隧道式砖瓦干燥室热平衡、热效率测定与计算方法

本标准适用于干燥粘土、页岩、粉煤灰、煤矸石等砖瓦坯体的隧道干燥室热平衡、热效率测定与计算方法。 1.基本术语的定义 1.1 湿坯 末经干燥的砖瓦坯体。 1.2干坯 经过干燥尚残留少量水份的砖瓦坯体。 1.3绝干坯 含水率为零的砖瓦坯体。 1.4干燥周期 坯体干燥时，进出干燥室所持续的时间。 2 计量单位 本标准采用国际单位制(SI)单位。 3符号、代号 本标准所采用的符号、代号见附录C(参考件)。 4基准 4.1热平衡在干燥室稳定条件下，根据对一个干燥周期的测定结果确定。 4.2 温度以环境温度为基准。 4.3产品及各种热量计算均以一万块普通砖为计算基数，其它产品原则上按普通砖体积计算。当其它产品与普通砖混合干燥时，可按其中的普通砖质量计算，但应加以说明。 5 热平衡示意图 6 记录、测定事项 记录、测定事项见附录A(补充件)。 7 测定方法 全部测定项目(分析化验除外)均在同一干燥周期内进行。以各次测定数值的算术平均值作为测定结果。 7.1 外界条件 7.1.1环境温度 在距干燥室墙体2m左右的地方用玻璃温度计每小时测定一次。 7.1.2大气压强 大气压强用大气压力计测量或采用当地气象部门同期测量的数据。 7.2 热风及其它热源 热风及其它热源的温度、湿度、流量、成分以及测定间隔按GB 6053-85《轮窑热平衡、热效率测定与计算方法》中测量烟气和热风的有关规定进行。 7.3坯体 7.3.1湿坯 7.3.1.1 温度与质量 每间隔2~4h从码坯线上或进车口取5块湿坯作一次测定。 测定温度用半导体点温计，称量质量原则上用台称。 7.3.1.2含水率 每间隔2~4h保留2块测定温度时所取的湿坯(或在坯体上取小试块)。以107±2℃加热坯体至恒量(前后两次称量差不大于0.3%)，将其减量与坯体恒量的百分比确定为坯体的含水率。 7.3.2干坯 7.3.2.1温度与质量 在干燥室的出口处每间隔2h按顺序分别从各条干燥洞的干燥车上取五块干坯作一次测定，取样点应选在同一车的中断面的上、下、左、右、中五个不同的位置(见图2)。 7.3.2.2含水率 每间隔2h保留3块测定出口砖温度时处于同一条对角线(如图2所示)的取样砖坯，按7.3.1.2的方法测定含水率。 7.4 干燥车 7.4.1干燥每万块砖需用数量(或质量) 根据干燥车的平均装载量确定。 7.4.2温度 每间隔1~4h在测定坯体内温度的同时用半导体点温计或表面热电偶温度计对进、出干燥车各测定一次。 7.5废气 每间隔4h测定一次。排除废气使用离心风机时，测定方法与7.2相同。使用流风机并在出口测定流量时应加套筒进行(如图3所示)。 测定仪器可使用毕托管热球式风速仪。不同规格的风机应分别测定。 7.6散热损失 7.6.1墙体散热 每间隔6h测定一次。测定前根据温度的变化将全部外墙分为若干个矩形面，同一面上各点温度最大值与最小值之差不得大于3℃，把每个面的中心作为一个测点，按照规定的测定时间测定其表面温度及周围空间温度。若采用热 流计测定散热损失时应在测定之前装上测头，按照规定的测定时间，测量全部测头的热流值。根据测定所取得的数据计算各次平均散热流量。 7.6.2排风机散热 每间隔4h测量一次。使用热流计测量。 7.7 干燥室内介质的温度、压力曲线 干燥室内介质的温度、压力应在热平衡测定开始后进行。可以跟踪干燥车逐点测定，也可在整个纵向长度上均匀选择测点同时测定。测定位置应保持在横断面的一个固定位置上。以温度、压力为纵坐标，以长度为横坐标绘制曲线。 测定温度可选用水银温度计或电阻温度计；测定压力用毕托管和微压计。 8 热平衡计算方法 8.1输入热量 8.1.1热风输入的显热Qrfr,KJ  Qrfr=0.01[Vrf(100-φH2Orf).C'rf+Vrf.φH2Orf.C'H2O].(trf-to)........(1) 式中：A----以万块普通砖为计量单位的干燥室小时产量；       Vrf----热风流量，m[3]*/h；       φH2Orf---热风中水蒸汽的容积百分数，%；       trf-----热风的平均温度，℃；       t0-----环境温度，℃；       C'H2O---水蒸汽的平均容积比热，KJ/(m[3]*.℃),见附录B(参考件)。 C'rf----干热风的平均容积比热，KJ/(m[3]*℃),按下式计算：       C'=0.01(φCO2rf.C'CO2+φCOrf.C'co+φN2rf.C'N2+φO2rf.CO2).............(2) 式中：φCO2rf、φCOrf、φN2rf、φO2rf------分别表示干热风中二氧化碳、一氧化碳、氮、氧的容积百分数，%；   C'CO2、C'CO、C'N2、C'O2--------分别表示被测气体中二氧化碳、一氧化碳、氮、氧的平均容积比热，KJ/(m[3]*.℃)，见附录B(参考件)。 8.1.2 其它热源输入的显热Qtr,KJ             Qtr=Vtr.(C'tr.(ttr-t0).........(3)  式中：Vtr----由其它热源输入的气体的流量，m[3]*/h； C'tr------由其它热源输入气体的容积比热，KJ(m[3]*.℃),计算方法同8.1.1； ttr----其它热源输入气体的温度，℃。 若其它热源输入气体中含水蒸汽，Qtr计算方法同8.1.1; 8.1.3 湿坯带入的显热Qsp，KJ        Qsp={[msp.(100-Wsp)/100-m[g]n].CPL+0.0418msp.Wsp+m[g]n.Cn}.(tsp-t0)........(4) 式中： msp------每万块湿坯的质量，kg； Wsp---湿坯的含水率，%； m[g]n----每万块湿坯的内燃料(干燥基)质量，kg； CPL------坯体内干原料的平均比热，KJ(kg.℃)。   按下式计算。    cpL=0.087+313.6×10[-6].tsp.........(5)    Cn....内燃料的平均比热，KJ/(kg.℃)，见附录B(参考件)； tsp。。。。湿坯的平均温度，℃。 8.1.4 干燥车带入的显热Qcr,KJ Qcr=mc.Cc.(tcr-t0)..........(6) 式中：mc------装载一万块砖坯所需用干燥车质量，kg；       Cc--------干燥车材料的比热，KJ/(kg.℃),见附录B(参考件)； tcr------干燥车入干燥室时的温度，℃。 8.1.5总输入热量Qsr,KJ Qsr=Qrfr+Qtr+Qsp+Qcr..........(7) 8.2 输出热量 8.2.1 坯体内被蒸发水分的气化潜热Qzf，KJ Qzf=mzf.r..............(8) 式中：r...........被蒸发水分，在湿坯平均温度下的气化潜热，KJ/kg; mzr........每万块砖坯所蒸发水分的质量，kg，按下式计算： mzf=msp.(Wsp-Wgp)/(100-Wgp).....(9) 或  mzf=msp-mgp.........(10) 式中：Wgp....干坯的含水率，%；       mgp.....每万块干坯的质量，kg。 8.2.2 干坯带出的显热Qgp，KJ                       Qgp=[(mgp(100-Wgp)/100-m[g]n).CpL+0.00418mgp.Wgp+m[g]n.Cn].(tgp-to)........(11) 式中：tgp......干坯出干燥室时的温度，℃。 8.2.3 干燥车出干燥室的热损失Qcc，KJ   Qcc=mc.Cc.(tcc-to)...........(12)   式中：tcc---------干燥车出干燥室时的温度，℃。 8.2.4 排除废气的热损失Qfg，KJ     Qfq=0.01[Vfq(100-φH2Ofq).C'fq+Vfq.φH2Ofq.C'H2O].(tfq-to)/A-1.244mzfC'H2O(tsp-t0)......(13) 式中： φH2Ofq-------废气中水蒸汽的容积百分数，%；        Vfq------废气的流量，m[3]*/h；        C'fq------干废气的平均容积比热，KJ/(m[3]*.℃)。可按8.1.1计算或按干空气查表确定。见附录B(参考件)；   tfq------废气的平均温度，℃。   8.2.5 散热损失Qs，KJ   8.2.5.1 室体表面散热损失Qbs，KJ   8.2.5.1.1 第i次测得的室体表面综合换热系数αbi，KJ/(cm[2].h.℃)           αbi=k(τbi-τki)[0.25]+{20.41ε[0.01(τbi+273)][4]-[0.01(τki+273)][4]}/(τbi-τki)...........(14) 式中：    K------决定于散热面位置的系数。干燥室侧墙取9.20，干燥室顶面取11.71； τbi----第i次测得的室体表面温度，℃； τki-----第i次测得的室体周围空间温度，℃； ε-------室体表面黑度，见附录B(参考件)。 8.2.5.1.2 第i次测得的室体表面平均散热流量Qbsi，KJ/(h.m[2]) Qbsi=(qbi1.Fb1+qbi2.Fb2+......+qbin.Fbn)/(Fb1+Fb2+.....+Fbn)...................(15) 或   Qbsi=[αbi1(τbi1-τki1).Fb1+αbi2(τbi2-τki2).Fb2+...αbin(τbin-τkin).Fbn]/(Fb1+Fb2+...Fbn)........(16) 式中：qbi1、qbi2、.....qbin------分别表示第i次用热流计测得的各个测点的热流值，KJ/(h.m[2])； Fb1、Fb2、.......Fbn----分别表示各个测点所在矩形面的面积，m[2]； αbi1、αbi2、α....αbin-------分别表示第i 测得的各个测点的室体表面综合换热系数，KJ/(m[2].h.℃)； τbi1、τbi2....τbin--------分别表示第i 测得的 各个测点的室体表面温度，℃； τki1、τki2.....τkin--------分别表示第i次测得的各个测点的室体周围空气温度，℃。 8.2.5.1.3 室体表面散热损失Qbs，KJ Qbs=Fb/(n.A).ΣQbsi......(17) 式中：n----测定次数； Fb--------干燥室外表面积，m[2]。 8.2.5.2 风机散热损失Qjs，KJ        Qjs=Fjs/(A.n).Σqjsi........(18)        式中：qjsi-----第i次测得的风机散热流量，KJ/(m[2],h)； Fjs-----风机散热面积，m[2]。 8.2.5.3 散热损失Qs,KJ Qs=Qbs+Qjs............(19) 8.2.6 其它热损失Qt，KJ Qt=Qsr-(Qgp+Qcc+Qzf+Qfq+Qs)............(20) 8.2.7 总输出热量Qsc，KJ Qsc=Qgp+Qcc+Qzf+Qfq+Qs+Qt...........(21) 9 热效率计算方法 9.1 供给热量Qgg，KJ Qgg=Qrfr+Qtr+QsP①........(22) ①只有在使用其它热源加热昨才加上Qsp。 9.2 有效热量Qyx，KJ             Qyx=Qps.......(23)         或  Qyx=mzf[r+CH2Ops.(τfq-τsp)].....(24) 式中：Qps-----砖坯排除水分消耗热量，KJ； CH2Ops------水蒸汽在湿坯温度与废气温度范围内的平均质量比热，KJ/(kg.℃)。 9.3 热效率η，%            η=Qyx/Qgg×100........(25) 10 热平衡、热效率计算结果汇总表(见下表)               热平衡、热效率计算结果汇总表 输入热量                                输出热量 序号  项目     数值            百分数     项目    数值           百分数             10[4]KJ  10[4]Kcal   %             10[4]KJ 10[4]Kcal    % 1 热风输入的显热Qrfr                  坯体内被蒸发水分的气化潜热Qzr 2 其它热源输入的显热Qtr               干坯带出的显热Qgp 3 湿坯带入的显热Qsp                   干燥车出干燥室热损失Qcc 4 干燥车带入的显热Qcr                 排除废气损失Qfq 5                                     散热损失Qs 6                                     其它热损失Qt 7 合计                         100    合计                           100 有郊热量Qyx 10[4]KJ(10[4]Kcal) 热效率η%