Barbara Halusiak Analiza wpływu wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na warunki wymiany ciepła w procesie nagrzewania wsadu w komorowym piecu grzewczym Promotor: Dr inż.

Download Report

Transcript Barbara Halusiak Analiza wpływu wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na warunki wymiany ciepła w procesie nagrzewania wsadu w komorowym piecu grzewczym Promotor: Dr inż.

Barbara Halusiak
Analiza wpływu wartości stosunku nadmiaru powietrza
spalania na warunki wymiany ciepła w procesie
nagrzewania wsadu w komorowym piecu grzewczym
Promotor:
Dr inż. Jarosław Boryca
Wstęp
Decydującą rolę w procesie nagrzewania wsadu stalowego, oprócz
przyjętej technologii, odgrywa eksploatacja pieców grzewczych.
Odpowiednie „prowadzenie” pieca może zapewnić zminimalizowanie
zużycia ciepła, straty stali na zgorzelinę oraz zabezpieczyć wysoką
jakość wyrobów finalnych i półwyrobów.
Ważnym zagadnieniem, pod względem jakości procesu nagrzewania,
jest wpływ warstwy zgorzeliny na warunki przepływu ciepła wewnątrz
wsadu. Procesom nagrzewania wsadu nieodłącznie towarzyszy
utlenianie stali. W wyniku tego zjawiska powstaje zgorzelina, której
obecność stanowi istotny problem dla procesu nagrzewania, gdyż może
ujemnie wpływać na intensywność nagrzewania, powodować wzrost
zużycia ciepła oraz obniżać wartości końcowych temperatur w
przekroju wsadu.
W pracy podjęto próbę określenia wpływu wartości stosunku nadmiaru
powietrza spalania na wielkości charakteryzujące warunki wymiany
ciepła w piecu podczas nagrzewania wsadu stalowego.
Cel i zakres pracy
Celem pracy było określenie wpływu wartości stosunku nadmiaru powietrza na
warunki wymiany ciepła w komorowym piecu grzewczym.
W ramach pracy wykonano przeprowadzono obliczenia i analizę wpływu wartości
stosunku nadmiaru powietrza spalania na stałą promieniowania układu piec-metal,
stałą promieniowania układu gaz-ściana-metal. Wykonano obliczenia procesu
nagrzewania oraz straty stli na zgorzelinę. Wyznaczono rozkład temperatur i
gęstości strumienia ciepła. Przeprowadzono obliczenia procesu nagrzewania z
uwzględnieniem powstawania zgorzeliny. Opracowano zależności matematyczne
opisujące wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na podstawowe
wielkości charakteryzujące warunki wymiany ciepła podczas procesu nagrzewania.
Do obliczeń wykorzystano własne programy komputerowe.
Założenia do obliczeń
-
Założono, iż w piecu komorowym nagrzewany jest jednostronnie
wsad płaski ze stali średniowęglowej. Nagrzewanie prowadzone
jest dwuetapowo:
I etap z liniowym wzrostem temperatury powierzchni
II etap ze stałą temperaturą powierzchni wsadu
Rys. 1. Ułożenie
wsadu w komorze
pieca
Założenia do obliczeń
 Do obliczeń przyjęto następujące założenia:
- wymiary wsadu b =1 m, l =2 m, s=0,3 m,
- wymiary pieca L =6 m, B= 3 m, H=2 m,
- gęstość wsadu ρ=7850 kg/m3,
- gęstość zgorzeliny ρzg=3900 kg/m3,
- efekt cieplny utleniania żelaza; przy nagrzewaniu stali QFe = 6000 kJ/kg,
- udział żelaza w zgorzelinie xFe=0,74,
- liczba sztuk wsadu w piecu n=5,
- końcowa temperatura powierzchni wsadu t”pow =1250 °C,
- początkowa temperatura w osi wsadu t’oś =20 °C,
- początkowa temperatura powierzchni wsadu t’pow =20 °C,
- szybkość podgrzewania M=400 K/h,
- emisyjność wsadu εm=0,8.

Przyjęto, że wsad stalowy nagrzewany jest w spalinach z gazu
ziemnego o składzie objętościowym :
-
CO2 - 0.1%
O2 - 0.1%
CH4 - 96.7%
C2H6 - 0.6%
N2 – 2.5%
-
Obliczenia przeprowadzono dla różnych wartości stosunku nadmiaru
powietrza spalania =1,05; 1,1; 1,15; 1,2; 1,25; 1,3; 1,35; 1,4.
Analiza wpływu wartości stosunku nadmiaru powietrza
spalania na stałą promieniowania układu piec-metal
Z zależności na stałą promieniowania układu piec- metal oraz na emisyjność
układu piec- metal wynika, że stała promieniowania układu piec- metal nie zależy
od wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania.
C piec m  C0   piecm   mś
 piecm 
m
1   mm  1   m 

 mm  f  
   piecm  f  
 m  f   

 mś  f  

  C piecm  f  




Emisyjność układu piec-metal zależy od współczynnika konfiguracji
oraz
emisyjności wsadu, która jest własnością charakterystyczną dla nagrzewanego
materiału i nie zależy od atmosfery pieca.
Współczynniki konfiguracji układu metal-metal oraz układu metal-ściana są
funkcją parametrów geometrycznych: wymiarów i ułożenia wsadu oraz wymiarów
komory roboczej pieca. Nie zależą więc od wartości stosunku nadmiaru powietrza
spalania.
Obliczenia dwuetapowego nagrzewania wsadu
Zgodnie z założeniami wykonano obliczenia procesu nagrzewania wsadu płaskiego,
przebiegającego dwuetapowo: I etap podgrzewania z liniowym wzrostem temperatury
powierzchni wsadu i II etap wygrzewania przy stałej temperaturze powierzchni
wsadu. Obliczenia przeprowadzono dla M=400 K/h.
W celu opracowania obliczeniowego programu komputerowego wykorzystano
zależności teoretyczne dotyczące nagrzewania wsadu i straty stali.
Rys.2. Okno programu do
obliczeń dwuetapowego procesu
nagrzewania wsadu płaskiego
9
2
8,8
Strata stali z, kg/m
Strata stali na zgorzelinę rośnie wraz ze
wzrostem wartości stosunku nadmiaru
powietrza spalania.
8,908
8,696
8,6
8,482
8,4
8,265
8,2
Wpływ wartości stosunku nadmiaru
powietrza spalania na stratę stali można
opisać zależnością :
8,045
8
7,822
7,8
7,6
7,596
7,4
7,366
7,2
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania
z  2,75309  4,4034  
1,45
α
Wpływ wartości stosunku nadmiaru
powietrza
spalania
na
ilość
powstającej zgorzeliny można opisać
zależnością :
z'  3,72039  5,95055  
Ilość zgorzeliny z', kg/m
Ilość zgorzeliny rośnie wraz ze
wzrostem wartości stosunku nadmiaru
powietrza spalania.
2
Rys.3. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania
na stratę stali dla szybkości podgrzewania M=400K/h
12,5
12,25
12
11,75
11,5
11,25
11
10,75
10,5
10,25
10
9,75
9,5
12,037
11,751
11,462
11,169
10,871
10,570
10,264
9,954
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
1,45
1,5
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
Rys.4. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na
ilość powstającej zgorzeliny dla szybkości podgrzewania M=400K/h
Grubość warstwy zgorzeliny szg., mm
3,1
Grubość warstwy zgorzeliny rośnie wraz
ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru
powietrza spalania.
3,087
3,013
3
2,939
2,9
2,864
2,8
2,788
Wpływ wartości stosunku nadmiaru
powietrza spalania na grubość warstwy
zgorzeliny można opisać zależnością:
2,710
2,7
2,632
2,6
2,552
2,5
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
1,45
szg  0,95384 1,52587 
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
Rys.5. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza
spalania na grubość warstwy zgorzeliny dla szybkości
podgrzewania M=400K/h
Wpływ wartości stosunku nadmiaru
powietrza spalania na wartość
racjonalnej szybkości podgrzewania
można opisać zależnością :
M racj .  120,78875 33,05335 
168
Racjonalna szybkość podgrzewania
Mracj., K/h
Wartość
racjonalnej
szybkości
podgrzewania rośnie wraz ze
wzrostem
wartości
stosunku
nadmiaru powietrza spalania.
166,9
166
165,4
164
163,8
162,2
162
160,6
160
158,9
158
157,1
156
155,3
154
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
1,45
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
Rys.6. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza
spalania na wartość racjonalnej szybkości podgrzewania
Analiza wpływu wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na
stałą promieniowania układu gaz- ściana- metal
W celu opracowania komputerowego programu obliczeniowego wykorzystano
analityczne zależności dotyczące procesu spalania, promieniowania gazów i
wymiany ciepła w piecach grzewczych.
Rys.7. Okno programowe do obliczenia stałej promieniowania układu
gaz- ściana- metal
Emisyjność układu gaz-ściana -metal
maleje wraz ze wzrostem wartości
stosunku nadmiaru powietrza spalania.
Emisyjność układu gaz-ściana-metal
Egśm
0,555
0,55
0,545
0,54
0,535
Wpływ wartości stosunku nadmiaru
powietrza spalania na emisyjność
układu gaz-ściana- metal dla I etapu
można opisać zależnością:
Etap I
0,53
Etap II
0,525
0,52
0,515
0,51
1
1,05
1,1 1,15
1,2 1,25
1,3 1,35
 gśm I  0,70798 0,20907   0,05129  2
1,4 1,45
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
a dla II etapu zależnością:
Cgśm II  4,03753 1,15698   0,28393  2
2. 4
Wpływ wartości stosunku nadmiaru
powietrza
spalania
na
stałą
promieniowania układu gaz-ścianametal dla I etapu można opisać
zależnością :
Cgśm I  4,01439 1,18563   0,29093  2
metal Cgśm, W/(m K )
Stała promieniowania układu gaz-ścianametal maleje wraz ze wzrostem wartości
stosunku nadmiaru powietrza spalania.
Stała promieniowania układu gaz-ściana-
Rys.8. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania
na emisyjność układu gaz- ściana- metal
a dla II etapu zależnością:
 gśm II  0,7121 0,20408   0,05009  2
3,16
3,14
3,12
3,1
3,08
3,06
3,04
3,02
3
2,98
2,96
2,94
2,92
2,9
Etap I
Etap II
1
1,05
1,1 1,15
1,2 1,25
1,3 1,35
1,4 1,45
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
Rys.9 Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania
na stałą promieniowania układu gaz- ściana- metal
Analiza wpływu wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na
temperaturę spalin i radiacyjny współczynnik przejmowania ciepła
W celu określenia wpływu wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na
temperaturę spalin i radiacyjny współczynnik przejmowania ciepła opracowano
programy komputerowe do wyznaczania temperatur wsadu, pieca i spalin oraz
gęstości strumienia ciepła dla obydwu etapów nagrzewania.
Rys.10.Okno programu do wyznaczania
temperatur wsadu, pieca i spalin oraz gęstości
strumienia ciepła dla etapu podgrzewania
Rys.11. Okno programowe do wyznaczenia
temperatur wsadu, pieca i spalin oraz gęstości
strumienia ciepła dla etapu wygrzewania
800
Współczynnik przejmowania ciepła, W/(m2 .K)
700
600
500
400
300
200
100
0
0 0,5
1 1,5
2 2,5 3
3,5 4
4,5 5
5,5 6 6,5
7 7,5
8 8,5
Czas, h
Rys. 12..Zmiana współczynnika przejmowania
ciepła w czasie nagrzewania
Analizując wykres można stwierdzić, że
współczynnik przejmowania ciepła rośnie dla
etapu podgrzewania i maleje dla etapu
wygrzewania.
Średni współczynnik przejmowania ciepła dla
etapu podgrzewania wynosi α=332 W/(m2 .K),
natomiast dla etapu wygrzewania
α=564 W/(m2 .K).
Rys. 13. Zmiany temperatur oraz gęstości strumienia
ciepła w czasie nagrzewania
o
Temperatura średnia spalin t sp śr, C
1140
1138
1136
1134
1132
1130
1128
1126
1124
1122
1120
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
1,45
Analizując otrzymane wyniki,
można
stwierdzić
iż
ze
wzrostem wartości stosunku
nadmiaru powietrza spalania
rośnie temperatura spalin w
czasie podgrzewania jak i
wygrzewania.
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
Rys. 14.Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania
na średnią wartość temperatury spalin w czasie podgrzewania
o
Temperatura średnia spalin t sp śr, C
1320
1318
1316
1314
1312
1310
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
1,45
Rys.15 Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na
średnią wartość temperatury spalin w czasie wygrzewania
Analiza wpływu wartości stosunku nadmiaru powietrza na warunki
wymiany ciepła w procesie nagrzewania wsadu z uwzględnieniem
powstającej warstwy zgorzeliny
W celu opracowania komputerowego programu obliczeniowego wykorzystano
analityczne zależności uwzględniające powstawanie zgorzeliny.
Rys.16. Okno programu do wyznaczania
temperatur oraz gęstości strumienia ciepła z
uwzględnieniem powstającej zgorzeliny dla
etapu podgrzewania
Rys.17. Okno programowe do wyznaczania
temperatur oraz gęstości strumienia ciepła z
uwzględnieniem powstającej zgorzeliny dla
etapu wygrzewania
Analizując otrzymane wyniki obliczeń
można stwierdzić, iż ze wzrostem
wartości stosunku nadmiaru powietrza
spalania
rośnie
średnia
wartość
strumienia ciepła od powstającej
zgorzeliny, co ma bezpośredni wpływ
na podniesienie temperatury pieca.
2
1550
zgorzeliny qzg, W/m
Średnia wartość strumienia ciepła od
1600
1500
1450
1400
1350
1300
1250
1200
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
1,45
Rys.18. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania
na średnią wartość strumienia ciepła od powstającej zgorzeliny
w czasie podgrzewania

q zg pod  242,42  934,76  
a dla okresu wygrzewania zależnością:
8200
8000
2
7800
W/m
Wpływ wartości stosunku nadmiaru
powietrza spalania na średnią wartość
strumienia ciepła od powstającej
zgorzeliny dla okresu podgrzewania
można opisać zależnością:
Średnia wartość strumienia ciepła od zgorzeliny q zg,
8400
7600
7400
7200
7000
6800
6600
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
1,45
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α

q zg wyg  2534,7  4052,6  
Rys.19. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na
średnią wartość strumienia ciepła od powstającej zgorzeliny w
czasie wygrzewania
o
Temperatura pieca t piec, C
z uwzględnieniem zgorzeliny
bez zgorzeliny
920
910
900
890
880
870
860
850
840
830
820
810
800
Wyniki obliczeń, z uwzględnieniem
powstającej zgorzeliny, świadczą o
tym, iż dla określonych czasów
podgrzewania ze wzrostem wartości
stosunku
nadmiaru
powietrza
spalania rośnie temperatura pieca.
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
1,45
Rys. 20. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania
na temperaturę pieca w czasie podgrzewania dla czasu τ=0,25 h
o
Temperatura pieca t piec, C
z uwzględnieniem zgorzeliny
Uwzględnienie warstwy powstającej
zgorzeliny powoduje, iż temperatura
pieca osiąga wyższe wartości niż dla
nagrzewania bez zgorzeliny.
bez zgorzeliny
1468,00
1467,80
1467,60
1467,40
1467,20
1467,00
1466,80
1466,60
1466,40
1466,20
1466,00
1465,80
1465,60
1465,40
1465,20
1465,00
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
Jednak
z
upływem
czasu
podgrzewania, wzrost ten jest już
bardzo niewielki.
1,45
Rys. 21. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na
temperaturę pieca w czasie podgrzewania dla czasu τ=3 h
z uwzględnieniem zgorzeliny
bez zgorzeliny
1420
o
Temperatura pieca t piec, C
1410
1400
1390
1380
1370
1360
1350
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
1,45
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
Rys. 22. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na
temperaturę pieca w czasie wygrzewania dla czasu τ=0,5 h
z uwzględnieniem zgorzeliny
bez zgorzeliny
1410
o
Temperatura pieca t piec, C
1420
1400
1390
1380
1370
1360
1350
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
1,45
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
Rys. 23. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na
temperaturę pieca w czasie wygrzewania dla czasu τ=5 h
Dla
czasu
wygrzewania
występuje podobna tendencja jak
dla podgrzewania, że wraz ze
wzrostem wartości stosunku
nadmiaru powietrza spalania
rośnie temperatura pieca.
ze zgorzeliną
o
Temperatura średnia spalin t sp śr, C
bez zgorzeliny
1260
Ze wzrostem wartości stosunku
nadmiaru
powietrza
spalania
rośnie średnia wartość temperatury
spalin,
z
uwzględnieniem
powstawania zgorzeliny.
1240
1220
1200
1180
1160
1140
1120
1
1,4
1,45
Rys. 24. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania
na średnią wartość temperatury spalin w czasie podgrzewania
z uwzględnieniem zgorzeliny
bez zgorzeliny
o
Temperatura średnia spalin t sp śr, C
Dla
okresu
podgrzewania
występują
bardziej
wyraźne
różnice pomiędzy wartościami z
uwzględnieniem zgorzeliny i bez
niej,
natomiast
dla
okresu
wygrzewania, dla mniejszych
wartości
stosunku
nadmiaru
powietrza spalania są one zbliżone,
a ze wzrostem wartości α różnica
ta rośnie.
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
ze zgorzeliną
1320
1319
1318
1317
1316
1315
1314
1313
1312
1311
1310
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
1,4
1,45
Rys. 25. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na
średnią wartość temperatury spalin w czasie wygrzewania
z uwzględnieniem zgorzeliny
2.
przejmowania ciepła α, W/(m K)
Średnia wartość współczynnika
z uwzględnieniem zgorzeliny
bez zgorzeliny
335
330
Można zauważyć, że z wzrostem
wartości stosunku nadmiaru
powietrza
spalania
maleje
średnia wartość współczynnika
przejmowania ciepła dla okresu
podgrzewania.
325
320
315
310
305
300
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
1,45
z uwzględnieniem zgorzeliny
2.
ciepła α, W/(m K)
Średnia wartość współczynnika przejmowania
Rys. 26. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na
średnią wartość współczynnika przejmowania ciepła w czasie
podgrzewania
bez zgorzeliny
580
560
540
520
500
480
460
440
420
400
380
360
340
320
300
Uwzględnienie
warstwy
powstającej
zgorzeliny
powoduje, iż średnia wartość
współczynnika
przejmowania
ciepła osiąga niższe wartości niż
dla nagrzewania bez zgorzeliny.
Dla okresy wygrzewania ma
miejsce podobna tendencja, przy
czym
występują
znacznie
większe
różnice
pomiędzy
współczynnikiem przejmowania
ciepła bez zgorzeliny i z jej
uwzględnieniem.
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
1,45
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
Rys. 27. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na średnią
wartość współczynnika przejmowania ciepła w czasie wygrzewania
2
strumienia ciepła q, W/m
Średnia wartość jednostkowego
z uwzględnieniem zgorzeliny
bez zgorzeliny
125000
124000
123000
122000
121000
120000
119000
118000
Analizując
wykresy,
można
117000
stwierdzić,
powstawanie
116000
zgorzeliny,
pomimo
wzrostu
115000
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
1,45
temperatury pieca, powoduje
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
zmniejszenie średniej wartości
jednostkowego strumienia ciepła Rys.28. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na
zarówno w okresie podgrzewania
średnią wartość jednostkowego strumienia ciepła w czasie
jak i wygrzewania.
podgrzewania
2
strumienia ciepła q, W/m
Średnia wartość jednostkowego
z uwzględnieniem zgorzeliny
bez zgorzeliny
26000
25000
24000
23000
22000
21000
20000
19000
18000
17000
16000
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α
1,45
Rys. 29. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na
średnią wartość jednostkowego strumienia ciepła w czasie wygrzewania
STWIERDZENIA I WNIOSKI
Na podstawie przeprowadzonej analizy teoretycznej oraz wykonanych obliczeń
można sprecyzować następujące wnioski:
A. Stała promieniowania układu piec-metal nie zależy od wartości stosunku
nadmiaru powietrza spalania. Wartość stałej promieniowania układu piec-metal
wynosi 3,83 co świadczy o tym, że mieści się w granicach dla dobrze
zaprojektowanego pieca grzewczego.
B. Strata stali na zgorzelinę, ilość zgorzeliny oraz grubość warstwy zgorzeliny
rośnie wraz ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania.
Zależność tych wielkości od wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania
można określić prostą zależnością liniową typu: y=a+b.x.
C. W celu ograniczenia straty stali na zgorzelinę, ilości zgorzeliny oraz grubości
warstwy zgorzeliny proces nagrzewania należy prowadzić z racjonalną
szybkością podgrzewania. Wartość racjonalnej szybkości podgrzewania rośnie
wraz ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania.
D. Emisyjność oraz stała promieniowania układu gaz-ściana-metal maleje wraz ze
wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania. Zależność tych
wielkości od wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania można określić
prostą zależnością wielomianową typu: y=a+b.x+c.x2.
E. Współczynnik przejmowania ciepła nie zależy od wartości stosunku nadmiaru
powietrza spalania, co można wytłumaczyć faktem, iż współczynnik
przejmowania ciepła oblicza się jako funkcję temperatury pieca, gęstości
strumienia ciepła i temperatury powierzchni wsadu, które to wielkości nie zależą
od wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania, jeżeli nie uwzględnia się
tworzenia zgorzeliny na powierzchni wsadu.
F. Ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania rośnie średnia
wartość temperatury spalin. Dla okresu podgrzewania wzrost ten jest bardziej
wyraźny, natomiast dla okresu podgrzewania jest on niewielki, bardziej stabilny.
Średnie wartości temperatury spalin dla okresu podgrzewania są znacznie niższe
niż dla okresu wygrzewania, jednak dla okresu podgrzewania występują większe
różnice pomiędzy temperaturą spalin na początku i na końcu nagrzewania.
G. Ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania rośnie strumień
ciepła od powstającej zgorzeliny zarówno dla okresu podgrzewania jak i
wygrzewania, dla tych samych czasów.
H. Ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania rośnie średnia
wartość strumienia ciepła od powstającej zgorzeliny, co ma bezpośredni wpływ
na podniesienie temperatury pieca.
I. Uwzględnienie warstwy powstającej zgorzeliny powoduje, iż temperatura pieca
osiąga wyższe wartości niż dla nagrzewania bez zgorzeliny.
J. Ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania rośnie temperatura
spalin w czasie podgrzewania jak i wygrzewania.
K. Ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania rośnie również
średnia wartość temperatury spalin, z uwzględnieniem powstawania zgorzeliny.
Dla okresu podgrzewania występują bardziej wyraźne różnice pomiędzy
wartościami z uwzględnieniem zgorzeliny i bez niej, natomiast dla okresu
podgrzewania, dla mniejszych wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania są
one zbliżone, a ze wzrostem wartości α różnica ta rośnie.
L. Wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania powoduje, iż maleje
średnia wartość współczynnika przejmowania ciepła dla okresu podgrzewania i
wygrzewania. Uwzględnienie warstwy powstającej zgorzeliny powoduje, iż
średnia wartość współczynnika przejmowania ciepła osiąga niższe wartości niż
dla nagrzewania bez zgorzeliny.
M. Reasumując zwiększenie wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania
powoduje wzrost temperatury pieca, zmniejszenie współczynnika przejmowania
ciepła, ale zmniejszenie średniej wartości jednostkowego strumienia ciepła, w
związku z czym aby utrzymać parametry temperaturowe w czasie nagrzewania,
należy zwiększyć czas zarówno podgrzewania jak i wygrzewania, przez co
maleje wydajność pieca.
Dziękuję za uwagę