28.Котельные установки и их основные элементы. Тепловой баланс парового котла и его кпд. Конструкция отечественных котлов.

Котельная установка служит для выработки пара с заданными параметрами для паровых двигателей (турбин, поршневых машин), а также для нужд производства или отопления. В зависимости от назначения котельные установки бывают энергетические (обслуживающие электрические станции), производственные, производственно-отопительные и отопительные. Назначение котельной установки обусловливает ее производительность и параметры вырабатываемого пара.

Исходным рабочим телом для получения пара в котельной установке является вода, а исходным носителем энергии - топливо. Теплота, выделяющаяся при сжигании топлива, передается через металлические поверхности теплообменных аппаратов воде и пару. Основными составляющими процесса производства пара в котельных установках являются горение топлива, теплообмен между продуктами горения и рабочим телом и образование пара.

Котельная установка состоит из котельных агрегатов и вспомогательных устройств.

К основным элементам оборудования котельной установки относятся:

паровой котел - обогреваемый топочными газами закрытый теплообменный аппарат, служащий для получения насыщенного пара давлением более 1 МПа, используемого вне самого аппарата;

топка - топливосжигающее устройство, в котором происходит выделение теплоты в процессе горения топлива;

пароперегреватель - обогреваемый топочными газами теплообменный аппарат, предназначенный для перегрева насыщенного пара;

экономайзер - теплообменный аппарат для подогрева питательной воды (до ее поступления в котел) за счет использования теплоты продуктов сгорания;

воздухоподогреватель - теплообменный аппарат для подогрева воздуха (перед его поступлением в топочное устройство) за счет использования теплоты продуктов сгорания.

Совокупность перечисленных элементов оборудования представляет собой котельный агрегат.

Тепловой баланс выражается: в виде уравнения , в одной части которого суммируется приход теплоты, в другой — её расход или потери:

 где  — теплота сгорания топлива;  — физическая теплота топлива;  — физическая теплота воздуха;  — теплота, переданная рабочему телу; — потеря теплоты с уходящими газами; — потери теплоты из-за химического и механического недожога топлива;  — потеря теплоты с излучением в окружающую среду.

Коэффициент полезного действия парового котла (в процентах) определяется методом обратного баланса:

КПД котла = 100 – (q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆),

где q_i — потери тепла в %: q₂ — с уходящими газами; q₃ — из-за химического недожога горючих газов; q₄ — с механическим недожогом; q₅ — от наружного охлаждения; q₆ — c физическим теплом шлаков.

29.Термодинамические процессы идеальных газов: изохорный и изобарный.

Изохорный, (v= const) происходящий при постоянном объеме газа.

Графически в p-v-диаграмме изохорный процесс изо­бражается линией, параллельной оси давлений Линии изохорного процесса в диаграмме состояния называется изохорой.

Связь между параметрами в изохорном процессе подчиняется  закону Шарля

И изохорном процессе вся подведенная теплота расходуется на изменение внутренней энергии тела. Для тела с произвольной массой вещества m имеем:

где cv — средняя массовая изохорная теплоемкость в интервале температур от T1, до Т2.

Так как в изохорном процессе нет изменения объема, то и работа по его изменению не совершается: W1-2 = 0.

Количество теплоты, подведенное в изохорном процессе, равно изменению внутренней энергии. Для произвольной массы вещества:

Изобарный, (р = const) происходящий при постоянном давлении.

Графически изобарный процесс в р—v-диаграмме изображается прямой линией, параллельной оси объемов. Линия изобарного процесса называется изобарой.

Связь между параметрами в изобарным процессе выража ется законом Гей-Люссака:

Изменение внутренней энергии газа рассчитывается по формуле:

В изобарном процессе происходит изменение объема рабочего тела, следовательно, совершается работа, определяемая:

Для  произвольной массы газа m формула работы примет:

где V1, V2  - объем m кг газа в начале и конце процесса. Воспользовавшись первым законом термодинамики, мо­жем рассчитать теплоту процесса (для 1 кг газа) по формуле:

При этом в термодинамике существует связь между изохорной cv и изобарной ср теплоемкостями. Связь устанавливается уравнением Майера:

Тогда выражение для определения количества теплоты для 1 кг газа примет вид:

для произвольной массы газа:

Таким образом, в изобарном процессе теплота расходуется на совершение работы и на изменение внутренней энергии рабоче­го тела.