25
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

Barbara Halusiak

  • Upload
    teryl

  • View
    47

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

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. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Barbara Halusiak

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

Page 2: Barbara Halusiak

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.

Wstęp

Page 3: Barbara Halusiak

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.

Page 4: Barbara Halusiak

Założenia do obliczeńZałożono, 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

Page 5: Barbara Halusiak

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.

Page 6: Barbara Halusiak

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.

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.

mśmpiecmpiec CC 0 mmm

mmpiec

11

fC

f

ff

f

mpiec

mpiecm

mm

Page 7: Barbara Halusiak

Obliczenia dwuetapowego nagrzewania wsaduZgodnie 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

Page 8: Barbara Halusiak

7,366

7,596

7,822

8,045

8,265

8,482

8,696

8,908

7,2

7,4

7,6

7,8

8

8,2

8,4

8,6

8,8

9

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

Stra

ta s

tali

z, k

g/m2

Rys.3. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na stratę stali dla szybkości podgrzewania M=400K/h

Strata stali na zgorzelinę rośnie wraz ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania.

Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na stratę stali można opisać zależnością :

40344753092 ,,z

9,954

10,264

10,570

10,87111,169

11,46211,751

12,037

9,59,75

1010,25

10,510,75

1111,25

11,511,75

1212,25

12,5

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

Ilość

zgo

rzel

iny

z', k

g/m2

Rys.4. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na ilość powstającej zgorzeliny dla szybkości podgrzewania M=400K/h

Ilość zgorzeliny rośnie wraz ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania.

Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na ilość powstającej zgorzeliny można opisać zależnością :

950555720393 ,,'z

Page 9: Barbara Halusiak

2,552

2,710

2,788

2,864

2,939

3,013

3,087

2,632

2,5

2,6

2,7

2,8

2,9

3

3,1

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

Gru

bość

war

stw

y zg

orze

liny

szg

., m

m

Rys.5. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na grubość warstwy zgorzeliny dla szybkości podgrzewania M=400K/h

Grubość warstwy zgorzeliny rośnie wraz ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania.

Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na grubość warstwy zgorzeliny można opisać zależnością:

525871953840 ,,szg

155,3

157,1

158,9

160,6

162,2

163,8

165,4

166,9

154

156

158

160

162

164

166

168

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

Racj

onal

na s

zybk

ość

podg

rzew

ania

M

racj.

, K/h

Rys.6. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na wartość racjonalnej szybkości podgrzewania

Wartość racjonalnej szybkości podgrzewania rośnie wraz ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania.

Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na wartość racjonalnej szybkości podgrzewania można opisać zależnością :

053353378875120 ,,M .racj

Page 10: Barbara Halusiak

Analiza wpływu wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na stałą promieniowania układu gaz- ściana- metal

Rys.7. Okno programowe do obliczenia stałej 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.

Page 11: Barbara Halusiak

0,51

0,515

0,52

0,525

0,53

0,535

0,54

0,545

0,55

0,555

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

Emis

yjn

ość

ukł

adu

gaz

-ści

ana-

me

tal

Egśm Etap I

Etap II

Rys.8. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na emisyjność układu gaz- ściana- metal

2051290209070707980 ,,,Igśm

205009020408071210 ,,,IIgśm

Emisyjność układu gaz-ściana -metal maleje wraz ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania.

Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na emisyjność układu gaz-ściana- metal dla I etapu można opisać zależnością:

a dla II etapu zależnością:

2,92,922,942,962,98

33,023,043,063,08

3,13,123,143,16

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

Stał

a p

rom

ien

iow

ania

ukł

adu

gaz

-ści

ana-

me

tal C

gśm

, W/(

m2. K4 )

Etap I

Etap II

Rys.9 Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na stałą promieniowania układu gaz- ściana- metal

2290930185631014394 ,,,C Igśm

2283930156981037534 ,,,C IIgśm

Stała promieniowania układu gaz-ściana- metal maleje wraz ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania.

Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na stałą promieniowania układu gaz-ściana-metal dla I etapu można opisać zależnością :

a dla II etapu zależnością:

Page 12: Barbara Halusiak

Analiza wpływu wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na temperaturę spalin i radiacyjny współczynnik przejmowania ciepła

Rys.10.Okno programu do wyznaczania temperatur wsadu, pieca i spalin oraz gęstości strumienia ciepła dla etapu podgrzewania

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.11. Okno programowe do wyznaczenia temperatur wsadu, pieca i spalin oraz gęstości strumienia ciepła dla etapu wygrzewania

Page 13: Barbara Halusiak

0

100

200

300

400

500

600

700

800

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

Wsp

ółc

zyn

nik

prz

ejm

ow

ania

cie

pła

, W/(

m2

.K

)

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. 12..Zmiana współczynnika przejmowania ciepła w czasie nagrzewania

Rys. 13. Zmiany temperatur oraz gęstości strumienia ciepła w czasie nagrzewania

Page 14: Barbara Halusiak

1120

1122

1124

1126

1128

1130

1132

1134

1136

1138

1140

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

Tem

pera

tura

śre

dnia

spa

lin t

sp ś

r, o C

Rys. 14.Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na średnią wartość temperatury spalin w czasie podgrzewania

1310

1312

1314

1316

1318

1320

1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α

Tem

pera

tura

śre

dnia

spa

lin t

sp ś

r, o C

Rys.15 Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na średnią wartość temperatury spalin w czasie wygrzewania

Analizując otrzymane wyniki, można stwierdzić iż ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania rośnie temperatura spalin w czasie podgrzewania jak i wygrzewania.

Page 15: Barbara Halusiak

Analiza wpływu wartości stosunku nadmiaru powietrza na warunki wymiany ciepła w procesie nagrzewania wsadu z uwzględnieniem

powstającej warstwy zgorzeliny

Rys.16. Okno programu do wyznaczania temperatur oraz gęstości strumienia ciepła z uwzględnieniem powstającej zgorzeliny dla etapu podgrzewania

W celu opracowania komputerowego programu obliczeniowego wykorzystano analityczne zależności uwzględniające powstawanie zgorzeliny.

Rys.17. Okno programowe do wyznaczania temperatur oraz gęstości strumienia ciepła z uwzględnieniem powstającej zgorzeliny dla etapu wygrzewania

Page 16: Barbara Halusiak

1200

1250

1300

1350

1400

1450

1500

1550

1600

1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α

Śre

dn

ia w

arto

ść s

tru

mie

nia

cie

pła

od

zgo

rze

liny

qzg

, W/m

2

Rys.18. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na średnią wartość strumienia ciepła od powstającej zgorzeliny w czasie podgrzewania

6600

6800

7000

7200

7400

7600

7800

8000

8200

8400

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

Śred

nia

war

tość

str

umie

nia

ciep

ła o

d zg

orze

liny

qzg

,

W/m

2

Rys.19. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na średnią wartość strumienia ciepła od powstającej zgorzeliny w czasie 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.

Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na średnią wartość strumienia ciepła od powstającej zgorzeliny dla okresu podgrzewania można opisać zależnością:

7693442242 ,,q podzg

a dla okresu wygrzewania zależnością:

6405272534 ,,q wygzg

Page 17: Barbara Halusiak

800810820830840850860870880890900910920

1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α

Tem

pe

ratu

ra p

ieca

tp

iec,

o C

z uwzględnieniem zgorzeliny bez zgorzeliny

1465,001465,201465,401465,601465,801466,001466,201466,401466,601466,801467,001467,201467,401467,601467,801468,00

1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α

Tem

pera

tura

pie

ca t pie

c, o C

z uwzględnieniem zgorzeliny bez zgorzeliny

Rys. 21. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na temperaturę pieca w czasie podgrzewania dla czasu τ=3 h

Rys. 20. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na temperaturę pieca w czasie podgrzewania dla czasu τ=0,25 h

Wyniki obliczeń, z uwzględnieniem powstającej zgorzeliny, świadczą o tym, iż dla określonych czasów podgrzewania ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania rośnie temperatura pieca.

Jednak z upływem czasu podgrzewania, wzrost ten jest już bardzo niewielki.

Uwzględnienie warstwy powstającej zgorzeliny powoduje, iż temperatura pieca osiąga wyższe wartości niż dla nagrzewania bez zgorzeliny.

Page 18: Barbara Halusiak

1350

1360

1370

1380

1390

1400

1410

1420

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

Tem

pera

tura

pie

ca t pie

c, o C

z uwzględnieniem zgorzeliny bez zgorzeliny

1350

1360

1370

1380

1390

1400

1410

1420

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

Tem

pera

tura

pie

ca t pie

c, o C

z uwzględnieniem zgorzeliny bez zgorzeliny

Rys. 22. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na temperaturę pieca w czasie wygrzewania dla czasu τ=0,5 h

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.

Page 19: Barbara Halusiak

1120

1140

1160

1180

1200

1220

1240

1260

1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α

Tem

pe

ratu

ra ś

red

nia

sp

alin

tsp

śr, o C

bez zgorzeliny ze zgorzeliną

1310

1311

1312

1313

1314

1315

1316

1317

1318

1319

1320

1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α

Tem

pe

ratu

ra ś

red

nia

sp

alin

tsp

śr, o C

bez zgorzeliny ze zgorzeliną

Rys. 24. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na średnią wartość temperatury spalin w czasie podgrzewania

z uwzględnieniem zgorzeliny

Rys. 25. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na średnią wartość temperatury spalin w czasie wygrzewania

z uwzględnieniem zgorzeliny

Ze wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania rośnie 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 wygrzewania, dla mniejszych wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania są one zbliżone, a ze wzrostem wartości α różnica ta rośnie.

Page 20: Barbara Halusiak

300

305

310

315

320

325

330

335

1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α

Śre

dn

ia w

arto

ść w

spó

łczy

nn

ika

prz

ejm

ow

ania

cie

pła

α, W

/(m

2. K

)

z uwzględnieniem zgorzeliny bez zgorzeliny

300320340360380400420440460480500520540560580

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

Śred

nia

war

tość

wsp

ółcz

ynni

ka p

rzej

mow

ania

ciep

ła α

, W/(

m2.K)

z uwzględnieniem zgorzeliny bez zgorzeliny

Rys. 26. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na średnią wartość współczynnika przejmowania ciepła w czasie

podgrzewania

Rys. 27. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na średnią wartość współczynnika przejmowania ciepła w czasie wygrzewania

Można zauważyć, że z wzrostem wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania maleje średnia wartość współczynnika przejmowania ciepła dla okresu podgrzewania.

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.

Page 21: Barbara Halusiak

115000116000117000

118000119000120000121000122000

123000124000125000

1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α

Śre

dn

ia w

arto

ść je

dn

ost

kow

ego

stru

mie

nia

cie

pła

q, W

/m2

z uwzględnieniem zgorzeliny bez zgorzeliny

160001700018000

1900020000210002200023000

240002500026000

1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45Wartość stosunku nadmiaru powietrza spalania α

Śre

dn

ia w

arto

ść je

dn

ost

kow

ego

stru

mie

nia

cie

pła

q, W

/m2

z uwzględnieniem zgorzeliny bez zgorzeliny

Rys.28. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na średnią wartość jednostkowego strumienia ciepła w czasie

podgrzewania

Rys. 29. Wpływ wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na średnią wartość jednostkowego strumienia ciepła w czasie wygrzewania

Analizując wykresy, można stwierdzić, powstawanie zgorzeliny, pomimo wzrostu temperatury pieca, powoduje zmniejszenie średniej wartości jednostkowego strumienia ciepła zarówno w okresie podgrzewania jak i wygrzewania.

Page 22: Barbara Halusiak

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.

Page 23: Barbara Halusiak

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.

Page 24: Barbara Halusiak

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.

Page 25: Barbara Halusiak

Dziękuję za uwagę