工业炉窑烟气湿度计算方法

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1、工业炉窑烟气湿度计算方法    〔摘要〕本文指出国标《工业炉窑烟尘测试方法》(cb以y79一88)烟气湿度及流理计算方法的局限性,认为该方法仅适用于饱和或非饱和烟气,对于烟气中的水是汽液两相共存的情况,利用该方法计算得的烟气湿度大于实际值,并提出了解决方法。1前言为得到管道中流动烟气的湿度和流量,国标《工业炉窑烟尘测试方法))(gd9(为7一88)规定了测试和计算方法,提出了相应的计算方法。通过分析,本文认为该方法在解决实际问题时存在局限性。2国标中相应的计算公式在国标《工业炉窑烟尘测试方法》中给出了烟气湿度、体积百分数、流量等计算公式,即烟气湿度计算

2、公式式中际一为烟气的含湿量,岁纯干空气;m一为单位时间冷凝水量,岁而n;卿一为测量状态下流量计读数,时/而n;tc一为流量计前烟气的绝对温度,k;尸r为流量计前压力计的读数,姗任19;b。一为大气压力,n切任19;肠一为冷凝器后烟气的含湿量,岁kg干空气。g柑按式(2)计算:式中p,一为冷凝器出口烟气温度t(℃)相应的饱和水蒸气分压为,潮妇g。烟气中水蒸气含量的体积百分数瑞计算公式在标准状态下,干烟气密度端计算公式式中味的单位为甲n时干烟气;c仇,仇,姚,co分别为各种烟气成分的体积百分数,%。在标准状态下,湿烟气密度认计算公式式中而的单位为甲n时的湿

3、烟气。烟气流速计算公式式中v。为测定断面上的平均流速,m/s;icp一为皮托管修正系统;卜为管道内湿烟气的密度,kg/m3湿烟气;h一j为测定断面的烟气平均动压,}20ig为重力加速度9.81m/护。在测定工况下的烟气流量计算公式式中q一为测定工况下的烟气流量,衬湿烟气/h;f为测定断面面积。3公式中存在的问题3.1烟气含湿量计算公式为说明存在的问题,下面简要推导一下公式(1)、(2)。公式(l)左这第一项为冷凝下来的水经过转化后,烟气所具有的含湿量,左边第二项为在冷凝状态下,饱和状态烟气的含湿量。管道中烟气的总含湿量为两项之和。对于左边第一项,其推导

4、过程为在非标定工况下,当通过流量计的流量为缪时,通过的实际流量为根据气体状态方程将式(8)代人式(9),得质量流量则与其对应的相对温度为取re=287j/(kg}k)(干空气气体常数),即ba,p}.m,q}的单位分别为湘1旧g、训nfg、扩而n、衬/min,则式(n)为可以看出,以上推导基于下列假设:(1)烟气的气体常数接近于空气的气体常数;(2)管道内烟气状态为饱和态和非饱和态,即烟气中的水不存在液相,而只是汽相。如果说假设(1)引起的误差较小的话,那么假设(2)在实际中可能会引起较大的误差,即如果管道中的水是汽液两相共存,由式(12)求得的含湿量

5、就偏大,因为这里的含湿量是指烟气中含气态水的多少,而不应包含液态的水。同质量的气态水的体积是液态水的1〕l)倍,因此,一是不应将此部分液态水换算为气态水,因而影响烟气的流速和流量,二是在计算流速和流量时,可忽略此部分液态水。最终,由式(2)求得的烟气中水蒸汽含量体积百分数就大于实际值,由式(3)求得的湿烟气密度就小于实际值,由式(6)、(7)求得的烟气流速、流量就大于实际值。另外,当滤筒为吸湿性材料时,应考虑部分水的质量对烟气湿度的影响。3.2干烟气密度计算公式公式(4)的推导过程如下式中gi、vi、民分别为某一气体组元的质量、体积和气体常数,p、t、

6、v分别为气体的压力、温度和总体积。上式为计算任何混合气体密度的通用公式。在标准状态下,p二101325pa、t=273k,分别取c仇、场、n2、co、玩的气体常数为259、2印、溯、聊、4124)/(纯·k),代人上式得比较式(4)和式(14)得,c仇的系数应为0.01%。4解决问题的方法4.1干烟气的混合气体常数计算根据干烟气中的各气体质量百分数m;,可得混凝合气体(干烟气)的混合气体常数式中mi、v、、y、为任一组元的质量百分数、体积百分数和摩尔百分数,ri、mi为其对应的气体常数和分子量,踢为通用气体常数,8.314kj/(kmol.k)。将式(

7、15)代人式(11)可得烟气的部分含湿量。4.2烟气中水蒸汽体积百分数的计算由公式(11)计算痴,得结果一(赢)。测量出管道中的烟气静压pv和温度tv,利用湿空气焙湿图,可查得在饱和状态下湿空气的含湿量,得结果二(赢)。当痴+gvw<赢时,管道中的烟气非饱和状态,含湿量的计算公式为当赢+阮=赢时,管道中的烟气饱和状态;当赢十gvw>赢时,烟气中的水为汽液两相共存状态,含湿量的计算公式为此时,不需考虑冷凝器后烟气的含湿量。5结论(l)当烟气中为饱和非饱和态时,国标中的计算公式基本正确。(2)当烟气中的水为汽液两相共存时,通过测得管道中的烟气静压pv和温度

8、tv,利用湿空气焙湿图,可查得在饱和状态下烟气的含湿量91‘,总含湿量为肠=赢。

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