Giáo trình Lò hơi (Phần 1)
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA LÒ HƠI. 3
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ QUÁ TRÌNH CHÁY . 10
CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG NHIỆT VÀ HIỆU SUẤT LÒ HƠI . 55
CHƯƠNG 4: BUỒNG LỬA LÒ HƠI VÀ THIẾT BỊ ĐỐT NHIÊN LIỆU. 65
CHƯƠNG 5: TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG LÒ HƠI. 181
CHƯƠNG 6: QUÁ TRÌNH THỦY ĐỘNG TRONG LÒ HƠI . 198
CHƯƠNG 7: CHẾ ĐỘ NƯỚC CỦA LÒ HƠI. 122
CHƯƠNG 8: BỘ QUÁ NHIỆT . 162
CHƯƠNG 9: BỘ HÂM NƯỚC VÀ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ. 182
CHƯƠNG 10: KẾT CẤU XÂY DỰNG VÀ TRANG BỊ PHỤ. 209
CHƯƠNG 11: KIM LOẠI CHẾ TẠO LÒ HƠI VÀ TÍNH SỨC BỀN CÁC CHI
TIẾT CỦA LÒ HƠI. 234
CHƯƠNG 12: VẬN HÀNH LÒ HƠI. 245
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Lò hơi (Phần 1)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Giáo trình Lò hơi (Phần 1)
![Giáo trình Lò hơi (Phần 1) Giáo trình Lò hơi (Phần 1)](https://s1.tailieuvn.net/xb70nb5jd4llaq8g/thumb/2021/12/03/giao-trinh-lo-hoi-phan-1_B99Fuve2hA.jpg)
1 GIÁO TRÌNH LÒ HƠI 2 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA LÒ HƠI ........................................ 3 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ QUÁ TRÌNH CHÁY ...................................... 10 CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG NHIỆT VÀ HIỆU SUẤT LÒ HƠI .............................. 55 CHƯƠNG 4: BUỒNG LỬA LÒ HƠI VÀ THIẾT BỊ ĐỐT NHIÊN LIỆU ............ 65 CHƯƠNG 5: TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG LÒ HƠI .............................................. 181 CHƯƠNG 6: QUÁ TRÌNH THỦY ĐỘNG TRONG LÒ HƠI ............................... 198 CHƯƠNG 7: CHẾ ĐỘ NƯỚC CỦA LÒ HƠI ........................................................ 122 CHƯƠNG 8: BỘ QUÁ NHIỆT ............................................................................... 162 CHƯƠNG 9: BỘ HÂM NƯỚC VÀ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ ................................. 182 CHƯƠNG 10: KẾT CẤU XÂY DỰNG VÀ TRANG BỊ PHỤ .............................. 209 CHƯƠNG 11: KIM LOẠI CHẾ TẠO LÒ HƠI VÀ TÍNH SỨC BỀN CÁC CHI TIẾT CỦA LÒ HƠI................................................................................................... 234 CHƯƠNG 12: VẬN HÀNH LÒ HƠI ...................................................................... 245 3 Ch−¬ng 1 NGUY£N Lý LµM VIÖC CñA Lß H¥I 1.1. Vai trß cña lß h¬i vµ ph©n lo¹i 1.1.1. Vai trß cña lß h¬i trong nÒn kinh tÕ Lß h¬i lµ thiÕt bÞ trong ®ã xÈy ra qu¸ tr×nh ®èt ch¸y nhiªn liÖu, nhiÖt l−îng táa ra tõ qu¸ tr×nh ch¸y sÏ truyÒn cho n−íc trong lß ®Ó biÕn n−íc thµnh h¬i. NghÜa lµ thùc hiÖn qu¸ tr×nh biÕn ®æi ho¸ n¨ng cña nhiªn liÖu thµnh nhiÖt n¨ng cña dßng h¬i. Lß h¬i lµ thiÕt bÞ cã mÆt gÇn nh− trong tÊt c¶ c¸c xÝ nghiÖp, nhµ m¸y. Trong c¸c nhµ m¸y c«ng nghiÖp nh− nhµ m¸y hãa chÊt, ®−êng, r−îu, bia, n−íc gi¶i kh¸t, thuèc l¸, dÖt, chÕ biÕn thùc phÈm . . . , h¬i n−íc phôc vô cho c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ nh− ®un nÊu, ch−ng cÊt c¸c dung dÞch, c« ®Æc vµ sÊy s¶n phÈm . . . H¬i ë ®©y th−êng lµ h¬i b·o hßa, cã ¸p suÊt h¬i t−¬ng øng víi nhiÖt ®é b·o hßa cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh c«ng nghÖ. Lo¹i lß h¬i nµy ®−îc gäi lµ lß h¬i c«ng nghiÖp, cã ¸p suÊt h¬i thÊp, s¶n l−îng nhá. Trong nhµ m¸y ®iÖn, lß h¬i s¶n xuÊt ra h¬i ®Ó lµm quay tuèc bin, phôc vô cho viÖc s¶n xuÊt ®iÖn n¨ng, ®ßi hái ph¶i cã c«ng suÊt lín, h¬i lµ h¬i qu¸ nhiÖt cã ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é cao. Lo¹i nµy ®−îc gäi lµ lß h¬i ®Ó s¶n xuÊt ®iÖn n¨ng. Nhiªn liÖu ®èt trong lß h¬i cã thÓ lµ nhiªn liÖu r¾n nh− than, gç, b· mÝa, cã thÓ lµ nhiªn liÖu láng nh− dÇu nÆng (FO), dÇu diezen (DO) hoÆc nhiªn liÖu khÝ. 1.1.2. Ph©n lo¹i lß h¬i Ta cã thÓ ph©n lo¹i lß h¬i theo nhiÒu c¸ch: * Theo nhiÖm vô cña lß h¬i: Theo nhiÖm vô cña lß h¬i trong s¶n xuÊt ta cã: lß h¬i c«ng nghiÖp vµ lß h¬i s¶n xuÊt ®iÖn n¨ng. Lß h¬i c«ng nghiÖp phôc vô cho c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ ë c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt c«ng nghiÖp (th−êng s¶n xuÊt h¬i b·o hoµ, ¸p suÊt h¬i kh«ng v−ît qu¸ 2,0Mpa, nhiÖt ®é t = 2500C). Lß h¬i phôc vô cho s¶n xuÊt ®iÖn s¶n xuÊt h¬i qu¸ nhiÖt, cã c«ng suÊt lín, ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é h¬i cao, th−êng lín h¬n 2,0Mpa vµ trªn 3500C. + Theo chÕ ®é ®ãt nhiªn liÖu trong buång löa ta cã: Lß ghi thñ c«ng; lß ghi nöa c¬ khÝ; lß ghi c¬ khÝ (ghi xich); lß phun nhiªn liÖu láng, lß phun nhiªn liÖu khÝ; lß phun bét than th¶i xØ kh« hay th¶i xØ láng; lß buång ®èt xo¸y; lß buång löa tÇng s«i. + Theo chÕ ®é tuÇn hoµn cña n−íc trong lß ta cã: Lß tuÇn hoµn tù nhiªn; lß tuÇn hoµn c−ìng bøc; lß trùc l−u. Tuy nhiªn c¸ch ph©n lo¹i nµy chØ thÓ hiÖn mét vµi ®Æc tÝnh nµo ®ã cña lß h¬i nªn thùc tÕ khi gäi tªn lß h¬i th−êng ng−êi ta kÕt hîp nhiÒu kiÓu ph©n lo¹i. 4 1.2. Nguyªn lý lµm viÖc cña lß h¬i trong nhµ m¸y ®iÖn Trong c¸c lß h¬i nhµ m¸y ®iÖn, h¬i ®−îc s¶n xuÊt ra lµ h¬i qu¸ nhiÖt. H¬i qu¸ nhiÖt nhËn ®−îc nhê c¸c qu¸ tr×nh: ®un nãng n−íc ®Õn s«i, s«i ®Ó biÕn n−íc thµnh h¬i b·o hßa vµ qu¸ nhiÖt h¬i ®Ó biÕn h¬i b·o hßa thµnh h¬i qu¸ nhiÖt cã nhiÖt ®é cao trong c¸c bé phËn cña lß. C«ng suÊt nhiÖt cña lß h¬i phô thuéc vµo l−u l−îng, nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt h¬i. C¸c gi¸ trÞ nµy cµng cao th× c«ng suÊt lß h¬i cµng lín. HiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt gi÷a ngän löa vµ khãi víi m«i chÊt trong lß h¬i phô thuéc vµo tÝnh chÊt vËt lý cña s¶n phÈm ch¸y vµ cña m«i chÊt tham gia qu¸ tr×nh (n−íc hoÆc h¬i trong lß) vµ phô thuéc vµo h×nh d¸ng, ®Æc tÝnh cÊu t¹o cña c¸c phÇn tö lß h¬i. Trªn h×nh 1.1 tr×nh bµy nguyªn lý cÊu t¹o cña lß h¬i buång löa phun tuÇn hoµn tù nhiªn hiÖn ®¹i trong nhµ m¸y ®iÖn. H×nh 1.1. Nguyªn lý cÊu t¹o cña lß h¬i 1- buång ®èt; 2- dµn èng sinh h¬i; 3- vßi phun nhiªn liÖu + kh«ng khÝ; 4- èng n−íc xuèng; 5- bao h¬i; 6- èng dÉn h¬i trªn trÇn; 7- bé qu¸ nhiÖt h¬i; 8- bé qu¸ nhiÖt trung gian h¬i; 9- bé h©m n−íc; 10- kho¶ng trèng ®Ó vÖ sinh vµ s÷a ch÷a; 11- bé sÊy kh«ng khÝ; Nhiªn liÖu vµ kh«ng khÝ ®−îc phun qua vßi phun sè 3 vµo buång löa sè 1, t¹o thµnh hçn hîp ch¸y vµ ®−îc ®èt ch¸y trong buång löa, nhiÖt ®é ngän löa cã thÓ ®¹t tíi 5 1.900 0C. NhiÖt l−îng táa ra khi nhiªn liÖu ch¸y trong buång löa truyÒn cho n−íc trong c¸c èng cña dµn èng sinh h¬i 2 lµm cho n−íc t¨ng dÇn nhiÖt ®é ®Õn s«i, trong èng sÏ lµ hçn hîp h¬i n−íc. Hçn hîp h¬i n−íc trong èng sinh h¬i 2 sÏ chuyÓn ®éng ®i lªn, tËp trung vµo bao h¬i sè 5. Trong bao h¬i sè 5, h¬i b·o hoµ sÏ t¸ch ra khái n−íc, n−íc tiÕp tôc ®i xuèng theo èng xuèng 4 ®Æt ngoµi t−êng lß. èng xuèng ®−îc nèi víi èng lªn b»ng èng gãp d−íi, nªn n−íc l¹i sang èng sinh h¬i sè 2 ®Ó tiÕp tôc nhËn nhiÖt. H¬i b·o hßa tõ bao h¬i sè 5 sÏ ®i theo c¸c çng dÉn h¬i 6 vµo c¸c èng xo¾n cña bé qu¸ nhiÖt sè 7. ë bé qu¸ nhiÖt h¬i b·o hßa chuyÓn ®éng trong c¸c èng xo¾n sÏ nhËn nhiÖt tõ khãi nãng chuyÓn ®éng phÝa ngoµi èng ®Ó biÕn thµnh h¬i qu¸ nhiÖt cã nhiÖt ®é cao h¬n vµ ®i vµo èng gãp ®Ó sang tua bin h¬i. ë s¬ ®å cã qu¸ nhiÖt trung gian, h¬i tõ tuèc bin vÒ bé qu¸ nhiÖt trung gian 8 ®Ó qu¸ nhiÖt l¹i råi l¹i quay trë l¹i tuèc bin; ë ®©y, èng sinh h¬i sè 2 ®Æt phÝa trong t−êng lß nªn m«i chÊt trong èng nhËn nhiÖt vµ sinh h¬i liªn tôc do ®ã trong èng èng sinh h¬i 2 lµ hçn hîp h¬i vµ n−íc, cßn èng xuèng 4 ®Æt ngoµi t−êng lß nªn m«i chÊt trong èng 4 kh«ng nhËn nhiÖt do ®ã trong èng 4 lµ n−íc. Khèi l−îng riªng cña hçn hîp h¬i vµ n−íc trong èng 2 nhá h¬n khèi l−îng riªng cña n−íc trong èng xuèng 4 nªn hçn hîp trong èng 2 ®i lªn, cßn n−íc trong èng 4 ®i xuèng liªn tôc t¹o nªn qu¸ tr×nh tuÇn hoµn tù nhiªn, bëi vËy lß h¬i lo¹i nµy ®−îc gäi lµ lß h¬i tuÇn hoµn tù nhiªn. Buång löa tr×nh bµy trªn h×nh 1.1 lµ buång löa phun, nhiªn liÖu ®−îc phun vµo vµ ch¸y l¬ löng trong buång löa. Qu¸ tr×nh ch¸y nhiªn liÖu xÈy ra trong buång løa vµ ®¹t ®Õn nhiÖt ®é rÊt cao, tõ 1300 0C ®Õn 1900 0C, chÝnh v× vËy hiÖu qu¶ trao ®æi nhiÖt bøc x¹ gi÷a ngän löa vµ dµn èng sinh h¬i rÊt cao vµ l−îng nhiÖt dµn èng sinh h¬i thu ®−îc tõ ngän löa chñ yÕu lµ do trao ®æi nhiÖt bøc x¹. §Ó hÊp thu cã hiÖu qu¶ nhiÖt l−îng bøc x¹ cña ngän löa ®ång thêi b¶o vÖ t−êng lß khái t¸c dông cña nhiÖt ®é cao vµ nh÷ng ¶nh h−ëng xÊu cña tro nãng ch¶y, ng−êi ta bè trÝ c¸c dµn èng sinh h¬i 2 xung quanh t−êng buång löa. Khãi ra khái buång löa, tr−íc khi vµo bé qu¸ nhiÖt ®· ®i qua côm phecston, thùc chÊt côm feston chÝnh lµ d·y èng t−êng sau (®o¹n ®i qua cöa ra cña buång löa) ®−îc chia thµnh nhiÒu d·y (tõ 3 ®Õn 5 d·y) ®Ó khãi ®i qua dÔ dµng vµ gi¶m bët hiÖn t−îng mµi mßn mÆt ngoµi èng. ë ®©y khãi chuyÓn ®éng ngoµi èng truyÒn nhiÖt cho hçn hîp h¬i n−íc chuyÓn ®éng trong èng. Khãi ra khái bé qu¸ nhiÖt cã nhiÖt ®é cßn cao, ®Ó tËn dông phÇn nhiÖt thõa cña khãi khi ra khái bé qu¸ nhiÖt, ë phÇn sau nã ng−êi ta ®Æt thªm bé h©m n−íc 9 vµ bé sÊy kh«ng khÝ 11. Bé h©m n−íc cã nhiÖm vô gia nhiÖt cho n−íc ®Ó n©ng nhiÖt ®é cña n−íc tõ nhiÖt ®é ra khái b×nh gia nhiÖt lªn ®Õn nhiÖt ®é s«i vµ cÊp vµo bao h¬i 5. §©y lµ giai ®o¹n ®Çu tiªn cña qu¸ tr×nh cÊp nhiÖt cho n−íc ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh hãa h¬i ®¼ng ¸p n−íc trong lß. Sù cã mÆt cña bé h©m n−íc sÏ lµm gi¶m tæng diÖn tÝch bÒ mÆt ®èt cña lß h¬i vµ sö dông triÖt ®Ó h¬n nhiÖt l−îng táa ra khi ch¸y nhiªn liÖu, lµm cho nhiÖt ®é khãi tho¸t khái lß gi¶m xuèng, lµm t¨ng hiÖu suÊt cña lß. Kh«ng khÝ l¹nh tõ ngoµi trêi ®−îc qu¹t giã hót vµo vµ thæi qua bé sÊy kh«ng khÝ 11. ë bé sÊy, kh«ng khÝ nhËn nhiÖt cña khãi, nhiÖt ®é ®−îc n©ng tõ nhiÖt ®é m«i tr−êng ®Õn nhiÖt ®é yªu cÇu vµ ®−îc ®−a vµo vßi phun sè 1 ®Ó cung cÊp cho qu¸ tr×nh ®èt ch¸y nhiªn liÖu. Khãi sÏ ®−îc qu¹t khãi hót ra khái lß tr−íc khi ®i qua khö bôi ®Ó 6 th¶i ra ngoµi qua èng khãi. Nh− vËy bé h©m n−íc vµ bé sÊy kh«ng khÝ ®· hoµn tr¶ l¹i buång löa mét phÇn nhiÖt ®¸ng lÏ bÞ th¶i ra ngoµi. ChÝnh v× vËy ng−êi ta cßn gäi bé h©m n−íc vµ bé sÊy kh«ng khÝ lµ bé tiÕt kiÖm nhiÖt. Nh− vËy, tõ khi vµo bé h©m n−íc ®Õn khi ra khái bé qu¸ nhiÖt cña lß h¬i, m«i chÊt (n−íc vµ h¬i) tr¶i qua c¸c giai ®o¹n hÊp thô nhiÖt trong c¸c bé phËn sau: NhËn nhiÖt trong bé h©m n−íc ®Õn s«i, s«i trong dµn èng sinh h¬i, qu¸ nhiÖt trong bé qu¸ nhiÖt. NhiÖt l−îng m«i chÊt hÊp thu ®−îc biÓu diÔn b»ng ph−¬ng tr×nh: Qmc = [i''hn - i'hn ]+ [is - i''hn + rx] + [r(1-x) + (i''qn - i'qn)], (1-1a) Trong ®ã: Qmc lµ nhiÖt l−îng 1kg m«i chÊt nhËn ®−îc trong lß h¬i, kj/kg; i'hn, i''hn : Entanpi cña n−íc vµo vµ ra khái bé h©m n−íc, kj/kg; is, : Entanpi cña n−íc s«i trong bao h¬i, kj/kg; r : NhiÖt Èn hãa h¬i cña n−íc, kj/kg; x : ®é kh« cña h¬i ra khái bao h¬i, i'qn, i''qn : Entanpi h¬i vµo vµ ra khái bé qu¸ nhiÖt, kj/kg; [i''hn - i'hn ] nhiÖt l−îng n−íc nhËn ®−îc trong bé h©m n−íc, kj/kg; [is - i''hn + rx] nhiÖt l−îng n−íc vµ h¬i nhËn ®−îc trong dµn èng sinh h¬i, kj/kg; [r(1-x) + (i''qn - i'qn)] nhiÖt l−îng h¬i nhËn ®−îc trong bé qu¸ nhiÖt, kj/kg; TØ lÖ nhiÖt l−îng hÊp thu ®−îc trong bé h©m n−¬c, dµn èng sinh h¬i, bé qu¸ nhiÖt phô thuéc vµo th«ng sè h¬i cña lß. ¸p suÊt cña h¬i cµng lín th× l−îng nhiÖt ®Ó bèc h¬i cµng nhá vµ l−îng nhiÖt ®Ó ®un n−íc ®Õn s«i cµng lín. Tõ ¸p suÊt t¬i h¹n trë lªn (22,3Mpa) th× l−îng nhiÖt ®Ó bèc h¬i b»ng kh«ng (r = 0), l−îng nhiÖt m«i chÊt hÊp thu ®−îc trong lß h¬i chØ ®Ó ®un n−íc ®Õn s«i vµ qu¸ nhiÖt h¬i. ChÝnh v× thÕ nªn lß cã ¸p suÊt trªn tíi h¹n chØ ¸p dông cho kiÓu lß trùc l−u (lß bao h¬i n−íc lu«n ë tr¹ng th¸i s«i). BiÕn ®æi (1-1) ta ®−îc: Qmc = [is + r] + (i''qn - i'qn)] - i'hn (1-1b) V× (is + r) lµ entanpi cña h¬i kh« ra khái bao h¬i còng chÝnh lµ entanpi i'qn cña h¬i vµo bé qu¸ nhiÖt, do ®ã tõ (1-1b) ta cã nhiÖt l−îng cÇn thiÕt ®Ó sinh h¬i 1kg n−íc lµ: Qmc = i''qn - i'hn (1-1c) 7 1.3. C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt cña Lß h¬i §Ó x¸c ®Þnh mét lß h¬i, ng−êi ta th−êng dïng c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt chÝnh cña lß nh− sau: 1- Th«ng sè h¬i cña lß: §èi víi lß h¬i cña nhµ m¸y ®iÖn, h¬i s¶n xuÊt ra lµ qu¸ nhiÖt nªn th«ng h¬i cña lß ®−îc biÓu thÞ b»ng ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é h¬i qu¸ nhiÖt: Pqn (Mpa), tqn (0C). ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é h¬i qu¸ nhiÖt ®−îc chän trªn c¬ së so s¸nh kinh tÕ kü thuËt cña chu tr×nh nhiÖt. §èi víi lß h¬i c«ng nghiÖp trong c¸c nhµ m¸y c«ng nghiÖp, h¬i n−íc ë ®©y th−êng lµ h¬i b·o hßa, ¸p suÊt h¬i t−¬ng øng víi nhiÖt ®é b·o hßa cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh c«ng nghÖ, do ®ã th«ng sè cña lo¹i lß h¬i nµy lµ ¸p suÊt P (Mpa). 2- S¶n l−îng h¬i cña lß: S¶n l−îng h¬i cña lß lµ l−îng h¬i mµ lß s¶n xuÊt ra ®−îc trong mét ®¬n vÞ thêi gian (kg/h hoÆc t/h hoÆc kg/s). Th−êng dïng 3 kh¸i niÖm s¶n l−îng. - S¶n l−îng h¬i ®Þnh møc (D®m): lµ s¶n l−îng h¬i lín nhÊt lß cã thÓ ®¹t ®−îc, ®¶m b¶o vËn hµnh trong thêi gian l©u dµi, æn ®Þnh víi c¸c th«ng sè h¬i ®· cho mµ kh«ng ph¸ hñy hoÆc g©y ¶nh h−ëng xÊu ®Õn chÕ ®é lµm viÖc cña lß. - S¶n l−îng h¬i cùc ®¹i (Dmax): lµ s¶n l−îng h¬i lín nhÊt mµ lß cã thÓ ®¹t ®−îc, nh−ng chØ trong mét thêi gian ng¾n, nghÜa lµ lß kh«ng thÓ lµm viÖc l©u dµi víi s¶n l−îng h¬i cùc ®¹i ®−îc. S¶n l−îng h¬i cùc ®¹i b»ng: Dmax = (1,1 - 1,2) D®m (1-2) - S¶n l−îng h¬i kinh tÕ lµ s¶n l−îng h¬i mµ ë ®ã lß lµm viÖc víi hiÖu qu¶ kinh tÕ cao nhÊt. S¶n l−îng h¬i kinh tÕ b»ng: Dkt = (0,8 - 0,9) D®m (1-3) 3- HiÖu suÊt cña lß: HiÖu suÊt cña lß lµ tØ sè gi÷a l−îng nhiÖt mµ m«i chÊt hÊp thô ®−îc (hay cßn gäi lµ l−îng nhiÖt cã Ých) víi l−îng nhiÖt cung cÊp vµo cho lß (sinh ra trong buång löa). HiÖu suÊt cña lß ký hiÖu b»ng η, ®−îc x¸c ®Þnh: lv t ' hnqn BQ )ii(D −=η (1-4) Trong ®ã: D lµ s¶n l−îng h¬i, (kg/h); iqn lµ entanpi cña h¬i qu¸ nhiÖt, (Kj/kg); i’hn lµ entanpi cña n−íc ®i vµo bé h©m nø¬c, (Kj/kg); B lµ l−îng nhiªn liÖu tiªu hao trong mét giê, (kg/h); Qt lv: NhiÖt trÞ thÊp lµm viÖc cña nhiªn liÖu, (Kj/kg). 4- NhiÖt thÕ thÓ tÝch cña buång löa: NhiÖt thÕ thÓ tÝch cña buång löa lµ l−îng nhiÖt sinh ra trong mét ®¬n vÞ thêi 8 gian trªn mét ®¬n vÞ thÓ tÝch cña buång löa. bl lv t v V BQ q = , (W/m3) (1-5) Trong ®ã: Vbl: ThÓ tÝch buång löa, (m 3); B, (kg/s), §èi víi c¸c lß h¬i nhá, ng−êi ta cßn chó ý ®Õn c¸c ®Æc tÝnh sau ®©y 5- NhiÖt thÕ diÖn tÝch trªn ghi: NhiÖt thÕ diÖn tÝch trªn ghi lµ nhiÖt l−îng sinh ra trong mét ®¬n vÞ thêi gian trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch bÒ mÆt cña ghi: R BQ q lv t r = , (W/m2) (1-6) R: diÖn tÝch mÆt ghi, (m2). 6- N¨ng suÊt bèc h¬i cña bÒ mÆt sinh h¬i: N¨ng suÊt bèc h¬i cña bÒ mÆt sinh h¬i lµ kh¶ n¨ng bèc h¬i cña mét ®¬n vÞ diÖn tÝch bÒ mÆt ®èt (bÒ mÆt sinh h¬i) trong mét ®¬n vÞ thêi gian, ký hiÖu lµ S, th−êng dïng cho c¸c lß h¬i c«ng nghiÖp c«ng suÊt nhá. H DS = , (kg/m2h) (1-7) D: S¶n l−îng h¬i cña lß, (kg/h); H: diÖn tÝch bÒ mÆt sinh h¬i (bÒ mÆt ®èt), (m2). 10 Ch−¬ng 2 Nhiªn liÖu vµ qu¸ tr×nh ch¸y 2.1. Nhiªn liÖu 2.1.1. Kh¸i niÖm vÒ nhiªn liÖu Nhiªn liÖu lµ nh÷ng vËt chÊt khi ch¸y ph¸t ra ¸nh s¸ng vµ nhiÖt n¨ng. Trong c«ng nghiÖp th× nhiªn liÖu ph¶i ®¹t c¸c yªu cÇu: Cã s½n trong tù nhiªn víi tr÷ l−îng lín, dÔ khai th¸c, gi¸ thµnh rÎ, khi ch¸y kh«ng sinh ra c¸c chÊt g©y nguy hiÓm. Nhiªn liÖu cã thÓ ph©n thµnh hai nhãm chÝnh: nhiªn liÖu v« c¬ vµ nhiªn liÖu h÷u c¬. 2.1.1.1. Nhiªn liÖu h÷u c¬: Nhiªn liÖu h÷u c¬ lµ nhiªn liÖu cã s½n trong thiªn nhiªn do qu¸ tr×nh ph©n hñy h÷u c¬ t¹o thµnh. Nhiªn liÖu h÷u c¬ th−êng dïng trong lß h¬i c«ng nghiÖp vµ n¨ng l−îng cã 3 lo¹i: + KhÝ thiªn nhiªn. + Nhiªn liÖu láng: dÇu nhÑ (Diezen DO), dÇu nÆng (dÇu ®en FO). + Nhiªn liÖu r¾n: theo tuæi h×nh thµnh nhiªn liÖu ta cã gç, than bïn, than n©u, than mì, than ®¸, nöa antraxit vµ antraxit (c¸m). 2.1.1.2. Nhiªn liÖu v« c¬: Nhiªn liÖu v« c¬ lµ nhiªn liÖu h¹t nh©n, ®−îc dïng trong c¸c lß h¬i cña nhµ m¸y ®iÖn nguyªn tö. Nã sinh nhiÖt do ph¶n øng ph©n hñy h¹t nh©n cña mét sè ®ång vÞ c¸c nguyªn tè nÆng nh−: ®ång vÞ cña uran U235 ; ®ång vÞ cña uran U238 t¹o ra pr«tn P238. Kh¶ n¨ng to¶ nhiÖt cña nhiªn liÖu h¹t nh©n rÊt l¬n, cã thÓ ®¹t 8.1010 kj/kg. Trong gi¸o tr×nh nµy chóng ta chØ nghiªn cøu nhiªn liÖu h÷u c¬. 2.1.2. Thµnh phÇn nhiªn liÖu Nhiªn liÖu bao gåm nh÷ng chÊt cã kh¶ n¨ng bÞ oxy hãa gäi lµ chÊt ch¸y vµ nh÷ng chÊt kh«ng thÓ bÞ oxy hãa gäi lµ chÊt tr¬. Nhiªn liÖu th−êng ®−îc ph©n tÝch theo thµnh phÇn c¸c chÊt t¹o nªn chóng. Thµnh phÇn cña mét chÊt nµo ®ã trong nhiªn liÖu lµ tû sè gi÷a khèi l−îng hoÆc thÓ tÝch cña chÊt ®ã víi tæng khèi l−îng hoÆc thÓ tÝch nhiªn liÖu ta ®ang kh¶o s¸ ... trë cña v¸ch kim lo¹i. Nh− vËy ®èi víi bé qu¸ nhiÖt hÖ sè truyÒn nhiÖt ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: 1 1 1 2 2 1 1 1 11 k α ε ε αα α α = = ⎛ ⎞+ + + +⎜ ⎟⎝ ⎠ , W/m2K (5-40) C«ng thøc nµy ®−îc dïng ®Ó tÝnh bÒ mÆt truyÒn nhiÖt cña bé qu¸ nhiÖt. ë bé qu¸ nhiÖt th−êng 2 1000α ≥ W/m2K vµ 1 100α < W/m2K, tuy nhiªn khi kh«ng kÓ ®Õn nhiÖt trë 21 α cã thÓ ph¹m sai sè trong viÖc x¸c ®Þnh bÒ mÆt ®èt cña bé qu¸ nhiÖt ®Õn 4%. ë bé h©m n−íc vµ bÒ mÆt sinh h¬i cã ( ) 32 5 20 10α = ÷ × (W/m2K) nªn nhiÖt trë 21 α cã thÓ bá qua, do ®ã: ( )1 1k 1= α + εα , W/m2K (5-41) ë bé sÊy kh«ng khÝ 1 2α ≈ α . V× ®èi víi bé sÊy kh«ng khÝ ta kh«ng cã nh÷ng sè liÖu vÒ nhiÖt trë cña líp b¸m bÈn ε vµ møc ®é bäc kh«ng ®Òu bÒ mÆt bëi dßng khãi vµ dßng kh«ng khÝ nªn ¶nh h−ëng ®ång thêi cña chóng ®−îc kÓ ®Õn b»ng hÖ sè sö dông ξ x¸c ®Þnh qua thùc nghiÖm. Do vËy hÖ sè truyÒn nhiÖt ®èi víi bé sÊy kh«ng khÝ ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: 1 2 1 2 1 2 1k 1 1 α α= ξ = ξ α +α+α α , W/m2K (5-42) HÖ sè sö dông ξ phô thuéc d¹ng nhiªn liÖu ®èt vµ kiÓu bé sÊy kh«ng khÝ. HÖ sè truyÒn nhiÖt k ë bé sÊy kh«ng khÝ quay (kiÓu hoµn nhiÖt) ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: 1 1 2 2 k 1 1 x x ξπ= +α α , W/m2K (5-43) trong ®ã: 1x F / Fg= lµ tû sè gi÷a diÖn tÝch tiÕt diÖn cho khãi ®i vµ diÖn tÝch tiÕt diÖn tæng cña bé sÊy kh«ng khÝ; 2x F / Fkk= lµ tû sè gi÷a diÖn tÝch tiÕt diÖn cho kh«ng khÝ ®i vµ diÖn tÝch tiÕt diÖn tæng cña b« sÊy kh«ng khÝ; 1α vµ 2α lµ hÖ sè táa nhiÖt tõ khãi ®Õn v¸ch kim lo¹i vµ tõ v¸ch kim lo¹i cho kh«ng khÝ; π lµ hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h−ëng cña tÝnh kh«ng æn ®Þnh cña sù trao ®æi nhiÖt, ®−îc x¸c ®Þnh phô thuéc vµo tèc ®é quay cña r«to nh− sau: n (vßng/phót) 0,5 1,0 1,5≥ π 0,85 0,97 1,0 Ver. 1.0 191 HÖ sè táa nhiÖt tõ khãi ®Õn v¸ch èng cña chïm èng ®èi l−u 1α ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: ( )1 1 ®l bxα ξ α α= + , W/m2K (5-44) trong ®ã 1ξ lµ hÖ sè sö dông kÓ ®Õn sù gi¶m l−îng nhiÖt hÊp thu cña bÒ mÆt truyÒn nhiÖt do khãi bao phñ kh«ng ®Òu. §èi víi c¸c èng ®−îc khãi bao phñ ngang ë c¸c lß h¬i hiÖn ®¹i lÊy hÖ sè 1ξ = . a. HÖ sè táa nhiÖt ®èi l−u ®lα HÖ sè táa nhiÖt ®èi l−u phô thuéc vµo tèc ®é vµ nhiÖt ®é dßng, kÝch th−íc th¼ng x¸c ®Þnh, sù bè trÝ èng trong chïm, d¹ng bÒ mÆt (tr¬n hay cã c¸nh) vµ ®Æc ®iÓm dßng khãi bao phñ bÒ mÆt ®ã (däc, ngang hay chÐo), c¸c tÝnh chÊt cña m«i tr−êng ch¶y qua chïm èng, vµ trong mét sè tr−êng hîp vµo nhiÖt ®é v¸ch èng. * HÖ sè táa nhiÖt ®èi l−u khi dßng khãi bao phñ ngang chïm èng ®Æt song song vµ c¸c b¨ng èng, tÝnh chung cho toµn bé bÒ mÆt truyÒn nhiÖt vµ theo ®−êng kÝnh ngoµi cña èng ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: 0,2 Re Pr C C d 0,65 0,33 ®l z s λα = , W/m2K (5-45) víi zC ®−îc hiÖu chØnh vÒ sè d·y èng theo ®−êng khãi ®i, ®−îc x¸c ®Þnh tïy thuéc vµo sè d·y trung b×nh trong tõng chïm nhá cña chïm èng ®−îc kh¶o s¸t nh− sau: ( )10 0,91 0,0125 2 10 1 2 z 2 2 z z C z z C ⎧ < → = + −⎪⎨ ≥ → =⎪⎩ , (5-45a) vµ sC ®−îc hiÖu chØnh vÒ ®Æc tÝnh h×nh häc cña chïm èng, tïy thuéc vµo b−íc däc vµ ngang t−¬ng ®èi, 2σ vµ 1σ : ( )1 2 3 1 2 -23 2 s 1C σσ⎡ ⎤⎛ ⎞= + − −⎢ ⎥⎜ ⎟⎝ ⎠⎢ ⎥⎣ ⎦ , (5-45b) trong ®ã 1 1s dσ = vµ 2 2s dσ = . Khi 2 ≥ 2, 1 < 1,5 th× Cs =1, (5-45c) Khi 2 3 th× thay 1 = 3 vµo c«ng thøc (5-45b) * HÖ sè táa nhiÖt ®èi l−u khi dßng khãi bao phñ ngang chïm èng ®Æt sole ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Re Pr C C d 0,6 0,33 ®l s z' ' λα = , W/m2K (5-46) trong ®ã: s'C lµ hÖ sè ®−îc x¸c ®Þnh tïy thuéc vµo b−íc ngang t−¬ng ®èi 1σ vµ vµo gi¸ trÞ cña 1 1 1 2' σ σ −ϕ = σ − , (5-47) Ver. 1.0 192 ë ®©y 2'σ lµ b−íc t−¬ng ®èi trung b×nh theo ph−¬ng ®−êng chÐo gi÷a c¸c èng, vµ z'C lµ hiÖu chØnh sè d·y èng theo ®−êng khãi ®i. Ver. 1.0 193 * §èi víi chïm èng trong ®ã mét phÇn èng bè trÝ sole, mét sè èng bè trÝ song song th×: H H H H sole sole ss ss ®l sole ss α +αα = + , W/m 2K (5-48) NÕu phÇn èng bè trÝ sole (song song) > 85% toµn bé bÒ mÆt truyÒn nhiÖt th× chïm èng ®ã ®−îc coi nh− lµ chïm èng sole (song song). * HÖ sè táa nhiÖt khi bao phñ däc bÒ mÆt truyÒn nhiÖt bëi dßng rèi mét pha (khãi, kh«ng khÝ, n−íc, h¬i) ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: 0,023 Re Pr C C C d 0,8 0,4 ®l t d l λα = , W/m2K (5-49) trong ®ã: tC lµ hÖ sè hiÖu chØnh vÒ nhiÖt ®é phô thuéc vµo nhiÖt ®é cña dßng khãi vµ nhiÖt ®é v¸ch èng; dC lµ hÖ sè hiÖu chØnh vÒ ®−êng kÝnh èng; lC lµ hÖ sè hiÖu chØnh vÒ chiÒu dµi t−¬ng ®èi (khi (l / d) 50≥ th× 1lC = ). * HÖ sè táa nhiÖt ®èi l−u ®èi víi bé sÊy kh«ng khÝ quay (tèc ®é quay cña r«to 1,5 5n = ÷ vßng/phót) vÒ phÝa khãi vµ vÒ phÝa kh«ng khÝ ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau: dA Pr C C d 0,8 0,4t® ®l t l t® ωλ ⎛ ⎞α = ⎜ ⎟ν⎝ ⎠ , W/m 2K (5-50) ë ®©y: A lµ hÖ sè ®−îc x¸c ®Þnh bëi lo¹i vËt liÖu vµ c¸ch bè trÝ bÒ mÆt truyÒn nhiÖt; λ lµ hÖ sè dÉn nhiÖt cña khãi vµ kh«ng khÝ, W/mK; t®d lµ ®−êng kÝnh t−¬ng ®−¬ng, m; ω l tèc ®é tÝnh to¸n cña khãi vµ kh«ng khÝ, m/s. b. HÖ sè táa nhiÖt do bøc x¹ cña s¶n phÈm ch¸y bxα HÖ sè táa nhiÖt do bøc x¹ cña s¶n phÈm ch¸y ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau ( ) q t bx bx tr α = θ− , W/m 2K (5-51) 5.3.2.3. §é chªnh nhiÖt ®é trung b×nh §é chªnh nhiÖt ®é trung b×nh cho toµn bÒ mÆt truyÒn nhiÖt lµ hiÖu sè nhiÖt ®é cña m«i tr−êng nãng vµ m«i tr−êng ®−îc ®èt nãng, phô thuéc vµo ph−¬ng chuyÓn ®éng t−¬ng hç gi÷a hai m«i tr−êng. H×nh 5.3. Sù thay ®æi nhiÖt ®é cña c¸c m«i tr−êng däc theo bÒ mÆt truyÒn nhiÖt. a - ChuyÓn ®éng cïng chiÒu; b - ChuyÓn ®éng ng−îc chiÒu. Ver. 1.0 194 Trong tr−êng hîp hai dßng chuyÓn ®éng cïng chiÒu thuÇn tóy vµ ng−îc chiÒu thuÇn tóy th× ®é chªnh nhiÖt ®é trung b×nh ®−îc tÝnh nh− lµ hiÖu trung b×nh logarit c¸c nhiÖt ®é m«i tr−êng nãng vµ m«i tr−êng ®−îc ®èt nãng (xem h×nh vÏ 5.3) ln t tt t t ∆ −∆∆ = ∆ ∆ l b l b , oC (5-52) trong ®ã: lt∆ lµ hiÖu sè nhiÖt ®é lín cña 2 m«i tr−êng; bt∆ lµ hiÖu sè nhiÖt ®é nhá cña 2 m«i tr−êng (nãng vµ ®−îc ®èt nãng). Khi t 1,7 t l b ∆ ≤∆ th× víi ®é chÝnh x¸c cho phÐp cã thÓ tÝnh t∆ nh− sau: t tt t 2 l b∆ + ∆∆ = = θ− , oC (5-53) trong ®ã θ vµ t lµ nhiÖt ®é trung b×nh cña hai m«i tr−êng. Khi nhiÖt ®é cña mét trong hai m«i chÊt kh«ng thay ®æi còng cã thÓ tÝnh t∆ theo c¸c c«ng thøc trªn. NÕu t 0,92 tth ng∆ ≥ ∆ th× ®é chªnh lÖch nhiÖt ®é ®èi víi s¬ ®å phøc t¹p bÊt kú nµo còng cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: t t t 2 th ng∆ + ∆∆ = , oC (5-54) trong ®ã tht∆ vµ ngt∆ lÇn l−ît lµ ®é chªnh nhiÖt ®é trung b×nh khi hai dßng cïng chiÒu vµ ng−îc chiÒu hoµn toµn. §èi víi s¬ ®å hçn hîp song song vµ hçn hîp nèi tiÕp ta x¸c ®Þnh t∆ nh− sau: t tng∆ = ψ∆ , oC (5-55) víi ψ lµ hÖ sè tÝnh ®æi tõ s¬ ®å dßng ng−îc chiÒu sang s¬ ®å phøc t¹p h¬n. HÖ sè ψ trong dßng c¾t nhau tïy thuéc sè lÇn c¾t nhau vµ sù thay ®æi nhiÖt ®é cña m«i tr−êng nãng vµ m«i tr−êng ®−îc ®èt nãng. 5.4 TÝnh nhiÖt thiÕt bÞ lß h¬i 5.4.1 Kh¸i niÖm TÝnh nhiÖt cña lß h¬i cã thÓ lµ tÝnh chÕ t¹o hay tÝnh kiÓm tra. Ph−¬ng ph¸p tÝnh lµ chung cho c¶ hai tr−êng hîp. TÝnh nhiÖt chÕ t¹o vµ tÝnh nhiÖt kiÓm tra kh¸c nhau ë môc ®Ých tÝnh vµ c¸c ®¹i l−îng cÇn ph¶i t×m. TÝnh nhiÖt chÕ t¹o nh»m x¸c ®Þnh kÝch th−íc buång löa vµ ®é lín bÒ mÆt truyÒn nhiÖt cña mäi phÇn tö cña lß h¬i ®−îc thiÕt kÕ, ®Ó ®¶m b¶o nhËn ®−îc s¶n l−îng h¬i vµ c¸c th«ng sè ®Þnh møc cña h¬i øng víi thµnh phÇn nhiªn liÖu vµ nhiÖt ®é n−íc cÊp cho tr−íc. Trong nhiÖm vô tÝnh to¸n ph¶i cho biÕt s¶n l−îng h¬i ®Þnh møc cña lß, c¸c th«ng sè cña h¬i ë chç ra khái bé qu¸ nhiÖt, nhiÖt ®é n−íc cÊp vµ ®Æc tÝnh cña nhiªn liÖu. KiÓu lß, ph−¬ng ph¸p ®èt nhiªn liÖu, kiÓu buång löa, nhiÖt ®é khãi Ver. 1.0 195 tho¸t vµ nhiÖt ®é kh«ng khÝ nãng hoÆc cho tr−íc trong nhiÖm vô thiÕt kÕ hoÆc chän tïy thuéc vµo c¸c th«ng sè h¬i, s¶n l−îng h¬i cña lß vµ ®Æc tÝnh cña nhiªn liÖu. NÕu lß h¬i cã bé qu¸ nhiÖt trung gian th× trong nhiÖm vô thiÕt kÕ cÇn cho biÕt l−u l−îng vµ th«ng sè cña h¬i qu¸ nhiÖt trung gian ë chç vµo vµ ra khái bé qu¸ nhiÖt trung gian. ViÖc tÝnh nhiÖt kiÓm tra ®−îc tiÕn hµnh cho lß h¬i ®· cã s½n, nh− vËy lµ ®· biÕt kiÓu lß h¬i vµ buång löa, ®Æc tÝnh h×nh häc cña c¸c bÒ mÆt truyÒn nhiÖt kh¸c cña lß. Môc ®Ých tÝnh ë ®©y lµ x¸c ®Þnh ®é kinh tÕ cña lß vµ ®¸nh gi¸ møc ®é lµm viÖc tin cËy cña lß ®èi víi nhiªn liÖu ®· cho, ph¸t hiÖn c¸c ®Æc tÝnh nhiÖt cña lß ë nh÷ng phô t¶i kh¸c nhau vµ kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh (sù lµm viÖc cña lß h¬i). ViÖc tÝnh to¸n cã thÓ thùc hiÖn ë phô t¶i ®Þnh møc vµ ë phô t¶i kh¸c ®Þnh møc. TÝnh kiÓm tra còng ®−îc tiÕn hµnh sau khi c¶i tiÕn buång löa hoÆc c¸c bÒ mÆt truyÒn nhiÖt kh¸c nh»m n©ng cao s¶n l−îng vµ tÝnh kinh tÕ cña thiÕt bÞ lß h¬i. TÝnh kiÓm tra ®−îc thùc hiÖn khi thay ®æi nhiÖt ®é n−íc cÊp, nhiÖt ®é h¬i qu¸ nhiÖt, nhiªn liÖu ®èt cã tÝnh chÊt kh¸c so víi nhiªn liÖu dïng khi thiÕt kÕ. C¸c ®¹i l−îng cÇn ph¶i t×m khi tÝnh kiÓm tra lµ nhiÖt ®é khãi ë cuèi buång löa bl''θ vµ trªn däc ®−êng khãi ®i vµ x¸c ®Þnh nhiÖt ®é vµ tèc ®é khãi, n−íc, h¬i, kh«ng khÝ ë tõng phÇn tö cña lß h¬i. Sau khi tÝnh nhiÖt cña lß h¬i cã thÓ trªn c¬ së c¸c sè liÖu nhËn ®−îc ®Ó tiÕn hµnh tÝnh khÝ ®éng, thñy ®éng, søc bÒn vµ chÕ ®é nhiÖt ®é cña c¸c èng, chÕ ®é n−íc vµ chÊt l−îng h¬i, ®éng lùc häc cña thiÕt bÞ lß h¬i vµ toµn bé khèi lß h¬i tuabin. TiÕp sau ®ã tÝnh hÖ thèng chuÈn bÞ nhiªn liÖu vµ c¸c phÇn tö cña lß nh− vßi phun chÝnh, vßi phun phô, 5.4.2 Nh÷ng ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n ThiÕt bÞ lß h¬i bao gåm mét sè l−îng lín c¸c bÒ mÆt truyÒn nhiÖt ®Æt nèi tiÕp nhau däc ®−êng khãi ®i. Sù lµm viÖc cña tõng bÒ mÆt truyÒn nhiÖt vµ cña toµn bé lß h¬i ®−îc m« t¶ b»ng mét hÖ c¸c ph−¬ng tr×nh: C©n b»ng vËt chÊt, c©n b»ng n¨ng l−îng, trao ®æi nhiÖt vµ trao ®æi chÊt, tr¹ng th¸i vµ chuyÓn ®éng. 1. Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt chÊt Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt chÊt ®−îc viÕt c¶ cho chÊt t¶i nhiÖt vµ cho khãi. §èi víi chÊt t¶i nhiÖt ta cã: D D Dh ncÊp x¶= + , kg/s (5-56) §èi víi khãi ta cã: ( )V V 1 V0 0k k kk= + α − , (5-57) 2. Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng n¨ng l−îng a. Ph−¬ng tr×nh liªn hÖ gi÷a l−îng nhiÖt sinh ra vµ l−îng nhiÖt sö dông trong thiÕt bÞ lß h¬i: ( ) ( ) ( )BQ D i i D i i D i ilv r vt lß qn nc trg trg trg x¶ nc'η = − + − + − , (5-58) víi 6 i i 2 1 qlß = η = −∑ , % Ver. 1.0 196 b. Ph−¬ng tr×nh biÓu diÔn sù c©n b»ng gi÷a l−îng nhiÖt nhËn ®−îc tõ s¶n phÈm ch¸y céng víi l−îng lät kh«ng khÝ l¹nh vµ nhiÖt l−îng truyÒn cho m«i chÊt vµ to¶ vµo m«i tr−êng xung quanh: ( )B I I Q D itt lät'' '⎡ ⎤ϕ − + ∆ = ∆⎣ ⎦ , (5-59) 3. Ph−¬ng tr×nh tr¹ng th¸i Khãi lµ mét hçn hîp nhiÒu chÊt khÝ kh¸c nhau. Quan hÖ gi÷a thÓ tÝch khãi vµ nhiÖt ®é ®−îc thÓ hiÖn qua ph−¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña khÝ lý t−ëng. NhiÖt dung riªng cña tõng chÊt khÝ thµnh phÇn trong khãi phô thuéc vµo nhiÖt ®é vµ cho trong c¸c b¶ng. Sù liªn hÖ gi÷a c¸c th«ng sè cña chÊt t¶i nhiÖt (ph−¬ng tr×nh tr¹ng th¸i) ®−îc cho d−íi d¹ng b¶ng (b¶ng c¸c tÝnh chÊt vËt lý nhiÖt cña n−íc vµ lß h¬i). 4. Ph−¬ng tr×nh trao ®æi nhiÖt §−îc viÕt riªng cho tõng bÒ mÆt truyÒn nhiÖt. Khi tÝnh to¸n ta gi¶i ph−¬ng tr×nh nµy cïng víi c¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt chÊt vµ c©n b»ng n¨ng l−îng viÕt cho tõng bÒ mÆt truyÒn nhiÖt. Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt chÊt cña bÒ mÆt truyÒn nhiÖt diÔn t¶ sù kh«ng thay ®æi l−u l−îng cña chÊt t¶i nhiÖt vµ cña khãi theo thêi gian. §èi víi chÊt t¶i nhiÖt th× ®iÒu ®ã cã nghÜa lµ cã thÓ cã sù thay ®æi l−u l−îng chÊt t¶i ë ®Çu hay cuèi bÒ mÆt truyÒn nhiÖt, cßn trong ph¹m vi bÒ mÆt truyÒn nhiÖt l−u l−îng kh«ng thay ®æi D = const (5-60a) §èi víi ®−êng khãi ta coi r»ng cã lät kh«ng khÝ l¹nh ë ®Çu vµ cuèi bÒ mÆt truyÒn nhiÖt, b¶n th©n bÒ mÆt truyÒn nhiÖt lµm viÖc víi l−îng lät kh«ng ®æi vµ ®−îc tÝnh b»ng gi¸ trÞ trung b×nh sè häc: BVk = const (5-60b) §èi víi bÒ mÆt truyÒn nhiÖt ®èi l−u vµ nöa bøc x¹ ph−¬ng tr×nh trao ®æi nhiÖt cã d¹ng D i kH t∆ = ∆ , (5-60c) trong ®ã t∆ lµ ®é chªnh lÖch nhiÖt ®é trung b×nh logarit. HÖ c¸c ph−¬ng tr×nh (5-60a) - (5-60c) ®−îc viÕt cho tõng bÒ mÆt truyÒn nhiÖt. 5.4.3. Thø tù tÝnh to¸n 1. Thø tù tÝnh nhiÖt thiÕt kÕ lß h¬i cã bao h¬i (cã tuÇn hoµn tù nhiªn) Ph¸c th¶o kiÓu d¸ng lß h¬i; - TÝnh to¸n thÓ tÝch kh«ng khÝ lý thuyÕt cÇn thiÕt vµ thÓ tÝch s¶n phÈm ch¸y. X¸c ®Þnh thÓ tÝch thùc cña kh«ng khÝ vµ s¶n phÈm ch¸y (khãi); - X¸c ®Þnh entanpi cña s¶n phÈm ch¸y vµ cña kh«ng khÝ; - TiÕn hµnh c©n b»ng nhiÖt cña lß h¬i, x¸c ®Þnh c¸c tæn thÊt nhiÖt 2q , 3q , 4q , 5q , 6q , tÝnh hiÖu suÊt cña lß h¬i, tÝnh l−îng nhiªn liÖu tiªu hao thùc tÕ vµ l−îng nhiªn liÖu tiªu hao tÝnh to¸n; - ThiÕt kÕ buång löa: Chän tiÕt diÖn buång löa dùa vµo nhiÖt thÕ diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña buång löa fq (kW/m 2), chän s¬ bé nhiÖt ®é khãi ra khái buång löa Ver. 1.0 197 θ bl'' , sau ®ã x¸c ®Þnh diÖn tÝch toµn bé c¸c t−êng cña buång löa vF (m2), diÖn tÝch bÒ mÆt hÊp thu nhiÖt b»ng bøc x¹ cña c¸c dµn èng sinh h¬i ®Æt trong buång löa. ViÖc tÝnh to¸n nhiÖt buång löa ®−îc kÕt thóc b»ng viÖc kiÓm tra sù phï hîp cña nhiÖt thÕ thÓ tÝch cña buång löa vq (kW/m 3), gi¸ trÞ cña nã kh«ng ®−îc v−ît gi¸ trÞ giíi h¹n cho trong c¸c b¶ng; - TÝnh nhiÖt pheston hoÆc bé qu¸ nhiÖt kiÓu b¨ng èng ®Æt ë cöa ra buång löa; - Ph©n phèi nhiÖt l−îng cho c¸c bÒ mÆt truyÒn nhiÖt ®Æt sau buång löa; - ThiÕt kÕ bé qu¸ nhiÖt ®èi l−u; - ThiÕt kÕ bé h©m n−íc; - ThiÕt kÕ bé sÊy kh«ng khÝ. 2. Thø tù tÝnh nhiÖt kiÓm tra lß h¬i ViÖc tÝnh nhiÖt kiÓm tra lß h¬i ®−îc thùc hiÖn b»ng ph−¬ng ph¸p gÇn ®óng liªn tiÕp. Lóc ®Çu cho s¬ bé nhiÖt ®é khãi th¶i ra khái lß h¬i th¶iθ , trªn c¬ së ®ã thùc hiÖn tÝnh nhiÖt cña lß h¬i vµ tÝnh to¸n chÝnh x¸c gi¸ trÞ cña th¶iθ . TiÕp ®ã x¸c ®Þnh hiÖu suÊt cña lß h¬i lßη vµ tÝnh c¸c l−îng nhiªn liÖu tiªu hao B , ttB . Sau khi chän s¬ bé gi¸ trÞ cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ nãng KKNt cã thÓ tÝnh nhiÖt cña buång löa vµ c¸c bÒ mÆt truyÒn nhiÖt kh¸c. NhiÖm vô cña viÖc tÝnh buång löa lµ x¸c ®Þnh nhiÖt ®é thùc cña khãi ë cöa ra buång löa θ bl'' . Tr−íc hÕt cho s¬ bé mét gi¸ trÞ cña θ bl'' vµ sÏ lµm chÝnh x¸c sau ®ã theo c«ng thøc: 0,6 T 273 a1 M Bo a bl bl ''θ = −⎛ ⎞+ ⎜ ⎟⎝ ⎠ , oC (5-61) Khi cã sù sai kh¸c lín (trªn 100 oC) ph¶i chän gi¸ trÞ kh¸c cña bl''θ vµ tÝnh l¹i. ViÖc tÝnh c¸c bÒ mÆt truyÒn nhiÖt ®èi l−u ®Æt sau buång löa còng theo ph−¬ng ph¸p gÇn ®óng liªn tiÕp. TÝnh CBQ vÒ phÝa khãi hay vÒ phÝa m«i chÊt sau ®ã so s¸nh CBQ víi TNQ . ë pheston sai kh¸c gi÷a CBQ vµ TNQ cho phÐp ®Õn 5%, ®èi víi c¸c bÒ mÆt truyÒn nhiÖt ®èi l−u kh¸c cho phÐp sai kh¸c gi÷a CBQ vµ TNQ lµ 2%. ViÖc tÝnh to¸n ®−îc coi lµ kÕt thóc nÕu gi¸ trÞ cña nhiÖt ®é khãi th¶i th¶iθ chän s¬ bé vµ gi¸ trÞ tÝnh to¸n sai kh¸c nhau b»ng hoÆc nhá h¬n 10± oC vµ nhiÖt ®é kh«ng khÝ nãng chän vµ tÝnh sai kh¸c nhau nhá h¬n hay b»ng 40± oC. NÕu kh«ng tháa m·n nh÷ng yªu cÇu trªn ph¶i tÝnh l¹i b»ng viÖc chän gi¸ trÞ míi cña th¶iθ . Ngµy nay cã thÓ øng dông nh÷ng thµnh tùu cña c«ng nghÖ th«ng tin vµo viÖc gi¶i bµi to¸n tÝnh nhiÖt cña lß h¬i. Muèn vËy tr−íc hÕt ph¶i x©y dùng m« h×nh to¸n cña lß h¬i, lËp tr×nh ®Ó gi¶i trªn m¸y tÝnh ®iÖn tö. Thêi gian gi¶i bµi to¸n tÝnh nhiÖt lß h¬i trªn m¸y tÝnh ®iÖn tö kho¶ng d−íi 10 phót.
File đính kèm:
giao_trinh_lo_hoi_phan_1.pdf