ОСНОВИ НА ГОРЕЩОТО И ЗАГУБИТЕ НА ТОПЛИНА

ПРОЦЕСИ НА ГОРЕНЕ, основните производители на енергия в нашата цивилизация в миналото, все още са такива и днес и винаги ще бъдат в близко бъдеще. Тъй като изкопаемите горива се изгарят с постоянно нарастваща скорост, от съществено значение е правилното управление на тези процеси, за да се запази околната среда и да се осигури жизнеспособността на нашата цивилизация.

основи

Същите принципи на горене се прилагат за котли, нагреватели и други форми на промишлено горене, като камини и горивни камери. В този контекст, терминът "котел", както е цитиран в този документ, е взаимозаменяем с термина "нагревател" (освен ако не е посочено друго).

Традиционните горива се състоят основно от два елемента: въглерод и водород. По време на горенето те се комбинират с кислород, за да произвеждат топлина, а калоричността идва от съдържанието на въглерод и водород. Не-изкопаемите горива, като биомаса и алкохол, също съдържат кислород в молекулярните си структури.

В идеалния случай изгарянето разрушава молекулярната структура на горивото: въглеродът се окислява до въглероден диоксид (CO2) и водородът до водни пари (H2O). Незавършеният процес обаче създава нежелани и опасни продукти. За да се осигури пълно изгаряне, дори модерното оборудване с много функции трябва да работи с излишен въздух. С други думи, за да се постигне пълно изгаряне, през горелката трябва да се прокара повече въздух (с около 21 процента обем кислород), отколкото е химически необходимо. Този излишен въздух ускорява въздушно-горивната смес.

От една страна, по време на този процес е сигурно, че почти цялото гориво получава кислорода, необходим за изгаряне, преди да се охлади до температури под изгарянето поради контакт с повърхностите. Той също така предотвратява изгарянето на остатъци от горенето вътре в котела.

От друга страна, излишният въздух губи енергия чрез разпространение на топлина през димохода. Съществува фина разлика между енергийна ефективност и безопасност, когато става въпрос за доставяне на възможно най-малко въздух към горелката. По този начин собствениците и операторите на котли ще искат да знаят дали тяхната дейност е печеливша. Целта е да се подобри енергийната ефективност на котлите, би било полезно да се изследват причините за топлинните загуби при работата на котел.

ЗАГУБА НА ТОПЛИНА на котел са добре описани от Американското дружество на машинните инженери (ASME) в неговия строг код за изпитване на мощността PTC4.1 (1973). Този код се прилага за всяка категория използвано гориво, но повечето отоплителни системи в Канада работят на природен газ или нефт и много загуби, изброени в кода, не се прилагат. Другите системи са достатъчно малки, че загубите им попадат в категория „неотчетени“, за които може да се приеме само стойност. Опростен метод за количествено определяне на ефективността на котел се използва съгласно това уравнение:

% ефективност (E) = (изход ÷ вход) X 100, където: изход = вход - загуби

% ефективност (E) = 100 - загуби, при които загубите могат да бъдат изчислени съгласно кода за изпитване на мощността на ASME

Тъй като този код използва имперски измервания, е необходимо температурите да се преобразуват в градуси по Фаренхайт (ºF) и термичните единици в Btu на килограм. Това преобразуване може да се извърши съгласно следната формула за преобразуване:

ºF = (1,8 3 ºC) + 32
Btu/lb = 0.4299 3 kJ/kg