đề thi và bài tập mẫu môn thu hồi nhiệt thải (TS nguyễn văn tuyên)

tài liệu là sự tổng hợp một số đề thi (4 đề) ở các năm khác nhau và các bài tập ôn thi môn thu hồi nhiệt thải của TS.Nguyễn Văn Tuyên để anh em tham khảo. Trên tài liệu có hướng dẫn tính toán và giải đề thi.

Đề thi và bài giải môn thu hồi nhiệt thải (tham khảo)

TS Nguyễn Văn Tuyên

MÔN THU HỒI NHIỆT THẢI

BÀI TẬP MẪU

BT1 :

Cho lò hơi hoạt động với hơi bão hòa ở áp suất p = 10 bar, sản lượng hơi D = 10 tấn/giờ Nhiệt độ nướccấp là 300C Dùng dầu mazút có thành phần làm việc như sau:

Nhiệt lượng cần thiết để gia nhiệt nước thành hơi bão hòa ở áp suất 10 bar:

Với i1: entanpi của hơi bão hòa ở áp suất 10 bar

i2: entanpi của nước ở áp suất 10 bar ứng với nhiệt độ 300C

Nhiệt trị thấp của nhiên liệu là:

Giả sử hiệu suất nhiệt là 100%, ta thấy lượng tiêu hao nhiên liệu là:

Nếu như nước cấp được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi, thì nhiệt lượng để sinh hơi bão hòa là:

Với : entanpi của nước ở áp suất 10 bar ứng với nhiệt độ sôi

Lượng tiêu hao nhiên liệu ở trường hợp này là:

Như vậy ta đã tiết kiệm được một lượng nhiên liệu

Từ đồ thị ta thấy, khi nước được hâm nóng, thì nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho quá trìnhsinh hơi sẽ giảm và lượng tiêu hao nhiên liệu cũng giảm, trong trường hợp này ta đã tiết kiệm được 24,34%nhiên liệu.

Ngoài ra do việc sấy không khí để tăng thêm nhiệt lượng đưa vào buồng lửa sẽ làm tăng thêm nhiệtlượng hữu ích để sinh hơi Giả sử ta dùng dầu để gia nhiệt không khí:

Ở lò phun, nhiệt độ không khí đưa vào buồng lửa khoảng 2500C, nhiệt lượng cần thiết để gia nhiệt chokhông khí là:

Với : thể tích không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hết nhiên liệu

i1: entanpi của không khí ở 2500C

i2: entanpi của không khí ở 300C

Nếu dùng dầu để gia nhiệt thì ta phải tốn thêm một lượng nhiên liệu:

Ngoài ra, đối với các lò đốt bằng nhiên liệu lỏng mà chủ yếu là dầu nặng (FO) thì việc hâm nóng dầutrước khi đưa vào buồng lửa là cần thiết vì độ nhớt của dầu ở nhiệt độ thường rất cao gây khó khăn cho việc dẫndầu trong các ống cũng như việc phun dầu vào buồng lửa Thông thường người ta thường gia nhiệt dầu lên đếnkhoảng 900C Trước đây người ta thường dùng bộ gia nhiệt dầu bằng điện kết hợp với hơi nước Ví dụ sau chothấy nhiệt lượng cần thiết để gia nhiệt cho dầu

Nhiệt lượng cần thiết để gia nhiệt dầu:

Với B: lương tiêu hao nhiên liệu (lấy ở ví dụ trên B = 0,189 kg/s)

Cnl: tỷ nhiệt của nhiên liệu

Trong đó:

Từ đó, ta tính được

BT2

Ví dụ về việc tận dụng nhiệt do khói thải

Nhiên liệu: dầu mazút có các thành phần làm việc như sau

C = 83% - H = 10,4% - S = 2,8% - O = 0,7% - A = 0,1 % - W = 3%

Thông số hơi: p = 10 bar - D = 10 tấn/giờ

Các tổn thất khác: q3 = 3% - q4 = 0% - q5 = 1% - q6 = 0%

Hệ số không khí thừa: α = 1,2

Khi không tận dụng khói thải:

Giả sử nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa là 11000C, nếu không tận dụng nhiệt thải này thì

Tổn thất nhiệt do khói thải ra ngoài

Q2 = (I1 – Ikkl)(1-q4/100)Với I1 = IRO2 + IN2 + IH2O + (1 – α)Ikk

= VRO2(Ct1)RO2 + VN2(Ct1)N2 + VH2O(Ct1)H2O + (1 – α)Vkk(Ct1)kk

Ikkl = α.Vkk ckkl.tkkl

Với nhiệt độ khói thải là 11000C và nhiệt độ không khí lạnh là 300C, ta tính được:

Q2 = (I1 – Ikkl)(1-q4/100) = 21664,002 kJ/kgNhiệt lượng đưa vào buồng lửa

Qđv = Qt + Qnl + Qkkn + Qp

Do không có sấy không khí, hâm nóng nhiên liệu cũng như phun hơi nên

Qđv = Qt = 39002,9 kJ/kgPhần trăm tổn thất do khói thải

Lượng tiêu hao nhiên liệu

Với Q1 = (1 – q2 – q3 – q5)Qđv

ibh: entanpi của hơi nước bão hòa ở áp suất 10 bar

inc: entanpi của nước có nhiệt độ 300C ở áp suất 10 bar

Từ đó ta tính được

B = 0,467 kg/s

Tận dụng nhiệt thải để hâm nước:

Giả sử nước cấp được gia nhiệt đến trạng thái lỏng sôi ở áp suất 10 bar

Tổn thất nhiệt do khói thải ra ngoài

Q2 = (I2 – 477,968)Nhiệt lượng đưa vào buồng lửa

Qđv = 39002,9 kJ/kgPhương trình cân bằng nhiệt

Qknr = Qnnv

φB(I1 – I2) = D(i’ – inc)(1-q5/100)B(I1 – I2) = D(i’ – inc)0,99B(22141,987 – I2) = 1769,03

Phương trình có 2 ẩn, nên không giải được, ta sử dụng thêm phương trình cân bằng nhiệt thứ 2:

Kết hợp 2 phương trình ta tính được các giá trị sau:

Tận dụng nhiệt thải để sấy không khí

Giả sử không khí được sấy đến nhiệt độ 4000C với nhiệt độ không khí lạnh là 300C

Tổn thất nhiệt do khói thải ra ngoài

Q2 = (I3 – Ikkl)Nhiệt lượng đưa vào buồng lửa

Qđv = Qt + Qkkn

Phương trình cân bằng nhiệt

Qknr = Qkknv

φB(I2 – I3) = α.B.Vkk(Ikkn – Ikkl)

Tận dụng khói thải để hâm dầu

Giả sử dầu được gia nhiệt từ nhiệt độ 300C lên 900C

Tổn thất nhiệt do khói thải ra ngoài

Q2 = (I4 – Ikkl)Nhiệt lượng đưa vào buồng lửa

Tận dụng nhiệt thải qua các thiết bị:

Giả sử tận dụng nguồn nhiệt để đun nước dùng trong sinh hoạt, với yêu cầu của khói thải ra khoảng

2000C, vì nhiệt độ khói thấp hơn nhiệt độ đọng sương sẽ gây ra hiện tượng ăn mòn đường ống

Tổn thất nhiệt do khói thải ra ngoài

Q2 = (I5 – Ikkl)

Với I5 = 3606,178 kJ/kgSuy ra Q2 = 3128,193 kJ/kg

q2 = 6,92 %

η = 89,08 %Nhiệt lượng đưa vào buồng lửa

+Chênh lệch nhiệt độ điểm kẹp:

Nhiệt lượng cần thiết để sinh hơi :

Với nhiệt lượng này thì nhiệt độ không khí nóng ra khỏi lò hơi sẽ có điểm kẹp âm Như vậy ta có thể sử dụng hơi nước có áp suất thấp hơn

+Chênh lệch nhiệt độ điểm kẹp:

Nhiệt lượng cần thiết để sinh hơi :

Với nhiệt lượng này thì nhiệt độ không khí nóng ra khỏi lò hơi sẽ có điểm kẹp âm Như vậy ta có thể sử dụng hơi nước có áp suất thấp hơn

Câu 5:?????