BAZELE COMBUSTIEI SI PIERDERII DE CALDURA
PROCESE DE COMBUSTIE, principalii producători de energie ai civilizației noastre din trecut, sunt și astăzi și vor fi mereu în viitorul apropiat. Odată cu arderea combustibililor fosili într-un ritm din ce în ce mai mare, este esențial să gestionăm în mod corespunzător aceste procese pentru a păstra mediul și a asigura viabilitatea civilizației noastre.
Aceleași principii de ardere se aplică cazanelor, încălzitoarelor și altor forme de ardere industrială, cum ar fi șemineele și camerele de ardere. În acest context, termenul "cazan", așa cum este citat în acest document, este interschimbabil cu termenul "încălzitor" (dacă nu se indică altfel).
Combustibilii tradiționali sunt compuși practic din două elemente: carbon și hidrogen. În timpul arderii, acestea se combină cu oxigenul pentru a produce căldură și puterea calorică provine din conținutul de carbon și hidrogen. Combustibilii nefosili, cum ar fi biomasa și alcoolul, conțin, de asemenea, oxigen în structurile lor moleculare.
În mod ideal, arderea descompune structura moleculară a combustibilului: carbonul se oxidează în dioxid de carbon (CO2) și hidrogen în vapori de apă (H2O). Cu toate acestea, un proces incomplet creează produse nedorite și periculoase. Pentru a asigura o ardere completă, chiar și echipamentele moderne cu multe caracteristici trebuie să funcționeze cu aer în exces. Cu alte cuvinte, pentru a obține arderea completă, trebuie să treacă prin arzător mai mult aer (având aproximativ 21% oxigen în volum) decât este necesar din punct de vedere chimic. Acest exces de aer accelerează amestecul aer-combustibil.
Pe de o parte, în timpul acestui proces, este sigur că aproape tot combustibilul primește oxigenul necesar pentru a fi ars înainte ca acesta să se răcească la temperaturi sub combustie datorită contactului cu suprafețele. De asemenea, previne explozia oricărui reziduu de combustie în interiorul cazanului.
Pe de altă parte, excesul de aer irosește energia prin propagarea căldurii prin canalul de ardere. Există o distincție subtilă între eficiența energetică și siguranță atunci când vine vorba de a furniza cât mai puțin aer posibil arzătorului. Astfel, proprietarii și operatorii cazanelor vor dori să știe dacă operațiunile lor sunt profitabile. Obiectivul fiind îmbunătățirea eficienței energetice a cazanelor, ar fi util să se examineze cauzele pierderilor termice în funcționarea unui cazan.
PIERDERE DE CĂLDURĂ unui cazan sunt bine descrise de Societatea Americană a Inginerilor Mecanici (ASME) în codul său strict de testare a puterii PTC4.1 (1973). Acest cod se aplică oricărei categorii de combustibil utilizat, dar majoritatea sistemelor de încălzire din Canada funcționează cu gaze naturale sau petrol și multe pierderi enumerate în cod nu se aplică. Alte sisteme sunt suficient de mici încât pierderile lor se încadrează într-o categorie „necontabilizată”, pentru care se poate asuma doar o valoare. O metodă simplificată pentru cuantificarea eficienței unui cazan este utilizată conform acestei ecuații:
% eficiență (E) = (ieșire ÷ intrare) X 100, unde: ieșire = intrare - pierderi
Eficiență% (E) = 100 - pierderi unde pierderile pot fi calculate conform codului ASME de testare a puterii
Deoarece acest cod folosește măsurători imperiale, este necesar să se convertească temperaturile în grade Fahrenheit (° F) și unitățile termice în Btu pe kilogram. Această conversie poate fi efectuată conform următoarei formule de conversie:
ºF = (1,8 3 ºC) + 32
Btu/lb = 0,4299 3 kJ/kg