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

УЧИНЧИ БОБ


Юқори ҳароратли қурилмаларнинг иссиқлик ва материал
баланслари (мувозанатлари)


3.1. ЮҲҚ ларнинг иссиқлик мувозанати.

Юқори ҳароратли қурилма (ёки печ)ларда иссиқликнинг

тақсимланиши энергиянинг сақланиш қонунига асосланган иссиқлик мувозанатлари (баланслари) билан ифодаланади. Демак, иссиқлик мувозанати деб қурилмага берилган иссиқлик билан унда сарф қилинган иссиқликларнинг тенглигига айтилади.
Печнинг иссиқлик баланси куриб чиқилганда унинг ишлаб чиқариш курсаткичлари билан бирга иссиқликдан фойдаланиш даражасини баҳолаш, иссиқлик тежамкорлигининг паст булиш сабабларини аниқлаш ва иш жараёнида яхшилаш буйича тегишли чора-тадбирларни белгилаш мумкин булади. Регенератив ёки рекуператив иссиқлик алмаштиргичлари ва қозон-утилизатори билан жиҳозланган печлар учун қуйидаги умумлаштирилган иссиқлик мувозанатларини тузиш мумкин:
1) печнинг ишчи бушлиғи учун; 2)регенератор(ёки рекуператор) лар билан биргаликда ишчи бушлиғи учун; 3) бутун бир яхлит қурилма учун (қозон-утилизатор билан). Бундан ташқари печнинг айрим қисмларини таҳлил қилиш учун унинг регенератори, қозон - утилизатори ва бошқаларнинг иссиқлик баланслари тузилади.
Даврий ишлайдиган печларнинг баланси унинг бир ишчи цикли (масалан,бир эритиш цикли, бир тоблаш цикли ва ҳоказо) учун ва узлуксиз ишлайдиган печлар учун эса-бир соат иш вақти-
га нисбатан тузилади.
Печнинг иссиқлик баланси тенгламаси умумий ҳолда қуйидаги куринишга эга:
Q_кирим =Q_чиқим .
ёки
Q^ё_к + Q^ҳ _ф +Q^ё_м + Q’ + Q_экз = Q^’’ _м + Q_т + Q_энд + Q_ч.г + Q_е.г+

+Q_к.ч.ё+Q_м.ч.ё. + Q_а.-м + Q_қопл ; (3-1)

бунда: Q^ё_к - ёқилғининг кимёвий энергияси (ёқилғининг ёниш иссиқлиги):

Q^ҳ_ф-ёниш жараёнига берилган ҳавонинг физик иссиқлиги:
Q^ё _ф - ёқилғининг физик иссиқлиги:
Q’_м - материалнинг бошланғич иссиқлиги:
Q_экз-экзотермик реакцияларда шихта таркибидаги углерод, марганец, кремний, фосфор, олтингугурт ва темирнинг ёнишида, тошқолнинг ҳосил булишида ажралиб чиқадиган иcсиқлик:
Q’’_М - материалнинг охирги иссиқлиги:
Q_Т-технологик чиқиндилар (тошқол, куйинди ва ҳоказо) нинг иссиқлиги:
Q_энд - эндотермик реакцияларда (намликнинг буғланиши, оҳактошнинг парчаланиши, рудадан темирнинг тикланишида ажралиб чиқадиган иссиқлик:
Q_ч.г - печдан чиқувчи газларнинг иссиқлиги:
Q_с.г- атмосферадаги печдан сиқиб чиқувчи газлар иссиқлиги:
Q_к.ч.ё-ёқилғининг кимёвий чала ёниши натижасида йуқотиладиган иссиқлик:
Q_м.ч.ё - ёқилғининг механик чала ёниши натижасида йуқотиладиган иссиқлик:
Q_з-.м - атроф-муҳитга йуқотиладиган иссиқлик:
Q_қопл-печнинг ички қопламасини қиздиришга йуқотилади-ган иссиқлик:
Мартен печларида шихтани эритиш пайтида иссиқлик ажралиб чиқадиган ва шунингдек, аксинча, иссиқлик ютиладиган кимёвий реакциялар кечиши мумкин. Экзотермик реакцияларнинг иссиқлиги эндотермик реакцияларнинг исcиқлигидан одатда 2-3 баробар куп булади ва печ камерасига киритилган умумий иссиқликнинг 10-15% ини ташкил қилади.
Атроф - муҳитга йуқотиладиган умумий иссиқлик қуйидаги ташкил қилувчилардан иборат:
Q_а.-м = Q^’_а-.м + Q^’’ _а-.м + Q^’’’_а-.м + Q_сов (3-2)

бунда: Q^’ _а.-м - печ ички қопламасининг иссиқлик утказувчанлиги натижасида йуқотиладиган иссиқлик;

Q^’’ _а.-м-газларнинг фильтрацияси (печ тирқичларидан газлар-нинг силқиб чиқиши) натижасида йуқотиладиган иссиқлик;
Q^’’’_а-.м-печнинг очиқ ишчи туйнуклари ва бошқа тешиклардан нурланиш йули билан йуқотиладиган иссиқлик;
Q_сов - печнинг айрим қисмларини совитадиган сув билан йуқотиладиган иссиқлик;
Ишлов берилаётган материалнинг бир бирлигига ( масалан, тайёр маҳсулотнинг 1кг, га ) сарфланган ёқилғининг миқдорини “b” деб белгиласак, баланс тенгламасидаги ёқилғи сарфига пропорционал булган катталикларни қуйидагича ёзиш мумкин:

Q^ё_к = bQ^и_қ ; Q^ҳ_ф = bH_ҳ ; Q^ё_ф = b H_ё ;

Q_с.г =   b H_с.г ; Q_ч.г = (1-) b H_ч.г; (3-3)
бунда:  - ишчи бушлиқдан сирқиб чиқувчи газларнинг улуши;
H_ҳ - ёнишга берилган ҳавонинг энтальпияси; Н_ё - ёқилғи энтальпияси;
H_с.г - сирқиб чиқувчи газлар энтальпияси;
H_ч.г - ишчи бушлиқдан чиқиб кетувчи газларнинг
энтальпияси. (Бу энтальпияларнинг барчаси ёқилғи миқдорининг бир бирлигига нисбатан олинган).
Бу ҳолда узлуксиз ишлайдиган печнинг мувозанат тенгламасини қуйидаги куринишда ёзиш мумкин:

b [Q^И_Қ + H_Ҳ + H_ё - H_С.Г.- (1-) H_Ч.Г.- q_К.Ч.Ё - q_М.Ч.Ё..] =

= Q_M^” - Q_M^’+Q_T+Q_ЭНД - Q_ЭКЗ. - Q_Ф^Т.Г.+ Q_А-М.; (3-4)
бунда : Q_Ф^Т,Г. - эритиш ваннасидан ажралиб чиққан ва ваннада ютилган технологик газлар энтальпияларининг фарқи.
Бу тенгламадан материалнинг бир бирлигига натурал ёқилғининг солиштирма сарфи :
[Q_M^”-Q_M^’+Q_T+Q_Ф^Т.Г.+Q_ЭНДQ_ЭКЗ.] + Q_А-М.
b = ^{______________________________________________________} (3-5)
Q_Қ^И+J_Ё+J_Ҳ- J_С.Г.- (1-) J_Ч.Г.- q_К.Ч.Ё.-q_М.Ч.Ё.

Мартен печида технологик жараён учун бериладиган иссиқлик миқдори:

Q_ТЕХН.= Q_M^” - Q_M^’ + Q_T + Q_Ф^Т.Г.+ Q_ЭНД.- Q_ЭКЗ;


Бу катталикни (3-5) тенгламага киритсак, қуйидагига эга буламиз:
Q_ТЕХН. + Q_А-М.
b = ——————
Q_Қ^{И .}_ФОЙД.
бунда _ФОЙД - ёқилғидан фойдаланиш коэффициенти.
Печ 1 соат давомида ишлаган пайтда атроф - муҳитга
йуқотилган иссиқлик:
Q ^соат Q^соат
Q_А-М.= ^а-м =  ^а-м = q_А.-М ; (3-7)
G P
бунда -  технологик жараённинг давомийлиги, соат ; G - печнинг соатли унумдорлиги, Р - печдаги материалнинг миқдори.
Узлуксиз ишлайдиган печга ёқилғининг соатли сарфи:

В = b ^. G, кг/соат; (3-8)

Даврий ишлайдиган печлар учун иссиқлик мувозанати цикл учун тузилади ва ёқилғининг соатли сарфи:
В_Ц
В_ЎР.= ------ кг/соат. (3-9)

бунда: - ишчи циклнинг давомийлиги, соат; В_Ц - цикл давомидаги ёқилғи сарфи, кг/цикл.
Ёқилғининг максимал соатли сарфи:

В_МАКС= В_ЎР. ^.  ; (3-10)

бунда : - ёқилғи сарфининг нотекислик коэффициенти.