Зміст
1. Основні поняття конвективного теплообміну:
конвекція, конвективний теплообмін, коефіцієнт тепловіддачі, термічний опір тепловіддачі, сутність процесів конвективного теплообміну
2. Циклонні топки
3. Газоподібне паливо
4. Завдання
1. Основні поняття конвективного теплообміну
Конвекція, конвективний теплообмін, коефіцієнт тепловіддачі, термічний опір тепловіддачі, сутність процесів конвективного теплообміну.
Конвекцією називають процес перенесення теплоти при переміщенні макрочасток (газу або рідини). Тому конвекція можлива лише в середовищі, частинки якої можуть легко переміщатися.
Конвективним називають теплообмін, обумовлений спільною дією конвективного і молекулярного переносу теплоти. Іншими словами, конвективний теплообмін здійснюється одночасно двома способами: конвекцією та теплопровідністю.
Конвективний теплообмін між рухомим середовищем і поверхнею її розділу з іншим середовищем (твердим тілом, рідиною або газом) називають тепловіддачею.
Головним завданням теорії конвективної тепловіддачі є визначення кількості теплоти, що проходить через поверхню твердого тіла, що омивається потоком. Результуючий потік теплоти завжди спрямований у бік зменшення температури,
При практичних розрахунках тепловіддачі користуються законом Ньютона:
Q = б F (t ж-tcт) (15-1)
тобто тепловий потік Q від рідини до стінки або від стінки до рідини пропорційний поверхні F, що бере участь у теплообміні, і температурному напору (t ж - t ст, де t ст - температура поверхні стінки, а tж - температура середовища, що омиває поверхню стінки. Коефіцієнт пропорційності б, враховує конкретні умови теплообміну між рідиною і поверхнею тіла, називають коефіцієнтом тепловіддачі.
Прийнявши за формулою (15-1) F = 1м ², а ф = 1 сек, отримаємо щільність теплового потоку в ватах на квадратний метр;
q = б (t ж-tcт) (15-2)
Величину 1 / б зворотний коефіцієнту тепловіддачі, називають термічним опором тепловіддачі.
б = q: (t ж-tcт) (15-3)
З рівності (15-3) випливає, що коефіцієнт тепловіддачі, а є щільність теплового потоку q, віднесена до різниці температур поверхні тіла і навколишнього середовища.
При температурному напорі, що дорівнює 1 ° (t ж-tcт = 1 °), коефіцієнт тепловіддачі чисельно дорівнює щільності теплового потоку б = q
Тепловіддача є досить складним процесом і коефіцієнт тепловіддачі, а залежить від багатьох факторів, основними з яких є:
а) причина виникнення течії рідини;
б) режим течії рідини (ламінарний або турбулентний);
в) фізичні властивості рідини;
г) форма і розміри теплоотдающей поверхні.
Через виникнення руху рідини, буває вільним і вимушеним.
Вільний рух (теплове) виникає в нерівномірно прогріте »рідини. Виникаюча при цьому різниця температур призводить до різниці щільностей і Спливання менш щільних (більш легких), елементів рідини, що викликає рух. У цьому випадку вільний рух, називають природною або теплової конвекцією. Так, наприклад, теплообмін між внутрішнім і зовнішнім склом віконної рами здійснюється природною конвекцією (за умови, що відстань між стеклами достатньо для циркуляції повітря).
2. Циклонні топки
Циклонні топки призначені для спалювання подрібненого вугілля. Схема такої топки представлена на рис. 19-8. Дроблений вугілля з первинним повітрям подається через штуцер I в циклонні камеру 2. У неї ж тангенціально подається вторинне повітря, яке поступає через штуцер 3 зі швидкістю близько 100 м / сек, У камері створюється обертовий потік продуктів горіння, який відкидає великі частинки палива на її стіни , де вони під дією гарячих повітряних потоків газифікуються.
. З циклонічної камери продукти горіння з недогоревшімі частками палива надходять в камеру допалювання 4. Шлаки з циклонічної камери через камеру допалювання надходить в шлакову ванну, де він гранулюється водою.
Достоїнствами циклонних топок є:
1) можливість горіння палива з невеликим надлишком воздуха1 ,05-1, 1, що знижує втрати теплоти з газами, що відходять;
2) підвищена питома теплова потужність топкового об'єму;
3) можливість роботи на роздробленому куті (замість пилоподібного);
4) уловлювання золи палива в топці до 80-90%.
До недоліків циклонічної топки відносяться:
1) труднощі спалювання Високовологе вугілля і вугілля з малим вмістом летких речовин;
2) підвищена витрата енергії на дуття.
3. Газоподібне паливо
Природне. Природний (природний) газ зустрічається в багатьох місцях земної кулі.
Запаси газового палива в деяких родовищах досягають сотень мільярдів кубічних метрів. Його добувають не тільки зі спеціальних газових свердловин, але і як побічний продукт при видобутку нафти. Такий природний газ називають попутним нафтовим газом.
Основною складовою частиною природного газу є метан СН 4.
Природний газ має високу теплотою згоряння. Його використовують як паливо для промислових печей, автотранспорту, а також для побутових потреб.
Частина природного газу піддають хімічній переробці для одержання рідкого палива, технологічного газу, хімічної сировини.
У СРСР великі газоносні райони розташовані в Поволжі, на Північному Кавказі, Україна, в Зауралля і ін
Штучне. Штучне газове пальне (коксовий, мазутний, генераторний гази) отримують при переробці нафти та природного твердого палива, а також в якості побічного продукту в сировини .. Газоподібне топліво.х вугілля і вугілля з малим вмістом летких речовин; лообмен, коефіцієнт тепловіддачі, термічне снекоторих галузях промислового виробництва, як, наприклад, у доменному.
Доменний газ утворюється в доменних печах при виплавці чавуну. Приблизно половина отриманого газу витрачається на власні потреби доменної печі. Друга половина газу може бути використана в якості палива.
Завдання
Умова: Яка кількість теплоти необхідно підвести до 1кг. повітря з t = 20С, щоб його об'єм при постійному тиску збільшився в два рази.
Питання: Визначити температуру повітря в кінці процесу, теплоємність повітря-постійна.
1) t = 25C - згідно IS-діаграми.
2) Т = t +273 = 298К
3) Т = t +273 = 293К
Обсяг кінцевий обчислити так:
Vк = Vн х 2 = 0,058 х2 = 0,116 м ²
Визначити кількість теплоти за формулою:
Q = mc (Т-Т) = 1,5 х1, 005 (298-293) = = 7,537
де m-маса кг. - За завданням 1.5кг, з-теплоємність кДж (кгс) з таблиці-1,005 кДж / кг.
Відповідь: необхідно підвести теплоту в кількості Q = 7,537, температура повітря в кінці процесу складе 25С.
1. Основні поняття конвективного теплообміну:
конвекція, конвективний теплообмін, коефіцієнт тепловіддачі, термічний опір тепловіддачі, сутність процесів конвективного теплообміну
2. Циклонні топки
3. Газоподібне паливо
4. Завдання
1. Основні поняття конвективного теплообміну
Конвекція, конвективний теплообмін, коефіцієнт тепловіддачі, термічний опір тепловіддачі, сутність процесів конвективного теплообміну.
Конвекцією називають процес перенесення теплоти при переміщенні макрочасток (газу або рідини). Тому конвекція можлива лише в середовищі, частинки якої можуть легко переміщатися.
Конвективним називають теплообмін, обумовлений спільною дією конвективного і молекулярного переносу теплоти. Іншими словами, конвективний теплообмін здійснюється одночасно двома способами: конвекцією та теплопровідністю.
Конвективний теплообмін між рухомим середовищем і поверхнею її розділу з іншим середовищем (твердим тілом, рідиною або газом) називають тепловіддачею.
Головним завданням теорії конвективної тепловіддачі є визначення кількості теплоти, що проходить через поверхню твердого тіла, що омивається потоком. Результуючий потік теплоти завжди спрямований у бік зменшення температури,
При практичних розрахунках тепловіддачі користуються законом Ньютона:
Q = б F (t ж-tcт) (15-1)
тобто тепловий потік Q від рідини до стінки або від стінки до рідини пропорційний поверхні F, що бере участь у теплообміні, і температурному напору (t ж - t ст, де t ст - температура поверхні стінки, а tж - температура середовища, що омиває поверхню стінки. Коефіцієнт пропорційності б, враховує конкретні умови теплообміну між рідиною і поверхнею тіла, називають коефіцієнтом тепловіддачі.
Прийнявши за формулою (15-1) F = 1м ², а ф = 1 сек, отримаємо щільність теплового потоку в ватах на квадратний метр;
q = б (t ж-tcт) (15-2)
Величину 1 / б зворотний коефіцієнту тепловіддачі, називають термічним опором тепловіддачі.
б = q: (t ж-tcт) (15-3)
З рівності (15-3) випливає, що коефіцієнт тепловіддачі, а є щільність теплового потоку q, віднесена до різниці температур поверхні тіла і навколишнього середовища.
При температурному напорі, що дорівнює 1 ° (t ж-tcт = 1 °), коефіцієнт тепловіддачі чисельно дорівнює щільності теплового потоку б = q
Тепловіддача є досить складним процесом і коефіцієнт тепловіддачі, а залежить від багатьох факторів, основними з яких є:
а) причина виникнення течії рідини;
б) режим течії рідини (ламінарний або турбулентний);
в) фізичні властивості рідини;
г) форма і розміри теплоотдающей поверхні.
Через виникнення руху рідини, буває вільним і вимушеним.
Вільний рух (теплове) виникає в нерівномірно прогріте »рідини. Виникаюча при цьому різниця температур призводить до різниці щільностей і Спливання менш щільних (більш легких), елементів рідини, що викликає рух. У цьому випадку вільний рух, називають природною або теплової конвекцією. Так, наприклад, теплообмін між внутрішнім і зовнішнім склом віконної рами здійснюється природною конвекцією (за умови, що відстань між стеклами достатньо для циркуляції повітря).
2. Циклонні топки
Циклонні топки призначені для спалювання подрібненого вугілля. Схема такої топки представлена на рис. 19-8. Дроблений вугілля з первинним повітрям подається через штуцер I в циклонні камеру 2. У неї ж тангенціально подається вторинне повітря, яке поступає через штуцер 3 зі швидкістю близько 100 м / сек, У камері створюється обертовий потік продуктів горіння, який відкидає великі частинки палива на її стіни , де вони під дією гарячих повітряних потоків газифікуються.
. З циклонічної камери продукти горіння з недогоревшімі частками палива надходять в камеру допалювання 4. Шлаки з циклонічної камери через камеру допалювання надходить в шлакову ванну, де він гранулюється водою.
Достоїнствами циклонних топок є:
1) можливість горіння палива з невеликим надлишком воздуха1 ,05-1, 1, що знижує втрати теплоти з газами, що відходять;
2) підвищена питома теплова потужність топкового об'єму;
3) можливість роботи на роздробленому куті (замість пилоподібного);
4) уловлювання золи палива в топці до 80-90%.
До недоліків циклонічної топки відносяться:
1) труднощі спалювання Високовологе вугілля і вугілля з малим вмістом летких речовин;
2) підвищена витрата енергії на дуття.
3. Газоподібне паливо
Природне. Природний (природний) газ зустрічається в багатьох місцях земної кулі.
Запаси газового палива в деяких родовищах досягають сотень мільярдів кубічних метрів. Його добувають не тільки зі спеціальних газових свердловин, але і як побічний продукт при видобутку нафти. Такий природний газ називають попутним нафтовим газом.
Основною складовою частиною природного газу є метан СН 4.
Природний газ має високу теплотою згоряння. Його використовують як паливо для промислових печей, автотранспорту, а також для побутових потреб.
Частина природного газу піддають хімічній переробці для одержання рідкого палива, технологічного газу, хімічної сировини.
У СРСР великі газоносні райони розташовані в Поволжі, на Північному Кавказі, Україна, в Зауралля і ін
Штучне. Штучне газове пальне (коксовий, мазутний, генераторний гази) отримують при переробці нафти та природного твердого палива, а також в якості побічного продукту в сировини .. Газоподібне топліво.х вугілля і вугілля з малим вмістом летких речовин; лообмен, коефіцієнт тепловіддачі, термічне снекоторих галузях промислового виробництва, як, наприклад, у доменному.
Доменний газ утворюється в доменних печах при виплавці чавуну. Приблизно половина отриманого газу витрачається на власні потреби доменної печі. Друга половина газу може бути використана в якості палива.
Завдання
Умова: Яка кількість теплоти необхідно підвести до 1кг. повітря з t = 20С, щоб його об'єм при постійному тиску збільшився в два рази.
Питання: Визначити температуру повітря в кінці процесу, теплоємність повітря-постійна.
1) t = 25C - згідно IS-діаграми.
2) Т = t +273 = 298К
3) Т = t +273 = 293К
Обсяг кінцевий обчислити так:
Vк = Vн х 2 = 0,058 х2 = 0,116 м ²
Визначити кількість теплоти за формулою:
Q = mc (Т-Т) = 1,5 х1, 005 (298-293) = = 7,537
де m-маса кг. - За завданням 1.5кг, з-теплоємність кДж (кгс) з таблиці-1,005 кДж / кг.
Відповідь: необхідно підвести теплоту в кількості Q = 7,537, температура повітря в кінці процесу складе 25С.