热值方面,1千卡每千克等于4.18千焦耳每千克,1千卡每标准立方米等于4.18千焦耳每标准立方米。
温度转换关系为:摄氏度(℃)与华氏度(℉)之间的换算公式为摄氏度等于华氏度减去32后乘以5/9。
容积单位换算中,1英制加仑等于4.54609升,而1美制加仑等于3.785435升。
排放量的计算中,1ppm表示体积含量的百万分之一,而ppm乘以C(特定系数)等于每标准立方米的毫克数。
燃料的分类、性质和特点部分指出,燃油包括柴油和重油。柴油根据凝点不同分为多个等级,适用于不同温度条件。轻柴油的使用和运输温度应高于其凝点3至5摄氏度,以避免石蜡析出堵塞管路。轻柴油的运动粘度(20℃)通常在1.8至8.0厘斯托克斯之间,热值约为42900千焦耳每千克。重柴油则需要预热设备,其运动粘度(50℃)一般在13.5至36厘斯托克斯之间。
重油按其在50℃时的恩氏粘度分为20、60、100和200号四个等级,这些等级也大致等同于该油品在80℃时的运动粘度。热值大约为9800千卡每千克。需要注意的是,中国的编号与国际上的编号不同,使用时应确认其实际粘度。一般机械雾化燃烧的油嘴前油的粘度应小于25厘斯托克斯,重油加热器的作用是降低重油粘度至可雾化燃烧的程度。燃料油的杂质、水分和残炭含量等都会对燃烧状况产生影响。
热量的计算公式包括:
1. 经某一过程温度变化为△t时,吸收(或放出)的热量Q,表示为Q=c×m×△t。其中,c是与该过程相关的比热容,m是质量,△t是温度变化量。
2. 固体燃料完全燃烧释放的热量计算公式为Q放=mq,气体燃料完全燃烧释放的热量计算公式为Q=Vq。其中,Q表示热量(焦耳),q表示热值(焦耳每千克或每立方米),m表示固体燃料的质量(千克),V表示气体燃料的体积(立方米)。
热量计算常用公式举例说明:
例1:将100克水从20℃加热至90℃,需要供给的热量是多少?一根铁钉的质量约为10克,从1000℃冷却至25℃,会放出多少热量?[水的比热容c水=4.2×10^3J/(kg·℃);铁的比热容c铁=0.46×10^3J/(kg·℃)]。
解析:水吸收的热量Q吸=c水×m1×(t1-t01)=4.2×10^3J/(kg·℃)×0.1kg×(90℃-20℃)=2.94×10^4J,铁钉放出的热量Q放=c铁×m2×(t02-t2)=0.46×10^3J/(kg·℃)×0.01kg×(1000℃-25℃)=4.485×10^3J。
例2:假定湿物料为1千克,含水量30%,水分烘干掉27%,水的汽化潜热为2260千焦耳每千克,干物料比热为C(千焦耳每千克·摄氏度),烘干时温度为t,则需要的热值为:0.7C(t-25)+0.3×4.2(t-25)+(0.3-0.03)×2260。
说明:0.7C(t-25)表示70%的物料温度从常温25℃升至烘干时的温度t所消耗的热量;0.3×4.2(t-25)表示含量30%的水温度从常温25℃升至烘干时的温度t所消耗的热量(水的比热为4.2千焦耳每千克);(0.3-0.03)×2260表示蒸发27%的水分所需的热量。
掌握上述单位和计算公式对于热能行业来说是非常有用和便捷的。当然,我们可以进一步探讨这个热量计算问题,特别是如何将这些公式应用于实际场景中,并考虑一些额外的因素,如热损失、加热效率等。
### 考虑热损失和加热效率
在实际应用中,热量在传递过程中往往会有一定的损失,比如通过辐射、对流或传导等方式散失到环境中。此外,加热设备本身也可能不是100%高效的,这意味着部分输入的能量可能无法转化为所需的热能。
为了更准确地计算所需的热量,我们可以引入一个加热效率因子(η),它表示实际传递给物料的热量与输入加热设备总能量的比值。同时,我们还需要考虑热损失(Q_loss),这通常是一个基于实验或经验数据得出的值。
### 修改后的热量计算公式
考虑到热损失和加热效率,我们可以将之前的热量计算公式修改为:
\[ Q_{\text{required}} = \frac{Q_{\text{theoretical}}}{\eta} + Q_{\text{loss}} \]
其中,\( Q_{\text{theoretical}} \) 是根据物料性质、初始和最终温度以及含水量变化计算出的理论热量需求,而 \( Q_{\text{required}} \) 是实际需要的热量。
### 应用实例
回到之前的例子,如果我们假设加热效率为80%(即 \( \eta = 0.8 \)),并且根据经验数据得知每千克湿物料在烘干过程中会有大约500焦耳的热损失(\( Q_{\text{loss}} = 500 \, \text{J/kg} \)),则我们可以重新计算烘干1千克湿物料所需的热量。
首先,我们根据之前的公式计算出理论热量需求(这里我们不再重复具体的计算过程,但假设它已经被计算出来为 \( Q_{\text{theoretical}} \)):
\[ Q_{\text{theoretical}} = \text{(之前计算出的值)} \]
然后,我们应用修改后的公式来计算实际所需的热量:
\[ Q_{\text{required}} = \frac{Q_{\text{theoretical}}}{0.8} + 500 \, \text{J} \]
### 注意事项
1. **加热效率**:加热效率因子 \( \eta \) 的值通常需要通过实验或查阅相关设备的技术文档来确定。
2. **热损失**:热损失的值也可能因物料性质、环境条件、加热方式等多种因素而异,因此需要根据具体情况进行评估。
3. **物料性质**:在计算过程中,物料的比热容、含水量、汽化潜热等参数都是非常重要的,必须准确获取。
4. **安全因素**:在实际操作中,还需要考虑安全因素,如避免过热导致物料损坏或引发火灾等。
通过综合考虑这些因素,我们可以更准确地计算出烘干物料所需的热量,并设计出更加高效、安全的加热系统。