61. Принцип действия теплового насоса. Отопительный коэффициент?

Тепловой насос. Машина, в которой осуществляется обратный цикл и которая поглощает теплоту из окружающей среды для того, чтобы передать ее телу с более высокой температурой, называется тепловым насосом.

Эффективность действия теплового насоса оценивается отношением называемым

коэффициентом преобразования теплового насоса.

Нетрудно показать, что коэффициент теплового насоса φ имеет тот же смысл, что и обычный коэффициент преобразования теплоты ψ. Различие между коэффициентами преобразования ψ и φ состоит в том, что ψ показывает, скольким единицам теплоты при заданной температуре Т₂ соответствует единица теплоты при некоторой температуре Т₁ тогда как φ определяет то максимальное количество теплоты в джоулях, которое можно получить при температуре Т₂, затратив l' дж работы.

Воспользовавшись ранее приведенным уравнением для q"₂, легко вы­разить коэффициент φ через температуры Т₂ и Т':

Из этого следует, что коэффициент φ имеет определенное значение только в том случае, если заданы температура Т₂ и температура T' окружающей среды.

Отопление при помощи теплового насоса. Непосредственное исполь­зование электроэнергии в нагревательных устройствах вследствие полной необратимости этого процесса с энергетической точки зрения крайне не­выгодно. Более целесообразно в этом случае для получения теплоты при некоторой температуре t₂ применить тепловой насос, который позволяет теоретически получить от каждого килоджоуля электроэнергии , кдж теплоты:

В реальных установках с тепловыми насосами коэффициент преобразо­вания всегда меньше теоретического, так как, с одной стороны, цикл теплового насоса может не совпадать с циклом Карно, а, с другой стороны, в цикле имеются потери от внутренней необратимости.

Чтобы приблизить теоретический к. п. д. цикла теплового насоса к к. п. д. цикла Карно, можно использовать в качестве рабочего тела влаж­ный пар какого-либо вещества. В этом случае цикл теплового насоса совпадает с обращенным циклом паросиловой установки, работающей с влажным паром. От цикла парокомпрессионной холодильной машины он отличается только диапазоном температур.

Наряду с использованием электроэнергии для привода компрессора при применении теплового насоса большой интерес представляет получение теплоты для нужд отопления по схеме с повышающим трансформатором, который, как известно из предыдущего, представляет собой с термодинамической точки зрения комбинацию прямого и обратного циклов.

В том случае, когда применяется обычный прямой цикл с тепловым дви­гателем, эффективный к. п. д. сильно зависит от разности температур источ­ников теплоты и при малой разности температур имеет весьма низкое зна­чение.

62. Состав топлива?

Топливом называется любое вещество, которое при сгорании (окислении) выделяется значительное количество теплоты на единицу массы или объёма и доступно для массового использования.

В качестве топливо применяют природные и производные органические соединения в твердом, жидком и газообразном состояниях.

Любое органическое топливо состоит из углерода, водорода, кислорода, азота, летучей серы, а твердые и жидкие топлива — из золы (минеральные остатки) и влаги.

Топливо в том виде, в каком оно подается в топку котель­ного агрегата и сгорает, называется рабочим.

Элементарный состав рабочего топлива характеризуется со­держанием следующих элементов:

+ + + + + + + =100%.

Индекс «р» при элементах топлива указывает на то, что это уравнение относится к «рабочему топливу».

Важнейшими горючими элементами топлива являются угле­род С и водород Н. Так, при сгорании 1 кг углерода выделяется 33,7 МДж теплоты, а при сгорании 1 кг водорода— 120 МДж. Сера при сгорании также выделяет теплоту (9 МДж/кг), но это нежелательный горючий элемент котельного топлива. При горе­нии летучей серы образуется сернистый газ S0₂, который вызы­вает коррозию металла труб котельного агрегата и, попадая с уходящими газами в атмосферу, загрязняет окружающую среду.

В связанном состоянии почти в любом топливе находятся не­горючие элементы — кислород О и азот N, образующие внутрен­ний балласт. Наличие этих элементов уменьшает тепловыделе­ние на единицу массы топлива.

Зола А и влага W — нежелательные примеси, составляющие внешний балласт топлива. Содержание золы и влаги в топливе определяется главным образом внешними факторами — спосо­бом добычи, хранением, доставкой и т. д.

Наличие золы и влаги уменьшает количество выделяемой теплоты при сгорании 1 кг топлива. Кроме того, часть теплоты бесполезно теряется, так как расходуется на нагревание золы и шлака, которые в нагретом состоянии удаляются из котельного агрегата; теплота также расходуется на испарение влаги, содержащейся в топливе. Зола ускоряет износ оборудования, загрязняет поверхности нагрева и газоходы, уменьшает коэффициент теплоотдачи, требует установки специальных устройств золоудаления и золоулавливание. Влага ухудшает процесс воспламенения топлива; за счет водяных паров возрастает количество уходящих газов, вследствие чего увеличивается расход электроэнергии на работу дымососов.

Топливо, освобожденное от влаги, называется сухой массой.

Элементарный состав топлив определяется специальными лабораторными методами.