักยภาพที่อุณหภูมิสูงและสามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่องในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ ความร้อนของก๊าซไอเสียเป็นองค์ประกอบหลักของสมดุลพลังงาน ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ด้านเทคโนโลยีเป็นหลัก และในบางกรณี เพื่อวัตถุประสงค์ด้านพลังงาน (ในหม้อต้มน้ำร้อนเหลือทิ้ง)

อย่างไรก็ตาม การใช้ RES ความร้อนที่อุณหภูมิสูงอย่างกว้างขวางนั้นเกี่ยวข้องกับการพัฒนาวิธีการรีไซเคิล รวมถึงความร้อนของตะกรันร้อน ผลิตภัณฑ์ ฯลฯ วิธีการใหม่ในการรีไซเคิลความร้อนของก๊าซไอเสีย ตลอดจนการปรับปรุงการออกแบบที่มีอยู่ อุปกรณ์รีไซเคิล

1. คำอธิบายของโครงร่างเทคโนโลยี

ในเตาเผาแบบท่อที่ไม่มีห้องพาความร้อนหรือในเตาแบบพาความร้อนแบบกระจาย แต่ด้วยอุณหภูมิเริ่มต้นของผลิตภัณฑ์ที่ให้ความร้อนค่อนข้างสูง อุณหภูมิของก๊าซไอเสียอาจค่อนข้างสูง ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียความร้อนที่เพิ่มขึ้น การลดลง ในประสิทธิภาพของเตาเผาและการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่สูงขึ้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ความร้อนจากไอเสีย ซึ่งสามารถทำได้โดยการใช้เครื่องทำความร้อนอากาศ ซึ่งให้ความร้อนแก่อากาศที่เข้าสู่เตาเผาเพื่อการเผาไหม้เชื้อเพลิง หรือโดยการติดตั้งหม้อต้มน้ำร้อนเหลือทิ้ง ซึ่งให้ไอน้ำที่จำเป็นสำหรับความต้องการทางเทคโนโลยี

อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ความร้อนแก่อากาศ มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมที่จำเป็นสำหรับการสร้างเครื่องทำความร้อนอากาศ เครื่องเป่าลม รวมถึงการใช้พลังงานเพิ่มเติมของมอเตอร์โบลเวอร์

เพื่อให้มั่นใจว่าเครื่องทำความร้อนอากาศทำงานได้ตามปกติ สิ่งสำคัญคือต้องป้องกันความเป็นไปได้ที่จะเกิดการกัดกร่อนของพื้นผิวจากด้านข้างของการไหลของก๊าซไอเสีย ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นได้เมื่ออุณหภูมิของพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนต่ำกว่าอุณหภูมิจุดน้ำค้าง ในกรณีนี้ส่วนหนึ่งของก๊าซไอเสียเมื่อสัมผัสโดยตรงกับพื้นผิวของเครื่องทำความร้อนอากาศจะเย็นลงอย่างมีนัยสำคัญไอน้ำที่บรรจุอยู่ในนั้นควบแน่นบางส่วนและดูดซับซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากก๊าซทำให้เกิดกรดอ่อนที่มีฤทธิ์รุนแรง

จุดน้ำค้างสอดคล้องกับอุณหภูมิที่ความดันของไอน้ำอิ่มตัวเท่ากับความดันบางส่วนของไอน้ำที่มีอยู่ในก๊าซไอเสีย

หนึ่งในวิธีการป้องกันการกัดกร่อนที่เชื่อถือได้มากที่สุดคือการอุ่นอากาศด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง (เช่น ในเครื่องทำน้ำร้อนหรือไอน้ำ) ให้มีอุณหภูมิสูงกว่าจุดน้ำค้าง การกัดกร่อนดังกล่าวยังสามารถเกิดขึ้นได้บนพื้นผิวของท่อพาความร้อนหากอุณหภูมิของวัตถุดิบที่เข้าสู่เตาเผาต่ำกว่าจุดน้ำค้าง

แหล่งที่มาของความร้อนเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของไอน้ำอิ่มตัวคือปฏิกิริยาออกซิเดชัน (การเผาไหม้) ของเชื้อเพลิงหลัก ก๊าซไอเสียที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้จะปล่อยความร้อนในการแผ่รังสี จากนั้นห้องพาความร้อนจะถูกส่งไปยังการไหลของวัตถุดิบ (ไอน้ำ) ผู้บริโภคจะจ่ายไอน้ำร้อนยวดยิ่งและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะออกจากเตาเผาและเข้าสู่หม้อต้มความร้อนเหลือทิ้ง ที่ทางออกจาก HRSG ไอน้ำอิ่มตัวจะถูกป้อนกลับเข้าไปในเตาให้ความร้อนยวดยิ่งด้วยไอน้ำ และก๊าซไอเสียที่ระบายความร้อนด้วยน้ำป้อนจะเข้าสู่เครื่องทำความร้อนอากาศ จากเครื่องทำความร้อนอากาศ ก๊าซไอเสียจะเข้าสู่ KTAN โดยที่น้ำที่ไหลผ่านขดลวดจะถูกให้ความร้อนและไปยังผู้บริโภคโดยตรง และก๊าซไอเสียจะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ

2. การคำนวณเตา

2.1 การคำนวณกระบวนการเผาไหม้

ให้เราพิจารณาความร้อนที่ต่ำกว่าของการเผาไหม้เชื้อเพลิง Q рн หากเชื้อเพลิงเป็นไฮโดรคาร์บอนแต่ละตัวความร้อนของการเผาไหม้ Q p n จะเท่ากับความร้อนมาตรฐานของการเผาไหม้ลบด้วยความร้อนของการระเหยของน้ำที่มีอยู่ในผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ นอกจากนี้ยังสามารถคำนวณได้โดยใช้ผลกระทบทางความร้อนมาตรฐานของการก่อตัวของค่าเริ่มต้นและ ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายตามกฎของเฮสส์

สำหรับเชื้อเพลิงที่ประกอบด้วยส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอน ความร้อนจากการเผาไหม้จะถูกกำหนดโดยกฎการบวก:

โดยที่ Q pi n คือความร้อนจากการเผาไหม้ของส่วนประกอบเชื้อเพลิง i-th

y คือความเข้มข้นของส่วนประกอบเชื้อเพลิง i-th ในรูปเศษส่วนของเอกภาพ จากนั้น:

Q р n cm = 35.84 ∙ 0.987 + 63.80 ∙ 0.0033+ 91.32 ∙ 0.0012+ 118.73 ∙ 0.0004 + 146.10 ∙ 0.0001 = 35.75 MJ/m 3 .

มวลโมลของเชื้อเพลิง:

ม ม. = Σ M ผม ∙ y ผม ,

ที่ฉัน – มวลฟันกรามส่วนประกอบเชื้อเพลิง i-th จากที่นี่:

M ม. =16.042 ∙ 0.987 + 30.07 ∙ 0.0033 + 44.094 ∙ 0.0012 + 58.120 ∙ 0.0004 + 72.15 ∙ 0.0001 + 44.010 ∙ 0.001+ 28.01 ∙ 0, 007 = 16.25 กก / ตุ่น.

กก./ลบ.ม. 3,

แล้ว Q р n cm แสดงเป็น MJ/kg เท่ากับ:

เมกะจูล/กก.

ผลการคำนวณสรุปไว้ในตาราง 1:

องค์ประกอบเชื้อเพลิง ตารางที่ 1

ให้เราพิจารณาองค์ประกอบองค์ประกอบของเชื้อเพลิง % (มวล):

,

โดยที่ n i C, n i H, n i N, n i O คือจำนวนอะตอมของคาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน และออกซิเจนในโมเลกุลของส่วนประกอบแต่ละส่วนที่ประกอบเป็นเชื้อเพลิง

ปริมาณส่วนประกอบเชื้อเพลิงแต่ละชนิด มวล -

M i คือมวลโมลของส่วนประกอบเชื้อเพลิงแต่ละส่วน

M m คือมวลโมลาร์ของเชื้อเพลิง

การตรวจสอบองค์ประกอบ:

C + H + O + N = 74.0 + 24.6 + 0.2 + 1.2 = 100% (น้ำหนัก)

ให้เรากำหนดปริมาณอากาศตามทฤษฎีที่ต้องใช้ในการเผาไหม้เชื้อเพลิง 1 กิโลกรัม โดยพิจารณาจากสมการปริมาณสัมพันธ์ของปฏิกิริยาการเผาไหม้และปริมาณออกซิเจนในอากาศในบรรยากาศ หากทราบองค์ประกอบองค์ประกอบของเชื้อเพลิง ปริมาณอากาศตามทฤษฎี L0, กก./กก. จะถูกคำนวณโดยสูตร:

ในทางปฏิบัติ เพื่อให้แน่ใจว่าการเผาไหม้เชื้อเพลิงสมบูรณ์ ปริมาณอากาศส่วนเกินจะถูกนำเข้าไปในเตาเผา ลองหาอัตราการไหลของอากาศจริงที่ α = 1.25:

โดยที่ L คือการไหลของอากาศจริง

α - ค่าสัมประสิทธิ์อากาศส่วนเกิน

L=1.25∙17.0 = 21.25 กก./กก.

ปริมาตรอากาศจำเพาะ (หมายเลข) สำหรับการเผาไหม้เชื้อเพลิง 1 กิโลกรัม:

โดยที่ ρ ใน = 1.293 – ความหนาแน่นของอากาศภายใต้สภาวะปกติ

ม.3/กก.

มาดูปริมาณของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเมื่อเผาเชื้อเพลิง 1 กิโลกรัม:

หากทราบองค์ประกอบองค์ประกอบของเชื้อเพลิงสามารถกำหนดองค์ประกอบมวลของก๊าซเรือนไฟต่อเชื้อเพลิง 1 กิโลกรัมในระหว่างการเผาไหม้โดยสมบูรณ์ตามสมการต่อไปนี้:

โดยที่ m CO2, m H2O, m N2, m O2 คือมวลของก๊าซที่สอดคล้องกัน, กิโลกรัม

จำนวนผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ทั้งหมด:

เมตร pc = ม. CO2 + ม. H2O + ม. N2 + ม. O2,

m p.s = 2.71 + 2.21 + 16.33 + 1.00 = 22.25 กก./กก.

เราตรวจสอบค่าผลลัพธ์:

โดยที่ W f - ปริมาณการใช้ไอน้ำของหัวฉีดเฉพาะระหว่างการเผาไหม้ เชื้อเพลิงเหลว, กก./กก. (สำหรับ เชื้อเพลิงแก๊ส W ฉ = 0)

เนื่องจากเชื้อเพลิงเป็นก๊าซ เราจึงละเลยปริมาณความชื้นในอากาศและไม่คำนึงถึงปริมาณไอน้ำ

ให้เราค้นหาปริมาตรของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ภายใต้สภาวะปกติที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง 1 กิโลกรัม:

โดยที่ m i คือมวลของก๊าซที่เกี่ยวข้องซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง 1 กิโลกรัม

ρ i คือความหนาแน่นของก๊าซที่กำหนดภายใต้สภาวะปกติ, kg/m3 ;

M i คือมวลโมลาร์ของก๊าซที่กำหนด กิโลกรัม/กิโลเมตร;

22.4 - ปริมาตรฟันกราม m 3 /kmol

ม.3 /กก.; ม.3 /กก.;

ม.3 /กก.; ม.3/กก.

ปริมาตรรวมของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ (หมายเลข) ที่การไหลของอากาศจริง:

วี = วี CO2 + วี H2O + วี N2 + วี O2

V = 1.38 + 2.75+ 13.06 + 0.70 = 17.89 ลบ.ม. /กก.

ความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ (n.s.):

กก./ลบ.ม.

ให้เราค้นหาความจุความร้อนและเอนทัลปีของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ของเชื้อเพลิง 1 กิโลกรัมในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 100 °C (373 K) ถึง 1500 °C (1773 K) โดยใช้ข้อมูลในตารางที่ 1 2.

ความจุความร้อนจำเพาะเฉลี่ยของก๊าซที่มี p, kJ/(kg·K) ตารางที่ 2

เอนทาลปีของก๊าซไอเสียที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง 1 กิโลกรัม:

โดยที่ c CO2, c H2O, c N2, c O2 คือความจุความร้อนจำเพาะเฉลี่ยที่ความดันคงที่ของสนามหญ้าที่สอดคล้องกันที่อุณหภูมิ t, kJ/(kg · K)

c t คือความจุความร้อนเฉลี่ยของก๊าซไอเสียที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง 1 กิโลกรัมที่อุณหภูมิ t, kJ/(kg K)

ที่ 100 °C: kJ/(kg·K);

ที่ 200 °C: kJ/(kg∙K);

ที่ 300 °C: kJ/(kg∙K);

ที่ 400 °C: kJ/(kg·K);

ที่ 500 °C: kJ/(kg·K);

ที่ 600 °C: kJ/(กก.∙K);

ที่ 700 °C: kJ/(kg∙K);

ที่ 800 °C: kJ/(kg∙K);

ที่ 1,000 °C: kJ/(kg·K);

ที่ 1500 °C: kJ/(kg·K);

ผลการคำนวณสรุปไว้ในตาราง 3.

เอนทาลปีของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ ตารางที่ 3

ในบรรดาพลังงานทุกประเภทที่ใช้ในอุตสาหกรรมเคมีสถานที่แรกคือพลังงานความร้อน ระดับความร้อนที่ใช้เมื่อทำสารเคมี กระบวนการทางเทคโนโลยีกำหนดโดยประสิทธิภาพเชิงความร้อน:

โดยที่ Q t และ Q pr ตามลำดับคือปริมาณความร้อนที่ใช้ในปฏิกิริยาและในทางทฤษฎีและในทางปฏิบัติ

การใช้แหล่งพลังงานทุติยภูมิ (ของเสีย) ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ ขยะพลังงานถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมเคมีและอุตสาหกรรมอื่นๆ เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ

โดยเฉพาะ คุ้มค่ามากในอุตสาหกรรมเคมี มีการนำความร้อนกลับมาจากผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่ออกจากเครื่องปฏิกรณ์เพื่ออุ่นวัสดุให้เข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์เดียวกัน การทำความร้อนดังกล่าวดำเนินการในอุปกรณ์ที่เรียกว่ารีเจนเนอเรเตอร์, รีคัพเปอร์เรเตอร์ และหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้ง พวกมันสะสมความร้อนจากก๊าซเสียหรือผลิตภัณฑ์และปล่อยออกมาสู่กระบวนการ

เครื่องกำเนิดใหม่เป็นห้องทำงานที่เต็มไปด้วยหัวฉีดเป็นระยะ สำหรับกระบวนการต่อเนื่องจำเป็นต้องมีตัวสร้างใหม่อย่างน้อย 2 ตัว

ก๊าซร้อนจะผ่านรีเจนเนอเรเตอร์ A ก่อน ทำให้หัวฉีดร้อนขึ้น และเย็นตัวลง ก๊าซเย็นผ่านเครื่องกำเนิดใหม่ B และถูกทำให้ร้อนจากหัวฉีดที่ได้รับความร้อนก่อนหน้านี้ หลังจากทำความร้อนหัวฉีดใน A และระบายความร้อนใน B แล้ว แดมเปอร์จะปิด ฯลฯ

ในเครื่องพักฟื้น รีเอเจนต์จะเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งจะถูกให้ความร้อนด้วยความร้อนของผลิตภัณฑ์ร้อนที่ออกจากเครื่องปฏิกิริยา จากนั้นจึงป้อนเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ การแลกเปลี่ยนความร้อนเกิดขึ้นผ่านผนังของท่อแลกเปลี่ยนความร้อน

ในหม้อไอน้ำเพื่อการกู้คืน ความร้อนจากก๊าซเสียและผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาจะถูกใช้เพื่อผลิตไอน้ำ

ก๊าซร้อนเคลื่อนที่ผ่านท่อที่อยู่ในตัวหม้อไอน้ำ มีน้ำอยู่ในช่องว่างระหว่างท่อ ไอน้ำที่เกิดขึ้นจะไหลผ่านเครื่องแยกความชื้นและออกจากหม้อไอน้ำ

พจนานุกรมสารานุกรมในสาขาโลหะวิทยา - ม.: วิศวกรรมอินเตอร์เมท. บรรณาธิการบริหาร เอ็น.พี. ลยาคิเชฟ. 2000 .

ดูว่า "การนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

การนำทรัพยากรวัสดุกลับมาใช้ใหม่หรือลดปริมาณของเสียที่เกิดขึ้นเพื่อลดการใช้วัตถุดิบและวัสดุ ต้นทุนของผลิตภัณฑ์ และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตอย่างมาก กำลังลดปริมาณ...

- : ดูเพิ่มเติม: การกำจัดของเสียจากการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่... พจนานุกรมสารานุกรมโลหะวิทยา

เครื่องยนต์แก๊สและน้ำมันก๊าด- ทำงานเครื่องกลโดยใช้ความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซส่องสว่างกับอากาศหรือส่วนผสมของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม (น้ำมันเบนซินและน้ำมันก๊าด) กับอากาศ ความร้อนเกิดขึ้นระหว่างการระเบิดของก๊าซ เช่น ระหว่างการเผาไหม้อย่างรวดเร็ว... ...

เตาอบเบเกอรี่- แบ่งเป็นปฏิบัติการเป็นระยะและปฏิบัติการต่อเนื่อง เตาที่ทำงานเป็นระยะได้รับการปรับปรุงหรือเตารัสเซียธรรมดา (ดูเตาในห้องและเตาไฟ) ภายในนั้นเตาไฟและการอบขนมปังจะเกิดขึ้นในห้องเดียวกันและ... ... พจนานุกรมสารานุกรม F.A. บร็อคเฮาส์ และ ไอ.เอ. เอโฟรน

ออกแบบ- การผลิตสารเคมี กระบวนการสร้างความซับซ้อนทางเทคนิค เอกสารที่จำเป็นในการจัดหาเงินทุนในการทำงานคำสั่งก่อสร้าง วัสดุและการผลิตอุปกรณ์การก่อสร้างขององค์กรการติดตั้งเครื่องมือและอุปกรณ์การเริ่มต้นและ... ... สารานุกรมเคมี

กับดักไอน้ำ- ท่อระบายคอนเดนเสทเป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อระบายคอนเดนเสทโดยอัตโนมัติ การควบแน่นอาจเกิดขึ้นได้จากการสูญเสียความร้อนจากไอน้ำในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนและระหว่างการให้ความร้อนกับท่อและการติดตั้งเมื่อเป็นส่วนหนึ่งของไอน้ำ... ... Wikipedia

- (จาก lat. recuperatio การส่งคืนการรับการส่งคืน) 1. การส่งคืนพลังงานหรือส่วนหนึ่งของวัสดุที่ใช้ในระหว่างกระบวนการทางเทคโนโลยีเฉพาะเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ในกระบวนการเดียวกัน จึงมีคุณค่า...... พจนานุกรมสารานุกรมโลหะวิทยา

ดูการนำความร้อนกลับคืนมา... พจนานุกรมสารานุกรมโลหะวิทยา

การกู้คืน- (จาก lat. recuperatio การส่งคืนการรับการส่งคืน) 1. การส่งคืนพลังงานหรือส่วนหนึ่งของวัสดุการบริโภคในระหว่างกระบวนการทางเทคโนโลยีเฉพาะเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ในกระบวนการเดียวกัน จึงมีคุณค่า...... พจนานุกรมโลหะวิทยา

ผู้พักฟื้น- การติดตั้งการแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพื้นผิว ซึ่งการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างสารหล่อเย็นเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องผ่านผนังที่แยกออกจากกัน ใช้ในอุตสาหกรรมโลหะวิทยาและอุตสาหกรรมอื่น ๆ ที่มีการนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่... สารานุกรมโพลีเทคนิคขนาดใหญ่

หนังสือ

• การใช้ความร้อนจากก๊าซไอเสียของเครื่องยนต์สันดาปโดยใช้กังหัน LPI, Cherkasova Marina 1/3 ของพลังงานระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในจะสูญเสียไปในรูปของความร้อนในก๊าซไอเสีย ก๊าซไอเสียสามารถส่งกำลังให้กับเครื่องยนต์ที่ทำงานบนวงจร Rankine แบบออร์แกนิก... ซื้อในราคา 5,995 รูเบิล
• การออกแบบระบบระบายอากาศและทำความร้อน หนังสือเรียน, Rudolf Nikolaevich Shumilov, Yulia Isaakovna Tolstova, Anna Nikolaevna Boyarshinova บทช่วยสอนมีคำแนะนำสำหรับการคำนวณและการจัดระเบียบการแลกเปลี่ยนอากาศและการทำความร้อนในสถานที่เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ พื้นฐานของการออกแบบระบบปากน้ำและ...

เมื่อประเมินประสิทธิภาพอย่างเป็นกลาง จำเป็นต้องคำนึงถึงโหมดการทำงานต่างๆ ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: "แห้ง" "เปียก" ไม่สามารถควบคุม ควบคุมได้ ละลายน้ำแข็ง ฯลฯ ตามที่อธิบายไว้ในบทความก่อนหน้านี้ (นิตยสาร S.O.K. ฉบับที่ 12/2553) จากข้อผิดพลาดที่เป็นไปได้ตามรายการด้านล่าง จึงเป็นไปได้ที่จะได้รับประสิทธิภาพจริงและการประหยัดความร้อนที่น้อยกว่าที่คำนวณไว้อย่างมาก ซึ่งอาจไม่เหมาะกับลูกค้า อย่างหลังไม่ได้ตั้งใจที่จะรอนานเพื่อให้อุปกรณ์นี้หมดประสิทธิภาพ โดยให้ระยะเวลาประมาณสองถึงสามปี

พารามิเตอร์ทางเทคนิคทางความร้อนพื้นฐานของผู้ใช้ความร้อนและความเย็น

ในการคำนวณทางเทคนิคและเศรษฐศาสตร์บางส่วน เมื่อทำการทดสอบอุปกรณ์การนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ จะใช้พารามิเตอร์ต่างๆ มากมาย โดยทั่วไป พารามิเตอร์บางตัวใช้บ่อยกว่าและบางตัวใช้บ่อยน้อยกว่า ในบรรดาพารามิเตอร์เหล่านี้ พารามิเตอร์หลักคือ:

สูตรข้างต้นใช้นิพจน์ที่เรียกว่าเทียบเท่าน้ำสำหรับ W n ภายนอกและอากาศออก W สำหรับการหมุนเวียนน้ำหรือน้ำเกลือ W w สำหรับหัวฉีด W us: W n = G n c เข้า; W y = G y c ใน; W w = G w c w และ W us = M us c us ปริมาณทั้งหมดเหล่านี้ ยกเว้น W us วัดเป็น kW/°C และค่าของ W us วัดเป็น kJ/°C

อัตราส่วนของ W us ต่อค่าที่เทียบเท่าใดๆ (W n, W y, W w) แสดงถึงความเฉื่อยของกระบวนการถ่ายเทความร้อนจากหัวฉีดไปยังตัวกลางที่กำลังเคลื่อนที่ และวัดเป็นวินาที

ประสิทธิภาพทางเทคนิคและเศรษฐศาสตร์ของการใช้การนำความร้อนกลับคืนใน SCR และ SV

งานในการพิสูจน์ประสิทธิภาพของการนำความร้อนกลับคืนมานั้นเกี่ยวข้องกับการคำนึงถึงต้นทุนที่สำคัญของอุปกรณ์ถึง 30-50% ของต้นทุนของหน่วยจัดการอากาศ ระยะเวลาการใช้งานที่แตกต่างกัน แนวโน้มของการเพิ่มอัตราภาษีสำหรับความร้อนและไฟฟ้า ค่าธรรมเนียมสูงสำหรับการเชื่อมต่อกับเครือข่ายทำความร้อน ค่าปรับสูงสำหรับอุณหภูมิของน้ำที่ไหลกลับเกินกำหนด CHP ดังนั้นปัญหานี้จึงไม่มีวิธีแก้ปัญหาที่ชัดเจน ตามที่เอเอ Rymkevich และผู้เชี่ยวชาญอื่นๆ การนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่เป็นมาตรการรองที่สำคัญที่ต้องพิจารณาและวิเคราะห์ หลังจากหมดโอกาสหลักในการลดการใช้ความร้อนผ่านชุดมาตรการแล้ว

วิธีการประเมินประสิทธิภาพการนำความร้อนกลับคืนมา

มีหลายวิธีในการประเมินประสิทธิภาพการนำความร้อนกลับคืนมาในอุปกรณ์เฉพาะ วิธีแรกการประมาณการขึ้นอยู่กับปัจจัยการใช้พลังงานโดยอัตราส่วนของความร้อนที่ได้รับในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนต่อไฟฟ้าที่ใช้เพื่อเอาชนะความต้านทานของตัวกลาง η e = Q t /N

เนื่องจากเป็นลักษณะพลังงานล้วนๆ จึงไม่คำนึงถึงต้นทุนของอุปกรณ์และส่วนต่าง ๆ รวมถึงอัตราภาษีความร้อนที่เพิ่มขึ้น (สำหรับน้ำร้อนหรือไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง) และค่าไฟฟ้าเช่น ใช้ตัวบ่งชี้ทันทีตามธรรมชาติ นอกจากนี้ ความร้อนที่ได้รับในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะแปรผันอยู่เสมอ ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิเริ่มต้น t y - t และประสิทธิภาพปัจจุบันและโหมดการทำงานของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน

วิธีที่สองการประเมินขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพการออกแรง ซึ่งคำนึงถึงการออกแรงสัมพัทธ์ของความร้อน ความชื้น และการออกแรงของอากาศที่กำลังเคลื่อนที่:

โดยที่ E 1 และ E 2 เป็นพลังงานความร้อน ความชื้น และพลังงานในการเอาออกและจ่ายอากาศ (ภายนอก) ΣE n คือพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดที่ใช้ในระบบ เกี่ยวกับค่าสัมประสิทธิ์เหล่านี้ V.N. Bogoslovsky และ M.Ya. โปซตั้งข้อสังเกตอย่างถูกต้อง “...ตัวชี้วัดทางอุณหพลศาสตร์ใดๆ ที่ระบุจะให้เพียงความคิดเกี่ยวกับระดับความสมบูรณ์แบบทางอุณหพลศาสตร์ของกระบวนการ และไม่สามารถใช้เป็นพื้นฐานในการตัดสินใจทางเทคนิคได้”.

วิธีที่สามการประเมินเป็นตัวบ่งชี้และลักษณะทางเทคนิคและเศรษฐกิจทั่วไป ระยะเวลาคืนทุนที่คาดหวังสำหรับรายจ่ายฝ่ายทุนเพิ่มเติม(เสนอครั้งแรกสำหรับสภาวะตลาดโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ W. Thomson (1824-1907) ซึ่งรู้จักกันดีในประเทศของเราในชื่อนักเทอร์โมฟิสิกส์เคลวิน) ในรูปแบบต่างๆ ประเภทต่างๆข้อมูลจำเพาะ ประสิทธิภาพ ต้นทุน และความต้านทานตามหลักอากาศพลศาสตร์:

ผลกระทบทางเศรษฐกิจประจำปี[ถู/ปี] เนื่องจากความแตกต่างของต้นทุนที่ลดลงสำหรับตัวเลือกระบบที่เปรียบเทียบกับตัวแลกเปลี่ยนความร้อน (2) และไม่มี (1) เป็นตัวบ่งชี้ที่ซับซ้อนอีกตัวหนึ่ง:

โดยที่ ΔC t.year คือต้นทุนของความร้อนที่บันทึกไว้ในน้ำร้อน ไอน้ำ ไฟฟ้า โดยคำนึงถึงอัตราค่าพลังงานในปัจจุบันและอนาคต รูเบิล/ปี ΔC e.year - ต้นทุนการใช้ไฟฟ้าเพิ่มเติมต่อปีสำหรับการเคลื่อนย้ายอากาศและน้ำผ่านอุปกรณ์รูเบิล/ปี ΔK tu - ต้นทุนเงินทุนสำหรับหน่วยกู้คืน, การติดตั้ง, การว่าจ้างและการจัดการ, ถู; (E n + 0.18) ΔK tu - การหักต้นทุนทุนเพิ่มเติมสำหรับค่าเสื่อมราคา การซ่อมแซม สิ่งอำนวยความสะดวกทั่วไป และค่าใช้จ่ายอื่น ๆ 0.18 ΔK tu [rub/year] ที่เกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและการเปลี่ยนแปลงขนาดมาตรฐานของ เครื่องทำน้ำอุ่นตลอดจนคำนึงถึง ค่าสัมประสิทธิ์มาตรฐานประสิทธิภาพ:

โดยที่ r คืออัตราคิดลด r = 0.10-0.15; T ok - ระยะเวลาคืนทุนสำหรับต้นทุนทุนเพิ่มเติมปี; ΔK ต่อ—การลดต้นทุนทุนสำหรับเครื่องทำความร้อนอากาศเมื่อจำนวนแถวลดลงหรือละทิ้งโดยสิ้นเชิง ถู; ΔKpris — ต้นทุนครั้งเดียวสำหรับการเชื่อมต่อโรงงานกับแหล่งความร้อน rub/Gcal หรือ rub/kWh

สูตรต้องคำนึงถึงการพึ่งพาปริมาณทั้งหมดในการออกแบบผู้เรียกคืนและประสิทธิภาพของมัน นอกจากนี้ในองค์ประกอบของต้นทุนการดำเนินงานควรคำนึงถึงค่าปรับที่เป็นไปได้จากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเนื่องจากอุณหภูมิเกินอุณหภูมิของน้ำที่ส่งคืนหลังเครื่องทำความร้อนด้วยอากาศ

โนโมแกรมสรุปเพื่อประเมินประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสมัยใหม่ได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของการคำนวณที่เหมาะสมและแสดงไว้ในรูปที่ 1 1 ภายใต้สมมติฐานว่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพคงที่ในระหว่างโหมดการทำงานที่ไม่มีการควบคุมของอุปกรณ์ โนโมแกรมนี้สร้างขึ้นตามลำดับต่อไปนี้ ในเบื้องต้น จากข้อมูลจากผู้ผลิตเครื่องปรับอากาศรายหนึ่ง ได้มีการประมาณต้นทุนเฉพาะโดยประมาณของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนต่างๆ (รูปที่ 1a) ในทำนองเดียวกัน ข้อมูลเกี่ยวกับต้นทุนต่อหน่วยของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจากผู้ผลิตรายอื่นสามารถลงจุดบนกราฟนี้ได้ สำหรับสภาวะเฉพาะ (t y = 20 °C, t k = 10 °C) ที่ θ tu ต่างกัน ขอบเขตของโหมดการทำงานของอุปกรณ์ถูกสร้างขึ้น (ควอแดรนท์ด้านขวาในรูปที่ 1) และปริมาณความร้อนจำเพาะถูกกำหนด (ต่อ อากาศร้อน 1 กิโลกรัม/วินาที ระหว่างการทำงานกะเดียว )

ให้เราใช้ข้อมูลเหล่านี้เพื่อประเมินประสิทธิผลของการประยุกต์ใช้ข้อกำหนดใน สภาพภูมิอากาศเมืองเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก

ประเมินประสิทธิภาพเชิงเศรษฐกิจจำเพาะของการใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนต่ออากาศอุ่นกลางแจ้ง 1,000 m 3 /h ที่ต้นทุนเฉพาะ Ktu /L n = 40,000 รูเบิล / (พัน m 3 / ชม.) ในกรณีที่ดีที่สุดเช่น ด้วยระบบต่อเนื่อง การดำเนินการ

ΣQ ปีนั้น = 24,000 kW⋅h/(ปี⋅พัน m 3 /h), การทำความร้อนด้วยไฟฟ้าโดยเฉลี่ย (ระหว่างกลางวันและกลางคืน) อัตราค่าไฟฟ้า c'e = 2 rub/kWh, ความต้านทานตามหลักอากาศพลศาสตร์ของอุปกรณ์ ΔР in = 0.30 ปาสคาล; ประสิทธิภาพของพัดลม η = 0.7 ซึ่งสอดคล้องกับกำลังเพิ่มเติมสำหรับการเคลื่อนตัวของอากาศ 0.12 kW/(พัน ลบ.ม. /ชม.):

ปริมาณการใช้ไฟฟ้าเพิ่มเติมต่อปี 1.05 พัน kW⋅h/(ปี⋅พัน m 3 /ชั่วโมง) ΔW e = 8766 x 0.12 = 1.05

ละเลยการลดต้นทุนของเครื่องทำความร้อนอากาศเมื่อติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ควรละเลยค่าธรรมเนียมในการเชื่อมต่อเครื่องทำความร้อนนี้กับเครือข่ายทำความร้อนและค่าปรับสำหรับเครื่องทำความร้อนอากาศที่เกินอุณหภูมิของน้ำที่ส่งคืน ระยะเวลาคืนทุน T ok ถือว่าเป็นสามปี เรากำหนดระยะเวลาคืนทุนสำหรับต้นทุนเงินทุนเพิ่มเติม เราได้หนึ่งปี:

มาเปลี่ยนเงื่อนไขการคำนวณโดยแทนที่เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าด้วยสารหล่อเย็น - น้ำร้อนที่อัตราค่าไฟฟ้า c’ t = 1 rub/kWh จากนั้นระยะเวลาคืนทุนสำหรับต้นทุนเงินทุนเพิ่มเติมสำหรับการติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภายใต้เงื่อนไขเดียวกันจะเท่ากับ 2.7 ปี:

อย่างที่คุณเห็นแม้ว่าจะมีอัตราค่าความร้อนในน้ำร้อนที่กำหนดและด้วยการทำงานของระบบอย่างต่อเนื่องตลอดทั้งวันและปี แต่ต้นทุนเฉพาะของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่สูงนั้นไม่อนุญาตให้ใครก็ตามสามารถนับผลตอบแทน (คืนทุน) ได้อย่างรวดเร็ว เงินลงทุน หากคุณใช้ประสิทธิภาพน้อยกว่า (θ ty = 0.55-0.65) แต่อุปกรณ์ราคาถูกกว่า เมื่อพิจารณาจากความสามารถในการทำซ้ำ Δτ/Δt n ผลกระทบหลักอาจเพิ่มขึ้นเนื่องจาก ไม่ได้ทำได้ที่อุณหภูมิต่ำ แต่ทำได้ที่อุณหภูมิภายนอกปานกลาง (t n = -10...+10 °C)

สำหรับการคำนวณที่เข้มงวดมากขึ้นจำเป็นต้องคำนึงถึงพื้นผิวที่แตกต่างกันแถวและราคาของเครื่องทำความร้อนอากาศหลักและอีกเครื่องหนึ่งไฟฟ้าซึ่งทำงานในกรณีที่มีการปิดระบบจ่ายน้ำหล่อเย็นในช่วงระยะเวลาที่ไม่ให้ความร้อนที่ t สูง > 8 °C ผลการคำนวณทางเศรษฐศาสตร์จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการนำความร้อนกลับคืนมา โดยคำนึงถึงค่าธรรมเนียมเริ่มต้นที่สูงในการเชื่อมต่อเครื่องทำความร้อนอากาศเข้ากับเครือข่ายทำความร้อนหรือแหล่งอื่น

การประเมินประสิทธิผลของการใช้เครื่องรีไซเคิล

สิ่งพิมพ์จำนวนมากกล่าวถึงปัญหาในการประเมินประสิทธิผลของการใช้รีไซเคิล พวกเขาทั้งหมดมีแนวทางที่แตกต่างกันในการคำนวณผลกระทบ โดยคำนึงถึงองค์ประกอบบางอย่าง ไม่ใช่องค์ประกอบอื่น ๆ เราจะประเมินเฉพาะสิ่งพิมพ์ทั่วไปบางฉบับเท่านั้น บทความนี้ใช้วิธีการคำนวณระยะเวลาคืนทุนแบบดั้งเดิมที่ง่ายขึ้นซึ่งไม่ถูกต้องและเป็นส่วนตัวทั้งหมดซึ่งเป็นผลมาจากการหารต้นทุนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยต้นทุนของความแตกต่างระหว่างพลังงานความร้อนที่บันทึกไว้และพลังงานไฟฟ้าที่ใช้มากเกินไป ในเวลาเดียวกัน บทความนี้ไม่ได้ระบุประสิทธิภาพของอุปกรณ์และความซับซ้อนของ "ประสิทธิภาพ/ต้นทุน" แต่ก็มีตัวแปรขึ้นอยู่กับประเภทของอุปกรณ์ ความจุอากาศ โหมดการทำงานที่แตกต่างกัน การละลายน้ำแข็ง และ ผลการโอเวอร์รัน ค่าธรรมเนียมการเชื่อมต่อ ฯลฯ จะไม่ถูกนำมาพิจารณา ทั้งหมดนี้ไม่ได้ให้แนวคิดเกี่ยวกับความแตกต่างในผลการคำนวณ เงื่อนไขที่แตกต่างกัน.

สำหรับสภาพภูมิอากาศที่หลากหลายที่นำเสนอในบทความตามเมืองต่างๆ ซึ่งอุณหภูมิรายวันของระยะเวลาทำความร้อนจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 1,500 ถึง 12,000 วัน-°C ในช่วงเวลาทำความร้อน งานส่วนนี้สามารถทำให้ง่ายขึ้นได้อย่างมาก โดยทำการศึกษาขนาดเล็กและนำเสนอในพิกัด: ปริมาณการใช้ความร้อนที่ใช้แล้วในแต่ละปีในอุปกรณ์ที่ไม่มีการควบคุมตลอดทั้งปี - องศาของระยะเวลาการให้ความร้อนในแต่ละวัน - คุณสามารถได้รับความสัมพันธ์ที่เกือบจะเป็นเส้นตรง (รูปที่ 2) การทำให้เป็นเส้นตรงดังกล่าวทำให้การคำนวณหลายรายการในบทความนี้ซ้ำซ้อน และเพียงพอที่จะวาดเส้นตรงสำหรับเงื่อนไขที่กำหนด (L n, θ ty, ΔK ty) ผ่านจุดสามหรือสี่จุดซึ่งสอดคล้องกับเมืองต่างๆ ในสภาพภูมิอากาศที่แตกต่างกัน

การประเมินทางเทคนิคและเศรษฐศาสตร์ของอุปกรณ์ประหยัดพลังงาน

บทความนี้เกี่ยวข้องกับการประเมินทางเทคนิคและเศรษฐศาสตร์ของอุปกรณ์ประหยัดพลังงาน ซึ่งเป็นเรื่องปกติในแง่ของคำถามและความคิดเห็นที่เกิดขึ้น ความใส่ใจที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจะจ่ายให้กับวิธีการวิเคราะห์จริงและการคำนวณปัจจัยคิดลดโดยคำนึงถึงระยะเวลาคืนทุนในระยะยาว อย่างไรก็ตาม การคำนวณแสดงให้เห็นว่าค่าเสื่อมราคาเต็มจำนวนและการกู้คืนต้นทุนทั้งหมดสำหรับอุปกรณ์เหล่านี้เป็นที่ต้องการในระยะเวลาอันสั้น (หนึ่งถึงสามปี) ในบางกรณี เมื่อความร้อนในโรงงานขาดแคลนและมีค่าธรรมเนียมสูงในการเชื่อมต่อไปยังแหล่งกำเนิด การรีไซเคิลไม่เพียงแต่สมเหตุสมผลเท่านั้น แต่ยังเป็นวิธีเดียวที่จะทำให้อากาศภายนอกร้อนขึ้นอีกด้วย

หากไม่มีสูตรสุดท้ายสำหรับระยะเวลาคืนทุนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่นำมาใช้ในบทความ เป็นการยากที่จะจินตนาการว่าการคำนวณต่อไปนี้คำนึงถึงหรือไม่: การขาดแคลนความร้อนที่โรงงานที่เป็นไปได้และค่าธรรมเนียมจริงที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องสำหรับการเชื่อมต่อกับ แหล่งความร้อน ส่วนแบ่งที่ยอมรับของส่วนต่างในต้นทุนทุน ซึ่งนำมาพิจารณาในต้นทุนการดำเนินงานสำหรับค่าเสื่อมราคา การซ่อมแซม และค่าใช้จ่ายสิ่งอำนวยความสะดวกทั่วไป (รวมประมาณ 18%)

ให้เราแสดงด้วยตัวอย่างว่าค่าธรรมเนียมครั้งเดียวสำหรับการเชื่อมต่อกับเครือข่ายทำความร้อนนั้นสมส่วนหรือเกินกว่าราคาของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยซ้ำ ปล่อยให้ต้นทุนต่อหน่วยของผู้เรียกคืน ΔK นั่น ~ 30-40,000 รูเบิล/(พัน m 3 /ชั่วโมง) ภายใต้สภาวะโดยเฉลี่ย การไหลของอากาศในหน่วยนี้สอดคล้องกับปริมาณความร้อนที่คำนวณได้ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และตามการลดกำลังเมื่อเชื่อมต่อกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อน:

ซึ่งเท่ากับค่าธรรมเนียมการเชื่อมต่อของ

ΔK subs = 3.45 x 12 x 10 3 = 41.5 พันรูเบิล หากเรายอมรับค่าธรรมเนียมเฉพาะ:

ในเงื่อนไขของตัวอย่างนี้ปรากฎว่าค่าธรรมเนียมในการเชื่อมต่อกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนนั้นเทียบเคียงได้หรือมากกว่าราคาเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังนั้นจึงไม่มีการพูดถึงระยะเวลาคืนทุน

เป็นไปไม่ได้ที่จะไม่ใส่ใจในบทความที่วิเคราะห์ถึงวิธีการคำนวณปริมาณการใช้ความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่ทุกปี ผู้เขียนสันนิษฐานว่าไม่สามารถควบคุมได้ตลอดทั้งปีโดยไม่ได้ระบุโหมดการทำงานของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน การเปลี่ยนแปลงไซน์ซอยด์โดยประมาณ t n (t) ถูกสร้างขึ้นอย่างผิดพลาดไม่ได้ขึ้นอยู่กับค่าอุณหภูมิเฉลี่ย ("บรรทัดฐาน") แต่เป็นค่าสูงสุดและต่ำสุดเช่น มีแอมพลิจูดเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นปริมาณความร้อนที่ใช้จึงถูกประเมินสูงเกินไปด้วย ตัวอย่างเช่น สำหรับเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก t n.min.cp = -8.1 °C และอุณหภูมิฤดูหนาวโดยประมาณ t nрх = -26 °C ในทำนองเดียวกัน ในช่วงที่อบอุ่นของปี tn.max.cp = 18.1 °C ในขณะที่อุณหภูมิฤดูร้อนที่คำนวณได้ tnrt = 24.6 °C นอกจากนี้อุณหภูมิเฉลี่ยต่อปี t n.av.year = 4.4 °C ยังห่างไกลจากเท่ากับครึ่งหนึ่งของผลรวมของค่าการคำนวณที่ยอมรับในฤดูหนาวและฤดูร้อน (-0.6 °C) การคัดค้านเกิดขึ้นจากความล้มเหลวในการพิจารณาโหมดการทำงานและการละลายน้ำแข็งซึ่งนำไปสู่การประเมินค่าสูงเกินไปของการใช้ความร้อนที่นำกลับคืนมาและความล้มเหลวในการคำนึงถึงประสิทธิภาพของตัวแปรของอุปกรณ์

ประสิทธิภาพของการออกแบบเครื่องรีไซเคิลสามารถวิเคราะห์ได้ในแง่ของการคัดเลือก:พื้นผิวที่เหมาะสมที่สุด F, แถว i หรือความลึกของหัวฉีดของอุปกรณ์ h ขอให้เราแทนความแถวหรือความลึกสัมพัทธ์ของอุปกรณ์เป็น h ในเศษส่วนของค่าที่ θ ty = 1 และปริมาณความร้อน Q ty = Q ty.max ด้วยการพึ่งพาเอ็กซ์โปเนนเชียลโดยประมาณ Q ty γ 1 - exp(-h) ประสิทธิภาพ θ ty = 1 จะเกิดขึ้นได้ภายใต้เงื่อนไข h = 4 (โดยมีความแม่นยำ 1%) สมมติว่าการใช้ความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่ต่อปีนั้นขึ้นอยู่กับค่าของ h (รูปที่ 1a) โดยประมาณ ในขณะที่ต้นทุนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและความต้านทานตามหลักอากาศพลศาสตร์ขึ้นอยู่กับค่า h โดยประมาณ

จากนั้นระยะเวลาคืนทุนที่ต้องการสามารถแสดงเป็นฟังก์ชันของพารามิเตอร์ไร้มิติ h โดยมีรูปแบบต่อไปนี้:

โดยที่ 1, 2, 3, 4 เป็นปัจจัยแก้ไขที่มีค่าคงที่

จากผลของการคำนวณอนุพันธ์เท่ากับศูนย์ เราพบว่าค่าที่เหมาะสม (ข้อเท็จจริง T ขั้นต่ำ) สอดคล้องกับกรณีที่ h = 1 และประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนคือ q t.opt = 0.63 (จากคุณสมบัติของ ฟังก์ชันเลขชี้กำลัง) การขึ้นต่อกันที่อธิบายไว้ข้างต้นแสดงไว้ด้วยกราฟในรูป 3 ซึ่งแสดงลักษณะโดยประมาณของการเปลี่ยนแปลงในส่วนประกอบทั้งหมดของต้นทุนที่กำหนดและระยะเวลาคืนทุนสำหรับต้นทุนเพิ่มเติมสำหรับระบบย่อยการรีไซเคิล ขึ้นอยู่กับความลึกสัมพัทธ์ h ความหนาสัมพัทธ์ d หรือพื้นผิวสัมพัทธ์ F ของหัวฉีดหรือแผ่นของดังกล่าว อุปกรณ์

การเปรียบเทียบผลลัพธ์ของการปรับให้เหมาะสมโดยประมาณตามสูตร (14) กับข้อมูลคุณลักษณะของ ART ในประเทศที่ L = 5-38,000 ม.3 / ชม., δ = 0.2 ม., v fr = 2.2 ม./วินาที, F/L = 300 -425 m 2 / (m 3 /s), F/F fr = 490-660 m 2 /m 2 เราได้ประสิทธิภาพที่คำนวณได้เป็น θ tu = 0.77 เมื่อบรรจุด้วยอลูมิเนียมฟอยล์ และ θ tu = ด้วยกระดาษแข็งทางเทคนิค บรรจุ 0.65 (ในกรณีหลังนี้ใกล้เคียงกับประสิทธิภาพสูงสุดที่คำนวณภายใต้สมมติฐานที่อธิบายไว้ข้างต้น) ในรายละเอียดเพิ่มเติม สามารถกำหนดลักษณะการขึ้นต่อกันที่แสดงถึงผลกระทบทางเศรษฐกิจสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนต่างๆ ที่มีผลผลิต กะงาน และหัวฉีดที่แตกต่างกันได้จากข้อมูล

ผู้เขียนได้ข้อสรุปที่คล้ายกันเกี่ยวกับประสิทธิภาพสูงสุดของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน "ไดเรกทอรี". โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเขาตั้งข้อสังเกต: “...การนำประสิทธิภาพของการเรียกคืนมาสู่ค่าที่มากกว่า 0.65 สำหรับงานกะเดียวและ 0.75 สำหรับงานสามกะ ในทุกกรณีจะนำไปสู่ผลกระทบทางเศรษฐกิจที่ลดลงเพราะ ในกรณีนี้ สามารถประหยัดความร้อนได้เนื่องจากการเพิ่มขึ้นมากเกินไปในต้นทุนที่ลดลงสำหรับการออกแบบและการทำงานของเครื่องทำความร้อนเสียและการใช้โลหะ ผลกระทบที่ใหญ่ที่สุดต่อผลกระทบทางเศรษฐกิจนั้นเกิดขึ้นจากระยะเวลาการทำงานของระบบ - เมื่อทำงานในสามกะ ผลกระทบจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ผลกระทบที่เพิ่มขึ้นจากการไหลของอากาศที่เพิ่มขึ้นนั้นส่วนใหญ่อธิบายได้จากต้นทุนต่อหน่วยที่เพิ่มขึ้นอย่างไม่สมส่วนสำหรับอุปกรณ์และพื้นที่ที่ใช้”- หนังสืออ้างอิงฉบับเดียวกันระบุว่า ตามข้อมูลของ FIR ในสภาพภูมิอากาศของรัฐบอลติก สำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบจาน SV ในเล้าขุน ประสิทธิภาพที่เหมาะสมไม่ควรเกิน 0.50

เพื่อติดตามกันในฉบับหน้าครับ

การนำความร้อนกลับคืนจากก๊าซไอเสีย

ก๊าซไอเสียที่ออกจากพื้นที่ทำงานของเตาเผาจะมีอุณหภูมิที่สูงมากจึงพกพาติดตัวไปด้วย จำนวนที่มีนัยสำคัญความร้อน. ตัวอย่างเช่น ในเตาเผาแบบเปิด ประมาณ 80% ของความร้อนทั้งหมดที่จ่ายให้กับพื้นที่ทำงานจะถูกพาออกไปจากพื้นที่ทำงานที่มีก๊าซไอเสีย ในเตาเผาความร้อนประมาณ 60% จากพื้นที่ทำงานของเตาเผา ก๊าซไอเสียจะพาความร้อนออกไปได้มากขึ้น อุณหภูมิก็จะสูงขึ้น และค่าสัมประสิทธิ์การใช้ความร้อนในเตาเผาก็จะยิ่งต่ำลง ในเรื่องนี้ขอแนะนำให้ให้แน่ใจว่าการกู้คืนความร้อนจากก๊าซไอเสียซึ่งสามารถทำได้สองวิธี: ด้วยการคืนความร้อนส่วนหนึ่งที่นำมาจากก๊าซไอเสียกลับไปที่เตาเผาและโดยไม่คืนความร้อนนี้ไปที่ เตา ในการใช้วิธีแรก จำเป็นต้องถ่ายโอนความร้อนที่ได้รับจากควันไปยังก๊าซและอากาศ (หรืออากาศเท่านั้น) ที่เข้าไปในเตาเผา เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการแลกเปลี่ยนความร้อนแบบนำกลับคืนและแบบสร้างใหม่ซึ่งการใช้งานดังกล่าวทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของหน่วยเตาเผาเพิ่มอุณหภูมิการเผาไหม้และประหยัดเชื้อเพลิง ด้วยวิธีการกู้คืนที่สอง ความร้อนของก๊าซไอเสียจะถูกใช้ในบ้านหม้อต้มพลังงานความร้อนและหน่วยกังหัน ซึ่งช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้อย่างมาก

ในบางกรณี ทั้งสองวิธีที่อธิบายไว้ของการนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้พร้อมกัน สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิของก๊าซไอเสียหลังจากเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสร้างใหม่หรือแบบนำกลับคืนยังคงสูงเพียงพอ และแนะนำให้นำความร้อนกลับคืนเพิ่มเติมในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ตัวอย่างเช่น ในเตาเผาแบบเปิด อุณหภูมิของก๊าซไอเสียหลังจากเครื่องกำเนิดใหม่คือ 750-800 °C ดังนั้นจึงนำกลับมาใช้ใหม่ในหม้อต้มน้ำร้อนเหลือทิ้ง

ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับปัญหาของการรีไซเคิลความร้อนของก๊าซไอเสียที่มีการคืนความร้อนบางส่วนไปยังเตาเผา

ก่อนอื่นควรสังเกตว่าหน่วยความร้อนที่นำมาจากควันและนำเข้าไปในเตาเผาทางอากาศหรือก๊าซ (หน่วยความร้อนทางกายภาพ) มีค่ามากกว่าหน่วยความร้อนที่ได้รับในเตาเผามาก อันเป็นผลมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง (หน่วยความร้อนทางเคมี) เนื่องจากความร้อนของอากาศร้อน (ก๊าซ) ไม่ได้ทำให้เกิดการสูญเสียความร้อนกับก๊าซไอเสีย ค่าของหน่วยความร้อนสัมผัสจะมากขึ้น ค่าปัจจัยการใช้เชื้อเพลิงก็จะยิ่งต่ำลง และอุณหภูมิของก๊าซไอเสียก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย

สำหรับการทำงานปกติของเตาเผาจะต้องจ่ายความร้อนตามปริมาณที่ต้องการไปยังพื้นที่ทำงานทุกชั่วโมง ความร้อนจำนวนนี้ไม่เพียงแต่รวมถึงความร้อนของเชื้อเพลิงเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงความร้อนของอากาศร้อนหรือก๊าซด้วย เช่น

เป็นที่ชัดเจนว่าด้วย = const การเพิ่มขึ้นจะลดลง กล่าวอีกนัยหนึ่ง การใช้ความร้อนจากก๊าซไอเสียทำให้สามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้ ซึ่งขึ้นอยู่กับระดับการใช้ความร้อนจากก๊าซไอเสีย

โดยที่ คือ เอนทาลปีของอากาศร้อนและก๊าซไอเสียที่ออกจากพื้นที่ทำงาน กิโลวัตต์ หรือ กิโลจูล/คาบ ตามลำดับ

ระดับของการนำความร้อนกลับคืนมาสามารถเรียกได้ว่ามีประสิทธิภาพ ผู้พักฟื้น (ตัวสร้างใหม่), %

เมื่อทราบระดับการนำความร้อนกลับคืนมา คุณสามารถกำหนดการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงได้โดยใช้นิพจน์ต่อไปนี้:

โดยที่ I"d, Id คือเอนทัลปีของก๊าซไอเสียที่อุณหภูมิการเผาไหม้และก๊าซออกจากเตาเผาตามลำดับ

การลดการใช้เชื้อเพลิงอันเป็นผลมาจากการใช้ความร้อนของก๊าซไอเสียมักจะให้ผลทางเศรษฐกิจที่สำคัญและเป็นวิธีหนึ่งในการลดต้นทุนของการทำความร้อนโลหะในเตาเผาอุตสาหกรรม

นอกเหนือจากการประหยัดเชื้อเพลิงแล้ว การใช้ความร้อนด้วยอากาศ (แก๊ส) ยังมาพร้อมกับอุณหภูมิการเผาไหม้แคลอรี่ที่เพิ่มขึ้นซึ่งอาจเป็นจุดประสงค์หลักของการกู้คืนเมื่อทำความร้อนเตาด้วยเชื้อเพลิงที่มีค่าความร้อนต่ำ

การเพิ่มขึ้นจะทำให้อุณหภูมิการเผาไหม้เพิ่มขึ้น หากจำเป็นต้องมั่นใจในค่าที่แน่นอนการเพิ่มอุณหภูมิความร้อนของอากาศ (ก๊าซ) จะส่งผลให้ค่าลดลงเช่น การลดลงของส่วนแบ่งของก๊าซที่มีค่าความร้อนสูงในส่วนผสมเชื้อเพลิง

เนื่องจากการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ทำให้สามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้อย่างมาก จึงแนะนำให้พยายามให้ได้ระดับการใช้งานสูงสุดเท่าที่จะเป็นไปได้และสมเหตุสมผลในเชิงเศรษฐกิจ อย่างไรก็ตาม จะต้องสังเกตทันทีว่าการรีไซเคิลไม่สามารถเสร็จสมบูรณ์ได้ เช่น เสมอไป สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าการเพิ่มพื้นผิวทำความร้อนนั้นสมเหตุสมผลจนถึงขีด จำกัด ที่แน่นอนเท่านั้น หลังจากนั้นจะนำไปสู่การประหยัดความร้อนที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อยมาก