Юқори ҳароратли Технологик жараёнлар ва қурилмалар ўбекистон Республикаси Олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги томонидан «Иссиқлик энергетикаси»

ОлтинЧи БОБ.

Юқори ҳароратли қурилмаларга оид масалалар.

1. Масала. Мис эритиш яллиғ печи (1-10 расм)га совуқ ҳаво ва алоҳида иссиқ ҳаво берилган пайтдаги иш ҳолатлари учун унинг унумдорлиги аниқлансин. Ҳаво автоном қиздиргичда 800⁰С гача иситилади. Ёқилғи - мазут.
Ҳавонинг ортиқлик коэффициенти  = 1,1. Ишчи бўшлиғининг ўлчамлари: ваннанинг умумий узунлиги L^’ = 32 м. Эритиш зонасининг узунлиги L = 26 м; шипнинг кенглиги В=7,5 м; газ қатламининг баландлиги h = 1,5 м; эритиш ваннасининг юзаси F₀ Н_нур=7,5^.26=195м². Мазутнинг таркиби: С^и=83,4%; Н^и= 10%; S_а^и = 2,9 %; О^и + N^и = 0,4; W^и = 3,0%; А^и = 0,3%. Қуйи ёниш
иссиқлиги Q^и_к= 38,4 Мжоул/кг.

Қуруқ ҳавонинг назарий керакли миқдори:

V⁰= 0,0889(С^и + 0,375 S^и_А)+0,265H^и - 0,0333 ^. О^и = 0,0889<sup>.


.</sup>(83,4 + 0,375 ^. 2,9)+ 0,265 ^. 10,0 - 0,0333 ^. 0,2 = 10,15 м³/кг.

Азотнинг назарий миқдори:

V⁰_N2 = 0,79^.V⁰+0,8 N^и/100 = 0,79^.10,15 + 0,8 ^. 0,2/100=8,02 м³/кг.

Қуруқ уч атомли газларнинг миқдори:

V_RO2 = 0,01866(С^и + 0,37S^и_л) = 0,01866 (83,4 + 0,37 5^.2,9) = =1,58м³/кг

Сув буғларининг назарий миқдори:

V⁰_Н20=0,111Н^и + 0,0124W^и + 0,0161 ^. V⁰ = 0,111 ^. 10,0 + 0,0124 <sup>.


.</sup>3,0 + 0,0161 ^. 10,15 = 1,32 м³/кг.

Сув буғларининг миқдори :

V_Н2О = V⁰_Н2О+0,0161(-1)V⁰ =1,32 +0,0161^.0,1 ^. 10,15 =1,336м³/кг.

Тутун газларининг миқдори:

V_г =V_RО2+V_N2+V_H2O+(-1)V⁰=1,58+8,02+1,32+0,1^.10,15=11,94м³/кг.

Газларнинг атмосфера босимига нисбатан улушларда олинган парциал босимлари:

Р_RO2 = Р ^. r_RO2 = P ^. V_RO2/V_Г = 1 ^. 1,58/11,94 = 0,132;

Р_Н2О= Р ^. r_Н2О = Р ^. V_Н20/V_Г = 1 ^. 1,336/11,94 = 0,112.

Ёқилғини ёқиш учун печга бериладиган совуқ ҳавонинг ҳарорати t_Х = 20⁰С, солиштирма иссиқлик сиғими С_Х= 1,3 кжоул/м^{3 .} град.

Совуқ ҳавонинг энтальпияси:

Н_Х = V⁰С_Х t_Х = 1,1 ^. 10,15 ^. 1,3 ^. 20 = 290 кжоул/кг.

Мазут ёқишдан олдин t_ё = 90⁰С гача иситилади.
Мазутнинг иссиқлик сиғими:

С_Ё =1,74+0,00251^. t_Ё = 1,74+ 0,00251 ^. 90 = 1,966кжоул/кг град;

мазутнинг энтальпияси:
Н_Ё = С_Ё t_Ё = 1,966 ^. 90 = 177 кжоул/кг.

Совуқ ҳаво ишлатилганда ёнишнинг калориметрик ҳароратини t_К= 2050⁰С га тенг деб қабул қиламиз ва шу ҳароратдаги тегишли иссиқлик сиғимларини оламиз:

С_СО2= 2,43 кжоул/м³ град; С_N2= 1,49 кжоул/м³ град;

С_Н2О= 1,975 кжоул/м³ град; С_х = 1,505 кжоул/м³ град

Ҳавонинг ҳарорати t_х= 20⁰С бўлгандаги калориметрик ҳарорат:

Q^И_Қ+ Н_Ҳ+Н_Ё
t_К = ———————————————————— =
V_RO2C_CO2 +V⁰_N2С_N2 +V⁰_H2OC_H2O+(-1)V⁰С_Ҳ
38,4^.10³+290+177
= ———————————————————— = 2050⁰С.
1,58^.243+8,02^.1,49+1,366^.1975+0,1^.10,15^.1,505
Печда иссиқ ҳаво ишлатилганда бу ҳавонинг ҳарорати
t_Ҳ = 800⁰Cга тенг. Ҳавонинг солиштирма иссиқлик сиғими: С_Ҳ=1,385 кЖоул/м^3.град;
Иссиқ ҳавонинг энтальпияси
Н_Ҳ= 1,1^.10,15^.1,385^.800=12400 кЖоул/кг.
Иссиқ ҳаво ишлатилганда ёнишнинг калориметрик ҳароратини t_К=2560⁰С га тенг деб қабул қиламиз ва тегишли иссиқлик сиғимларини оламиз; C_CO2= 2,50 кЖоул/м³.град; С_N2=1,52 кЖоул/м^3.град; C_H2O=2,08 кЖоул/м^3.град; С_Ҳ=1,535 кЖоул/м^3.град.
Ҳавонинг ҳарорати t_Х = 800⁰С бўлгандаги калориметрик ҳарорат:

38,4 ^. 10³ + 12400 + 177

t_К = ———————————————————— = 2560⁰С
1,58^.2,50+8,02^.1,52+1,336^.2,08+0,1^.10,15^.1,535

Бу ҳарорат назарий ҳарорат t_Н дан жуда кам фарқ қилади.

Печдан чиқиб кетувчи газларнинг ҳарорати t_Ч.К= 1260⁰С. Печдаги материалнинг ҳарорати t_М= 1250⁰С. Совуқ ҳаво ишлатилгандаги газларнинг ўлчамсиз ҳарорати.

t_Ч.Г. + 273 1260+273

_Ч.Г.= ———— = —————= 0,66;
t_ё + 273 2050+273
Қиздирилаётган юзанинг ўлчамсиз ҳарорати;
t_м + 273 1250 + 273
_м= ———— = ————— = 0,655;
t_ё + 273 2050 + 273
Тўртинчи даражали ўлчамсиз ҳароратлар фарқининг ўртача қиймати:

_2ўр= 0,774²_ч.г.- ⁴_м= 0,774 ^. 0,66² - 0,655² = 0,154.

Қиздирилаётган материалнинг қоралик даражаси _м= 0,7.

Печ бўшлиғининг келтирилган қоралик даражаси
_к= 0,6(2.5 расм).
Нурланувчи юза ифлосланишининг шартли коэффициенти = 0,62.
У ҳолда печнинг иссиқлик қуввати:
Т_Ё 2050+273
Q_СОВ.= С₀_М_КН_Л(——)⁴ _2ЎР= 5,67^.0,7^.0,6^.195^.0,62( ———— )^{4 .}
100 100
= 13,6^.10⁶ вт = 13,6 ^. 10³ квт.

Печнинг назарий унумдорлиги:

Q_СОВ 1,36 ^. 10³
G_СОВ= ——— = ————— = 8,77 кг/сек.
q_Ш 1,55 ^. 10³

Бунда: q_Ш= 1,55^.10³ кжоул/кг - печда 1 кг шихтани эритиш ва қиздириш учун иссиқликнинг солиштирма сарфи.

Печга иситилган ҳаво берилганда унинг ўлчамсиз параметрлари қуйидагича бўлади:

1260+273 1250+273
_Ч.Г.= ———— = 0,542; _М ————— = 0,538 .
2560+273 2560+273
Тўртинчи даржали ўлчамсиз ҳароратлар фарқининг ўртача қиймати:
_2ЎР = 0,774²_Ч.Г. - ⁴_М = 0,774 ^. 0,542² - 0,538⁴ = 0,143.
Печга иситилган ҳаво берилганда унинг иссиқлик қуввати:
2560+273 ₄
Q_ИС.= 5,67 ^. 0,7 ^. 0,6 ^. 195 ^. 0,62 ^. (—————) ^. 0,143 =
= 26,4^.10⁶вт = 26,4 Мвт. 100
Печга иссиқ ҳаво берилганда унинг назарий унумдорлиги:

26,4 ^. 10³

G_ИС.= ———— = 17 кг/сек.
1,55 ^. 10³


Совуқ ва иситилган ҳаво берилган пайтда печ тагининг ҳар 1м² юзасидан олинадиган маҳсулот миқдори тегишлича қуйидагиларга тенг бўлади:

24 ^. 3600 ^. G_СОВ 24 ^. 3600 ^. 8,77

q_CОВ. = ———————— = ——————— = 3,9 т/сутка.
1000 ^. F₀ 1000 ^. 195

24 ^. 3600 ^. 17,0

q_ИС. = ——————— = 7,92 т/сутка
1000 ^. 195

Ҳисоблаш натижалари шуни кўрсатадики, печга иссиқ ҳаво берилганда унинг унумдорлиги кескин ортади.

2-Масала: Материали пўлат ва диаметри 500 мм бўлган ярим маҳсулотни қиздириш вақти аниқлансин. Печ ичидаги ўзгармас ҳарорат t_П= 850⁰С (Т_П=1123⁰К). Қиздирилган материалнинг охирги ҳарорати t_М= 727⁰С (Т_М=1000⁰К).
Пўлатнинг бошланғич харорати t⁰_М= 20⁰С (Т_М⁰= 293⁰К). Пўлатнинг физик константалари: = 35 Вт/м.град; С= 0,71 кЖоул/кг.град; = 7860 кг/м³ а= 0,0225 м^{2 .} соат. Келтирилган нурланиш коэффициенти с_к= 3,5 Вт/м^{2. 0}К⁴. Иванцов-Старк критерийсини аниқлаймиз:

10 ^. С_К R Т_П 10 ^. 3,5 ^. 0,25

И = ———— ( —— )³ = —————— ^. 1,123 ³ = 0,35.
 100 35
Металлнинг бошланғич нисбий ҳарорати:

у₁= Т_М⁰/Т_П= 293/1123  0,26

Металлнинг охирги нисбий ҳарорати:

у₂ = Т_М/Т_П= 1000/1123  0,89

6.1- расмдан тегишли функция қийматларини аниқлаймиз:

₁ = 0,24 ва ₂ = 1,23.

.
Фурье критерийси:

а ₂ - ₁ 1,23 - 0,24
F₀= ——= ——— = —————  1,41
R² 2И 2 ^. 0,35

Металлни қиздириш вақти :

F₀R² 1,41 ^. 0,25²
 = —— = ————— = 3,92 соат.
a 0,0225
Металл юзаси ва марказидаги ҳароратлар қийматини аниқлаймиз.
_ЮЗА
Қиздириш натижасида металл юзасидаги ҳароратни t_М = 780⁰С га тенг деб қабул қиламиз, у ҳолда :
_ЮЗА Т_П Т^ЮЗА
q _М = С_К[(—— )⁴ - ( —— )⁴]= 3,5 [11,23⁴- 10,54⁴] =21200 Вт/м².
100 100
Металл юзаси ва марказидаги ҳароратларнинг фарқи:
_ЮЗА
q_М ^. R 21200 ^. 0,25
t_M = ———- = —————— = 76⁰С.
2  2 ^. 35
Металл марказидаги ҳарорат:
_{МАР. ЮЗА}
t_М = t_M - t_M = 780 - 76 = 704⁰С.

Металл массаси бўйича ўртача ҳарорат:

_МАР.
t_М = t_M + 0,33 t_M = 704 + 0,33 ^. 76 = 730⁰С.
бу берилган қийматга жуда яқин.

Демак, металл юзаси ва марказидаги ҳароратларнинг қийматини

_{ЮЗА МАР}
тахминан t_М = 780⁰С ва t_M = 704⁰С га тенг деб ҳисоблаш мумкин.
Ёқилғи ёқиш учун бериладиган 20⁰Сли ҳавонинг энтальпияси:
Н_Х= V⁰ С_х t_х = 10,7 ^. 1,15 ^. 1,295 ^. 20 = 319 кжоул/кг.

Кимёвий чала ёниш натижасида йўқотилган иссиқлик:

q_К.Ч.Ё.= 0,015 ^. 39,5 ^. 10³ = 592 кжоул /кг.

Чиқиб кетувчи газларнинг энтальпияси Н_Ч.Г.= 2400 кжоул/кг.

Ёқилғидан фойдаланиш коэффициенти:

Н_Ё+ Н_Х q_К.Ч.Ё.+Н_Ч.Г 189+319 592+24^.10³
_Ф= 1+ ——— - ————— = 1+ ———— - ————— =
Q^И_К Q^И_К 39,5 ^. 10³ 39,5 ^. 10³

= 0,391.

Металлнинг куйиши натижасида ажралиб чиқадиган иссиқлик:

Q_ЭКЗ = 5660 ^. у /100= 5660 ^. 1,3/100= 73,4 кжоул/кг.

Технологик жараёнга сарфланадиган иссиқлик:

Q_ТЕХН. = (Q_М^” - Q_M^!) + Q_Ш - Q_ЭКЗ= 838-73,4 = 764,6 кжоул/кг.
бунда: Q^’’_M - Q^’_M= 838 - металл энтальпиясининг ортиши (тегишли жадвалдан олинади).

Атроф-муҳитга йўқотилган иссиқлик:

131,5 ^. 3600

Q_А.М. = ————— = 640 кжоул/кг
741
Мазутнинг солиштирма сарфи:

Q_ТЕХН - Q_А.М. 746,6 + 640

В = —————— = ————— = 0,091 кг/кг (металлга)
Q^И_K ^. _Ф 39,5 ^. 0,391
Шартли ёқилғининг солиштирма сарфи:


В ^. Q^И_К 0,091^.39,5^.10³
В_Ш= ———— = —————— = 0,122 кг/кг.
29,33^.10³ 29,33^.10³

Мазутнинг соатли сарфи:

В = qB = 141 ^. 0,091 = 67,6 кг/соат.

Ҳавони печга 400⁰С гача қиздириб берилганда, унинг энтальпияси 6570 кжоул/кг га тенг бўлади. Демак:

189+6570 592 + 24^.10³

_Ф = 1 + ————— - —————— = 0,539.
39,5 ^. 10³ 39,5 ^. 10³