Nhiệt lượng là gì? Cân bằng nhiệt lượng trong lò hơi công nghiệp
Năng lượng nhiệt là gì?
Nhiệt là một dạng nguồn năng lượng dự trữ trong vật chất nhờ vào hoạt động nhiệt hỗn loạn của những hạt cấu trúc nên vật chất. Những phân tử cấu trúc nên vật chất thường hoạt động hỗn loạn ko ngừng và nhờ đó chúng với động năng .
Nhiệt năng của vật là tổng những động năng : động năng hoạt động của khối tâm của phân tử + động năng trong xê dịch của những nguyên tử cấu trúc nên phân tử quanh khối tâm chung + động năng quay của phân tử quanh khối tâm .
Nhiệt năng với mối quan hệ ngặt nghèo với nhiệt độ. Theo đó, nhiệt độ của vật càng cao thì nhiệt năng của vật càng to do những phân tử cấu trúc nên vật hoạt động nhanh. Nhiệt hoàn toàn với thể trao đổi qua những thứ tự bức xạ, dẫn nhiệt, đối lưu .
Nhiệt lượng là gì?
Nhiệt lượng được hiểu là phần nhiệt năng mà vật nhận được hay mất đi trong quá trình truyền nhiệt.
Nhiệt lượng của 1 vật thu vào để làm nóng lên phụ thuộc vào vào 3 yếu tố sau :
- Khối lượng của vật: Nếu khối lượng của vật càng to thì nhiệt lượng của vật thu vào cũng càng to.
- Độ tăng nhiệt độ: Nếu độ tăng nhiệt của vật càng to thì nhiệt lượng mà vật thu vào cũng càng to.
- Chất cấu tạo nên vật.
Công thức tính nhiệt lượng:
Nhiệt lượng được tính bằng công thức sau :
Q = m.c.∆t
Trong đó :
- Q là nhiệt lượng mà vật thu vào hoặc toả ra. Với đơn vị là Jun (J).
- m là khối lượng của vật, được đo bằng kg.
- c là nhiệt dung riêng của chất, được đo bằng J/kg.K
Nhiệt dung riêng của 1 chất hoàn toàn với thể cho biết nhiệt lượng thiết yếu để hoàn toàn với thể làm cho 1 kg chất đó tăng thêm 1 độ C .
∆t là độ thay đổi nhiệt độ hay nói khác là biến thiên nhiệt độ ( Độ C hoặc K )
∆t = t2 – t1
Trong đó :
- ∆t > 0 : vật toả nhiệt
- ∆t < 0 : vật thu nhiệt
Những đặc điểm nổi trội của nhiệt lượng
- Nhiệt lượng vật cần thu để phục vụ cho quá trình làm nóng lên phụ thuộc hoàn toàn vào khối lượng của vật, độ tăng nhiệt độ của vật cũng như nhiệt dung riêng của chất liệu làm ra vật.
- Nhiệt lượng riêng cao: Tức nhiệt lượng tỏa ra lúc đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng nhiên liệu trong bơm.
- Nhiệt lượng riêng thấp: Tức nhiệt lượng riêng cao loại trừ nhiệt bốc tương đối của nước được phóng thích và tạo thành trong cả quá trình đốt cháy mẫu nhiên liệu.
- Nhiệt dung của nhiệt lượng kế và lượng nhiệt cần thiết để đốt nóng nhiệt lượng kế lên 1oC ở điều kiện tiêu chuẩn (còn gọi là trị giá nước của nhiệt lượng kế).
Thăng bằng nhiệt lượng trong lò tương đối
Phương trình thăng bằng nhiệt tổng quát của lò
Nhiệt lượng sinh ra lúc đốt cháy nguyên vật liệu trong lò tương đối chính là nguồn năng lượng do nguyên vật liệu và ko khí mang vào :
Qđv = Qnl + Qkk
Nhiệt lượng này một phần được sử dụng hữu dụng để sinh tương đối, còn một phần nhỏ hơn bị mất mát đi gọi là tổn thất nhiệt .
Qđv = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6
Trong đó :
- Q1 là nhiệt lượng sử dụng hữu ích để sinh tương đối, (Kj/kg)
- Q2 là lượng tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò tương đối, (Kj/kg)
- Q3 là lượng tổn thất nhiệt do cháy ko hoàn toàn về mặt hóa học, (Kj/kg)
- Q4 là lượng tổn thất nhiệt do cháy ko hoàn toàn về mặt cơ học, (Kj/kg)
- Q
5
là lượng tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt từ mặt ngoài tường lò ra ko khí xung quanh, (Kj/kg) - Q6 là lượng tổn thất nhiệt do xỉ nóng mang ra ngoài, (Kj/kg).
Nhiệt lượng sinh ra do đốt cháy nguyên vật liệu trong lò tương đối chính bằng nhiệt lượngđược sử dụng với ích để sinh tương đối và phần nhiệt bị tổn thất trong thứ tự thao tác. Phương trình trình diễn sự cân đối này gọi là phương trình cân đối nhiệt tổng quát của lò .
Qđv = Qnl + Qkk = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6
Xác định hiệu suất của lò tương đối
Hiệu suất của lò tương đối là tỉ số giữa lượng nhiệt sử dụng với ích và lượng nhiệt cung ứng vào lò tương đối .
Hiệu suất : h = Q1 / Qdv. 100 %
Hiệu suất của lò tương đối hoàn toàn với thể xác lập bằng 2 giải pháp : giải pháp cân đối thuận và chiêu thức cân đối nghịch .
Phương pháp thăng bằng thuận:
Phương pháp xác lập hiệu suất nhiệt theo phương trình gọi là giải pháp cân đối thuận. Để tính hiệu suất của lò theo chiêu thức cân đối thuận cần tính lượng nhiệt sử dụng với ích Q1 và lượng nhiệt phân phối vào lò tương đối Qđv .
- Nhiệt sử dụng hữu ích tương đối nhận được: Q1 + D(iqn – i’nc)
- D là sản lượng tương đối của lò tương đối, (kg/h) iqn là entanpi tương đối quá nhiệt, (Kj/kg)
- i’nc là entanpi nước ở đầu vào bộ hâm nước, (Kj/kg)
- Lượng nhiệt do nhiên liệu sinh ra lúc cháy (nếu bỏ qua nhiệt lượng do ko khí mang vào): Q = BQ lv
- B là lượng nhiên liệu lò tương đối tiêu thụ trong 1h (kg/h).
Tương tự muốn xác lập hiệu suất của lò theo chiêu thức thuận cần xác lập đúng mực lượng tiêu tốn nguyên vật liệu tương ứng vơi lượng tương đối sản xuất ra. Đây là một điều khó khăn vất vả so với những ló tương đối to vì lượng tiêu tốn nguyên vật liệu rất to nên rất khó xác lập đúng chuẩn lượng tiêu tốn nguyên vật liệu của lò. Vì vậy chiêu thức này chỉ sử dụng để xác lập hiệu suất cho những lò tương đối nhỏ, với lượng tiêu tốn nguyên vật liệu ít hoàn toàn với thể xác lập được đúng mực, còn sản lượng tương đối đượcc xác lập bằng cách đo lượng nước cấp vào lò. Đối với những lò to thì hiệu suất được xác lập theo giải pháp cân đối nghịch .
Phương pháp cân băng nghịch:
Từ phương trình cân đối nhiệt tổng quát của lò, ta với :
Q1 = Qđv – Q2 – Q3 – Q4 – Q5 – Q6
Phương pháp xác lập hiệu suất nhiệt theo phương trình này gọi là chiêu thức cân đối nghịch. Để tính hiệu suất của lò theo giải pháp cân đối nghịch cần tính những tổn thất nhiệt q1, q2, q3, q4, q5, q6 .
Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò tương đối q2 (%)
Khói được tạo thành trong thứ tự cháy tức là từ ko khí và nguyên vật liệu. Ko khí vào lò với nhiệt độ khoảng chừng 20-35 oC, trong lúc đó nhiệt độ khói thải ra khỏi lò thường to hơn 110 oC, đặc trưng quan yếu so với những lò nhỏ ko với mặt phẳng đốt phần đuôi thì nhiệt độ khói thoát hoàn toàn với thể tới 400 oC. Tương tự phải mất một lượng nhiệt để đốt nóng ko khí và nguyên vật liệu từ nhiệt độ môi trường tự nhiên tới nhiệt độ khói thải. Tổn thất này gọi là tổn thất nhiệt do khói thải, ký hiệu là q2 ( % )
Hệ số ko khí thừa ra khỏi lò tương đối và nhiệt độ khói thải là 2 yếu tố tác động tác động rât to tới q2. Nhiệt độ khói thải càng cao thì tổn thất q2 càng to. Tuy nhiên lúc nhiệt độ khói thải thấp hơn nhiệt độ đọng sương sẽ gây ngưng đọng sương tương đối nước trong khói. Nươc ngưng đọng sẽ dễ hòa tan SO2 tạo thành H2SO4 gây hiện tượng kỳ lạ ăn mòn sắt kẽm kim loại. Vì vậy tất cả chúng ta phải tìm những giải pháp để giảm nhiệt độ khói thải tới mức kết hợp và hợp lý nhất .
Lúc thông số ko khí thừa càng to thì nhiệt độ cháy kim chỉ nan của thứ tự giảm, làm giảm lượng nhiệt thu nhận bằng bức xạ của buồng lửa, dẫn tới nhiệt độ khói sau buồng lửa tăng lên tức là nhiệt độ khói thoát tăng. Mặt khác thông số ko khí thừa càng to thì thể tích khói thải càng to và tương tự thì q2 cũng càng to. Vì vậy cần khống chế ( ở mức nhỏ nhất, đồng thời hạn chế ko khí lạnh lọt vào lò tương đối. Tổn thất nhiệt q2 thường từ chừng từ 4-7 %
Tổn thất nhiệt do cháy ko hoàn toàn về hóa học q3 (%)
Lúc nguyên vật liệu cháy ko trọn vẹn thì trong khói còn với những chất khí cháy ko trọn vẹn như CO, H2, CH4. Những khí này còn hoàn toàn với thể cháy và sinh nhiệt được nhưng chưa cháy đã bị thải ra ngoài, gây nên tổn thất nhiệt gọi là tổn thất nhiệt do cháy ko trọn vẹn về hóa học, ký hiệu là q3 ( % ). Nguyên nhân của tổn thất này là hoàn toàn với thể do thiếu ko khí hoặc ko khí trộn lẫn ko đều với nguyên vật liệu .
Những yếu tố tác động tới q3 bao gồm: Nhiệt độ buồng lửa, hệ số ko khí thừa và phương thức xáo trộn giữa ko khí với nhiên liệu trong buồng lửa. Hệ số ko khí thừa to thì q3 càng nhỏ nhưng q2 lại tăng (Tuy nhiên hệ số ko khí thừa quá to làm cho nhiệt độ buồng lưả quá thấp thì q3 lại tăng). Sự pha trộng giữa nhiên liệu và ko khí càng tốt thì q3 càng nhỏ. Vì vậy phải tính chọn a sao cho tổng tổn thất nhiệt q2 + q3 là nhỏ nhất.
Lúc đốt nguyên vật liệu rắn : so với buồng lửa ghi tổn thất q3 hoàn toàn với thể đạt tới 0,5 – 1 %, buồng đốt phun q3 hoàn toàn với thể đạt tới 0,5 % và với buồng lửa bằng tay thủ công q3 hoàn toàn với thể đạt tới 2 % hoặc cao hơn. Lúc đốt mazut thì q3 cao hơn vì lúc cháy mazut cacbuahyđro dễ bị phân hủy tạo thành những link khó phản ứng, thường q3 = 3 % .
Tổn thất nhiệt do cháy ko hoàn toàn về mặt cơ học q4 (%)
Nhiên liệu đưa vào lò với một phần chưa kịp cháy đã bị thải ra ngoài theo những đường : bay theo khói, lọt qua ghi lò hoặc rơi xuống đáy buồng lửa cùng với xỉ gây nên tổn thất nhiệt gọi là tổn thất nhiệt do cháy ko trọn vẹn về mặt cơ học .
Yếu tố tác động tác động tới tổn thất nhiệt do cháy ko trọn vẹn về mặt cơ học là kích cỡ hạt, tính kết dính của tro, véc tơ vận tốc tức thời và cách tổ chức triển khai cấp gió. ở lò ghi, khe hở của ghi càng to thì tổn thất q4 càng to. Nếu việc phân phối gió cấp I và II ko tốt, sẽ thổi bay những hạt nguyên vật liệu chưa cháy hết ra khỏi buồng lửa. Kích thước hạt càng ko đều thì q4 càng to. Buồng lửa phun với q4 bé nhất, đặc trưng quan yếu là buồng lửa thải xỉ lỏng hoàn toàn với thể coi q4 = 0. Đối với buồng đốt kiểu phun : q4 hoàn toàn với thể đạt tới 4 % ; so với buồng đốt ghi từ 2-14 % .
Source: https://bloghong.com
Category: Là Gì