Теплопередача.

Теплопередача – процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку.

1. - конвекция;

2. - теплопроводность;

3. - конвекция.

где

k – коэффициент теплопередачи, он показывает интенсивность передачи теплоты от одного теплоносителя к другому через разделяющую стенку.

Теплообменные аппараты.

1. Рекуперативные – теплообменники непрерывного действия, в которых передача теплоты от одного теплоносителя к другому осуществляется через разделяющую стенку.

2. Регенеративные – теплообменники периодического действия.

3. Смесительные (деаэраторные).

Целью теплового расчета теплообменников является определение теплообменной поверхности, а если она известна, то определение количества переданной теплоты конечных параметров теплоносителей и всего режима работы теплообменного аппарата.

Расчет теплообменника заключается в совместном решении уравнения теплового баланса и уравнения теплопередачи. Уравнение теплового баланса для теплообменников непрерывного действия имеет вид:

Если не учитывать потери в окружающую среду, то теплота от горячего теплоносителя полностью должна передаваться холодному теплоносителю:

где

G₁ и G₂ – массовые расходы горячего и холодного теплоносителей;

С_Р1 и С_Р2 – их теплоемкости;

- температура горячего теплоносителя на входе и выходе;

- температура холодного теплоносителя на входе и выходе;

соответственно равные W₁ и W₂ – водяные эквиваленты теплоносителей.

Из уравнения теплового баланса можно определить количество передаваемой теплоты или найти расход теплоносителя. Необходимая для передачи теплоты поверхность определяется из уравнения теплопередачи:

где

k – коэффициент теплопередачи;

- средне логарифмический перепад температур.

Конструктивный и поверочный расчеты теплообменников.

1. Конструктивный расчет.

Известны начальные и конечные температуры теплоносителей, надо определить поверхность теплообменника, т.е. его сконструировать.

1. Из уравнения теплового баланса определяем количество теплоты Q, которое надо передать от горячего теплоносителя к холодному.

2. По справочникам задаются скоростями движения теплоносителей и конструктивными особенностями (диаметрами трубок и проходными сечениями).

3. Рассчитывают коэффициенты теплоотдачи ₁ и ₂ и коэффициент теплопередачи k.

4. Определяют средне логарифмический температурный напор

5. Из уравнения теплопередачи определяют площадь теплообменника:

6. По известной площади рассчитывают длину трубок теплоносителя.

2. Поверочный расчет.

Известна конструкция теплообменника и начальные параметры теплоносителя. Надо рассчитать конечные параметры, т.е. проверить теплообменник для конкретных условий.

Топливо. Состав и основные технические характеристики твердого топлива.

Вещество, умышленно сжигаемое, для получения теплоты называется топливо.

Твердое топливо: древесина, торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит.

Состав топлива, как горючего материала определяется составом его горючей массы. Т.к. химический состав топлива сложен и полностью не известен, его характеризуют массовым содержанием образующих элементов в процентах.

Углерод С с возрастом топлива его содержание увеличивается

(40% - древесина, 93% - антрацит).

Водород Н с возрастом топлива его содержание уменьшается

(6% - древесина, 2% - антрацит).

Кислород О с возрастом топлива его содержание уменьшается

(42% - древесина, 2% - антрацит).

Сера S_орг.+ S_{колчеданная}< 1%.

Топливо сжигается в виде рабочей массы:

где

А^Р – зольность топлива достигает 25%;

W^Р – влажность топлива.

Элемент	Топливо	Содержание элемента в топливе, %
С	древесина, торф	50  58
	бурый и каменный уголь	65  80
	тощие угли, антрацит	90  95
	мазут	84  87
	сланцы	61  73
Н2	мазут	10,5  11,5
	сланцы	7,5  9,5
	древесина, торф	6  6,2
	каменный уголь	4  6
А	бурый и каменный уголь	4  25
	торф	5  7
	древесина	0,6
	мазут	0,3

Технические характеристики.

1. Различают высшую и низшую теплоту сгорания топлива:

• высшей теплотой сгорания называют количество теплоты, которое выделяется при сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м³ газообразного, при условии превращения паров содержащихся в продуктах сгорания в жидкость;

• низшая теплота сгорания топлива:

где

- теплота идущая на конденсацию водяных паров.

2) Зольность топлива. Способ определения: некоторую массу топлива помещают в муфельную печь, где при температуре 800С выдерживается в течении одного часа.

3) Влажность топлива. Способ определения: в сушильный шкаф при температуре 102105С в течении 11,5 часов.

4) Выход летучих. Способ определения: в муфельную печь при температуре 850С выдерживается в течении 7 минут без О₂ .

Для сравнения тепловых ценностей для различных видов топлива вводится понятие условное топливо – под ним понимается топливо характеризуемое определенной теплотой сгорания 29,35 МДж/кг.