Теплопередача.

Рассмотренные выше 3 вида теплообмена в чистом виде встреча­ются редко. Практически один вид теплообмена сопровождается другим. В котле присутствуют все три вида теплообмена, который называется сложным теплообменом.

В топке котла:

А) от факела горелки к внешней поверхности труб котла- излучением.

Б) от образующихся дымовых газов к стенке –конвекцией

В)от внешней поверхности стенки трубы к внутренней- теплопроводностью.

Г) от внутренней поверхности стенки трубы к воде, циркуляцией вдоль поверхности – конвекцией.

Основной вид передачи тепла в топке- излучение ,поэтому трубы в топке- радиационные.

В газоходах котла:

Основной вид теплообмена между дымовыми газами и водой конвективный. Излучения нет.

При некотором сгорании топлива образуется сажа, оседающая на наружной поверхности труб. Сажа содержит растворенные примеси, образующие при нагреве твердый осадок, на внутренней поверхности труб. Накипь и сажа обладает низкой теплопроводностью.(накипь в 30-59 раз; сажа – в 100 раз хуже проводит тепло ,чем сталь.).

В результате ухудшается теплообмен между дымовыми газами и водой ,что влияет на работу котла.

Теплоемкость.

Теплоемкостью называется способность тела поглощать теплоту. Для того, чтобы два различных вещества с одинаковой массой нагреть до одинаковой температуры, нужно затратить различное количество теплоты.

Например: на нагревание воды нужно затратить теплоты в 10 раз больше, чем на нагревание до той же температуры такого же количества железа, следовательно, каждое тело обладает своей теплоемкостью. Удель­ная теплоемкость воды - равна 1 ккал/кг*град. (теплоемкость единица массы).

Удельная теплоемкость водянного пара зависит от температуры и давления, при которых происходит нагрев. Удельная теплоемкость стали равна 0,11 ккал/кг*град, удельная теплоемкость кирпича равна 0,22 ккал/кг*град. Количество тепла, которое необходимо сообщить веществу (телу) для нагрева до определенной температуры определяется:

Q- количество тепла

m- масса тела (кг)

с - удельная теплоемкость [ккал/кг*град.]

t₁- начальная температура (°С)

t₂- конечная температура (°С).

Водяной пар и его свойства

Водяной пар получают в паровых котлах при постоянном давлении и постоянной температуре. Сначала происходит нагрев воды до температуры кипения(она остается постоянной) или температурой насыщения.. При дальнейшем нагреве кипящая вода превращается в пар и ее температура до полного испарения воды остается постоянной. Кипение есть процесс парообразования во всем объеме жидкости. Испарение - па­рообразование с поверхности жидкости.

Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием, а из газообразного состояния в жидкое конденсацией. Количество теплоты, которое необходимо сообщить воде для превра­щения ее из жидкого состояния в парообразный при температуре кипения, называется теплотой испарения.

К оличество теплоты необходимое для нагрева 1 кг воды на 1⁰ С назы­вается теплоемкостью воды. ₌ 1 ккал/кг^.град.

Температура кипения воды зависит от давления (имеются специальные таблицы):

Р_абс = 1 кгс/см² = 1 атм, t_к = 100°С

Р_абс = 1,7 кгс/см², t_к = 115°С

Р_абс = 5 кгс/см² , t_к = 151°С

Р_абс =10 кгс/см² , t_к = 179°С

Р_абс = 14 кгс/см², t_к = 195°С

При температуре воды в котельных на выходе 150°С и обратной t во-

ды 70°С каждый кг воды переносит 80 ккал теплоты.

В системах пароснабжения 1 кг воды превращенный в пар переносна около 600 ккал теплоты.

Вода практически не сжимается. Наименьший объем занимает при t=+4°С. При t выше и ниже +4°С объем воды увеличивается. Температура, при которой начинается конденсация избыточного кол-ва водяных паров называется t «точки росы».

Различают пар насыщенный и перегретый. При испарении часть молекул вылетает с поверхности жидкости и образуют над ней пар. Если поддерживать температуру жидкости постоянной, т. е. непрерывно подво­дить к ней теплоту, то число вылетающих молекул будет наростать, при этом из-за хаотичного движения молекул пара, одновременно с образова­нием пара происходит обратный процесс - конденсация при которой часть молекул пара возвращается в жидкость.

Если испарение происходит в закрытом сосуде, то количество пара будет увеличиваться до тех пор, пока не наступит равновесие, т. е. коли­чество жидкости и пара станет постоянным.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью и имеющий одинаковые с ней температуру и давление, называется насыщен­ным паром.

Влажным насыщенным паром, называется пар, в котором имеются ка­пельки котловой воды; насыщенный пар, неимеющий капелек воды назы­вается сухим насыщенным паром.

Доля сухого насыщенного пара во влажном паре называется степенью сухости пара (x). При этом влажность пара будет равна 1 - х. Для сухого насыщенного пара х = 1. Если сообщать теплоту сухому насыщенному па­ру при постоянном давлении, то получается перегретый пар. Температура перегретого пара выше температуры котловой воды. Получают перегретый пар из сухого насыщенного пара в пароперегревателях, которые устанав­ливаются в газоходах котла.

Применение влажного насыщенного пара не желательно, т. к. при его перемещении по паропроводам возможны гидравлические удары (резкие толчки внутри труб) конденсата, скапливающегося в арматуре, на закруг­лениях и в пониженных местах паропроводов, а также в паровых насосах. Очень опасно резкое снижение давления в паровом котле до атмосферного которое может произойти в результате аварийного нарушения прочности котла, т. к. температура воды до такого изменения давления была выше 100°С, то избыточное количество тепла расходуется на парообразование, которое происходит практически мгновенно. Количество пара резко воз­растает что приводит к мгновенному повышению давления в котле и к серьезным разрушениям. Чем больше объем воды в котле и выше ее тем­пература, тем значительнее последствия таких разрушений. Объем пара в 1700 раз больше объема воды.

Перегретый пар- пар имеющий более высокую температуру, чем насыщенный при том же давлении - влаги не имеет. Перегретый пар получают в специальном устройстве- пароперегревателе, где сухой насыщенный пар нагревается дымовыми газами. В отопительных котельных перегретый пар не используется ,поэтому нет пароперегревателя.

Основные свойства насыщенного пара:

1. t насыщ. пара = t кип. воды при данном Р

2. t кип. воды зависит от Рпара в котле

3. насыщенный пар конденсируется.

Основные свойства перегретого пара:

1. перегретый пар на конденсируется

2. t перегретого пара не зависит от давления пара в котле.

( Схема получения пара в паровом котле)(карт на стр 28 не обязательно)