- •Тема 16. Котельные установки……………..………………………………149
- •Тема 17. Использование вэр и охрана окружающей среды………..…..170
- •Введение
- •Часть 1. Термодинамика
- •Тема 1. Основные понятия и определения
- •Предмет и метод термодинамики
- •Объект изучения термодинамики
- •1.3 Параметры состояния термодинамической системы
- •1.4 Уравнение состояния идеального газа. Понятие об идеальных и реальных газах
- •1.5 Газовые смеси
- •1.6 Термодинамический процесс
- •Тема 2. Первый закон термодинамики
- •2.1 Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Частные случаи закона
- •2.2 Внутренняя энергия системы
- •2.3 Работа расширения и pv-диаграмма для изображения работы
- •2.4 Работа и теплота
- •2.5 Теплоемкость газов
- •2.6 Энтальпия
- •Тема3. Второй закон термодинамики
- •3.1 Общая характеристика
- •3.2 Энтропия и математическое выражение второго закона
- •3.3 III начало термодинамики
- •3.4 Т,s диаграмма для изображения теплоты
- •3.5 Физический смысл энтропии
- •3.6 Основное уравнение термодинамики и вычисление энтропии
- •Тема. 4 термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах
- •4.1 Изохорный процесс
- •4.2 Изобарный процесс
- •4.3 Изотермический процесс
- •4.4 Адиабатный процесс
- •4.5 Политропный процесс
- •Тема 5. Термодинамические циклы
- •5.1 Круговые процессы
- •5.2 Термодинамическая схема теплового двигателя
- •5.3 Прямой цикл Карно
- •5.4 Обратный цикл Карно
- •Тема 6. Циклы паросиловых, холодильных установок и теплового насоса
- •6.1 Циклы паросиловых установок. Цикл Ренкина
- •6.2 Циклы холодильных установок
- •6.3 Цикл теплового насоса
- •6.4 Эксергия. Эксергический анализ
- •Тема7. Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания
- •7.1 Цикл Отто
- •7.2 Цикл Дизеля
- •7.3 Цикл Тринклера (или Сабатэ)
- •Тема8. Термодинамика потока газов и паров
- •8.1 Уравнение первого закона термодинамики для потока
- •8.2 Истечение газов и паров
- •8.3 Дросселирование. Температура инверсии
- •Часть 2. Теория тепло и массообмена
- •Тема 9. Основы теории теплообмена
- •9.1 Введение. Теплопроводность
- •9.2 Закон Фурье – основной закон теплопроводности
- •9.3 Теплопроводнсть плоской однородной, однослойной стенки
- •9.4 Теплопроводность многослойной стенки
- •9.5 Теплопроводность цилиндрической стенки.
- •Тема10. Конвективный теплообмен
- •10.1 Понятие теплообмена. Закон Ньютона Рихмана
- •10.2 Критерии подобия
- •10.3 Теплоотдача при вынужденном движении теплоносителя
- •10.4 Теплоотдача при свободном движении теплоносителя
- •10.5. Теплоотдача при кипении
- •10.6 Теплоотдача при конденсации пара
- •Тема11. Теплопередача чарез стенку
- •11.1 Понятие теплопередачи, теплопередача через плоскую стенку.
- •11.2 Уравнение теплопередачи.
- •11.3 Теплопередача через цилиндрическую стенку
- •Тема12. Лучистый теплообмен
- •12.1 Понятие лучистого теплообмена
- •12.2 Законы лучистого теплообмена
- •12.3 Теплообмен излучением системы тел в прозрачной среде
- •Тема13. Водяной пар
- •13.1 Процесс парообразования в pv-координатах
- •13.2 Ts и hS диаграмма водяного пара
- •13.3 Параметры состояния жидкости и пара
- •Тема14. Влажный воздух
- •14.1 Понятие влажного воздуха, его характеристики
- •14.3 Сушка материала
- •Тема15. Топливо
- •15.1 Классификация топлива
- •15.2 Состав топлива
- •15.3 Характеристики топлива.
- •15.4. Примеры твердого, жидкого, газообразного топлива.
- •15.5 Процесс горения топлива
- •15.6 Состав и объем продуктов сгорания.
- •15.7 Нефтяные топлива.
- •15.8 Понятие детонации, октанового числа и цетанового числа.
- •Тема16. Котеьные установки
- •16.1 Понятие котла и котельной установки
- •16.1 Паровой котёл и его основные элементы
- •16.3 Паровые и водогрейные котлы
- •16.4 Вспомогательное оборудование
- •16.5 Топка, топочные устройства
- •16.6 Котлы утилизаторы
- •16.7 Тепловой баланс горения
- •Тема17. Использование вэр и охрана окружающей среды
- •17.1 Понятия вэр
- •17.2 Классификация вторичных энергетических ресурсов в промышленности
- •17.3 Использование вторичных энергетических ресурсов промышленности
- •17.4 Расчет вэр на экономическую эффективность
- •Заключение.
10.3 Теплоотдача при вынужденном движении теплоносителя
При вынужденном движении теплоносителя относительно поверхности теплообмена - в различного рода теплообменниках, калориферах, теплообменных устройствах котельных агрегатов, теплогенераторах, кондционерах, радиаторах тракторов и автомобилей и т. д.
При продольном обтекании плоской поверхности
- ламинарный режим течения в пограничном слое по всей длине потока
(10.18)
где
- турбулентный режим течения жидкости в пограничном слое при продольном обтекании плоской поверхности, который наблюдается при
(10.19)
При течении жидкости в гладких прямых трубах круглого сечения или каналах негруглого сечения
- ламинарный вязкостно-гравитационный режим (Re < 2000 и l/d≥50)
(10.20)
- турбулентный режим и
(10.21)
где
- переходный режим (Re = 2000... 10000):
(10.22)
Определяющая температура в уравнениях (10.20) - (10.22) -
средняя температура жидкости в трубе, определяющий размер внутренний диаметр трубы. Величина Рrс вычисляется по средне температуре поверхности стенки.
При движении теплоносителя по кольцевому каналу теплообменника типа «труба в трубе» можно пользоваться приведенными; выше формулами, взяв в качестве определяющего размера эквивалентный диаметр кольцевого сечения между трубами:
(10.23)
где А - площадь поперечного сечения потока, м2; П - смоченный периметр, м.
10.4 Теплоотдача при свободном движении теплоносителя
Свободное движение теплоносителя наиболее часто возникает под действием гравитационного поля и в этом случае носит название гравитационного свободного движения. Оно наблюдается, например, при естественной конвекции воздуха в помещении, обогреваемом с помощью отопительных приборов.
Теплоотдачу при свободном движении жидкости в большом объеме можно рассчитывать по следующим уравнениям: для горизонтальных труб при 103 < Gr Рг < 109
(10.24)
для вертикальных труб и плит при 103 < Gr Рг < 109
(10.25)
при GrPr>6∙1010
(10.26)
10.5. Теплоотдача при кипении
Кипением называется процесс образования пара внутри объема жидкости и на твердой поверхности нагрева, при котором паровые пузырьки образуются в отдельных точках поверхности - центрах парообразования. Различают два режима кипения - пузырьковый и пленочный. Пузырьковое кипение - это такое кипение, при котором пар образуется в виде периодически зарождающихся и растущих пузырей. Пленочным кипением называют кипение, при котором на поверхности нагрева образуется сплошная пленка пара, периодически прорывающегося в объем жидкости.
Изменение механизма (закономерностей) теплоотдачи в начале перехода от пузырькового режима кипения к пленочному или от пленочного к пузырьковому в теплотехнике называют кризисом теплоотдачи при кипении, а максимально возможную (при данных условиях) плотность теплового потока при пузырьковом кипении - первой критической плотностью теплового потока qкр1.
По достижении первой критической плотности теплового потока дальнейшее увеличение температурного напора (разности температур стенки и жидкости) вызывает вначале существенное снижение плотности теплового потока до достижения минимально возможной (при данных условиях) плотности теплового потока при пленочном кипении, называемой второй критической плотностью теплового потока qкр2.
На практике стремятся обеспечить режим работы парогенератора, отвечающий условию q< qкр1.
Для расчета коэффициента теплообмена при кипении предложено большое количество эмпирических зависимостей.
При пузырьковом кипении жидкости в большом объеме в условиях свободного движения справедлива зависимость
(10.27)
где Re = 10-5 ...10 4; Рr = 0,86... 7,6; С, m, n - опытные константы