煙氣的相關計算

2022-10-05 21:21:07 字數 2798 閱讀 7841

在第四講中,介紹了與翅片管相關的計算式,其中,多次應用流體的物性引數,如流體的密度,粘度,導熱係數,等等。每一種流體都有它自己的獨特的物理引數,就像生物科學中的「基因」一樣,這些物性引數構成了流體本身區別於其它流體的特性。例如,大家所熟知的空氣和水,物理性質是截然不同的,拿密度而言,在常溫下水的密度為1000 kg/m3; 而空氣的密度僅為1.

2 kg/m3 .左右。與熱有關的物性叫熱物性,由於流體的熱物性對傳熱和阻力都有極大的影響,而且是計算和設計中不可缺少的資料,因而本講將要介紹幾種常用流體的熱物性引數。

應當指出,幾乎所有的物性引數都是通過大量的細緻的實驗得出來的,並有相關的專著可供選用

1 空氣,煙氣,水,水蒸氣的熱物理性質表。

考慮到翅片管換熱器的應用特點,管外翅片側主要與空氣或煙氣打交道,而管內流動的主要是水和水蒸氣,偶爾也有其他流體,如製冷劑等。所以下面給出的熱物性表基本上能滿足翅片管換熱器的計算要求。

附錄13 幾種飽和液體的熱物理性質

上表適用於1個大氣壓( 100000 pa )下的空氣,對於在管道中流動的空氣,在鼓風機或引鳳機的作用下,其壓力可能在大氣壓上下波動,但一般波動幅度不超過1個大氣壓的1%,故上表仍是適用的。

2 幾個常用單位的說明

(1)力的單位。從中學物理知道,力= 質量×加速度,對於1 kg 質量的物體,當其加速度為1 m / s2 時,就構成了力的單位:牛頓( n ),所以,

1 n = 1 kg ×1 m/s2 = 1 /s2 .

( 2 ) 壓力或壓強單位為pa:因為壓力=力 / 面積,即單位面積上承受的力,所以 1 pa = 1 n / 1 m2 = 1 kg / ( m s2 .).;

應該記住,1 個大氣壓= 100000 pa = 105 pa.= 0.1 mpa (兆帕)

(3) 功 ,能量,熱量的單位。由中學物理可知,功 = 力 ×距離,單位是焦耳(j),

1 j = 1 n ×1 m = 1 / s2 .

應當記住,熱量是能量的一種,其單位同樣是焦耳(j),或千焦耳(kj)

(4) 功率的單位。單位時間做的功叫功率,其單位是我們所熟知的瓦(w),

1 w = 1 j / s , 或 1 kw = 1 kj / s

(5)目前,工程上經常用千卡或大卡(kcal)作為熱量的計量單位。1 千卡的物理含義是:1公斤的水溫度公升高1度或降低1度所吸收或放出的熱量。

這一工程單位正逐漸被國際單位千焦(kj)所代替。二者的換算關係為:

1 kj = 0.2388 kcal 或 1 kcal = 4.1868 kj

1 kw. = 1 kj /s = 0.2388 kcal /s = 860 kcal /h

例如,有一台鍋爐,熱負荷為 1200000 kcal / h , 其對應的kw數為:

1200000 / 860 = 1395 kw ≈2×700 kw = 1.4 mw ( 1 mw = 106 w).

3物性表的應用舉例:

對於沒有學過相關專業課程的人士,要掌握各物性的含義並正確地應用是有一定困難的,只能循序漸進地熟悉它。下面,通過幾個小例子來練習一下:

(1)有一熱風爐,所產生的熱風在200℃時的體積流量為40000m3/h, 試將其換算成質量流量kg/h.

由上面的空氣物性表查得在200℃下的空氣密度ρ=0.746 kg/m3, 則空氣的質量流量為:g = 40000 m3/h×0.

746 kg/m3 = 29840 kg/h = 8.29 kg / s ..

進一步將上述質量流量換算成0℃下的體積流量,即標準立方公尺每小時(nm3/h)。

由上表查得,在0℃下的空氣密度為ρ=1.293 kg/m3,則在標準狀況下的體積流量為:

v = 29840 kg/h ÷ 1.293 kg/m3 = 23078 nm3/h.

請記住,質量流量(kg/ h)或標準體積流量(nm3/h)在流體的流動和換熱過程中是保持不變的,是不隨溫度而變化的。

(2) 在物性表中,有乙個與熱量計算有關的物理量----比熱cp, kj / (kg.℃) .其物理意義從單位的表述中可以得知:

1kg 質量的物體,當溫度產生1 ℃ 的變化時,該物體含有的熱能的變化(kj).

試問,對於1kg 的 800℃ 的高溫煙氣,其含有的熱能是多少?由煙氣物性表查得,800℃ 下『』的比熱cp = 1.264kj / (kg.

℃) ,則1kg煙氣所包含的熱能為:800℃×1.264 kj / (kg.

×℃) = 1011.2 kj / kg 。

如果在經過換熱器之後,煙氣的溫度降至200℃,問這時該1kg煙氣所包含的熱能是多少?首先,查取200℃時的煙氣比熱cp = 1.097kj / (kg.

℃), 則1kg煙氣的熱能為:200℃×1.097 kj / (kg.

℃)=219.7 kj / kg 。

(3)在飽和水的熱物理性質表中,應當關注的是飽和溫度(t ℃)和飽和壓力的對應關係。所謂飽和狀態,是指在乙個只有水和水蒸汽共存的密閉容器中,在這一對應的飽和溫度和飽和壓力下,液體變成蒸汽的分子數等於蒸汽變成液體的分子數,即處於相對的平衡狀態。

試問,一台產生0。6mpa飽和蒸汽的鍋爐,其蒸汽的出口溫度是多少?

由水蒸汽熱物性表查得,0。6mpa對應的蒸汽溫度約為158℃。

(4)在飽和水和飽和水蒸氣的熱物性表中,還應當關注的是兩個熱焓值:飽和水的熱焓h』 和飽和蒸汽的熱焓 h,, ,其單位為 kj/kg,物理意義是一公斤質量的介質所包含的熱能,熱能的計算起點是0℃。例如,100℃下水的焓值h『 = 419。

1 kj/kg, 而100℃下水蒸氣的焓值為h,, = 2675。7 kj/kg, 二者的差值: 2675。

7- 419。1= 2256。6 kj/kg = r 。

此處,r 叫汽化潛熱,是水蒸氣熱物性表中的另乙個重要物理量。

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