熱值方面,1千卡每千克等于4.18千焦耳每千克,1千卡每標(biāo)準(zhǔn)立方米等于4.18千焦耳每標(biāo)準(zhǔn)立方米。
溫度轉(zhuǎn)換關(guān)系為:攝氏度(℃)與華氏度(℉)之間的換算公式為攝氏度等于華氏度減去32后乘以5/9。
容積單位換算中,1英制加侖等于4.54609升,而1美制加侖等于3.785435升。
排放量的計(jì)算中,1ppm表示體積含量的百萬分之一,而ppm乘以C(特定系數(shù))等于每標(biāo)準(zhǔn)立方米的毫克數(shù)。
燃料的分類、性質(zhì)和特點(diǎn)部分指出,燃油包括柴油和重油。柴油根據(jù)凝點(diǎn)不同分為多個(gè)等級(jí),適用于不同溫度條件。輕柴油的使用和運(yùn)輸溫度應(yīng)高于其凝點(diǎn)3至5攝氏度,以避免石蠟析出堵塞管路。輕柴油的運(yùn)動(dòng)粘度(20℃)通常在1.8至8.0厘斯托克斯之間,熱值約為42900千焦耳每千克。重柴油則需要預(yù)熱設(shè)備,其運(yùn)動(dòng)粘度(50℃)一般在13.5至36厘斯托克斯之間。
重油按其在50℃時(shí)的恩氏粘度分為20、60、100和200號(hào)四個(gè)等級(jí),這些等級(jí)也大致等同于該油品在80℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度。熱值大約為9800千卡每千克。需要注意的是,中國的編號(hào)與國際上的編號(hào)不同,使用時(shí)應(yīng)確認(rèn)其實(shí)際粘度。一般機(jī)械霧化燃燒的油嘴前油的粘度應(yīng)小于25厘斯托克斯,重油加熱器的作用是降低重油粘度至可霧化燃燒的程度。燃料油的雜質(zhì)、水分和殘?zhí)亢康榷紩?huì)對(duì)燃燒狀況產(chǎn)生影響。
熱量的計(jì)算公式包括:
1. 經(jīng)某一過程溫度變化為△t時(shí),吸收(或放出)的熱量Q,表示為Q=c×m×△t。其中,c是與該過程相關(guān)的比熱容,m是質(zhì)量,△t是溫度變化量。
2. 固體燃料完全燃燒釋放的熱量計(jì)算公式為Q放=mq,氣體燃料完全燃燒釋放的熱量計(jì)算公式為Q=Vq。其中,Q表示熱量(焦耳),q表示熱值(焦耳每千克或每立方米),m表示固體燃料的質(zhì)量(千克),V表示氣體燃料的體積(立方米)。
熱量計(jì)算常用公式舉例說明:
例1:將100克水從20℃加熱至90℃,需要供給的熱量是多少?一根鐵釘?shù)馁|(zhì)量約為10克,從1000℃冷卻至25℃,會(huì)放出多少熱量?[水的比熱容c水=4.2×10^3J/(kg·℃);鐵的比熱容c鐵=0.46×10^3J/(kg·℃)]。
解析:水吸收的熱量Q吸=c水×m1×(t1-t01)=4.2×10^3J/(kg·℃)×0.1kg×(90℃-20℃)=2.94×10^4J,鐵釘放出的熱量Q放=c鐵×m2×(t02-t2)=0.46×10^3J/(kg·℃)×0.01kg×(1000℃-25℃)=4.485×10^3J。
例2:假定濕物料為1千克,含水量30%,水分烘干掉27%,水的汽化潛熱為2260千焦耳每千克,干物料比熱為C(千焦耳每千克·攝氏度),烘干時(shí)溫度為t,則需要的熱值為:0.7C(t-25)+0.3×4.2(t-25)+(0.3-0.03)×2260。
說明:0.7C(t-25)表示70%的物料溫度從常溫25℃升至烘干時(shí)的溫度t所消耗的熱量;0.3×4.2(t-25)表示含量30%的水溫度從常溫25℃升至烘干時(shí)的溫度t所消耗的熱量(水的比熱為4.2千焦耳每千克);(0.3-0.03)×2260表示蒸發(fā)27%的水分所需的熱量。
掌握上述單位和計(jì)算公式對(duì)于熱能行業(yè)來說是非常有用和便捷的。當(dāng)然,我們可以進(jìn)一步探討這個(gè)熱量計(jì)算問題,特別是如何將這些公式應(yīng)用于實(shí)際場景中,并考慮一些額外的因素,如熱損失、加熱效率等。
### 考慮熱損失和加熱效率
在實(shí)際應(yīng)用中,熱量在傳遞過程中往往會(huì)有一定的損失,比如通過輻射、對(duì)流或傳導(dǎo)等方式散失到環(huán)境中。此外,加熱設(shè)備本身也可能不是100%高效的,這意味著部分輸入的能量可能無法轉(zhuǎn)化為所需的熱能。
為了更準(zhǔn)確地計(jì)算所需的熱量,我們可以引入一個(gè)加熱效率因子(η),它表示實(shí)際傳遞給物料的熱量與輸入加熱設(shè)備總能量的比值。同時(shí),我們還需要考慮熱損失(Q_loss),這通常是一個(gè)基于實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的值。
### 修改后的熱量計(jì)算公式
考慮到熱損失和加熱效率,我們可以將之前的熱量計(jì)算公式修改為:
\[ Q_{\text{required}} = \frac{Q_{\text{theoretical}}}{\eta} + Q_{\text{loss}} \]
其中,\( Q_{\text{theoretical}} \) 是根據(jù)物料性質(zhì)、初始和最終溫度以及含水量變化計(jì)算出的理論熱量需求,而 \( Q_{\text{required}} \) 是實(shí)際需要的熱量。
### 應(yīng)用實(shí)例
回到之前的例子,如果我們假設(shè)加熱效率為80%(即 \( \eta = 0.8 \)),并且根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得知每千克濕物料在烘干過程中會(huì)有大約500焦耳的熱損失(\( Q_{\text{loss}} = 500 \, \text{J/kg} \)),則我們可以重新計(jì)算烘干1千克濕物料所需的熱量。
首先,我們根據(jù)之前的公式計(jì)算出理論熱量需求(這里我們不再重復(fù)具體的計(jì)算過程,但假設(shè)它已經(jīng)被計(jì)算出來為 \( Q_{\text{theoretical}} \)):
\[ Q_{\text{theoretical}} = \text{(之前計(jì)算出的值)} \]
然后,我們應(yīng)用修改后的公式來計(jì)算實(shí)際所需的熱量:
\[ Q_{\text{required}} = \frac{Q_{\text{theoretical}}}{0.8} + 500 \, \text{J} \]
### 注意事項(xiàng)
1. **加熱效率**:加熱效率因子 \( \eta \) 的值通常需要通過實(shí)驗(yàn)或查閱相關(guān)設(shè)備的技術(shù)文檔來確定。
2. **熱損失**:熱損失的值也可能因物料性質(zhì)、環(huán)境條件、加熱方式等多種因素而異,因此需要根據(jù)具體情況進(jìn)行評(píng)估。
3. **物料性質(zhì)**:在計(jì)算過程中,物料的比熱容、含水量、汽化潛熱等參數(shù)都是非常重要的,必須準(zhǔn)確獲取。
4. **安全因素**:在實(shí)際操作中,還需要考慮安全因素,如避免過熱導(dǎo)致物料損壞或引發(fā)火災(zāi)等。
通過綜合考慮這些因素,我們可以更準(zhǔn)確地計(jì)算出烘干物料所需的熱量,并設(shè)計(jì)出更加高效、安全的加熱系統(tǒng)。