TIÊu chuẩn quốc gia tcvn 6852-1: 2008 iso 8178-1: 2006

A.3.2.2.1. Phương trình tính toán lưu lượng khối lượng khí thải

tải về 0.85 Mb.

trang	12/13
Chuyển đổi dữ liệu	19.07.2016
Kích	0.85 Mb.
	#2054

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 13

A.3.2.2.1. Phương trình tính toán lưu lượng khối lượng khí thải

Các phương trình sau đây được sử dụng để tính toán lưu lượng khối lượng khí thải dựa trên phương pháp cân bằng cacbon.

	(A.47)
	(A.48)
	(A.49)

Thay các giá trị cứng vào phương trình A.47 sẽ cho phương trình sau đây khi cháy không hoàn toàn:

(A.50)

Đối với quá trình cháy hoàn toàn:

(A.51)

Tổng hợp các phương trình A.50, A.48 và A.49 vào một phương trình và sử dụng một số phép đơn giản hóa [loại bỏ muội than không cháy và giả thiết nhiệt độ thiết bị làm lạnh cố định 4^oC, ví dụ 1/(1-p_r/p_b) = 1,008], phương trình dễ dùng sau đây được dùng để tính lưu lượng khối lượng khí thải ướt.

(A.52)

Đối với quá trình cháy nhiên liệu diesel điển hình với w_BET = 86,2 % khối lượng và _ed = 1,329 (hệ số không khí dư bằng 2), ta được phương trình đơn giản tiếp theo:

(A.53)

A.3.2.2.2. Nguồn gốc các phương trình

Lượng cacbon [g/h] từ nhiên liệu đi vào động cơ là

q_mf x w_BET x 10

(A.54)

Lượng cacbon [g/h] từ không khí nạp đi vào động cơ q_mCO2 (xem phương trình A.57)

Cacbon ở đầu ra của động cơ theo g/h là

(A.55)

Với các phương trình sau đây, mỗi thành phần của khí đơn được tính toán theo g/h.

(A.56)

Trong phương trình A.56, khối lượng khí thải CO₂ được tính toán từ phần thể tích bằng cách nhân với thương số của các mật độ khí (khí thải CO₂/khô). Mật độ khí CO₂ được cho ở dạng trọng lượng phân tử trên thể tích phân tử. Các phương trình cơ bản này được dùng để so sánh đối với các thành phần khác.

	(A.57)
	(A.58)
	(A.59)
	(A.60)

Điều kiện cân bằng (cacbon vào = cacbon ra) cho kết quả là:

(A.61)

A.61 có thể chuyển thành A.62 khi cho phép tính toán q_med dựa trên cơ sở cân bằng cacbon:

(A.62)

A.3.2.3. Cân bằng cacbon: Quy trình tính toán 1 bước

Vì việc sử dụng quy trình tính toán đa bước không đơn giản nên trong phần này hai bước lặp được gộp lại thành một công thức cuối cùng để tính toán lưu lượng khối lượng, do đó được gọi là quy trình tính toán một bước. Các kết quả của quy trình tính toán một bước nằm trong khoảng ± 0,2 % quy trình đa bước đối với tất cả các thành phần nhiên liệu thử nghiệm.

A.3.2.3.1. Áp dụng các công thức

Công thức tính toán một bước sau đây có thể được dùng để tính toán lưu lượng khối lượng khí thải ướt.

(A.63)

Với

(A.64)

Công thức đơn giản hóa sau đây cũng có thể được sử dụng:

(A.65)

CHÚ THÍCH: Phương trình A.65 là dạng đơn giản của phương trình A.63 mà không giảm đáng kể đối với độ chính xác.

A.3.2.3.2. Nguồn gốc của các công thức

a) Tính toán thương số q_mad/q_mf khi sử dụng phương trình A.50, được lặp lại ở đây là phương trình A.66.

(A.66)

Với p_b = 1013 mbar và p_r = 7,5 mbar (nhiệt độ bộ phận làm lạnh là 4 ^oC), hoặc 1/(1 - p_r/p_b) = 1,008, với k_wr = 0,93 và c_Cw = 0, phương trình này được đơn giản thành.

(A.67)

Với

	(A.68)
	(A.69)
	(A.70)

b) Tính toán mật độ khí thải khô _ed khi sử dụng tỷ số q_mad/q_mf từ phương trình A.70.

Biến đổi phương trình A.46 ta có,

(A.71)

Thay A.70 vào ta có

(A.72)

Cuối cùng dẫn tới

(A.73)

Trong phương trình này _ed,p là giá trị ban đầu của mật độ khí thải khô (giá trị đề xuất: _ed,p = 1,34), và ở đây được tính toán chính xác đến giá trị cuối cùng _ed để sử dụng vào những bước tiếp theo.

c) Sử dụng _edđể tính toán lưu lượng khối lượng khí thải.

Kết hợp A.48 và A.49 ta có

(A.74)

Sử dụng

(A.75)

Biến đổi tiếp theo tới

(A.76)

Thay _ed từ A.73 vào phương trình này dẫn tới phương trình cuối cùng cho trong A.3.2.3.1.

A.3.3. Cân bằng oxy, quy trình tính toán lặp

A.3.3.1. Giới thiệu chung

Phương pháp cân bằng oxy cho sai lệch cao hơn một chút so với lưu lượng khối lượng khí thải lý thuyết (tới 1 % so với dưới 0,2 % đối với phương pháp cân bằng cacbon). Do đó phương pháp cân bằng cacbon nên là phương pháp được ưu tiên. Nhưng phương pháp cân bằng oxy có thể được dùng như là sự kiểm tra độc lập của các phương pháp khác.

A.3.3.2. Áp dụng các công thức

Phương trình sau đây có thể được sử dụng để tính toán lưu lượng khối lượng khí thải dựa trên cơ sở phương pháp cân bằng cacbon.

(A.77)

Biến đổi ta được

	(A.78)
	(A.79)

f1 và f2 trong phương trình A.77 và A.78 được xác định như sau:

(A.80)

và

(A.81)

Đơn giản hóa trong trường hợp cháy hoàn toàn:

(A.82)

Thay số vào:

(A.83)

Đơn giản hóa trong trường hợp cháy hoàn toàn:

	(A.84)
	(A.85)

A.3.3.3. Nguồn gốc các công thức

Lượng ôxy nạp vào động cơ [g/h] từ không khí và nhiên liệu là

q_mad x w_ox x 10 + q_mf x w_EPS x 10

(A.86)

Bằng cách tính toán hàm lượng oxy của mỗi thành phần khí thải chứa oxy, lượng oxy tổng (tự do và hợp chất hóa học) ra khỏi động cơ theo g/h được tính như sau

(A.87)

Với các phương trình sau đây các thành phần khí riêng biệt được tính toán theo g/h.

	(A.88)
	(A.89)
	(A.90)
	(A.91)
	(A.92)
	(A.93)
	(A.94)
	(A.95)
	(A.96)

Điều kiện cân bằng (oxy vào bằng oxy ra) dẫn đến

q_mad x w_ox x 10 + q_mf x w_EPS x 10

(A.97)

Bằng cách xác định các hệ số sau

(A.98)

(A.99)

Và sử dụng phương trình A.48, phương trình A.97 có thể chuyển thành phương trình sau:

(A.100)

đây chính là phương trình A.77 trình bày ở trên.

A.4. Nguồn gốc của hệ số nhiên liệu riêng k_f

Các phương trình sau đây được dùng cho phương pháp cân bằng cacbon đối với hệ thống đo chất thải hạt pha loãng một phần dòng (xem 15.2.3).

(A.101)

Và

(A.102)

q_medf được xác định như lưu lượng khối lượng của khí thải được pha loãng trong ống pha loãng toàn dòng tương đương (cùng tỷ lệ pha loãng).

Phương pháp cân bằng cacbon này giả thiết rằng lượng cacbon đi vào động cơ từ nhiên liệu

q_mf x w_BET x 10 [g/h]

(A.103)

cân bằng với lượng cacbon đi ra trong khí thải được pha loãng, lượng cacbon đi ra theo khí thải được tính toán từ nồng độ CO₂ trong khí thải pha loãng (trừ đi nồng độ CO₂ của không khí pha loãng) theo cách sau:

(A.104)

Điều kiện cân bằng (lượng vào = lượng ra), cùng với phương trình A.102, có thể chuyển đổi thành công thức sau đây đối với k_f:

(A.105)

Mật độ của khí thải được pha loãng _ew,d có thể được tính toán từ mật độ của không khí khô pha loãng (1,293 kg/m³), và từ lượng nước có trong không khí pha loãng:

(A.106)

Với hệ số k_we từ 14.3.

Với không khí khô pha loãng, tỷ lệ pha loãng cao (_ew,d = 1,293 kg/m³), V_mCO2 = 22,414 và A_rC = 12,011, phương trình đơn giản sau đây cho:

k_f = w_BET x 2,4129

(A.107)

Hình A.1 đưa ra một số chỉ dẫn cho áp dụng công thức trong các khả năng khác nhau để tính toán lượng phát thải.

Hình A.1 - Không khí - nhiên liệu - khí thải
Phụ lục B

(tham khảo)

Ví dụ tính toán lưu lượng khối lượng khí thải

Một ví dụ về tính toán lưu lượng khối lượng khí thải từ các thành phần khí thải và nhiên liệu theo Phụ lục A được cho trong Bảng B.1.

Chương trình này có thể được dùng để tính toán lưu lượng khối lượng khí thải từ thành phần nhiên liệu, thành phần không khí nạp (bao hàm cả độ ẩm) và thành phần khí thải theo Phụ lục A. Các phương pháp cân bằng cacbon và cân bằng oxy được sử dụng. Phương pháp cân bằng cacbon được đưa ra với hai biến thể: Phương pháp 1 bước (mới) và phương pháp đa bước (cũ). Kiểm tra các phương pháp tính toán với dữ liệu từ quá trình cháy hoàn toàn cho thấy rằng độ chính xác của phương pháp cân bằng cacbon 1 bước tốt hơn 0,1 %, đối với phương pháp cân bằng cacbon đa bước thông thường là 0,12 %, và phương pháp cân bằng oxy thường là 0,5 %.

Ở Bảng B.1, các vùng không tô đậm thể hiện dữ liệu vào và các vùng tô đậm thể hiện kết quả.

Bảng B.1 - Ví dụ tính toán lưu lượng khối lượng khí thải

Phụ lục C

(tham khảo)

Tính toán nhiệt (ống truyền nhiệt)

C.1. Ví dụ nung nóng ống truyền nhiệt

Tổn thất nhiệt trong ống truyền nhiệt (TT) sinh ra bởi sự lắng đọng nhiệt di chuyển. Lượng nhiệt lắng đọng có thể được tính toán bằng cách sử dụng phương trình do Kittelson đưa ra.

(C.1)

Trong đó

c_e là nồng độ bụi thoát ra;

c_i là nồng độ bụi vào;

T_e là nhiệt độ khí ra;

T_i là nhiệt độ khí vào.

Các thông số dùng cho phương trình từ C.2 trở đi như sau.

a	là hệ số thích nghi nhiệt
A_w	là diện tích thành (bề mặt) của ống
c_g	là vận tốc trung bình của khí trong ống
c_p	là nhiệt dung riêng đẳng áp (J/kg K)
d	là đường kính ống
l	là chiều dài ống
m'	là lưu lượng khối lượng (kg/s)
N_u	là số Nusselt
P	là áp suất khí (kg m²/s)
P_r	là số Prandt
Q'	là tổn thất nhiệt của dòng khí (W)
R_e	là số Reynolds
T_b	là nhiệt độ khí
T_w	là nhiệt độ thành
	là độ nhớt (m² x s^-1)
	là hệ số dẫn nhiệt của khí (W/m.K)
	là mật độ khí (kg/m³)
	Là thông lượng nhiệt đi qua bề mặt thành (W/m²)

Để tính toán dòng nhiệt đi qua trong ống truyền nhiệt có thể sử dụng phương trình C.2. Giả thiết tiếp rằng ống truyền nhiệt có diện tích mặt cắt ngang không đổi.