- •1. Законы термодинамики для закрытых и открытых систем
- •1.1. Основные понятия и определения
- •1.1.1. Термодинамическая система.
- •1.1.2. Параметры состояния.
- •1.1.3. Уравнение состояния и термодинамический процесс.
- •1.1.4. Внутренняя энергия, теплота и работа.
- •1.1.5. Первый закон термодинамики.
- •1.1.6. Второй закон термодинамики.
- •2. Термодинамика рабочего тела
- •2.1. Термодинамические процессы идеального газа
- •1_2). Если газ отдает теплоту
- •2.2. Термодинамические процессы реального газа
- •2.3. Термодинамика водяного пара
- •2.3.1. Основные понятия в термодинамике водяного пара
- •0 ｰС до температуры кипения Тs1, найдем, пользуясь формулой (2.5), Дж/кг:
- •2.3.2. Основные термодинамические процессы водяного пара
- •2.4. Первый закон термодинамики для открытых систем
- •2. Параметры потока р, V, т, скорость w и площадь сечения канала f отмече-
- •2 Const
- •3. Анализ процессов в открытых системах: сопла,
- •3.1. Сопла и диффузоры
- •3.1.1. Скорость и массовый расход газа в соплах
- •3.1.2. Диффузоры
- •3.2.3. Торможение и дросселирование газов
- •3.2.4. Эжектирование газов
- •1 Высоконапорного эжектирующего газа, сопло 2 низконапорного эжектиру-
- •3.2. Компрессоры
- •4. Анализ высокотемпературных тепловыделяющих и
- •4.1. Способы нагревания и охлаждения
- •4.1.1. Способы нагревания и нагревающие агенты
- •1 МПа. При поступлении конден-
- •50 % Дитолил-метана, 36,8 % дифенилоксида и 13,3% масс. Дифенила), ис-
- •40А _ минераль-ное масло).
- •4.1.2. Способы охлаждения и охлаждающие агенты
- •4.2. Теплогенерация сжиганием органического топлива
- •4.2.1. Топливо и его классификация
- •9Нр соответствует количеству воды, образующейся при сгорании Нр всех
- •4.2.2. Основы теории горения
- •4.2.3. Типы топочных устройств
- •2 КПа), а также среднего и
- •70 Мм, а дрова _ в слое до 700 мм. В топках для сжигания влажных и низко-
- •4.2.4. Парогенераторы.
- •2, Расположенных на стенках топки. Эти испарительные поверхности нагрева
- •5, Воздухоподогреватель 6, охлаждаются до 180 _ 120 ｰС и далее через
- •4.3. Теплообменные аппараты
- •4.3.1. Характеристика теплообменных аппаратов
- •4.3.2. Классификация ____________теплообменных аппаратов
- •4.3.3. Рекуперативные ____________теплообменники (рекуператоры)
- •1 _ Кожух; 2 _ пучок труб; 3 _ линза; 4 _ плавающая головка; 5 _ u-образные
- •1 _ Наружная труба; 2 _ внутренняя труба; 3 _ калач;
- •I, II _ потоки теплоносителей
- •1 _ Змеевик; 2 _ корпус; I, II _ потоки теплоносителей
- •2 _ Калач; 3 _ труба; 4 _ поддон
- •3 _ Разделительная перегородка; 4 _ крышки__________; I, II _ потоки теплоносителей
- •4.3.4. Регенеративные теплообменники (регенераторы).
- •2 _ Решетка; 3 _ корпус; I, II _ потоки теплоносителей
- •4.3.5. Смесительные теплообменники.
- •4.3.6. Теплообменные устройства для утилизации сбросной
- •1 _ Испаритель; 2 _ насос;
- •3 _ Конденсатор
- •4.4. Тепловой расчет теплообменных аппаратов
- •5. Циклические процессы преобразования теплоты в работу.
- •5.1. Прямые и обратные круговые термодинамические процессы
- •1') Изображает на этой диаграмме (в определенном масштабе) работу расши-
- •1 _ 2 Представляет собой расширение, происходящее при низких давлениях
- •5.2. Цикл Карно
- •1' _ 2') Для необратимого цикла меньше, чем для обратимого (площадь под
- •3' _ 4') Больше. Следовательно, в соответствии с формулой (5.1) термоди-
- •1) Больше работы расширения (площадь под кривой 1 _ 2 _ 3) на величину
- •6. Тепловые установки, холодильные машины и тепловые
- •6.1. Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания
- •1) Быстрого сгорания с внешним зажиганием; 2) медленного сгорания с само-
- •5 (См. Рис. 6.1) устанавливают форсунку для подачи распыленного топлива.
- •3 _ 4 Считаются адиабатными процессами сжатия и расширения. Подвод
- •1, Откуда, учитывая, что
- •1 _ 2, Отношение которых, в соответствии с формулой адиабаты, равно:
- •1 Подводится в изохорном процессе 2 _
- •3, Как в цикле Отто, а остальная часть q//
- •1 _ В изобарном процессе 3 _ 4,
- •1 _ 2" Изображают адиабатное сжатие в циклах Отто, Дизеля и Тринклера
- •6.2. Теоретические циклы газотурбинных установок
- •4_1, Тогда как в двигателях внутреннего сгорания _ по изохоре 4'_1. Это
- •4−1 Больше, чем при изохорном 4'−1. А так как подводимая теплота
- •6.3. Цикл паротурбинной установки
- •3). Пар конденсируется не полностью, а его степень сухости становится
- •9,8 МПа. Переход на температуры 580 _ 650 ｰС требует применения дорого-
- •6.4. Холодильные машины и тепловые насосы
- •6.4.1. Основные понятия о работе холодильных установок
- •2_3_6_5_2. Эта теплота передается горячему источнику теплоты при
- •1_2_3_4_1 Эквивалентна затрачиваемой механической работе.
- •6.4.2. Циклы холодильных установок
- •6.10, В), т. Е. Обратный цикл Карно в координатах т, s изобразится площадью
- •1) Дорогостоящая расширительная машина заменена дешевым, неболь-
- •2) Перед подачей влажного пара в компрессор он сепарируется до со-
- •6.4.3. Цикл теплового насоса
- •7. Основы термодинамики неравновесных процессов
- •7. 1. Линейная неравновесная термодинамика
- •Internal (внутренний).
- •1. Соотношения взаимности Онзагера;
- •2. Принцип Кюри.
- •7.2. Сильно неравновесные системы
- •1) Нарушение симметрии системы – при образовании ячеек Бенара
- •2) Бистабильность – в организованной системе возможно несколько
4.3.3. Рекуперативные ____________теплообменники (рекуператоры)
В различных отраслях производства широкое распространение полу-
чили рекуперативные теплообменные аппараты, в которых теплота от
горячего теплоносителя к холодному передается через глухую стенку.
Рекуперативные теплообменники подразделяются на трубчатые,
пластинчатые, спиральные, аппараты с рубашкой и с оребренной
поверхностью теплообмена.
Трубчатые теплообменники подразделяются на кожухотрубные,
секциионные («труба в трубе»), погружные и оросительные.
Кожухотрубные теплообменники являются одними из наиболее
распространенных рекуператоров. Они компактны, неметаллоемки, в них
достигаются достаточно высокие значения коэффициентов теплообмена.
Однако они имеют ряд недостатков: сложность очистки поверхностей
нагрева и небольшие скорости теплоносителей в межтрубном пространстве.
На рис. 4.10 изображен кожухотрубный теплообменник, состоящий из
пучка труб 1, расположенных внутри кожуха 2. Концы пучка закреплены в
трубных решетках 3.
К кожуху присоединены две крышки 4.
Кожух и трубки образуют два пространства
для движения теплоносителей: трубное и
межтрубное. Ввод и вывод теплоносителей в
аппарате производится через штуцера 5.
Схема движения теплоносителей в
кожухотрубном теплообменике может быть
прямоточной, противоточной или комбини-
рованой.
По прямоточной и противоточной
схемам движения теплоносителей работают
одноходовые аппараты. По комбинирован-
ной схеме движения теплоносителей рабо-
тают многоходовые теплообменники.
Интенсивность переноса теплоты повышается с увеличением скорости
движения теплоносителей в трубном и межтрубном пространствах теплооб-
менника и степени турбулентности потоков. Для повышения скорости движе-
ния теплоносителей и лучшей обтекаемости поверхности нагрева применя-
ются перегородки: продольные и поперечные.
67
Продольные перегородки размещают в крышках аппарата, изменяя
число ходов теплоносителя в трубном пространстве (от двух до шести), в
результате при той же производительности сечение потока уменьшается, а
скорость возрастает.
Необходимо при этом учитывать, что повышение скорости движения
теплоносителя сопровождается ростом гидравлического сопротивления.
Поперечные перегородки устанавливают в межтрубном пространстве
аппарата. Эти перегородки удерживают трубки от вибрации и способствуют
лучшему омыванию теплоносителем поверхности нагрева.
При большой разности температур труб и кожуха могут возникнуть
термические напряжения, что приводит к деформации труб и нарушению
плотности закрепления труб в трубных решетках. Для уменьшения термичес-
ких напряжений используются различные компенсирующие устройства:
линзы (работают как гармошка), плавающая головка или U-образные трубы
(рис. 4.11).
Рис. 4.11. Схемы компенсирующих устройств кожухотрубных теплообменников:
1 _ Кожух; 2 _ пучок труб; 3 _ линза; 4 _ плавающая головка; 5 _ u-образные
трубы; 6 _ сальниковый компенсатор; а _ теплообменник с линзовым компен-
сатором; б _ теплообменник с плавающей головкой открытого типа; в _ тепло-
обменник с плавающей головкой закрытого типа; г _ теплообменник с U-образ-
ными трубами; д _ теплообменник с сальниковым компенсатором; I, II _ потоки
теплоносителей
Все эти устройства позволяют трубам свободно перемещаться в кожухе без
деформаций.
Кожухотрубные теплообменники могут быть вертикальными и гори-
зонтальными.
Секционные теплообменники (типа «труба в трубе») состоят из
двух труб (рис__________. 4.12): наружной 1 большего диаметра (57 _ 220 мм) и
внутренней 2 меньшего диаметра (25 _ 160 мм).
Теплообмен осуществляется через поверхность внутренней трубы
между теплоносителем, движущимся по внешнему кольцевому пространству,
и теплоносителем, движущимся внутри этой трубы.
68
Направление движения теплоносителей, как правило, противоточное.
Для снижения тепловых потерь поверхность наружной трубы покрывается
тепловой изоляцией. Благодаря небольшим поперечным сечениям труб в
этих аппаратах легко достигается высокая скорость движения обоих тепло-
носителей (1 _ 1,5 м/с), что повышает интенсивность теплообмена и умень-
шает загрязнение поверхности нагрева. Теплообменники типа ｫтруба в
трубеｻ используются в установках с малой производительностью для тепло-
обмена между двумя жидкостями, между жидкостью и конденсирующимся
паром или в качестве холодильников для газов при высоких давлениях.
Рис. 4.12. Схема теплообменника типа ｫтруба в трубеｻ: