
- •Міністерство освіти і науки україни
- •Теплотехніка Теоретичні, практичні та довідкові матеріали Навчально-методичний посібник для самостійного опанування
- •Ардашев в.О., п’ятак о.В. “Теплотехніка. Теоретичні, практичні та довідкові матеріали”. Навчально-методичний посібник для самостійного опанування. – Херсон, хнту, 2008. - 188 с.
- •1. Параметри стану робочих тіл
- •1.1. Основні розрахункові рівняння
- •У бас: Од. Маси – 1 фунт (lbm). Сила - паундаль
- •Для двох різних станів газу
- •Газові суміші
- •Ентропія суміші
- •Ентропія змішування
- •Розв’язання задач
- •1.3. Задачі для самостійного розв’язання
- •Питання для самоперевірки та контролю засвоєння знань
- •2. Перший та другий закони термодинаміки
- •2.1.Основні розрахункові рівняння
- •2.1.1. Перший закон
- •2.1.2. Другий закон
- •2.2. Розв’язання задач
- •Незалежність теплоємності від температури
- •Лінійна залежність
- •3. Нелінійна залежність
- •2.3. Задачі для самостійного розв’язання
- •Питання для самоперевірки та контролю засвоєння знань
- •3. Термодинамічні процеси ідеальних газів
- •Основні розрахункові рівняння
- •Теплоємність суміші газів
- •3.2. Розв’язання задач
- •3.3. Задачі для самостійного розв’язання
- •3.4. Питання для самоперевірки та контролю засвоєння знань
- •4. Термодинамічні процеси водяної пари
- •4.1. Основні розрахункові рівняння
- •4.2. Розв’язання задач
- •Довжина колектора
- •4.3. Задачі для самостійного розв’язання
- •Питання для самоперевірки та контролю засвоєння знань
- •5. Термодинамічні процеси вологого повітря
- •5.1. Основні розрахункові рівняння
- •5.2. Розв’язання задач
- •Кількість вологи у повітрі при початкових параметрах
- •У загальному випадку точка суміші визначається за правилом важеля:
- •1. Визначення параметрів повітря в характерних точках процесу
- •2. Витрати теплоти на нагрівання повітря в калорифері
- •3. Побудова процесів вологого повітря в і-d діаграмі
- •4. Кількість вологи, відібраної від пряжі в сушарці
- •5. Витрати теплоти і кількість відібраної вологи при відсутності процесу змішування потоків повітря
- •5.3. Задачі для самостійного розв’язання
- •Питання для самоперевірки та контролю засвоєння знань
- •6. Цикли теплових двигунів
- •6.1. Прямі і необоротні термодинамічні цикли
- •6.2. Процеси стиснення в компрессорах
- •6.3. Цикли двигунів внутрішнього згоряння
- •6.4. Цикли газотурбінних установок
- •6.5. Цикл Ренкіна паросилової установки
- •6.6. Цикл парокомпресійної холодильної установки
- •6.7. Розв’язання задач
- •1. Розрахунок параметрів стану в характерних точках
- •2. Розрахунок робіт компресора
- •К.К.Д. Компресора та потужність приводу
- •Параметри стиснення в трьохступінчастому компресорі
- •5. Побудова діаграм
- •1. Розрахунок термічних параметрів стану в характерних точках циклу
- •Зображення циклу в р-V і t-s координатах
- •2. Визначення термічного к.К.Д. І роботи циклу
- •3.Порівняння термічного к.К.Д. Циклу гту з термічним к.К.Д. Циклу Карно
- •Побудова циклу в p-V і t-s координатах
- •6. Порівняння термічного к.К.Д. Розрахованого циклу з термічним к.К.Д. Циклу двигуна внутрішнього згоряння
- •Зображення циклу в p-V і т-s координатах
- •Розрахунок параметрів стану в характерних точках циклу
- •Розрахунок кількості теплоти, роботи і зміни внутрішньої енергії в термодинамічних процесах, що складають цикл
- •Визначення термічного і внутрішнього к.К.Д. Циклу
- •4. Порівняння термічного к.К.Д. Даного циклу з термічним к.К.Д. Циклу Карно
- •5. Побудова розрахованого циклу в р-V і т-s координатах
- •6. Розрахунок зміни термічного к.К.Д. Циклу при зміні тиску і температури пари перед турбіною і зниження тиску пари, що відробило, після турбіни
- •7. Розрахунок годинної витрати палива
- •Визначення параметрів стану в характерних точках циклу
- •Розрахунок питомої холодопродуктивності, кількості теплоти, відданої в навколишнє середовище, витрат роботи в компресорі, холодильного коефіцієнта, роботи циклу
- •3. Побудова розрахованого циклу в р-V і т-s координатах
- •4. Побудова залежності холодильного коефіцієнта від витрат роботи в компресорі
- •5. Розрахунок витрати холодильного агента, витрати холодної води на конденсатор і теоретичної потужності приводу компресора
- •6. Побудова циклу холодильної установки в р-I діаграмі
- •6.8. Задачі для самостійного розв’язання
- •6.9. Питання для самоперевірки та контролю засвоєння знань
- •7. Процеси теплопередачі
- •7.1. Основні розрахункові рівняння
- •7.2. Розв’язання задач
- •7.3. Задачі для самостійного розв’язання
- •7.4. Питання для самоперевірки та контролю засвоєння знань
- •8. Конвективні процеси переносу теплоти
- •8.1. Основні розрахункові рівняння
- •8.2. Розв’язання задач
- •Розв’язання: Визначальна температура рідини
- •Визначаємо, чи має місце вплив конвекції на теплообмін у трубі. Визначальна температура
- •Коефіцієнт тепловіддачі від поверхні теплообмінника до повітря
- •Критична густина теплового потоку
- •8.3. Задачі для самостійного розв’язання
- •8.4. Питання для самоперевірки та контролю засвоєння знань
- •9. Процеси теплообміну випромінюванням
- •9.1. Основні розрахункові рівняння
- •9.2. Види променистих потоків
- •9.3. Теплообмін між тілами довільно розміщеними у просторі
- •9.4. Розв’язання задач
- •9.2. Задачі для самостійного розв’язання
- •9.4. Питання для самоперевірки та контролю засвоєння знань
- •10. Теплообмінні апарати
- •10.1. Основні розрахункові рівняння Рівняння теплового балансу:
- •Довжина трубок
- •10.2. Розв’язання задач
- •Живий перетин трубок
- •Еквівалентний діаметр міжтрубного простору
- •Розрахунок
- •Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі від гарячої води до стінки труби (міжтрубний простір)
- •Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі від стінки до холодної води (внутрішній простір труб)
- •Розрахунок величини поверхні нагрівання
- •Елементи конструктивного розрахунку теплообмінника Довжина трубок поверхні теплообмінника
- •Підбір теплообмінника
- •Характеристика теплообмінника
- •Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі від гарячої води до внутрішньої поверхні труби
- •Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі від ребристої поверхні до повітря
- •Теплова продуктивність однієї секції калорифера
- •10.3. Задачі для самостійного розв’язання
- •10.4. Питання для самоперевірки та контролю засвоєння знань
- •11. Процеси згоряння палива
- •11.1. Основні розрахункові рівняння
- •11.2. Розв’язання задач
- •11.3. Розв’язання задач самостійно
- •11.4. Питання для самоперевірки та контролю засвоєння знань
- •12. Тепловий баланс котлоагрегата
- •12.1. Основні розрахункові рівняння Теплота, що вноситься в топку котла (розпоряджувальна теплота)
- •Тепловий баланс може бути записаний
- •Розв’язання задач
- •Вихідні дані до складання теплового балансу
- •12.4. Питання для самоперевірки та контролю засвоєння знань
- •Література
- •Додатки
- •Приставки для утворення кратних і часткових одиниць
- •Молекулярні маси, густини та об’єми кіломолей при нормальних умовах і газові сталі найважливіших газів
- •Інтерполяційні формули для середніх масових та об’ємних теплоємностей газів
- •Теплоємність кисню1
- •Теплоємність водяної пари
- •Теплоємність повітря
- •Теплоємність азоту
- •Теплоємність окису вуглецю
- •Теплоємність водню
- •Теплоємність вуглекислого газу
- •Теплоємність сірчистого газу
- •Насичена водяна пара (по температурам) параметри надані в одиницях системи сі
- •Насичена водяна пара (по тискам) параметри надані в одиницях системи сі
- •Вода та перегріта водяна пара параметри надані в одиницях системи сі (числа зліва від східчастої лінії відносяться до води)
- •Густина та парціальний тиски повітря
- •Насичена водяна пара аміаку (нn3)
- •Насичена пара вуглекислоти (со2)
- •Фізичні властивості води на лінії насичення
- •Термодинамічні властивості перегрітої пари фреону-22
- •Значення параметрів а і в при конденсації водяної пари
- •Дані для визначення діаметра d' кожухотрубного теплообмінника
- •Технічна характеристика водоводяних підігрівників
Розв’язання задач
Задача № 1. Скласти тепловий баланс котлоагрегату і визначити к.к.д. брутто і нетто котлоагрегату при таких вихідних даних: паропродуктивність – D, т/год.; витрата палива - В, кг/с; температура палива – tпл,оС; тиск перегрітої пари – Рп.п., МПа; температура перегрітої пари – tп.п., оС; температура живильної води – tж.в.,оС; температура вихідних газів - t вих; температура повітря в котельні – tп; коефіцієнт надлишку повітря - вих; втрати теплоти - q4, q5; безперервна продувка Р=4%; вміст СО=0,2%. При розрахунках прийняти срп=1,3кДж/(м3К);
с¢р.вих
=
1,4 кДж/(м3×К);
Вихідні дані по процесу горіння взяти з задачі №1 п.11.3. Вихідні дані для вирішення задачі вибрати з табл.12.1. Топки камерні. Насичена пара не відбирається, Qвп = 100 кДж/кг.
Вихідні дані до складання теплового балансу
Таблиця 12.1
№ пп |
Вид палива |
D, т/год. |
В, кг/с |
tп, оС |
Рп.п., МПа |
tп.п., оС |
tж.в., оС |
вих, оС |
tп, оС |
вих |
q4, % |
q5, % |
1 |
Воркутинське вугілля марки «Ж»; Е-4-14 |
4 |
0,11 |
25 |
1,4 |
250 |
105 |
120 |
30 |
1,5 |
2,0 |
2,8 |
2 |
Природний газ; Е-6,5-24 м. Севастополь |
6,5 |
0,2 |
- |
2,4 |
370 |
100 |
130 |
35 |
1,4 |
2,0 |
2,1 |
3 |
Малосірчаний мазут Е-10-40 |
10 |
0,33 |
110 |
4,0 |
440 |
107 |
140 |
25 |
1,35 |
1,8 |
1,7 |
4 |
Кузнецьке вугілля марки «Д» |
20 |
0,65 |
35 |
4,0 |
440 |
110 |
150 |
40 |
1,45 |
2,2 |
1,3 |
5 |
Природний газ м. Радченки |
25 |
0,77 |
- |
1,5 |
350 |
112 |
125 |
32 |
1,38 |
2,5 |
1,2 |
6 |
Високосірчаний мазут |
120 |
4,2 |
120 |
10 |
540 |
102 |
135 |
38 |
1,42 |
1,0 |
0,5 |
№ пп |
Вид палива |
D, т/год. |
В, кг/с |
tп, оС |
Рп.п., МПа |
tп.п., оС |
tж.в., оС |
вих, оС |
tп, оС |
вих |
q4, % |
q5, % |
7 |
Донецьке вугілля марки «Г» |
210 |
7,3 |
23 |
14 |
560 |
108 |
145 |
28 |
1,4 |
1,5 |
0,7 |
8 |
Природний газ м. Шебелинка |
110 |
3,8 |
- |
10 |
540 |
114 |
155 |
30 |
1,45 |
1,2 |
0,7 |
9 |
Донецьке вугілля марки «Т» |
20 |
0,57 |
30 |
1,4 |
250 |
120 |
160 |
33 |
1,35 |
2,1 |
1,3 |
10 |
Природний газ м. Газлі |
10 |
0,32 |
- |
4,0 |
440 |
125 |
127 |
45 |
1,5 |
1,9 |
1,7 |
11 |
Артемівське вугілля марки «Б» |
35 |
1,1 |
20 |
4,0 |
440 |
130 |
132 |
24 |
1,47 |
3,0 |
1,05 |
12 |
Малосірчаний мазут |
50 |
1,4 |
115 |
1,4 |
250 |
140 |
147 |
23 |
1,54 |
2,5 |
1,0 |
13 |
Природний газ м. Саратов |
75 |
2,3 |
- |
4,0 |
440 |
150 |
152 |
30 |
1,38 |
1,5 |
0,8 |
14 |
Карагандинське вугілля марки «К» |
160 |
5,3 |
28 |
10 |
540 |
145 |
158 |
32 |
1,32 |
1,2 |
0,5 |
15 |
Високосірчаний мазут |
320 |
10,4 |
125 |
14 |
560 |
155 |
164 |
43 |
1,44 |
1,5 |
0,5 |
16 |
Природний газ м. Угерськ |
420 |
14,8 |
- |
14 |
560 |
95 |
151 |
40 |
1,45 |
1,0 |
0,4 |
17 |
Донецьке вугілля марки «А» |
220 |
7,9 |
39 |
10 |
540 |
103 |
144 |
44 |
1,52 |
1,4 |
0,6 |
18 |
Природний газ м. Саратов |
480 |
16,8 |
- |
14 |
570 |
108 |
131 |
37 |
1,4 |
1,1 |
0,4 |
19 |
Челябінське вугілля марки «Б» |
50 |
1,43 |
30 |
1,4 |
250 |
111 |
161 |
34 |
1,42 |
2,5 |
1,0 |
20 |
Високосірчаний мазут |
45 |
1,5 |
100 |
4,0 |
440 |
110 |
157 |
29 |
1,28 |
2,8 |
1,1 |
21 |
Кузнецьке вугілля марки «Д» |
35 |
1,2 |
22 |
4,0 |
440 |
127 |
153 |
27 |
1,3 |
2,6 |
1,05 |
22 |
Малосірчаний мазут |
25 |
0,84 |
130 |
1,5 |
500 |
135 |
133 |
39 |
1,32 |
2,2 |
1,2 |
23 |
Природний газ м. Дашава |
160 |
5,4 |
- |
10 |
570 |
152 |
149 |
37 |
1,37 |
1,8 |
0,5 |
24 |
Фрезерний торф |
210 |
7,2 |
38 |
14 |
600 |
142 |
138 |
42 |
1,46 |
0,8 |
0,7 |
25 |
Ткибульске вугілля марки «Г» |
640 |
20,7 |
40 |
14 |
545 |
148 |
130 |
43 |
1,33 |
1,9 |
0,3 |
26 |
Анадирське вугілля марки Б3 |
10 |
0,3 |
38 |
2,4 |
370 |
138 |
140 |
45 |
1,37 |
1,5 |
1,7 |
Дано: Паливо – карагандинське вугілля марки «К»,
V0=5,7
м3/кг,
Vг=7,823
м3/кг,
=1,073
м3/кг,
D=160
т/год., B=5,3
кг/с, tпл=28оС,
Рп.п=10МПа,
tп.п=540оС,
tж..в=145оС,
вих=158,
tп=32оС,
вих=1,32,
q4=1,2%,
q5=0,5%,
т=1,3,
Ср=57%,
Нр=3%,
Sлр=1%,
Np=0,8%,
Op=2,8%,
Ap=27,4%,
Wp=8%_________________________________________________
Розв’язання:
Нижча теплота згоряння палива
кДж/кг
У точці перетинання ізобари Рп.п.= 10 МПа та ізотерми tп.п.= 540оС в і-s діаграмі визначаємо ентальпію перегрітої пари іп.п.=3475 кДж/кг. По таблицям властивостей води та водяної пари по тискам при Рп.п.=10 МПа ентальпія котлової води ік.в.=і' =1408 кДж/кг; іж.в.=4,19145=608 кДж/кг.
Теплоємність твердого палива
кДж/(кгК)
Теплота палива
кДж/кг
Теплота, внесена у топку з повітрям
кДж/кг
Розпоряджувальна робоча теплота
кДж/кг
Теплота, яка витрачається на нагрівання води до температури кипіння у котлі, процес пароутворення та перегрів пари (корисно використана теплота)
кДж/кг
Теплота, що втрачається з вихідними газами
кДж/кг
Втрати теплоти від хімічного недопалу
кДж/кг
Процентний вміст триатомних газів у вихідних газах
Втрати теплоти від механічного недопалу
кДж/кг
Втрати теплоти в навколишнє середовище
кДж/кг
q5 визначається за графіком в залежності від D (рис. 12.1)
Складаємо
котловий баланс котлоагрегату, для чого
у ліву частину рівняння теплового
балансу підставляємо розпоряджувальну
теплоту
,
а у праву – складові теплового балансу
кДж/кг;
Похибка
задовільна.
К.к.д. котлоагрегату брутто
К.к.д. котлоагрегату нетто
Значення
ентальпії перегрітої пари іп.п.
для різних тисків і температур
кДж/кг;
кДж/кг;
кДж/кг;
кДж/кг;
кДж/кг;
кДж/кг;
кДж/кг;
кДж/кг;
кДж/кг;
кДж/кг;
кДж/кг.