- •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
4.3.6. Теплообменные устройства для утилизации сбросной
теплоты
Теплота газовых и жидкостных выбросов различных технологических
процессов может быть утилизирована.
Рассмотрим теплообменные устройства, которые могут использоваться
в технологии для этих целей.
Тепловые трубы. Тепловые трубы представляют собой герметическую
трубу 1, внутренняя поверхность которой покрыта фитилем 2 (рис. 4.19).
Материал фитиля должен иметь высокую капиллярность, небольшое
гидравлическое сопротивление, быть термостойким. В качестве фитилей
используются войлок, тканое __________полотно, мелкие сетки, спеченные пористые
материалы (керамические и металлические), слой зернистого материала и др.
Фитиль должен плотно прилегать к стенкам трубы. Размер пор фитиля
находится в пределах 0,01 _ 0,1 мм. Более крупные поры способствуют
меньшему гидравлическому сопротивлению, но ухудшают капиллярность
Рис. 4.19. Схема тепловой трубы: 1 _ труба; 2 _ фитиль
фитиля. Рабочей жидкостью тепловой трубы служат различные вещества.
74
Выбор рабочей жидкости определяется требуемой температурой. Если
температура процесса не должна превышать 40 о С, то в качестве рабочей
жидкости используются фреоны и ацетон. При более высоких температурах
применяется вода. В области рабочих температур 350 ｰС и выше используют-
ся органические жидкости и жидкие металлы.
Работа тепловой трубы происходит следующим образом. На один
конец трубы (А) подается горячий теплоноситель, благодаря чему рабочая
жидкость, находящаяся в фитиле, закипает. Пар по внутреннему каналу пос-
тупает на другой конец трубы (В), который охлаждается холодным теплоно-
сителем. Выделяемая при конденсации пара теплота идет на нагревание
холодного теплоносителя. Возврат конденсата в зону испарения проходит с
помощью фителя под действием капиллярных сил.
На рис. 4.20 изображена установка для утилизации теплоты отработан-
ного воздуха сушилки с помощью тепловых труб. Отработанный воздух
сушилки 1 подается в зону испарения тепловых труб 4, а затем после охлаж-
дения вентилятором выбрасывается в атмосферу.
Нагреваемый воздух подается в зону конденсации тепловых труб, наг-
ревается и вентилятором 2 по воздуховодам подается к потребителю. Расход
Рис. 4.20. Сушильная установка с тепловыми трубами для нагревания
воздуха: 1 _ сушилка; 2 _ вентилятор; 3 _ задвижка; 4 _ тепловые трубы
воздуха регулируется задвижкой 3. Обычно тепловые трубы монтируются
горизонтально, но установлено, что, изменяя наклон тепловой трубы к гори-
зонтальной линии, можно регулировать процессы теплообмена.
Теплообменники с промежуточным теплоносителем. Теплообмен-
ники с промежуточным теплоносителем, так же как и тепловые трубы, могут
использоваться при утилизации теплоты отработанных газов.
75
Основное преимущество этих теплообменников заключается в том,
что каналы, по которым проходит нагреваемый воздух и отработанный газ,
могут находиться на значительном расстоянии друг от друга.
На рис. 4.21 представлена принципиальная схема такого теплообменника,
Рис. 4.21. Схема теплообменника с
промежуточным теплоносителем: