747

подводится 34 кДж/кг тепла. Степень повышения давления в компрессоре ВХМ к= 3,8. Сжатие и расширение воздуха считать адиабатным. Определить холодильный коэффициент ВХМ.

Ответ: ε =2,1.

Задача № 4.10. В бытовом холодильнике в качестве хладагента используется фреон R–22. Сухой насыщенный пар фреона поступает в компрессор с давлением р1= 0,15 МПа, где в процессе адиабатного сжатия его температура повышаются и достигает 600С. Используя диаграмму состояния фреона R–22 в координатах ln p i, определить холодильный коэффициент ПКХМ и построить цикл в T s – координатах.

Ответ: ε = 3,2.

Задача № 4.11. В бытовом холодильнике в качестве хладагента используется фреон R–22. Сухой насыщенный пар фреона поступает в компрессор с температурой – 25 0С, где в процессе адиабатного сжатия его температура повышаются и достигает + 500С. Используя диаграмму состояния фреона R–22 в координатах ln p i, определить холодильный коэффициент ПКХМ и построить цикл в T s – координатах.

Ответ: ε = 4,4.

Задача № 4.12. Определить холодильную мощность ПКХМ, если известно, что в качестве хладагента используется фреон R–22 c массовым расходом m = 0,013 кг/с. Температура хладагента на входе и выходе из компрессора при адиабатном сжатии соответственно равна: t1 = –350С и t2 = 650С. Построить цикл ПКХМ в Ts – координатах. При решении использовать диаграмму состояния фреона R–22 в координатах ln p i

Ответ: ̇

Задача № 4.13. В бытовом холодильнике в качестве хладагента используется фреон R–22. Сухой насыщенный пар

61

фреона поступает в компрессор с давлением р1= 0,13 МПа, где в процессе адиабатного сжатия его температура повышаются и достигает 550С. Используя диаграмму состояния фреона R–22 в координатах ln p i, определить холодильный коэффициент ПКХМ и построить цикл в T s – координатах.

Ответ: ε = 3.02.

Задача № 4.14. В бытовом холодильнике в качестве хладагента используется фреон R–22. Сухой насыщенный пар фреона поступает в компрессор с температурой – 30 0С, где в процессе адиабатного сжатия его температура повышаются и достигает + 600С. Используя диаграмму состояния фреона R–22 в координатах ln p i, определить холодильный коэффициент ПКХМ и построить цикл в T s – координатах.

Ответ: ε = 3,07.

Задача № 4.15. Определить холодильную мощность

при адиабатном сжатии соответственно равна: t1 = –25 0С и t2 = 55 0С. Построить цикл ПКХМ в T s – координатах. При решении использовать диаграмму состояния фреона R–22 в координатах ln p i.

Ответ: ̇

62

ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБЪЕКТОВ ОБИТАНИЯ

63

Глава 5 Теплоснабжение

С и с т е м а т е п л о с н а б ж е н и я – это комплекс технологических процессов и технических устройств, обеспечивающих энергией в форме теплоты объекты обитания.

Т е п л о в а я с е т ь – это совокупность трубопроводов и устройств, обеспечивающих посредством теплоносителя (горячей воды или пара) транспортировку теплоты от источника теплоснабжения к потребителям.

тенциала которого может быть передана другим объектам.

Т о п л и в о м, строго говоря, следует называть веще-

ство или совокупность веществ, энергия связи микрочастиц которого поддается освобождению.

Химический элемент (либо химическое соединение), подвергающийся окислению (теряет электроны) в процессе сгорания, называют "горючим".

Химический элемент (либо химическое соединение), подвергающийся восстановлению (присоединяет электроны) в процессе сгорания, – это "окислитель"

Совокупность горючего и окислителя называют химическим топливом, а его составляющие – компонентам химического топлива

Компоненты топлива не всегда можно представить молекулярной формулой. Однако во всех случаях состав горючего, окислителя или топлива в целом можно задать, если воспользоваться у с л о в н о й химической формулой (УХФ). Условной ее называют потому, что рассматривается компонент или топливо с условной молярной массой, равной 1000 г/моль. Тогда один моль рассматриваемого вещества будет равен 1кг массы. Так соединение, состоящее из углерода, водорода, кислорода, азота имеет в общем виде условную химическую формулу Сbc Hbh Obo Nbn . Здесь индекс у химического элемента означает число грамм-атомов этого элемента в соединении.

64

опытным путем. Если компонент задан химической формулой, то для определения qi используется выражение

где zi – число атомов i-го элемента в молекуле компонента. Условная химическая формула воздуха записывает-

ся выражением N52,91 O14,48 , а бензина – C72,25 H133 .

При расчете условной формулы топлива важно знать соотношение между горючими и окислительными элементами. Это соотношение характеризуется с т е х и о м е т р и - ч е с к и м к о э ф ф и ц и е н т о м .

Под массовым стехиометрическим коэффициентом понимают наименьшее теоретически необходимое количество килограммов окислителя, потребное для полного окисления одного килограмма горючего.

где i – валентность i -го элемента;

bi – число грамм-атомов i -го элемента в условной химической формуле.

Если действительное количество окислителя, подаваемое для сгорания 1 кг горючего, отличается от теоретически

ния компонентов, обозначаемым К:

Отличие действительного соотношения от стехиометри-

< 1 – избыток горючего.

Внастоящее время в теплоэнергетике широко используются химические топлива состава: окислитель – атмосферный воздух; горючее – добываемые из недр вещества органического происхождения.

5.2 Отопление и горячее водоснабжение

О т о п л е н и е – искусственный обогрев объектов обитания с целью возмещения в них тепловых потерь и поддержания на заданном уровне температуры, отвечающей комфортному значению для человека или других живых организмов.

Ч а с о в а я т е п л о в а я н а г р у з к а – это количе-

ство теплоты, используемое для отопления объекта в тече-

ние часа. Обозначают часовую тепловую нагрузку ̇ и выражают в кДж/ч .

Система горячее водоснабжение (ГВС) – это совокуп-

ность устройств, обеспечивающих нагрев воды, распределение по водоразборным приборам и учет ее расхода.

5.3 Прикладные задачи главы 5

5.3.1. Примеры решения типовых задач

Пример 5-1

Определить стехиометрическое отношение воздуха как окислителя и альтернативного горючего метилового эфира, полученного из рапсового масла. Известен массовый состав воздуха Химическая формула наиболее предпочтительного метилового эфира C18 Н34 О2 .

66

Решение

1.Вычислим условную химическую формулу воздуха, используя выражение

1000,

где – число грамм атомов i-го элемента условной формуле;

– массовая доля i-го элемента в соединении; Aj - атомарная масса i - го элемента.

Тогда для азота

Для кислорода

Тогда сухой воздух имеет условную химическую фор-

мулу N52, 9 О 14;4.

2. Определим условную химическую формулу метилового эфира. Массовая доля каждого химического элемента в этом соединении вычисляется по формуле

= ∑ ,

где zi – число атомов i-ro элемента в соединении.

В результате расчета получим: = 0,766; = 0,121 и

= 0,113.

Определив по формуле (5.1) число грамм-атомов элементов запишем условную химическую формулу метилового

Пример 5-2

Определить тепловую мощность системы отопления овчарни на 120 подсосных ягнят массой 50 кг, если потери через ограждения составляют 15 кВт. Подача воздуха при общеобменной вентиляции ̇= 2000 м3/ч. Параметры наружного воздуха: tн = 2 0С и φ = 60%; внутреннего tвн = 18 0С и

φ = 80%. Плотность воздуха принять при температуре 10 0С.

Решение

Запишем уравнение теплового баланса

2. Используя id – диаграмму влажного воздуха таблица 10 (прил.), по исходным данным определим энтальпии внут-

ри и снаружи объекта: iвн = 42 кДж/кг и iн= 7 кДж/кг. 3. Определим отвод теплоты вентиляцией

5.3.2 Задачи для практических занятий

Задача 5.1. Природный газ, имеющий условную химическую формулу C62,3 H248, сгорает в воздухе массового состава = 0,755 и = 0,232. Определить стехиометрическое соотношение компонентов топлива.

Ответ: К0 = 17,1 кг(ок)/кг(г).

шение компонентов, если коэффициент избытка окислите-

ля α = 0,8.

Ответ: К = 11,6 кг(ок)/кг(г).

Задача 5.3. Биогаз, имеющий химическую формулу NH3, сгорает с воздухом, условная химическая формула которого N52,9 O14,5. Определить действительное соотношение компонентов, если коэффициент избытка окислителя α = 0,7.

Ответ: К = 4,27 кг(ок)/кг(г).

Задача 5.4. Найти коэффициент избытка окислителя,

если при сгорании бензина (C72,25 H133) с воздухом (N53,9 O14,5) на 1кг бензина подается 17,3 кг воздуха.

Ответ: α = 1,2.

Задача 5.5. Автомобильный гараж выполнен из красного кирпича толщиной стен 0,51 м. Гараж имеет 5 двойных окон размером 2×0,78×0,15 м и 5 ворот из хвойной древесины размером 3,5×3×0,06 м. Температура воздуха внутри гаража tв = 17 0С, снаружи tн = – 14 0С. Определить потери тепла через боковые ограждения гаража. Принять приведенный коэффициент теплопроводности оконных блоков

пр = 0,043 Вт/(м·К), коэффициент теплоотдачи внутри га-

выполнены из бруса хвойного дерева, толщина стен 0,2 м. Определить потери тепла через стены, окна и дверь, если

Задача 5.7. Электромастерская расположена на втором этаже трехэтажного здания. Единственная наружная стена размерами 8×2,5 м выполнена из силикатного кирпича толщиной 0,51 м. Внутри стена обшита доской толщиной 0,025 м из дерева хвойных пород. В помещении два окна из стеклоблоков размерами 1,4×1,25×0,04 м. Определить потери тепла через стену и окна, если комнатная температура

эффициент теплопроводности для окон пр= 0,033 Вт/(м·К).

Ответ: ̇= 110 Вт.

Задача 5.8. Определить потребную мощность нагревательных приборов в сооружении, где потери тепла через ограждения равны 14,2 кВт; подача воздуха при общеобмен-

Ответ: ̇= 16,4 кВт.

Задача 5.9. Определить тепловую мощность системы отопления птичника на 1500 трехмесячных кур мясной породы средней живой массой 2,5 кг. Теплопотери через ограждения составляют 15,2 кВт; подача воздуха на вентиляцию

̇= 520 м3/ч. Параметры наружного воздуха: tнар = 10 0С, φнар = 85%. Параметры внутреннего воздуха: tвн=17 0С и

φвн = 65%. Плотность воздуха принять при 150С.

Ответ: ̇= 4,2 кВт.

Задача 5.10. Определить тепловую мощность системы отопления телятника на 150 голов, средней живой массой