|
Министерство образования
и науки РФ |
Российский химико-технологический
университет
им. Д.И.Менделеева |
Новомосковский институт
(филиал)
Кафедра ОХП
|
|
Контрольная
работа №2
по дисциплине
«Энерго-
и ресурсосберегающая техника и технология»
|
|
Преподаватель
____________________ Лобанов
Н.Ф.
(личная подпись,
дата)
|
Студент
_____________________ Баранов
Е.А.
(личная подпись,
дата)
|
Группа __
ЗМ-10__
Шифр зачётной книжки ___310163__
|
|
Новомосковск _2015_ |
Задание № 1.
«Описание установки
для сжигания сточных вод».
Сжигание промышленных
отходов.
Этот способ применяется лишь
в тех случаях, когда концентрация примесей
велика, либо когда другим способом не
обеспечивается необходимое обезвреживание
сточных вод (например, при содержании
в них биохимически неокисляемых продуктов
или кубовых остатков после упаривания
стоков).
Существует несколько типов
установок для сжигания сточных вод, отличающихся
друг от друга конструкцией топок (циклонная,
шахтная и др.) или схемой аппаратурного
оформления процесса.
Для сжигания сточных вод могут быть использованы установки,
имеющие различные схемы: 1) без рекуперации
тепла и очистки газов; 2) без рекуперации
тепла с очисткой газов; 3) с рекуперацией
тепла без очистки газов; 4) с рекуперацией
тепла и очисткой газов.
Конструкция печей для сжигания сточных вод определяется составом загрязнений,
находящихся в стоках. Принято разделение
на две группы стоков: стоки производства
алкидных смол и лаков и стоки производства
фенолоформальдегидных смол. В состав
стоков второй группы входят: фенол, крезол,
алкилфенолы, формальдегид, метанол, сульфат
натрия и другие соединения. Для сжигания
стоков первой группы печи выполняются
с одним или двумя газоходами. Температура
в печах поддерживается в пределах 800 -
900 С.
Печи для сжигания
сточных вод.
Печи камерные (горизонтальные,
вертикальные, циклонные) для сжигания
сточных вод являются наиболее распространенными,
хотя по своей громоздкости и некоторым
другим показателям уступают печам с кипящим
и движущимся слоем.
Печи для сжигания сточных вод
подразделяются на два основных вида:
1) Печи для сжигания сточных
вод, которые могут гореть самостоятельно
как влажное топливо (влажность до 50 %);
2) Печи для сжигания сточных
вод высокой влажности (влажность 50% и
выше), сжигание которых производится
с добавлением высококалорийного топлива.
По принципу работы камерные печи можно разделить на два
типа:
а) печи простые - где распыливание и
обезвоживание сточных вод производится
без возмущения их дымовыми газами или
вторичным воздухом, подаваемым на дожигание
органической составляющей стока;
б) печи циклонные - распыливание и обезвоживание
стока производится в камере в закрученном
потоке дымовых газов или вторичного воздуха. Процесс горения осуществляется
с меньшим избытком воздуха, что повышает
их экономичность. Образующиеся в таких
печах дымовые газы поступают в распылительную
сушилку для выпарки сточных вод и используются
для плавления солей, поступающих в циклон
из сушки. При плавлении солей органические
примеси, содержащиеся в них, выгорают.
После охлаждения сплав солей выводят
из установки для утилизации. Как показывает
опыт эксплуатации, циклонные печи можно
использовать для сжигания неминерализованных
сточных вод и вод, содержащих различные
соли.
Простые камерные печи по конфигурации камеры можно разделить
на два вида: прямоугольные и цилиндрические; циклонные печи выполняют только
цилиндрическими. В промышленности применяют
как вертикальные, так и горизонтальные
цилиндрические печи.
В камерных
печах в качестве дополнительного топлива
применяется как жидкое, так и газообразное,
а в циклонных — преимущественно газообразное.
Конструкция
простой печи с прямоугольной камерой
сжигания сточных вод на жидком или газообразном
топливе приведена на рисунке 1.
Печь
представляет собой прямоугольную камеру,
разделенную двумя перевальными стенками,
выполненную из шамотного кирпича класса
А и теплоизолированную красным кирпичом.
Дополнительное
топливо, мазут или газ - распыливается
газо-мазутной горелкой 7, установленной
на нижней части торцевой стенки первой
камеры. Сточные воды распыливаются форсункой
2, расположенной в верхней части торцевой
стенки печи. Капли распыленных сточных
вод падают вниз на факел и раскаленные
дымовые газы. Здесь происходит обезвреживание
стока, расплавление минеральных солей
и частичное окисление органической составляющей
стока. Для увеличения времени пребывания
парогазовой смеси в печи и дожигания
органического сухого остатка установлена
вторая перевальная стенка.
Полученный
плав минеральных солей в первой камере
стекает на подину печи и через люк удаляется
из печи. Унесенные частицы минеральных
солей во второй или третьей камере осаждаются,
опускаются вниз и удаляются через второй
люк.
Для
обеспечения безопасности работы от взрыва
газовоздушной смеси в период пуска (при
работе на газообразном топливе) на боковой
стенке устанавливаются взрывные клапаны.
Дымовые газы удаляются из печи через
канал, расположенный на задней торцевой
стенке.
Для
придания строительной прочности печь
имеет металлический каркас, установленный
на железобетонный фундамент.
Использование метода сжигания
в промышленности затруднено ввиду его
малой экономичности: требуется большая
затрата энергии на испарение воды и перегрев
водяного пара до требуемой оптимальной
температуры реакции окисления органических
веществ (900-1100 ◦С).
Задание
№ 2.
«Определение общих теплопотерь
отапливаемого помещения».
1. Постановка задачи:
Имеется прямоугольное помещение
на 1–ом этаже многоэтажного здания, выходящего
на улицу двумя сторонами. Стены помещения
состоят из кирпича с бетонным раствором
и оборудованы окнами с остеклением (δ=4мм)
и рамами толщиной 50мм, и имеющими площадь
около 20% от площади оконного проема (расстояние
между стеклами – 15см).
Пол состоит из досок толщиной
60мм, покрытых линолеумом (δ=4мм). Под полом
расположен неотапливаемый, но герметизированный
со стороны улицы подвал.
2. Необходимо определить (при заданных размерах и погодных
условий улицы):
1) Теплопотери через индивидуальные
внешние ограждения (Qi).
2) Общие теплопотери (Q∑)
помещения (в единицах мощности).
3) Самые неэффективные
ограждения (по критериям мощности
и плотности теплопотерь), требующие
усиления.
4) Сокращение теплопотерь
(ΔQi), при утеплении “слабого” ограждения
теплоизоляционным материалом толщиной
50мм.
3. Исходные данные:
3А. План помещения
Таблица 1- Размеры помещения
и стен.
| |
В, м |
L, м |
l,м |
h, м |
, см |
, см |
Количество окон |
Высота Н, м |
Вариант 3 |
5 |
10 |
1,4 |
2,2 |
54 |
60 |
4 |
4,0 |
Таблица 2 - Температура наружного
воздуха (январь).
Температура внутри помещения
- 20˚С
3В. Теплопроводность материалов
[λ,
]
Таблица 3 – Теплопроводность
материалов.
| |
Материал |
λ |
Примечание |
1 |
Кирпичная кладка |
0,699 – 0,814 |
|
2 |
Бетон |
1,28 |
|
3 |
Дерево (поперек волокон) |
0,140 – 0,174 |
|
4 |
Дерево (вдоль волокон) |
0,384 |
|
5 |
Стекло |
0,7 – 0,8 |
|
6 |
Воздух |
0,033 |
|
7 |
Пенопласт |
0,0447 – 0,055 |
|
8 |
Стекловата |
0,035 – 0,070 |
|
9 |
Накипь |
1,16 – 3,49 |
|
10 |
Текстолит |
0,244 |
Аналог |
4. Принятые упрощения:
4.1 Теплопередача через
ограждения происходит в стационарном
режиме;
4.2 Тепловой поток через
стенку – одномерный (в направлении
перпендику-лярном к ограждению);
4.3 Оконные конструкциив
первом приближении считать герметичными.
Ще-ли будем учитывать через
коэффициент фильтрации (Кф), см. задание
№2;
4.4 Ограждения, граничащие с
коридором и соседним помещением считать
изотермичными (
);
4.5 Для теплопотерь через пол
установить понижающий коэффициент, как
для тамбура (№ 0,6);
4.6 Конвективными составляющими
коэффициента теплопередачи можно пре-небречь.
Решение:
1. Определим поверхности внешних
ограждений:
а) стены
(F1)
б) стены
(F2)
в) окон с разделением на две
части:
- стекло – воздух стекло
(FC )
- стекло – воздух дерево
(FД )
г) пол (F3 )
2. Рассчитаем коэффициенты
теплопередачи:
где:
- коэффициенты теплоотдачи со стороны
помещения и улицы соответственно;
δi – толщина
монослоя ограждения, м;
λi – теплопроводность
материала,
3. Мощность тепловых потоков
Расчет мощности тепловых потоков
для 1-ой стены ( при
):
Аналогично расчитываем коэффициенты
теплоотдачи для других ограждений:
- для 2-ой стены ( при
):
- для стеклa – воздух стекло:
- стекло – воздух дерево:
- для пола:
4. Cуммарная мощность теплопотерь:
5. Представим результаты расчетов
в виде таблицы 4.
Таблица 4 - Результаты расчётов.
№ |
Ограждение |
Q,кВт |
|
1 |
Стена (F1 = 10,8 м2) |
0,55 |
0,051 |
2 |
Стена (F2 = 24 м2) |
1,22 |
0,051 |
3 |
Окно (FС+ FД) = (2,5 + 0,62) м2 |
0,016 + 0,003 |
0,0064 + 0,005 |
4 |
Пол (FЗ = 50 м2) |
3,78 |
0,076 |
5 |
Все помещение (FΣ = 87,9 м2) |
5,57 |
0,063 |
- Вывод: требуется утеплить ограждение с высокими теплопотерями.
7. Оценка сокращения мощности
теплопотерь после утепления стандартной
теплоизоляцией.
8. Вывод: после
утепления пола пенопластом с толщиной
5 см, мощность тепловых потоков снизилась
на 1,75 кВт. Из-за низкой разности между
теплопотерями до и после утепления целесообразно
утеплять и другие ограждения с высокими
теплопотерями.
Задание
№3.
«Оценка достаточности существующей
системы отопления с учетом фильтрации
воздуха».
Исходные данные (из результатов
задания №1):
а)
б)
в)
г)
д)
2. Коэффициенты фильтрации
(
)
Табл. 1