热⼯单位基本定义

热⼯单位基本定义

热⼯ 单位基本定义及计算

⼀．  热值定义

1千克某种固体  (⽓体)  燃料完全燃烧放出的热量称为该燃料的热值，  属于物质的特性，  符号是q，  单位是焦⽿每千克，  符号 是J/kg。热值反映了燃料燃烧特性，  即不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能的本领⼤⼩。

标煤为标准煤  (Standardcoal )  的简称，   由于各种燃料燃烧时释放能量存在差异，  国际上为了使⽤的⽅便，  统⼀标准，  在进 ⾏能源数量、质量的⽐较时，  将煤炭、⽯油、天然⽓等都按⼀定的⽐例统⼀换算成标准煤来表⽰  ( 1公⽄标准煤的低位热值为 29307.6千焦⽿，  即每公⽄标准煤为29307600焦⽿)  。

“标煤”是“标准煤”的简称能源的度量单位。各种能源由于所含热值不同，  采⽤的实物计量单位也不⼀样。因此，  为了便于对各  种能源进⾏汇总计算，  对⽐分析，  应将各种能源的实物单位折算成统⼀的标准单位，  即能源度量单位。我国⽬前采⽤标准煤为 能源的度量单位，  即每千克标准煤为29271千焦⽿  (7000千卡)  ，  也就是⽤焦⽿去度量⼀切能源。

我国⽬前采⽤标准煤为能源的度量单位。国际制单位为焦⽿ 。折算的⽅法是：  以7000千卡度量各种燃料、动⼒能源。 参考系数

⼆．   ⽐热容

⽐热容(Specific heat Capacity)⼜称⽐热容量，  简称⽐热(specific heat)，  是单位质量物质的热容量，  即单位质量物体改变单位 温度时的吸收或释放的内能。  ⽐热容是表⽰物质热性质的物理量。通常⽤符号c表⽰ 。⽐热容与物质的状态和物质的种类有    关。

⼀定质量的⼀物质，  在温度升⾼时，  所吸收的热量与该物质的质量和升⾼的温度乘积之⽐，  称做这种物质的⽐热容(⽐热)，  ⽤ 符号c 表⽰ 。其国际单位制中的单位是焦⽿每千克开尔⽂[J /(kg·K) ]或焦⽿每千克摄⽒度[J /(kg·℃)]。J是指焦⽿，  K是指热⼒学 温标，  即令1千克的物质的温度上升  (或下降)  1开尔⽂所需的能量。根据此定理，  便可得出以下公式：

Q=cmΔT

Q为吸收  (或放出)  的热量；  m是物体的质量，ΔT是吸热  (放热)  后温度所上升  (下降)  值，  初中的教材⾥把ΔT写成Δt，  其 实这是不规范的  (我们⽣活中常⽤℃作为温度的单位，  很少⽤K，  ⽽且

ΔT=Δt，  因此中学阶段都⽤Δt，  但国际上或者更⾼等的科学领域，  还是使⽤ΔT)  。

在国际单位制中，  能量、功、热量的主单位统⼀为焦⽿，  温度的主单位是开尔⽂，  因此⽐热容的国际单位为J/(kg·K)，  读作“焦 [⽿]每千克开[尔⽂]”。    ([]内的字可以省略。)

常⽤单位：J/(kg·℃)  、J/(g·℃)  、kJ/(kg·℃)  、cal/(kg·℃)  、kcal/(kg·℃)  等。注意摄⽒度和开尔⽂仅在温标表⽰上有所区 别，

在表⽰温差的量值意义上等价，  因此这些单位中的℃和K可以任意互相替换。例如“焦每千克摄⽒度”和“焦每千克开”是等价

。

⽔的⽐热容是4.2 kJ/(kg·℃)  =1 kcal/(kg·℃)。

蒸⽓的⽐热容是2.1 kJ/(kg·℃)=0.5 kcal/(kg·℃)

也就是说：  1Kg⽔从0℃升⾼到100℃ 时吸收的热量100 kcal，   1Kg 蒸汽从100℃升⾼到200℃ 时吸收的热量50 kcal

⽔的汽化热为2260 kJ/kg =530 kcal/kg。⼀般地：使⽔在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量⽔从⼀摄⽒度加热到⼀百摄⽒ 度所需要的热量。

⽯膏的⽐热容1.09kJ/(kg·℃)=0.26 kcal/(kg·℃)

空⽓的⽐热容，  空⽓在不同的温度有不同的⽐热，  书⾯计算时⼀般取0.31 kcal/(kg·℃)

三．  化学⽯膏的⽣成及组成

⽣⽯膏为⼆⽔硫酸钙  (Ca〔SO4〕  ·2H2O)  ，  ⼜称⼆⽔⽯膏、⽔⽯膏或软⽯膏，  理论成分

CaO32.6%，  SO346.5%，  H2O+20.9%，  分⼦量为172。⽯膏的品位计算，  如果原料的结晶⽔为19%，  则品位 =100/20.9*19=90.9。

脱硫⽯膏原料含有⼆⽔⽯膏和游离⽔，  市场上的原料⼀般含游离⽔为12%，  品位在90左右  (结晶⽔为18.84%)  ，  熟⽯膏粉的  结晶⽔⼀般控制在5%，  现在计算下1吨脱硫⽯膏原料可以⽣产多少吨熟⽯膏粉：  1T*  ( 1-12%)  *(1-(18.84%-5%))=0.758T,同样 反过来可以算出⽣产1吨熟⽯膏粉需1/0.758=1.319T原料。

四．  ⽔蒸发的能耗计算

1Kg⽔由20℃变成150℃ 的⽔蒸⽓需要的热量，  分三部分计算完成

第⼀部分，   1Kg的⽔由20℃加热到100℃ 吸收的热量1Kg*  ( 100-20)  ℃*1 kcal/(kg·℃)=80 kcal

第 ⼆ 部分，   1Kg的⽔由100℃变成100℃ 的蒸汽吸收的热量530 kcal 第三部分，   1Kg蒸汽由100℃加热到150℃ 吸收的热量 1Kg*  ( 150-100)  ℃*0.5kcal/(kg·℃)=25 kcal

所以1Kg的⽔由20℃变成150℃ 的蒸汽时需要的热量为80+530+25=635 kcal

五．  ⽯膏粉煅烧需热量的计算

1吨熟⽯膏需原料1.319吨，  蒸发的都是⽔，  需热量有以下⼏部分组成：

第⼀部分，  0.319吨⽔由20℃加热到100℃ 吸收的热量，  0.319T=319Kg, 319 Kg *(100-20) ℃ =25520kcal 第 ⼆ 部分，  继续升温，   100℃ 的⽔变成100℃ 的蒸汽吸收的热量

319 Kg *530530 kcal/kg =169070kcal

第三部分，   100℃ 的蒸汽继续升温到170℃ 吸收的热量，  319 kg *  ( 170-100)  ℃*0.5 kcal/(kg·℃)=11165kcal 第四部分，  ⽯膏由20℃加热到170℃ 吸收的热量，   1000 kg*  ( 170-20)  ℃*0.26 kcal/(kg·℃)=39000kcal

所以，  ⽣产1吨熟⽯膏粉理论上需要的热量为25520+169070+11165+39000=244755 kcal，  如果燃烧5000 kcal/kg 的煤则需要 =244755 kcal/5000 kcal/kg=48.951 kg。折合标煤  (7000 kcal/kg)  34.965 kg

实际⽣产中除⽔蒸⽓蒸发和料升温外，  空⽓还带⾛热量⼤约14—20%，  机械设备表⾯散热带⾛热量⼤约5%,化学、机械不完全 燃烧带⾛热量⼤约2%，  炉渣带⾛热量⼤约1%，  实际⽣产中能达到75%的效率⼏乎不可能，   当达到75%的效率时需要5000      kcal/kg的煤48.951 kg/75%=65.268kg。泰⼭⽯膏在全国⽯膏板⾏业中烧煤的能耗指标最低，  在3000万很成熟的⼚区内的综合 热效率才达到61.62%，  ⽽且使⽤了很多的节能措施。

六．  ⽯膏板烘⼲需热量的计算

每平⽶⽯膏板的原材料⽤量  (以泰⼭⽯膏为例)  ⽯膏粉 5.6kg、护⾯纸360g、淀粉16g、减⽔剂26g、  ⽩乳胶2g、发泡剂6g、 柠檬酸0.5g，  ⽔  (⽯膏粉的结晶⽔为5%，  ⽯膏板的结晶⽔为17%,⽯膏板的残留⽔为0.2%)  、⽯膏板的重量为6.7 kg。

如果⽯膏粉的标稠为64%，  每平⽶⽯膏板的蒸发量为2.6kg，  则需

要的热量为635*2.6=1651 kcal。

⽯膏板在烘⼲时板芯温度绝对不能超过90℃，  ⽯膏的⽐热为0.26 kcal/(kg·℃)，  ⽯膏的温度由20℃升⾼到85℃，  吸收的热量

为

6.7 kg*  (85-20)  ℃*0.26 kcal/(kg·℃)=113 kcal

那么，   1平⽶的⽯膏板烘⼲需要的理论热量为1651 kcal+113 kcal=1764 kcal。

2000万的⽯膏板⽣产线每⼩时的⽣产量是2880平⽶，  蒸发⽔量为7488 kg，  需热量为5080320 kcal约=508万kcal，  实际⽣产 中的综合热效率为65%  (对于⽔的热效率为61%)  ，  那么和⽣产线配套的热风炉的需热量为779万kcal，  如果标稠过⼤或板⼦ 单重达到7 kg左右，  热风炉的装机就得达到1000万kcal。

根据不同的热源，  热效率也不近相同，  如果燃煤  (5000 kcal/kg)  ，  那么⼀平⽶的⽯膏板需要1764 kcal/65%/5000 kcal/kg=0.542 kg ⼀⼩时的需煤量为0.542 kg*2880平⽶=1560 kg。

七．  各种热源利⽤对⽐

⼀直以来，  热源利⽤的热效率是企业⽣存发展的根本，  国内外很多的企业、研究部门都投⼊了⼤量的⼈⼒物⼒来提⾼热效率， 热电⼚也算是个耗煤⼤户，  也是⽐较有实⼒的企业，  但是电⼚的热效率⼀直徘徊在35—43%之间。