30. Шамот. Его свойства.

Огнеупорный кирпич, в составе которого присутствует порядка 70% шамота, является универсальным решением для футеровки топливных камер промышленных печей и топок каминов и отопительных печек, где температура может достигать 1600-1800 градусов. Универсальность определяется в первую очередь физическими свойствами шамотного кирпича, позволяющими использовать его там, где огнеупорные кирпичи другого типа не справляются:

• предельная температура, при которой не происходит растрескивания 1690 градусов (в некоторых технических описаниях – 1800 градусов);

• содержание оксида трехвалентного алюминия не менее 30%, что определяет открытую пористость на уровне 24%, благодаря которой теплопроводные свойства шамотного кирпича соответствуют свойствам красного кирпича;

• температура размягчения 1300 градусов при пределе прочности на сжатие 15Н/м2.

Надо сказать, что теплопроводные свойства шамотного кирпича варьируют при переходе в другую подгруппу огнеупорности (ШБ), где содержание окислов алюминия 28% против 30% для кирпичей серии ША. Уменьшение алюминиевых включений ведет к увеличению пористости материала, что положительно сказывается на аккумулирующих свойствах шамотного кирпича. Воздух, содержащийся в порах, имеет меньшую теплопроводность, нежели глина, что определяет более длительный разогрев и, как следствие, медленное остывание.

Другой аспект универсальности сводится к химическим свойствам шамотного кирпича: огнеупорные кирпичи серии ША и ШБ не подвержены действию шлаков, кислот и щелочей, которые выделяются при сжигании неорганического топлива.

Шамотный кирпич – отличный огнеупор, основной строительный материал для печей различного назначения, а именно – той их части, которая непосредственно соприкасается с огнем или подвергается воздействию высоких температур. Шамотный кирпич выдерживает как очень высокую температуру (до 1000°С, а иногда и до 1600°С), так и резкие колебания температуры (что обуславливает его применение, например, при строительстве дымоходов).

К разновидностям шамотных изделий относятся многошамотные, бесшамотные, каолиновые и полукислые изделия.

Что же такое шамот? Шамот (франц. chamotte), огнеупорная глина, обожженная до потери пластичности и удаления из нее химически связанной воды. Глина для обжига заготавливается в виде кусков неправильной формы или в виде брикетов, приготовленных на специальных прессах, обычно вальцевых или ленточных. Обжиг производится во вращающихся, шахтных или других печах. При температуре обжига 1200— 1500°С получают высокожженный шамот. Степень спекания высокожженного шамота характеризуется водопоглощением, которое может составлять от 2 до 10%. Далее шамот измельчают в порошок на мельницах. Шамотный порошок может быть грубозернистым или мелкозернистым. Величину помола можно определить по удельной поверхности, которая может составлять около 8000 см/г. Шамотная керамическая масса, используемая в промышленности, представляет собой огнеупорную глину с добавками шамотного порошка. Шамот вводят для снижения пластичности и уменьшения усадки изделий из шамотных масс при сушке и обжиге. Известны десятки видов глин, которые отличаются не только по цвету, но и по своим физико-химическим характеристикам. Применяют и смеси различных глин с шамотным порошком.

Характеристика:

- достаточная механическая прочность;

- хорошая сопротивляемость длительным механическим нагрузкам при температуре службы (высокая жаростойкость);

- способность огнеупора выдерживать в течение длительного времени достаточно большие скорости подъема, снижения (термостойкость);

- постоянство объема огнеупора при температуре службе, т.е. незначительные величины его дополнительной усадки или дополнительного роста;

- правильность формы, точность размеров и внешний вид в соответствии с техническими условиями.

- огнеупорные материалы хранят рассортированными по маркам и размерам в стальной таре в закрытых складах.

К разновидностям шамотных изделий относятся многошамотные, бесшамотные, каолиновые и полукислые изделия.

31.(53.) Как изменится теплота сгорания газа если содержание СН₄ уменьшить на 10% а С₂Н₆ - увеличить на 10%?

_{Теплота сгорания увеличится.}

32. Пирометрический коэффициент.

Пирометрический коэффициент hпир зависит от условий сжигания топлива и определяется экспериментально. Приближенные значения пирометрического коэффициента для камерных печей (газовое и жидкое топливо) 0,73–0,83; для туннельных печей 0,78–0,83. При беспламенном способе сжигания газа hпир » 0,9.

33. Почему количество рядов принимается равным 2?

Обычно число рядов принимают из конструктивных соображений равным одному или двум, имея в виду, что отношение длины к ширине печи должно быть порядка 5 - 6 ( в некоторых случаях до 8 - 10). По данным В. А. Кривандина, если в печи одновременно находится менее двухсот заготовок, применяется однорядное расположение, а если более 400, то печь выполняют трехрядной.

34. Почему в расчетах применяется низшая теплота сгорания, а не высшая.

В энергетике для определения реальных величин расхода используются понятия высшей теплоты сгорания и низшей теплоты сгорания. При этом высшая теплота сгорания есть удельная теплота сгорания при идеальных условиях. Низшая теплота сгорания отражает реальное количество теплоты, которое будет получено при сжигании. Отличия высшей и низшей теплоты сгорания в первую очередь связаны с содержанием влаги в реальном топливе.

Количество тепла, выделяющегося при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м3 газового топлива, при условии, что образующиеся водяные пары в продуктах сгорания конденсируются, называется высшей теплотой сгорания топлива.

В условиях температур и парциального давления Н20 на всем протяжении газового тракта парогенератора водяные пары, содержащиеся в продуктах сгорания, не конденсируются и вместе с ними отводятся в атмосферу. Следовательно, некоторая часть тепла, выделившегося при сгорании затрачивается на образование водяного пара и не может быть использована в парогенераторе. Поэтому теплота сгорания получается меньше освобождающейся при горении химической энергии топлива.

Количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого или 1 м3 газового топлива, за вычетом тепла парообразования водяных паров, образующихся при горении, называется низшей теплотой сгорания.

Применяется низшая теплота сгорания, а не высшая, т.к. низшая теплота сгорания топлива больше соответствует действительному положению, т.к. практически при сжигании топлива пары воды в газообразном состоянии уносятся с продуктами сгорания и => теплота конденсации водяных паров при охлаждении продуктов сгорания (которая учитывается при расчете высшей теплоты сгорания) никуда не идет, а уходит в атмосферу.

Теплота́ сгора́ния — это количество выделившейся теплоты при полном сгорании массовой (для твердых и жидких веществ) или объёмной (для газообразных) единицы вещества. Измеряется в джоулях или калориях. Теплота сгорания, отнесённая к единице массы или объёма топлива, называется удельной теплотой сгорания (дж или кал на 1 кг, м³ или моль).

Различают высшую (Q_B) и низшую (Q_H) теплоту сгорания.

Под высшей теплотой сгорания понимают то количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании вещества, включая теплоту конденсации водяных паров при охлаждении продуктов сгорания.

Низшая теплота сгорания соответствует тому количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании, без учёта теплоты конденсации водяного пара. Теплоту конденсации водяных паров также называют скрытой теплотой сгорания.

Теплоту сгорания жидкого и твердого топлива вычисляют по формуле Д.И. Менделеева. Высшее удельное количество теплоты сгорания определяют по формуле:

Q_В=339C+1256H-109(O-S) (1.1.)

Низшее (рабочее) удельное количество теплоты сгорания топлива определяют по выражению:

Q_H=Q_В-25(9H+W) (1.2.)

В указанных формулах содержание химических элементов выражается в процентах.

Низшая, или рабочая, теплота сгорания Q_H - это теплота сгорания, получаемая в практических условиях. Вычитаемое 25(9H+W) представляет собой удельное количество теплоты, которое затрачивается на превращение в пар влаги, выделяющейся при сгорании топлива. Пар уносится с продуктами сгорания в атмосферу (9Н- число массовых частей воды, образующихся при сгорании одной массовой части водорода; Н, W - содержание, в топливе соответственно водорода и воды, процентов). В приведенном выражении принято, что дымовые газы охлаждаются до +20°С, оставаясь в газо- и парообразном состояниях. Значит, 1кг пара при выносе в атмосферу будет забирать 2671-(100-20)-2,0096=2512 кДж/кг(2671 кДж/кг- количество теплоты, затрачиваемой на испарение 1 кг воды, (100-20) - условный перепад температуры паров воды, °С; 2,0096 кДж/кг - теплоемкость паров воды).