2021版民用燃?xì)庥镁叩脑O(shè)計(jì)

2021版民用燃?xì)庥镁叩脑O(shè)計(jì)Safetymanagementisanimportantpartofenterpriseproductionmanagement.Theobjectisthe

statemanagementandcontrolofal1people,objectsandenvironmentsinproduction.（安全管理）單位: 姓名: 日期: 編號(hào):AQ-SN-0438化工安全I(xiàn)ChemicalSafety化工安全2021版民用燃?xì)庥镁叩脑O(shè)計(jì)說(shuō)明:安全管理是企業(yè)生產(chǎn)管理的重要組成部分,是ー門綜合性的系統(tǒng)科學(xué)。安全管理的對(duì)象是生產(chǎn)中一切人、物、環(huán)境的狀態(tài)管理與控制,安全管理是ー種動(dòng)態(tài)管理?？梢韵螺d修改后或直接打印使用（使用前請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀內(nèi)容是否合適）。一、有關(guān)エ藝設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題對(duì)民用燃?xì)庥镁叩幕疽?包括以下10個(gè)方面;（1）加熱能力,用熱負(fù)荷標(biāo)志;（2）供氣壓カ,用額定供氣壓カ要求;（3）熱能利用率,用熱效率表示;（4）燃燒產(chǎn)物的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),用煙氣中有害物（CO、NOx等）含量表示；（5）燃燒穩(wěn)定狀態(tài)與調(diào)節(jié)范圍,不出現(xiàn)離焰、回火、黃焰,并能凋節(jié)熱負(fù)荷;（6）安全性,必須有安全設(shè)施；（7）噪聲,不允許超過(guò)規(guī)定;（8）表面溫度,不得高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定;（9）結(jié)構(gòu)與材質(zhì),結(jié)構(gòu)穩(wěn)固,經(jīng)久耐用,材料價(jià)廉,造型美觀；（10）其它,各類民用燃?xì)庥镁?根據(jù)其特有功能.還有些特殊要求。下面討論其中的若干問(wèn)題。（一）燃具熱負(fù)荷化工安全燃具熱負(fù)荷,是指燃具中單位時(shí)間內(nèi)燃?xì)馊紵尫诺臒崃俊Ｔ陬~定供氣壓カ下燃具所具有的熱負(fù)荷,則稱為額定熱負(fù)荷,它表明加熱能力的大小,是燃具的重要特性指標(biāo)之ー。而額定供氣壓カ是設(shè)計(jì)燃燒設(shè)備的主要參數(shù)之一。為了使燃燒設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化,設(shè)計(jì)燃?xì)庠O(shè)備時(shí),額定供氣壓カ應(yīng)按有關(guān)規(guī)范規(guī)定的指標(biāo)選取見表3—8一1〇表3—8—1燃?xì)庠O(shè)備額定供氣壓カ燃燒設(shè)備種類燃?xì)夥N類人工煤氣天然氣液化石油氣低壓燃燒設(shè)備/kPa1.02.02.8或5.0化工安全中壓引射燃燒設(shè)備/kPa10或3020或5030或100此外,由于燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)上的壓カ波動(dòng),燃燒設(shè)備前的供氣壓カ可能大于或小于額定壓カ,因此要求燃燒設(shè)備能在一定的燃?xì)鈮毫Σ▌?dòng)范圍內(nèi)穩(wěn)定燃燒。按規(guī)范要求,當(dāng)供氣壓カ為0.5~1.5倍額定壓カ時(shí),燃燒設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)都應(yīng)達(dá)到規(guī)定值。燃?xì)獯妒略罹哂糜诟鞣N烹飪加熱。而烹飪的關(guān)鍵就是要注意營(yíng)養(yǎng)、凋味和色澤等,烹飪過(guò)程的加熱狀況好壞影響極大,因此燃具的加熱能カ應(yīng)綜合考慮。一般家用燃?xì)庠顭嶝?fù)荷應(yīng)大于2.326kW(2000kcal/h),否則火力太弱。大型燃?xì)庠顟?yīng)根據(jù)用途選定適當(dāng)?shù)臒嶝?fù)荷,通常按鍋的大小考慮,除特殊情況外熱負(fù)荷除低于11.63LW(10000kcal/h)o通過(guò)編制加熱設(shè)備的熱平衡,依據(jù)提供的有效熱滿足加熱エ藝的要求,可以確定燃具額定熱負(fù)荷。化工安全I(xiàn)ChemicalSafety化工安全通過(guò)計(jì)算加熱物質(zhì)所需要的熱量,和估計(jì)的燃具熱效率,再根據(jù)所需要的加熱時(shí)間,可計(jì)算燃具熱負(fù)荷:式中Q——燃具熱負(fù)荷,kW；m——被加熱物體的質(zhì)量,kg；c——被加熱物體的比熱容,kJ/(kg?K)；T1ヽT2——被加熱物體的初始和終了溫度,K；n一ー燃具熱效率,％,可按同類設(shè)備選取;T——物料加熱升溫時(shí)間,h；K——安全系數(shù),考慮燃?xì)鈮亥赡芙档汀嶂悼赡茏兓?、熱效率估?jì)不準(zhǔn)及其它未考慮到的因素,K為1.28?1.400如果被加熱物體有相變化,當(dāng)被加熱物體(固體)發(fā)生熔融時(shí),熱負(fù)荷的計(jì)算公式為:式中G)——固體的熔融量,kg；m 固體的熔解熱，kJ/kgo化工安全當(dāng)被加熱物體（液體）發(fā)生蒸發(fā)時(shí),熱負(fù)荷的計(jì)算公式為:式中3,——液體的蒸發(fā)量,kg；r 液體的蒸發(fā)潛熱,kj/kgo若一個(gè)燃具中有N個(gè)燃燒器,則每個(gè)燃燒器的熱負(fù)荷為:燃具總耗氣量B,可由熱負(fù)荷確定:式中HL——燃?xì)獾牡蜔嶂?。（二）燃具熱效率燃具的熱效率n是指有效利用熱占燃?xì)饪偡艧崃康陌俜直?即式中q——有效利用熱,kJ；Qt——燃?xì)饪偡艧崃?kjo燃具熱效率顯示燃燒過(guò)程和傳熱過(guò)程的綜合效率,它是燃具利用能量有效程度的指標(biāo)。常用燃具的熱效率見表3—8—2。表3—8—2燃具熱效率效率化工安全有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定數(shù)值參考數(shù)值家用燃?xì)庠罴矣每焖贌崴鞣兴魅莘e式熱水器n/%>55480在額定熱負(fù)荷下低熱值計(jì)算7〇?80475（三）燃燒器燃燒方法的選定設(shè)計(jì)燃具時(shí)尤其重要的是根據(jù)加熱目的選擇適當(dāng)?shù)娜紵椒?主要考慮的因素為;所需要的加熱溫度、所需要的燃燒室熱負(fù)荷及構(gòu)造、燃燒器的燃燒特性、所需要的火焰長(zhǎng)度、燃燒器的耐久性、生產(chǎn)成本和維修難易程度。（四）熱平衡計(jì)算燃具熱平衡計(jì)算的目的,在于搞清輸入燃具的熱量被有效利用或損失的過(guò)程,確定有效地提高燃具熱效率的途徑?；ぐ踩约訜釣槟康牡娜季?通常都是以“熱輸入二熱輸出”來(lái)計(jì)算熱量收支。按計(jì)算的結(jié)果,繪制出熱流圖。如圖3—8—8所示,可以很直觀地表明浴盆熱水器的熱效率為44%+36%=80%,最主要的損失熱為排氣顯熱。圖3-8-8浴盆熱水器熱流圖(五)適用性與安全性民用燃具除要提高熱效率外,還應(yīng)充分重視其方便性、適用性。要求在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)具有使用、調(diào)節(jié)、維護(hù)管理、使用壽命和清掃等方面的適用性。關(guān)于燃具安全性,在エ藝設(shè)計(jì)中更應(yīng)予以重視。為確保燃具運(yùn)行的安全可靠,必須對(duì)使用過(guò)程可能遇到的各種情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并證實(shí)確為安全,其中兩點(diǎn)尤其重要:(1)過(guò)熱安全性運(yùn)行時(shí),燃具某些部位的溫度要控制在規(guī)定范圍內(nèi)。(2)燃?xì)庑孤┌踩詫?duì)燃燒器火焰中途熄火、缺氧燃燒應(yīng)有保護(hù)手段。嚴(yán)防燃?xì)庑孤┖痛罅緾O產(chǎn)生,以避免發(fā)生火災(zāi)、爆炸和人員化工安全I(xiàn)ChemicalSafety化工安全中毒等事故。（六）造型與構(gòu)造燃具造型應(yīng)美觀,構(gòu)造カ求簡(jiǎn)單,使燃具各部件能易于拆裝,便于檢修和清掃。（七）二次空氣的供給與煙氣排除如前述,民用燃具燃燒器多采用引射式大氣燃燒器,大都需要供給二次空氣。當(dāng)設(shè)計(jì)燃具的燃燒室時(shí),要合理布置二次空氣進(jìn)ロ,使二次空氣能均勻地分布到各個(gè)燃燒器的火孔處。使用大氣式燃燒器的燃具,決定二次空氣口大小的簡(jiǎn)便方法是對(duì)應(yīng)燃燒41868kJ/h（10000kcal/h）的燃?xì)?需設(shè)置60?85cll12的二次空氣口,相當(dāng)于5.16~7.31cm2/kWo燃燒室內(nèi)的煙氣流動(dòng)要合理組織。為此,要求正確選定排氣口的位置。排氣口位置設(shè)置不當(dāng),會(huì)影響煙氣排除效果,煙氣較長(zhǎng)時(shí)間停留在燃燒室內(nèi),就會(huì)使燃燒惡化,生成CO,同時(shí)也會(huì)浪費(fèi)能源。在確定排氣口位置時(shí),應(yīng)考慮利用燃燒室內(nèi)煙氣具有的浮力和化工安全I(xiàn)ChemicalSafety化工安全使煙氣在燃燒室內(nèi)對(duì)被加熱體進(jìn)行均勻加熱兩個(gè)因素。排氣口位置和煙氣流動(dòng)情況對(duì)燃燒室內(nèi)均勻加熱的影響,可用燃?xì)饪鞠錇槔f(shuō)明。圖3-8-9所示為烤箱排氣口位置對(duì)煙氣流動(dòng)、加熱狀況和熱效率的影響。圖中A為烤箱的原型設(shè)計(jì),B—C的布置方案均可提高熱效率和改善加熱均勻性,各方案的排氣抽カ大小與高度H成正比。圖3-8-9烤箱排氣口的布置與煙氣流動(dòng)情況A-上部排氣口型;B-上部排氣ロ并帶擋板型;C一下部排氣口型;Dー帶煙道的下部排氣口型;Eー上擋板及下煙道型（八）燃具材料選擇燃具各部分所用材料時(shí)要考慮下列因素:材料的耐熱性、耐蝕性、熱傳導(dǎo)性、熱容量、機(jī)械強(qiáng)度和外觀質(zhì)量,以及成本高低、修補(bǔ)難易程度等。二、燃具設(shè)計(jì)民用燃?xì)庥镁叩慕Y(jié)構(gòu)一般包括:（1）空氣、燃?xì)夤?yīng)部分;（2）燃燒器;（3）燃燒室及加熱室：（4）煙氣排出部分;（5）外形圍護(hù)及附化工安全件等五個(gè)部分。所謂燃具設(shè)計(jì),就是上述各部分的單獨(dú)設(shè)計(jì)及總體設(shè)計(jì)。（一）燃燒器設(shè)計(jì)燃燒器的步驟為:（1）按エ藝設(shè)計(jì)要求（式（3-8-1）至式（3—8—3））確定燃具熱負(fù)荷和燃?xì)夂牧浚ㄊ剑?-8-5））；（2）根據(jù)加熱目的等條件選擇適當(dāng)?shù)娜紵椒?（3）擬定適合使用條件,并保證燃燒器正常燃燒特性的極限調(diào)整范圍;（4）最后必須考慮的是結(jié)構(gòu)和材質(zhì)。燃具燃燒器是最易過(guò)熱的部位,特別是將燃燒器置于高溫燃燒室內(nèi)的燃具,由于室壁的輻射很強(qiáng),必須充分考慮其耐熱性。此外,燃燒煙氣所含水蒸氣的凝結(jié)和滴落、雜物堆積和堵塞火孔等,都會(huì)引起燃燒器腐蝕或?qū)е虏话踩紵?。（二）燃燒室及加熱室燃具的燃燒室及加熱室?guī)缀醭蔀橐惑w,在大多數(shù)情況下難于將其區(qū)分開。其結(jié)構(gòu)根據(jù)燃具性能而異,以下舉例說(shuō)明。1.燃燒室熱強(qiáng)度及容積燃具的燃燒室熱強(qiáng)度是指容積熱強(qiáng)度,即單位燃燒室容積、單化工安全位時(shí)間內(nèi)燃?xì)馔耆紵懦龅臒崃縬v,單位為kW/m3。燃燒室熱強(qiáng)度是根據(jù)不同容積、不同燃燒方法、不同加熱溫度來(lái)考慮的。表3—8—3給出了熱水器燃燒至熱強(qiáng)度指標(biāo)的大概范圍,供設(shè)計(jì)參考。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,選定燃燒室熱強(qiáng)度的實(shí)質(zhì),就是要保證燃?xì)庠谌紵业耐Ａ魰r(shí)間大于燃?xì)鈴闹鸬饺急M的時(shí)間,避免將燃燒室設(shè)計(jì)得過(guò)大或過(guò)小。通常,燃燒室過(guò)大,會(huì)浪費(fèi)燃?xì)?降低熱效率;需要高沮時(shí),難達(dá)預(yù)期溫度;燃燒室四周散熱過(guò)大等。相反,燃燒室過(guò)小,易引起不完全燃燒,熱量供應(yīng)不足；或者燃燒室壁面及加熱面過(guò)熱,加速腐蝕和燒壞。表3-8-3燃?xì)鉄崴魅紵倚?qiáng)度熱水器型式燃燒室熱強(qiáng)度/kW-m-3燃燒方法燃燒室深或高度/mm燃燒室壁浴盆立式化工安全I(xiàn)ChemicalSafety化工安全浴盆臥式1163?22361163?1744部分預(yù)混部分預(yù)混10〇?15015〇?550水冷銅壁（水自然循環(huán)）大型快速式大型容積式233?3491163?1744擴(kuò)散式部分預(yù)混15〇?3507〇?100化工安全I(xiàn)ChemicalSafety化工安全水冷銅壁（水強(qiáng)制循環(huán)）水冷銅壁或鐵壁（水自然循環(huán)）當(dāng)計(jì)算熱水器燃燒室大小時(shí),據(jù)表3—8—3中所列出的不同型式和燃燒方法,選定相應(yīng)的燃燒室熱強(qiáng)度,然后用下式求出燃燒室容積,即式中ag——燃?xì)庀禂?shù),通常取為〇.85?〇.93〇計(jì)算出燃燒室容積后,根據(jù)表3—8—3中給出的燃燒室深度或高度的數(shù)值,即可定出燃燒室的尺寸。2.加熱方法及特征根據(jù)被加熱物種類、加熱方法可分為液體加熱、固體加熱、固體熔融及氣體加熱等幾類。對(duì)液體（水）加熱,按加熱面的形式可分為五種方法,如圖3—8-10o其特征分別為:（1）直火鍋加熱法傳熱面積小,加熱能力受限,熱效率較低,為35%?55%；化工安全(2)立式鍋加熱法由于鍋內(nèi)水作自然循環(huán),改善了換熱條件,降低了排煙溫度,熱效率為70%?85%；(3)浸管加熱法煙氣在管中流動(dòng),于管壁上進(jìn)行熱交換。所以,熱效率較高,65%?85%;燃燒生成水,排除簡(jiǎn)單;(4)水管加熱法燃燒室外壁不參與換熱過(guò)程,熱效率60%?70%；如圖若傳熱條件明顯改善,熱效率可達(dá)75%?80%；(5)浸沒(méi)燃燒法由于高溫?zé)煔庵苯优c水換熱,熱效率可高達(dá)90%以上。對(duì)固體加熱,大致分為直接加熱和間接加熱兩種。直接加熱就是使火焰或高溫?zé)煔馀c被加熱的固體接觸,又有:局部急速加熱、均勻高溫加熱、干燥烘烤加熱等方法;間接加熱就是火焰及高溫?zé)煔馀c被加熱物料不直接接觸或用間壁隔開,或通過(guò)介質(zhì)間接加熱。圖3-8-10液體加熱法用燃?xì)饧訜釟怏w,主要是用于室內(nèi)采暖或干燥,也可分為直接和間接加熱兩類。三、換熱面的設(shè)計(jì)化工安全加熱室的設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)換熱面。設(shè)計(jì)中既要考慮提高熱效率的問(wèn)題,又要顧及到燃具使用的耐久性、冷凝水排出和制造加工難易等問(wèn)題,不能單純追求高的熱效率。現(xiàn)以熱水器為例,說(shuō)明換熱面的設(shè)計(jì)方法。容積式熱水器的貯水筒體分為開放式和封閉式兩種。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),對(duì)熱負(fù)荷每10kW可取換熱面積〇.43?〇.69m2〇而對(duì)直流式熱水器,可取〇.34?0.52m2(其中,翼片面積占70%左右)。燃?xì)鉄崴鞯膫鳠徇^(guò)程由三個(gè)階段組成,即火焰和高溫?zé)煔庖暂椛浜蛯?duì)流方式向金屬板側(cè)表面放熱;自金屬板煙側(cè)向水側(cè)表面?zhèn)鲗?dǎo)傳熱;金屬板水側(cè)表面向水對(duì)流放熱。其中起決定作用的是第一階段。煙氣向換熱面放熱,以對(duì)流方式進(jìn)行換熱的熱量,占總換熱量的80%左右,故欲提高熱效率,著眼點(diǎn)首先應(yīng)放在對(duì)流換熱上。計(jì)算對(duì)流傳熱量的公式為:Q=K?F?Atlm(8—7)化工安全I(xiàn)ChemicalSafety化工安全式中Q——對(duì)流放熱量,W；F 換熱面積,m2K——傳熱系數(shù),W/(m2?K)；△tlm一ー對(duì)數(shù)平均溫差,從公式知,欲增加傳熱量,其辦法是增加F、