Расход топлива В1 в котельной высокого давления
B = |
Q |
, кг/ч. |
|
||
1 |
Qнрηку |
|
|
|
Количество теплоты, потребляемого производством Qпр (задача 4), следовательно, расход топлива в котельной низкого давления
B2 |
= |
Qпр |
, кг/ч. |
||
Qнр |
ηку |
||||
|
|
|
|||
Суммарный расход топлива в обеих котельных установках Bo = B1 + B2 ,кг/ч.
Экономия топлива на ТЭЦ в сравнении с раздельной выработкой электроэнергии и теплоты составит
(Во −В) 100 %.
Во
Коэффициент использования теплоты определяется как отношение всей полезно использованной теплоты ко всей затраченной. Следовательно, в случае комбинированной выработки электроэнергии и теплоты
ηк.т. = |
3600 |
2N +Qпр |
. |
||
В Qнр |
ηк.у. |
||||
|
|
||||
В случае раздельной выработки обоих видов энергии
η′к.т. = 3600 2рN +Qпр ;
Вo Qн ηк.у.
η′к.т. < ηк.т.
Задача 6
Определить плотность теплового потока q, Вт/м2, проходящего через стенку котла, если толщина ее δ1 = 20 мм, коэффициент теплопроводности
29
λ1 = 50 Вт/(мּК); стенка покрыта слоем накипи толщиной δ2 = 2 мм,
λ2 =1Вт/(мּК). Температура на поверхности накипи t1 =2500C, на наружной поверхности стенки – t3 =2000C. Найти температуру t2 в плоскости
соприкосновения слоев.
Порядок решения. Плотность теплового потока q равна
|
|
|
|
q = |
t1 − t3 |
, Вт/м2. |
|||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
δ |
δ |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ2 |
|
||
|
|
|
|
|
λ1 |
|
|||
Температура t2 |
= t1 |
−q ּ |
δ2 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
λ2 |
|
|
|
|
|
|
Задача 7
Плоская стальная стенка толщиной δ1 =10 мм омывается с одной стороны газами с температурой tж1=3100С, а с другой изолирована от окружающего воздуха, имеющего температуру t ж2 =100С, плотно прилегающей к ней пластиной толщиной δ2 =15 мм.
Определить плотность теплового потока и температуры поверхностей стенок, если известно, что коэффициент теплопроводности стали λ1 =40
Вт/(мּК), а материала изоляционной пластины λ2 =0,15 Вт/(мּК). Коэффициент
теплоотдачи от газов к стенке α1 =25 Вт/(м2ּК), а от пластины к воздуху α2 =10 Вт/(м2ּК).
Порядок решения. Полное термическое сопротивление плоской
многослойной стенки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R = |
1 |
+ |
δ1 |
+ |
δ2 |
+ |
1 |
(м2ּК)/Вт. |
||
|
λ1 |
|
|
|||||||
|
α1 |
|
|
λ2 |
α2 |
|||||
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
||
Коэффициент теплопередачи k= |
|
|
Вт/(м |
ּК). |
||||||
R |
|
|||||||||
По уравнению теплопередачи плотность теплового потока q
q = k(tж1 − tж2 ), Вт/м2.
Температура t1 на поверхности стальной стенки
30
t1 = tж1 − |
q |
, |
|
α |
|||
|
|
||
|
1 |
|
на границе между стальной стенкой и изоляционной пластиной
t2 = t1 −q δ1 ,
λ1
на поверхности изоляционной пластины
t3 = tж2 + |
q |
. |
|
||
|
α |
|
|
2 |
|
Задача 8
Через трубу диаметром d=50 мм и длиной A=3 м со скоростью w=0,8 м/с протекает вода. Определить средний коэффициент теплоотдачи, если средняя температура воды tж =500С, а температура стенки tc = 700С.
Порядок |
решения. При |
|
tж =500С, λж =0,648 |
Вт/(мּК), νж=5,56ּ10-7 м2/с, |
|||||||||||||||||||||
Pr =3,54, Pr =2,55 при t |
c |
=700С (табл. П10 приложения). |
|
||||||||||||||||||||||
ж |
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Определим режим течения воды: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Re = |
wd |
= |
0.8 0.05 |
= 7.2 104 >104 ; |
||||||||||||||||
|
|
5.56 10−7 |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
νж |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
режим турбулентный. В этом случае критериальное уравнение имеет вид |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.8 |
0,43 |
|
|
0.25 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Prж |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Nud,ж = 0,021Red,ж Prж |
|
|
|
|
|
εA . |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Pr |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
d,ж = 0,021 7,7 103 1,72 1,09 1 = 303 . |
||||||||||||||||||||
|
|
|
Nu |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
αd |
|
|
|
|
|
d,ж λж |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nu |
|
|
|
|
|
2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Nud,ж |
= |
|
|
|
,α = |
|
|
|
|
= 3920 , Вт/(м ּК). |
|||||||||||||
|
|
λж |
|
|
d |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Так как dA =60>50, то поправка на влияние длины трубы εA=1.
31
Задача 9
Определить, какое количество сухого насыщенного пара давлением 0,198 МПа сконденсируется в стальном горизонтальном трубопроводе диаметром d=140 мм на длине A=12 м, если он находится в кирпичном канале aּb=0,5ּ0,5 м, температура стенок канала t2 =200С. Коэффициент теплоотдачи при
естественной конвенции в канале αк =12 Вт/(м2ּК).
Порядок решения. Температура пара tн =f(р), tн =1200С; считать температуру стенки паропровода равной tн , t1 = tн .
Боковые поверхности трубы и канала F1= πdA; F2=2(a+b)ּA, м2. Коэффициент лучистого теплообмена αл
|
|
|
Т |
|
|
4 |
|
|
Т |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|||||
|
εпрСo |
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|||
|
100 |
|
100 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
αл = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, Вт/(м2ּК), |
|
|
Т1 − Т2 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где εпр- приведенная степень черноты системы, Сo=5,7 Вт/(м2ּК4)
εпр = |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
; |
|
|
|
F1 |
|
|
|
|
|
|||
1 |
|
|
1 |
|
||||||
+ |
|
|
|
|
||||||
|
|
ε |
F |
|
ε |
|
|
|||
|
|
|
|
2 |
−1 |
|
||||
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|||
ε1=0,7, ε2 =0,82.
Суммарный коэффициент теплоотдачи от стального паропровода к воздуху в канале
α = αл +αк , Вт/(м2ּК).
Потери теплоты в паропроводе
Q = αF1(t1 − t2 ), Вт.
Количество конденсируемого пара
D= Qr , кг/ч,
32