mathematical model - uobabylon.edu.iq · web viewالرموز والمصطلحات الرمز...

Dr. Hashim The Iraqi Journal For Mechanical And Material Engineering, Vol.13, No3, 2013

الرموز والمصطلحات الرمز التعريف وحدة

القياسالتدفق مياه عداد

االحتراق لنواتج الكتلي التدفق Kg/hتدفق مقياس عبر البخار جريان معدل

البخارKg/h

المازوت ) ( الوقود استهالك معدل Kg/hالعادم لغازات الكتلية الحصص Kg/h

المازوت ) ( = للوقود الدنيا الحرورية القيمة41500

KJ/Kg

البخار انثالبي KJ/Kgللعنصر الكتلي النوعي خليط kاالنثالبي من

العادم غازاتKJ/Kg

الغازات لخليط الكتلي النوعي االنثالبيالعادم هوغازات الذي

KJ/Kg

العنصر موالت كيلو المزيج عدد في -للماء الكتلي التدفق Kg/h

المرجل من المتسربة المياه تدفق Kg/h) للعادم ) االحتراق لمنتجات الكتلي التدفق Kg/h

قبل من المقدمة النظرية الحرارة كميةالوقود

KJ/Kg

قبل من المكتسبة الفعلية الحرارة كميةالبخار

KJ/Kg

البخار مولد في االجمالية الحرارة فواقد KJ/Kgاالحتراق نواتج فواقد KJ/Kg

الشامل التقني التبادل فواقد KWالشامل بالمعنى المدخنة فواقد KW

المرجل تغذية لمياه الحجمي التدفق معدلالنوعي الماء حجم

Greek symbolالسوري ) = الوقود كثافة الوقود (840كثافة

البخار ) ( مولد المرجل كفاءة _

الى المياة تغذية عداد عبر المياه تدفق زمنالمرجل

min.

. المقدمة 1669

Dr. Hashim Abed Hussain دراسة عملية لتحليل غازات االحتراق وحساب الطاقة الحرارية

(Didacta - Italia المفقودة لمولد بخار المحطة البخارية )

تعتبر وحدة توليد البخار الجزء الرئيسي في وحدات محطات التوليد البخارية ( حيث يقوم بتحويل الطاقة الموجودة في1كما هي موضحة في الشكل رقم )

بخار الذي يقوم بدوره بتدوير التورباين وبالتالي حرارة يحملها الالوقود إلى المولد الكهربائي إلنتاج الطاقة الكهربائية فهو المصدر الثابت الذي يغذى

( وهى مصدر اللهبburnerالتورباين بالبخار ويركب بغرفة االحتراق الحراق ) أو االحتراق الناتج من احتراق الوقود والهواء وتنتقل الحرارة إلى األنابيب

بواسطة التوصيل باالشعاع وتنتقل الحرارة إلى المياه داخل األنابيب بواسطة . ] [التوصيل. فعند عملية االحتراق يخرج الغاز العادم من غرفة االحتراق

Salatino1998 كل حرارة غازات العادم تذهب إلى الجو عن طريقينإن هما : األول عن طريق جدران المدخنة إلى داخل المبنى وإلى خارجه؛ والثاني عبر انطالق هذه الغازات من نهاية المدخنة مباشرة إلى الجو. تحسب الحرارة الضائعة عن طريق المدخنة كفرق إنتالبيي غازات العادم بين مدخلها ومخرجها

االفتراضي )عندما تصبح درجة حرارتها مسا وية لدرجة حرارة الجو والتي ستفترضها مساوية لدرجة حرارة هواء قاعة المحطة عند مدخل الحراق( . إن تحديد فواقد الحرارة نتيجة عبور غازات العادم الداخلة إلى المدخنة إلى الجو

يتم عن طريق تحليل غازات العادم اما بواسطة جهاز اورسات أو بواسطة [ المقياس االلكتروني وقياس درجة حرارة غازات العادم عند بداية المدخنة

Scala2006 ,Astrom2000 [.( part Theoretical- الجزء النظري ) 2

يتضمن الجزء النظري بناء المعادالت الرياضية ألهم المتغيرات الداخلة والخارجة لوحدة توليد البخار والمعادالت الخاصة بنواتج غازات االحتراق

ومعادالت حساب الخسائر بالطاقة الحرارية المفقودة نتيجة االحتراق ونتيجةالتبادل التقني الشامل في وحدة توليد البخار .

المعادالت الرياضية الحاكمة للمتغيرات المؤثرة على احتراق الوقود

(3)

تحتوي غرفة احتراق الوقود لتوليد الطاقة الحرارية على متغيرات كثيرة ,Okasha2007ومترابطة فيما بينها ويمكن تلخيصها بمعادالت رئيسية [

Franke2002 -:[

)1(

)2(

)4(

670


)5(

المعادالت الحاكمة لتحليل غازات االحتراق : لغرض الحصول على مكونات وتراكيب الغازات الخارجة من غرفة االحتراق

ولتحليل تلك الغازات يمكن استخدام المعادالت الرياضية التالية [Bell2001,Wagne2002[ -:

)6(

)7(

)8(

)9(

… )10(

آزوت و و و يتألف الخليط الغازي من أربع غازات رئيسية هي وما نعرفه هو الحصتان الحجميتان لألوكسجين وثاني أوكسيد الكربون في

الخليط كما نعرف دوماً وبدون معطيات الحصص الحجمية والكتلية للهواء الجوي عندما نعتبره مؤلفاً فقط من اآلزوت واألوكسجين. ونعرف كذلك

تعريف الحصة الموليةمعادالت احتراق الهيدروجين والكربون. ] Astrom and Bell 1993 , Taler2002 [ -:

)11(

)12(

)13(

, ,

671



المعادالت الرياضية لتحديد كمية الحرارة النظرية الناتجة عن االحتراق

من الوقود ذي الناتجة عن احتراق تحسب كمية الحرارة النظرية Gertler من المعادلة الرياضية التالية[ القيمة الحرورية الدنيا 1998,Lancu2003 [

)14(

)15(

)16(

المعادالت الرياضية لتحديد كمية الحرارة الحقيقية المكتسبة للبخار الخارج من وحدة توليد البخار

التي يكتسبها الماء في مولد البخار كي تحسب كمية الحرارة :- ] Kim H 2005يتحول إلى بخار محمص من العالقة التالية [

)17( - فواقد1مردود مولد البخار في المحطات البخارية يأخذ بعين االعتبار:-

- االحتراق غير المثالي ,2الحرارة مع غازات العادم المغادرة إلى المدخنة , - الضياعات بسبب طبيعة عمل المرجل )توليد4 - التسربات في األنابيب , 3

, Kim H 2005 [ ماء مشبع( . يحسب مردود مولد البخار من العالقة[ Oskasha2007 -:

)18(

(Experimental part- الجزء العملي ) 3 وصف وحدة توليد بخار المحطة البخارية

( المخطط التفصيلي لمكونات مجموعة توليد البخار2يوضح شكل رقم )Steam generator 750 بإنتاجية Kg/h عبارة عن مرجل أنبوبي Water

pipe boiler اق %90 مع تدوير قسري ذو مردود Oil . المولد مزود بحرَّburner يعمل على المازوت مع محمِّص بخار Built-in coil type Super heater 220 لرفع درجة حرارة البخار حتىºCوكحد أعظمي حتى درجة . باإلضافة إلى300ºC ومحمص بخار كهربائي حتى درجة حرارة 270ºCحرارة

Galvanized steelانه مزود بمدخنة مصنوعة من الستيل المغلون chimney لتصريف غازات االحتراق مع ترموستات حماية Safety كما هو

( .3موضح في شكل رقم )وصف الوقود المستخدم

672


( يتحد oxidizationتعتبر عملية االحتراق نوعا خاصا من األكسدة ) االوكسجين الجوي بعناصر الوقود وتختلف التأثيرات البيئية لعملية االحتراق

ا ن الوقود المستخدم هو عبارة مجموعةتبعا لنوع الوقود المستخدم . فحوم هيدروجينية يسمى المازوت لونه بني مائل للسواد يتكون من

وهو0.95متبقيات عمليات تقطير الزيت الخام االسفلتي وكثافته النسبية سائل شديد اللزوجة في الظروف الطبيعية ولذلك يلزم تسخينه قبل

عند stoke 24استخدامه في عمليات االحتراق وتعتبر در جة اللزوجة فوهة الحراق مناسبة لترذيذ المازوت ويصل الحد االقصى للمحتوى المائي

اما محتوى المواد المعدنية يظهر كرماد ناتج عن% 0.25 في المازوت الى عملية االحتراق ,ويعتبر المازوت افضل انواع الوقود البترولية المستخدمة

(.Luminosityفي االفران المتالكه قدرة ضيائية عالية )وصف جهاز اورسات

(4يسمح جهاز أورسات كما هو مبين بالمخطط التوضيحي شكل رقم ) ( بقياس تراكيز األوكسجين وأول998010 طراز Didacta Italia)صنع

وهو مركب داخل صندوق أوكسيد الفحم وثاني أوكسيد الفحم لغازعادم معدني, مع لوحات قابلة للنزع وقبضة عليا للحمل. جميع المكونات مصنوعة

من الزجاج البوروكاربوني موصولة فيما بينها بأنابيب مناسبة مصنوعة من absorptionمواد ماصة . 1 تتألف الوحدة من:مواد كتيمة بالنسبة للغاز.

pipettes( 3)سحاحة قياس 2 , قطع . measuring burette , 3 .مجمع قطع(3 . سدادات رغوية )manifold, three-way , 4ثالثي - الطرق

latex bags )3 pieces( , 5. ميللي150قنينة تسوية . 6 , أنبوب تنظيف مضخة مطاطية سحب وضخ ) . levelling bottle, 150 ml , 7ليتر

suction and force rubber pump)

- القياسات العملية:-4طريقة قياس وحساب نواتج االحتراق) غازات العادم (

غازات العادم هي خليط غازات سنفرضها مثالية لحالتي الدخول إلى المدخنة والخروج منها. وبواسطة استخدام جهاز اورسات تم ايجاد تراكيب هذه

. (1الغازات على أساس القيم المقاسة وهي حسب جدول رقم ) -بتطبيق المعطيات المقاسة في اعاله نجد:و

,

)19( )20(

الموجود في كيلومول من يتطلب كيلومول من :تركيبة الهواء الداخل إلى الحراق. من معادلة احتراق الهيدروجين إلى

)21( )22( )23( )24( )25(

673



)26(

)27(

)28(

)29(

)30(

)31(

)32(

)33( )34( )35( )36( )37(

:-Bell 1993باستخدام المعادلة التالية نحدد الحصص الكتلية لكل عنصر [ ]

)38(

وبنفس طريقة الحساب في اعاله نحسب بقية الحصص الكتلية للعناصر(., ,االخرى)

قياس أهم المتغيرات الحاكمة لوحدة توليد البخار :- بواسطة قياس درجة الحرارة والضغط المانومتري المركبين قبل وبعد مولد

البخار وكذلك قياس معدل تدفق الوقود ومعدل قياس تدفق البخار وايجاد 2البارومترات االخرى من الجداول لحساب كفاءة مولد البخار والجداول رقم )

( توضح قيم البارومترات المطلوبة في الحسابات علما إن3و .

674


حيث باالمكان ان تحسب كمية الحرارة الناتجة نظرياً عن االحتراق )39(

كمية الحرارة)اما بالنسبة لكمية الحرارة المقدمة فعلياً للبخار عند االحتراق لمكتسبة في مولد البخار أو الطاقة الحرارية المقدمة إجماالً للبخار فيا

(المحطة )40(

2850( ( بعد المحمص وتساوي قيمته ) 6 انثالبي البخار عند النقطة حيث : kj/kgاعتمادا على قيمة الضغط ودرجة الحرارة المقاستين بعد )

المعادلة المحمص . وعليه يمكن حساب مردود ) كفاءة( مولد البخار من

التالية :- )41(

طريقة حساب خسائر التبادل التقني الشامل :- فواقد التبادل التقني بالمعنى الشامل قابلة للحساب في المحطةإن

( بسبب توفر المقاييس المناسبة. لهذا الغرضDidacta Italiaالبخارية ) وفرق الزمن بين القراءتين باإلضافةD6يجب تسجيل قراءتي عداد المياه

. هذه القراءات كافيةD6عداد العابرة للt1إلى تسجيل درجة حرارة المياه إليجاد معدل تدفق مياه التبادل التقني وبواسطة درجة حرارة البخار المشبع

فواقد التبادل التقني بالمعنىالخارج من مولد البخار المشبع يمكن إيجاد المركب قبل المرجل وساعة ميقاتيةD6بواسطة عداد المياه الشامل .

نحصل على حجم الماء الداخل إلى مولد البخار عبر مضخة تغذية المرجلمن العمل المستقر للعنفة . خالل الفترة الزمنية

( يبين بعض القياسات المطلوبة في الحسابات والتي تم4الجدول رقم ) قياسها عند تشغيل المحطة . حيث بواسطة المانومتر التفاضلي المتصل

الموجودة قبل التورباينdiaphragmبرقاقة قياس الضغط المعايرة لقياس هبوط الضغط على طرفي الرقاقة وبواسطة مخطط معايرة

الرقاقة المثبت بجانب المانومتر التفاضلي, حصلنا على قيمة معدل التدفق من جهة أ̄خرى فإن الفواقد اإلجمالية للحرارة في الكتلي البخار هي أيضاً قابلة للحساب في المحطة البخارية مولد البخار

.

طريقة حساب خسائر منتجات االحتراق في المدخنة:- فواقد المدخنة بالمعنى الشامل قابلة أيضاً للحساب كونها مساوية للفرق بين

الفواقد اإلجمالية للحرارة في مولد البخار وفواقد التبادل التقني بالمعنىالشامل. و بهذا نكون قد أوجدنا التركيب المولي لمنتجات االحتراق.

675



بعد قياس درجة( burnerاليجاد إنثالبيي غازات العادم عند مدخل الحراق ) وكذلك تم قياس درجة حرارة غازات العادم عند مخرج مولدحرارة الهواء

ومن جداول ريفيكين نجد قيم االنثالبي لنواتج االحتراق.البخار

)43(

)44(

إن فواقد المدخنة بالمعنى الشامل قابلة أيضاً للحساب كونها مس°°اوية للف°°رق بين الفواقد اإلجمالية للحرارة في مولد البخار وفواقد التبادل التق°°ني ب°°المعنى

. الشامل. من القيم المقاسة

)45(

)46(

)47(

)48(

)49(

)50(

- البرنامج الحسابي 5 ( لحساب المتغيرات الرئيسية90تم بناء برنامج حسابي بلغة) فورتران

في غرفة االحتراق بعد أن تم إدخال كل القيم األولية والثوابت لمرحلة احتراق الوقود وكمية الطاقة الحرارية النظرية الناتجة من االحتراق

والمكتسبة من قبل البخار )الفعلية ( حيث تم حساب كل المتغيرات األخرى المطلوبة في حساب الطاقة الحرارية المفقودة في وحدة توليد البخار . تم توضيح البرنامج الحسابي بمخطط تفصيلي يوضح كافة خطواته والمعادالت

( وتم تمثيل النتائج بيانيا .4المستخدمة كما في الشكل رقم ) . النتائج والمناقشة: 6 يمكن أن ندمج الفواقد األربعة والتي تم أخذها بنظر االعتبار عند حساب

المردود الفعلي لمولد البخار في بندين وهما كما يلي :- االحتراق غير المثالي مع فواقد الحرارة مع . باإلمكان ان ندمج فواقد 1

غازات العادم ألن الوقود غير المحترق سيغادر مع العادم عبر المدخنة وان676

)42(


فواقد الحرارة الخارجة مع غازات العادم ناتجة من مصدرين : أ – الطاقة الحرارية المحمولة مع غازات العادم المغادرة إلى الجو عبر المدخنة. ب –

يوضحالطاقة الكيميائية للوقود غير المحترق والمغادر إلى الجو عبر المدخنة . ( القيم الكتلية لعناصر غازات العادم بينما يوضح الجدول رقم )5الجدول رقم )

لغازات االحتراق عند مدخل ومخرج غرفة احتراق الوقود.( قيم االنثالبي 6 التسربات في األنابيب مع الضياعات بسبب . باإلمكان ان ندمج فواقد 2

التبادل التقني ألنهما يخصان الماء الساخن أو البخار المغادر لمولد البخار وجزء الدائرة السابق لمقياس تدفق البخار سواء كانت المغادرة بدون إرادتنا

تم.)التسربات( أو بإرادتنا )التخلص من الماء الزائد في االسطوانة العليا القياس العملي لمتغيرات وحدة توليد البخار وتم تلخيص نتائج القياس

( وكما يلي :- 7,8والحساب بالجداول ) خسائر الطاقة الحرارية اإلجمالية ( يمثل سلوك درجة الحرارة غازات العادم مع الزمن بتغير5شكل رقم )

(سرعة االحتراق حيث إن زمن وصول درجة الحرارة إلى قيمة استقرارها عند ( يتناسب عكسيا مع سرعة االحتراق وتؤثر درجة الحرارة على تدفق 14

ضغطسلوك ( يوضح 6الغازات الخارجة من غرفة االحتراق. أما شكل رقم ) الفرن مع الزمن حيث يرتفع تدريجيا إلى أن يصل إلى حالة االستقرار إلى

بار ثم ينطفئ اللهب وعند استهالك البخار يبدأ(10)القيمة العظمى وهي (7 شكل رقم ) الضغط بالتذبذب اعتمادا على انطفاء اللهب واشتعاله .

يوضح سلوك مستوى الماء في االسطوانة العليا لحظة فتح صمام استهالك البخار وان هذه القفزة في المستوى تعزى إلى حدوث ظاهرة االنتفاخ نتيجة

النقصان المفاجئ في الضغط . ( يوضح كميات الغازات الخارجة من العادم مع الزمن وهذه 8شكل رقم )

الغازات تمل طاقة حرارية مفقودة تزداد هذه الطاقة المفقودة كلما زاد الوقت ( يمثالن تغير االنثالبي للبخار والماء مع تغير ضغط10,9أما األشكال رقم )

مولد البخار ويالحظ ان قيم االنثالبي للماء تزداد كلما زاد ضغط مولد البخار (12, 11بينما تقل قيم االنثالبي للبخار عندما يزداد الضغط . األشكال رقم )

يمثالن كفاءة مولد البخار وتغيرها مع تغير استهالك البخار والوقود حيث عندما نزيد من استهالك الوقود ونثبت استهالك البخار فان الكفاءة تقل بينما كفاءة

مولد البخار تزداد عندما نثبت استهالك الوقود ونزيد من استهالك البخار . قيم االنثالبي للغازات الخارجة من المدخنة والتي تم إيجادها من جداول

ريفيكين باالعتماد على درجات الحرارة المقاسة عند مدخل الحراق وهي درجة حرارة الهواء ودرجة الحرارة المقاسة عند مخرج المدخنة ولذلك نالحظ فرق

في قيم االنثالبي حيث زادت قيم االنثالبي الن درجة الحرارة المقاسة زادت حيث كانت قيمة انثالبي الماء هي أعلى قيمة عند درجة حرارة الهواء في مدخل الحراق من بقية الغازات األخرى وزادت هذه القيمة اكثر ) تقريبا

( .214 ضعف ( عند ما كانت درجة الحرارة عند مخرج المدخنة تساوي ) ( يوضح المقارنة بين قيمة الفقدان في كمية8شكل رقم )

الحرارة عند مدخل الحراق ) درجة حرارة الهواء المقاسة كانت تساوي ( وبين كمية الحرارة المفقودة عند مدخل المدخنة ) درجة حرارة الغازات35

( وان الفرق بين هاتين القيمتين المفقودتين والتي214 الخارجة تساوي .kj/kg 147 .179كانت تساوي

خسائر الطاقة الحرارية نتيجة التبادل التقني الشامل.

677



إن هذا النوع من الخسائر يشمل التسربات في االنابيب والضياعات بسبب التبادل التقني وذلك الن كالهما يخص الماء الساخن او البخار المغادر لمولد

البخار . حيث تم حساب الخسائر االجمالية للحرارة في مولد البخار والتي كانت تساوي الفرق بين القيمة النظرية المقدمة من االحتراق وبين القيمة

25.466الفعلية المكتسبة من قبل البخار وقد كان الفرق بينهما يساوي ) kW . )

( يوضح قيم الحرارة المقدمة نظريا إلى البخار من احتراق9شكل رقم ) ( والحرارة الفعليةالوقود ) المازوت السوري ( الذي يمتلك )

المقدمة إلى البخار ) المكتسبة ( والتي تعتمد على فرق االنثالبي بين حالة ( ومعدل6( وبين حالته بعد المحمص ) نقطة 4البخار قبل المرجل ) نقطة

جريان البخار ( يوضح العالقة بين نسبة جريان الغازات الخارجة من13إن الشكل رقم )

العادم وكمية الحرارة المفقودة من جريان الغازات حاملة معها الحرارة ( يوضح قيم الحرارة المكتسبة للبخار وعالقتها14المفقودة . شكل رقم )

مع انثالبي البخار حيث تزداد كلما زاد ت قيمة االنثالبي. إن زيادة الحرارة ( بينماالمفقودة وهي نتيجة التبادل التقني نتيجة تسرب في المياة)

تغير فبم الطاقة الحرارية المقدمة والمكتسبة( يلخص 15شكل رقم )والمفقودة مع زمن توليد البخار.

االستنتاجات تم التوصل إلى استنتاجات مهمة والتي تم تلخيصها بالنقاط التالية :- . الخسائر في الطاقة الحرارية اإلجمالية في المدخنة هي ناتجة من مجموع1

خسائر الحرارة المصاحبة مع الغازات الخارجة عبر المدخنة إلى الجو والخسائر في الطاقة الكيميائية للوقود غير المحترق والخارج مع غازات العادم

تعتمد على نوعية الوقود ومواصفات الحارق الفنية . . الخسائر الحرارية نتيجة التبادل التقني الشامل والناتجة من التسربات2

والضياعات في الماء او البخار ضمن وحدة توليد البخار تعتمد على كفاءة وحدة توليد البخار ) المرجل ( . كفاءة وحدة توليد البخار في المحطة البخارية

(Didacta Italia ) 78.79كانت تساوي% . . توفر أجهزة القياس وتطورها ودقتها في النقاط المهمة في دائرة المحطة3

( واألجهزة األخرى الملحقة مع المحطة ساعدDidacta Italiaالبخارية ) وسهل عملية إجراء القياسات .

. التدفق الكتلي لمنتجات االحتراق يعتمد عكسيا على قيمة الفرق بين4 انثالبي غازات العادم عند مدخل ومخرج المدخنة ويتناسب طرديا مع قيمة

فواقد المدخنة بالمعنى الشامل. استعمال جهاز اورسات المعروف بدرجة وثوقيته ودقته في تحليل الغازات. 5

إليجاد نواتج االحتراق ومعرفة التراكيز والنسب لتلك الغازات وكذلك وجود الجهاز االلكتروني لقياس درجة حرارة الغازات إلكمال حسابات الخسائر

الحرارية المصاحبة للغازات ساعد وسهل عملية إجراء الحسابات

( القيم المقاسة لمكونات خليط غازات العادم1جدول رقم )

678


.

) مدخل مولد البخار(4 ( القيم المقاسة عند النقطة 2جدول رقم )

)مخرج مولد البخار(5 ( القيم المقاسة عند النقطة 3جدول رقم )

679

10.672 kg/h 40.039.92 bar

127 kg/h 179.69.92 bar

والثوابت االولية القيم, , A ,B , , , , , , , , , , ,

االحتراق غازات نسب حساب

, , ,Eq. (9)

الغازات خليط مكونات حساب

, , ,

,Eq. (11)

لمكونات االنثالبي حساباالحتراق غازات

,

Eq. (39)

التدفق معدل حسابلمياه الحجمي

المرجل

Eq.(24)

الكتلي التدفق حساب

Eq. (34)

االحتراق من الناتجة النظرية الحرارة حساب( الفعلية ( البخار اكتسبها التي والحرارة

Eq. (15,17)

والبخار الماء تسرب خالل المفقودة الحرارة حسابالمدخنة خالل والحرارة Eq. (50) , Eq. (46(

استهالك حسابالوقود

Eq. ( 16)

جريان حسابالبخار

Measured مردود حسابالمرجل

Eq. ( 18)



( قيم الحصص الكتلية المحسوبة لعناصر غازات العادم5جدول رقم )

73902 0.0.0285980.1220960.11033

( انثالبي نواتج االحتراق عند مدخل ومخرج غرفة االحتراق6جدول رقم ) 680

الحرارة و للغازات الكتلي التدفق حسابالمدخنة من الناتجة

, Eq. (40, 41)

المفقودة المياه حساب

Eq. ( 44)

, المحترقة للغازات الكتلي التدفق حسابفي المفقودة الكلية الحرارة حساب

Eq. ( 47) المرجل

Flow) ( مخطط البرنامج الحسابي ) 4شكل رقم )chart


Temperature

568.05 kj / Kg221.35 kj/kg279.8 kj/kg319.7 kj/kg35

908.36 kj/kg389.01 kj/kg448.1 kj/kg496.1 kj/kg214

( القيم المحسوبة عند مدخل ومخرج مولد البخار7جدول رقم )

698 kj/kg k2778 kj/kg5724 kj/kg.k 0.168.5 kj/kg

( القيم المحسوبة لفواقد التبادل التقني الشامل8جدول رقم )

( المخطط التوضيحي والتفصيليي لوحدات واجزاء محطة توليد البخار )1شكل رقم ) Didacta Italia)

681



البخارية ( ) 2(شكل المحطة بخار توليد لوحدة التوضيحي DidactaالمخططItalia ( D1 , – المتكاثف تجميع الموقد – D3الحراق , D2- اسطوانة

المحمص – , D4الفرن( ), المياه – , D5وحدة تغذية مياه – D6مضخة عداداالحتراق - ( ) , d2موزع – , d1التغذية , غازات مرور مجرى –d3المدخنة

الحلزوني ( ) , االنبوب الغليان المحمص – , d4انبوب مرن – d10انبوب انبوبخرطوم( ) ,

682

Γέ ήΣΔΟέΩα ΎϴϗίΎϬΟϡΩΎόϟΕίΎϏ


رقم ( البخارية ( ) 3شكل للمحطة البخار مولد )Didacta Italiaصورة

.

683

رقم ( تحليل) 4شكل في المستخدم اورسات جهاز ومكونات الجزاء توضيحي مخططاوكسيد وثاني الكاربون اوكسيد واول االوكسجين تراكيز لحساب االحتراق غازات

البخارية . المحطة بخار لمولد الكاربون- , 1الكاربون اوكسيد ثاني ماص - 2ماصالكاربون- , 3اوكسجين , اوكسيد اول قياس – , 4ماص الطرق – , 5سحاحة ثالثي -6مجمع

تسوية ( ) .150قنينة ليتر مللي

رقم ( كمية) 11شكل تغير مع البخار مولد كفاءة تغير

( سلوك ضغط 6شكل رقم )المرجل من بداية التشغيل حتى استهالك البخار

0.00 400.00 800 .00 1200.00 1600 .00T im e (sec)

0.00

4.00

8.00

12.00

Boi

ler p

ress

ure

(bar

)

1- Boiler pressure w ithout load

1 2

2- Boiler pressure at steam load

0.00 400.00 800.00 1200.00 T im e (sec)

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

Dru

m l

ev

el

(mm

)

1- Drum level w ithout load

1

2- drum level w ith load

2

0.00 400.00 800.0 0 1200.0 0 160 0.00 2000.00 T im e (sec)

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

Te

mp

era

ture

ga

ss

es

(C

)

1

2

1- Temp. of gasses at low speed of burner2- Temp. of gasses at high speed of burner

3

3- Temp. of gasses at inlet boiler

رقم ( حرارة) 5شكل درجة سلوكالعادم من الخارجة الغازاتاالحتراق سرعة تغير مع

( تغير مستوى الماء في7شكل رقم ) االسطوانة العليا للمرجل لحظة فتح

صمام استهالك البخار

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00Tim e (hr.)

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

Mas

s of

exh

ust

ga

sse

s (

kg)

1- Theoretical

1

2

2- Exeprimental

رقم ( الحراري) 9شكل المحتوى تغيرمولد ضغط تغير مع للبخار

البخار

رقم ( تغير) 10شكل مع الماء انثالبي تغيرضغط

البخار مولد

رقم ( الخارجة) 8شكل الغازات كمية تغيرالبخار توليد زمن مع المدخنة من

المرجل في

4.00 8.00 12.00Pressure (bar)

1000.00

2000.00

3000.00

En

thal

py

ste

am

(kj

/kg

)

4.00 8.00 12 .00Pressure (bar)

2000.00

3000.00

4000.00

5000.00

6000.00

En

tha

lpy

wa

ter

(kj/k

g)

100.00 120.00 140.00 160.00 180.00G f ( kg/h)

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

Bo

ile

r e

ffic

ien

cy



8.

References Åström, K. J., & Bell, R. Drum boiler dynamics.Automatica, 36, pp. 363–378, 2000.

Aström and Bell, Aströrn, K.J., R. A nonlinear Model for Steam Generation Processes. In: preprints of the 12th IFAC word Congress, Sydeny Australia, Vol.3, pp. 395-398, 1993.

Bell and R.D. Drum-boiler dynamics. Automatica, 37,pp. 233 – 245, 2001. Franke, and M. Rode. Optimization of boiler startup using a nonlinear boiler model and hard constraints . In Proceedings of the15th national Conference on Energy, Costs Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems )ECOS (, volume II, pages 10–1318. Berlin, Germany, July 2002.

Gertler, Fault detection and diagnosis in engineering systems, Ed. Marcel Dekker, New York. 1998.

684

94.00 96.00 98.00 100.00G v (kg/h)

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

Bo

iler

eff

icie

ncy

رقم ( تغير) 11شكل مع البخار مولد كفاءة تغيركمية

البخار استهالك كمية ثبات الوقودعند استهالك

رقم ( البخار) 12شكل مولد كفاءة تغيراستهالك كمية تغير عند مع البخار

الوقود استهالك كمية ثبات

رقم ( والمفقودة) 15شكل والمكتسبة المقدمة الحرارية الطاقة قبم تغيرالبخار توليد زمن مع

2800.00 3200.00 3600.00 4000.00 E nthalpy steam (kj/kg)

80.00

100.00

120.00

140.00

heat

ene

rgy

of s

team

Q1(

kj/k

g)

20.00 24.00 28.00 32 .00 36 .00 40 .00heat energy lost chem eny (kw)

0.08

0.12

0.16

0.20

0.24

Ma

ss f

low

ra

te o

f g

ass

es

(kw

)

رقم ( الحرارية) 14شكل الطاقة تغيرالمحتوى تغير مع للبخار المكتسبة

للبخار الحراري

رقم ( جريان) 13شكل تغيرمع الخارجة الغازات

في المفقودة الحرارة

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00Tim e (hr)

0.00

200.00

400.00

600.00

Heat e

nergy

(kw)

2- heat energy produced real1

4- heat energy lost w ith water

2

1- heat energy produced theoretical

3- heat energy lost chemeny

3

4


Kim H, Choi S. A model on water level dynamics in natural circulation drum-type boilers. International Communications in Heat and Mass Transfer; 32:786–796 , 2005.

Iancu , M.Vinatoru , Analytical method for fault detection and isolation in dynamic systems study case”, Ed. Universitaria Craiova , 2003.

Okasha, F. odeling combustion of strawbitumen pellets in a fluidized bed Fuel Processing Technology, Vol 88, pp. 281-293, 2007.

Scala, F. & Chirone, R.Combustion and attrition of biomass in fluidized bed. Energy and fuels, Vol. 20 , pp. 91-102, 2006.

Salatino, P., Scala, F. & Chirone, R. Proc. of 27th Symp )Int.( on Combust.,Combustion Institute, Pittsburgh )PA( in press, 1998.

. Taler, J., Zborowski, M., Węglowski, B., Optimisation of Construction and Heating of Critical Structural Components of Boiler Drums, VGB PowerTech, Vol. 82, Nr. 11, pp. 19-24, 2002.

Wagner et. al .The IAPWS Industrial Formulation for the thermodynamic properties of water and steam. Transactions of the ASME, 122:150–182, 2000 .

685رقم ) المكتسبة( 14شكل الحرارة كمية تغير

الحراري المحتوى تغير مع للبخارللبخار

mathematical model - uobabylon.edu.iq · web viewالرموز والمصطلحات الرمز...

Documents