Экзаменационные ответы на Металлург теплотехнику

1. Топливо — это горючие вещества, основной составной частью которых является углерод, применяемые с целью получения при их сжигании тепловой энергии. Классификация. По физическому состоянию топливо бывает твердое, жидкое, газообразное. Стекловаренные печи работают на жидком и газообразном топливе. К топливу, используемому для стекловаренных печей, предъявляют ряд требований: при сгорании оно должно выделять значительное количество тепла на единицу своей массы или объема, не должно выделять газов, вредно действующих на здоровье людей, а также отрицательно влияющих на материалы топок и печей, должно быть удобным для транспортирования и сжигания. Основной характеристикой топлива является его теплотворность Q. Теплотворностью топлива называется количество тепла, выделяемое при полном сгорании единицы массы или объема топлива (1 кг жидкого топлива или 1 м³ газообразного). Теплотворность измеряется в ккал/кг или ккал/м³ (в СИ — кДж/кг, кДж/м³). Теплотворность различных видов топлива колеблется в широких пределах — от 1000 до 10 000 ккал/кг. По происхождению топливо подразделяется на естественное и искусственное. Последнее получается в результате переработки естественного топлива. В табл. 3 приводится классификация промышленного топлива.

2. ПОДОБИЯ ТЕОРИЯ - учение об условиях подобия физ. явлений. П. т. основана на учении о размерностях физ. величин (см. Размерностей анализ)и служит основой моделирования. П. т. устанавливает критерии подобия разл. физ. явлений, позволяющие с их помощью изучать свойства самих явлений. Явные и неявные функциональные связи между критериями подобия, к-рые получают с помощью П. т. (т. н. критериальные зависимости) способствуют пониманию сложных фпз. процессов и помогают интерпретировать результаты как эксперим. исследований, так и числ. расчётов, объём к-рых прогрессивно возрастает по мерс развития чпсл. методов и совершенствования ЭВМ. П. т. позволяет формулировать фнз. закономерности и извлекать идеи из огромной массы расчётных или эксперпм. результатов.  Физ. процесс (явление) может определяться полем характеризующих его физ. величин  т. е. распределением этих величин в пространстве с координатами х₁, х₂, х₃ и во времени t:

3. Энтропия (от греч. entropia - поворот, превращение) - мера неупорядоченности больших систем. Впервые понятие "энтропия" введено в XIX в. в результате анализа работы тепловых машин, где энтропия характеризует ту часть энергии, которая рассеивается в пространстве, не совершая полезной работы (отсюда определение: энтропия - мера обесценивания энергии). Затем было установлено, что энтропия характеризует вероятность определенного состояния любой физической системы среди множества возможных ее состояний. В закрытых физических системах все самопроизвольные процессы направлены к достижению более вероятных состояний, т. е. к максимуму энтропии . В равновесном состоянии, когда этот максимум достигается, никакие направленные процессы невозможны. Отсюда возникла гипотеза о тепловой смерти Вселенной. Однако распространение на всю Вселенную законов, установленных для закрытых систем, не имеет убедительных научных оснований. В XX в. понятие " энтропия " оказалось плодотворным для исследования биосистем, а также процессов передачи и обработки информации. Эволюция в целом и развитие каждого организма происходит благодаря тому, что биосистемы, будучи открытыми, питаются энергией из окружающего мира. Но при этом биопроцессы протекают таким образом, что связанные с ними "производство энтропии " минимально. Это служит важным руководящим принципом и при разработке современных технологических процессов, при проектировании технических систем. Количественная мера информации формально совпадает с "отрицательно определенной " энтропией. Но глубокое понимание соответствия  энтропии  физической и информационной остается одной из кардинальных недостаточно исследованных проблем современной науки. Ее решение послужит одним из важных факторов становления нового научно-технического мышления. Энтропия широко применяется и в других областях науки: в статистической физике как мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния; в теории информации как мера неопределенности какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы. Эти трактовки имеют глубокую внутреннюю связь. Например, на основе представлений об информационной энтропии можно вывести все важнейшие положения статистической физики. 

4. Твердое топливо В зависимости от способа обработки твердое топливо можно разделть на две группы: природное и очищенное. К природному твердому топливу относятся уголь, бурый уголь, торф, древесина и солома. Уголь и торф являются осадком, образующимся в результате распада и разложения растений в древние времена под воздействием высокого давления и недостатка кислорода. Каменный уголь является наиболее древним природным минеральным топливом, распространенном во всем мире, залежи которого находят на разной глубине. Бурый уголь образовался гораздо позднее и содержит древесные остатки. Содержание воды в буром угле составляет 45 - 60%; добывается он, как правило, открытым способом. Бурый уголь имеет очень низкую энергетическую ценность и обычно не перевозится на большие расстояния. Торф образуется из разложившихся растений и воды; по этой причине он содержит большое количество влаги. Поэтому на поверхности большие пласты добытого торфа разрезаются на блоки, которые высушиваются перед сжиганием. В Европе древесина используется в качестве сжигаемого топлива в основном только в виде отходов лесной и лесопильной промышленности, обычно в виде древесной стружки или древесных опилок. Древесный уголь представляет собой эти отходы, переработанные в углевыжигательных или других специальных печах. Кокс производится из каменного и бурого угля и угольных смесей в особых печах при температуре приблизительно 1200^oС, при которой происходит их дегазация. Дегазацией называется процесс удаления газообразных копонентов из твердых материалов в герметичных нагревательных камерах. Каменный уголь, брикеты бурого угля, кокс и древесный голь представляют собой очищенное твердое топливо. Брикеты изготавливаются из раздробленного и высушенного каменного или бурого угля в специальных прессах. Брикеты могут иметь различные формы. Сжигаемые материалы должны пройти полный анализ, включающий в себя расчет необходимого для горения объема воздуха, определение объема выхлопных и отработанных газов, массы шлака и получаемого топлива. При оценке возможности применения установок для производства твердого топлива, необходимо определить, насколько они удовлетворяют экологическим требованиям, предъявляемым к таким печам в стране, где предполагается их использовать.