Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника»


НазваниеУчебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника»
страница9/14
Дата публикации29.03.2013
Размер1.72 Mb.
ТипУчебно-методический комплекс
userdocs.ru > Математика > Учебно-методический комплекс
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14

3. Средний температурный напор
Тепловой поток, переданный через всю площадь поверхности F при постоянном среднем коэффициенте теплопередачи К определяется из уравнения (12.1)

ф=K·F·∆Тср.лог.,ариф., (12.6)

где ∆Тср.лог.,ариф - средний логарифмический или средний арифметический температурный напор по всей поверхности нагрева.

Если температура теплоносителей изменяется по закону прямой линии, то средний температурный напор в аппарате равен разности среднеарифметических величин:
∆tср.,ариф=(Т1г2г)/2(Т1х2х)/2 (12.7)
Если температуры теплоносителей меняются не по линейному закону (рис.2.8), то средний температурный напор по всей поверхности нагрева, называемый средне логарифмическим, при обеих схемах движения (при прямотоке и противотоке) определяется по формуле
∆Тср.лог.,= ∆Тб-∆Тм/ln∆Тб/∆Тм, (12.8)
где ∆Тб и ∆Тм - наибольшая и наименьшая разности граничных температур теплоносителей.

Численное значение ∆Тср.лог для аппаратов с противотоком при одинаковых условиях всегда больше ∆Тср.лог для аппаратов с прямотоком, поэтому аппараты с противотоком имеют меньше размеры.

Если отношение ∆Тб-∆Тм <1,7, то средний температурный напор можно приближенно определить из выражения
∆Тср=(∆Тб-∆Тм)/2 (12.9)

Основная литература: 1[Гл.13, §§13.1-13.2, стр.103-107]; 5[Гл.21,§21.5,стр.225-227].

Дополнительная литература: 14[Гл.30,§§30.1-30.3,стр.424-429]; 20[Гл.34,§34.1,стр.428-433].

Контрольные вопросы:

1. Что называется теплообменным аппаратом?

2. Какие виды теплообменных аппаратов вы знаете?

3. По каким схемам осуществляется движение теплоносителей (жидкостей) в теплообменных аппаратах?

4. Какие преимущества имеет противоточная схема теплообменника перед прямоточной?

5. На основе каких исходных уравнений построен тепловой расчет теплообменного аппарата?

6. Как изменяются температуры теплоносителей и условные эквиваленты в аппаратах?

7. Как определяется средне логарифмический температурный напор в аппарате?

8. Графики изменения температур теплоносителей в теплообменниках с прямотоком и противотоком.

Модуль №3. «Промышленная теплотехника»
^ ЛЕКЦИЯ №13. Топливо и его горение
Конспект лекции
1.Классификация топлив и их основные характеристики. Элементарный состав топлива
Топливо – горючее вещество, которое экономически целесообразно использовать для получения значительного количества теплоты. Различают топлива органические и ядерные. Органическое топливо по агрегатному состоянию подразделяют на твердое (каменный уголь, бурый уголь, сланцы, торф), жидкое (нефть, мазут, газовый конденсат) и газообразное (природный и попутный газ), а по способу получения на естественные и искусственные.

К природным твердым топливам относятся антрацит, каменные и бурые угли, торф, горючие сланцы, древесина; к искусственным – кокс, древесный уголь, отходы обогащения. Природным жидким топливом является нефть. К искусственным жидким топливам относятся продукты переработки нефти: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут и др. Природное газообразное топливо – это природный и попутный нефтяные газы, а искусственное – генераторные газы, газы сухой перегонки, побочные газы и др. Ядерное топливо при реакциях распада атомных ядер некоторых изотопов тяжелых элементов (природного урана U235, искусственных U233 и плутоний Pu239) выделяет теплоты в миллион раз больше, чем лучшее органическое топливо.

Составляющими (компонентами) всякого органического топлива являются горючие элементы и негорючие примеси или балласт. Твердое и жидкое топливо содержит такие горючие вещества, как углерод С, водород Н, летучую серу SЛ, и негорючие вещества – кислород, азот N, золу А, влагу W. Летучая сера состоит из органических Sор и колчеданных Sк соединений: SЛ= Sор+ Sк. Балласт этих топлив составляют зола А и влага W.

Органические топлива характеризуются рабочей массой Cр +Hр +Sлр +Oр +Nр +Aр +Wр=100%; сухой Cс +Hс +Sлс +Oс +Nс +Aс =100%; горючей Cг +Hг +Sлг +Oг +Nг=100% и органической Cо +Hо +Sо +Oо +Nо=100%.Газообразное топливо обычно приводится к сухой массе в объемных долях: CH4+C2H6+C3H8+CmHn+CO+CO2+H2+N2+…+H2S=100%.

^ 2. Теплота сгорания топлива и условное топливо
Одной из самых важных характеристик является его удельная теплота сгорания. Удельная теплота сгорания (Дж/кг) – количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы топлива. Теплоту сгорания можно определить аналитический, исходя из элементарного состава топлива, или экспериментальным путем. Различают высшую и низшую теплоту сгорания топлива. Высшей Qвр называется теплота сгорания, которая определяется без учета расхода теплоты на испарение влаги топлива и влаги, полученной при сгорании свободного и связанного водорода. Низшей Qнр называется теплота сгорания, определенная с учетом расхода теплоты на испарение влаги, т.е. в результате сгорания топлива вода получается в виде пара, теплота сгорания называется низшей Qнр, а если в результате сгорания вода получается в виде жидкости, теплота сгорания называется высшей Qвр. В технических устройствах вода обычно выбрасывается вместе с продуктами сгорания в виде пара. Низшая теплота сгорания Qнр меньше, чем высшей Qвр на количество затрат теплоты на испарение.

Приближенно рабочая низшая теплота сгорания твердого и жидкого топлива (в кДж/кг) может быть определено при помощи элементарного состава по формуле Д.И.Менделеева
Qнр=338∙Cр+1025Hр+108(Ор+Sлр)-25∙Wр (13.1)
Для сравнительных экономических расчетов и сопоставления между собой расходов различных топлив пользуются понятием «Условное топливо», удельная теплота сгорания которого принято равной 29,35 мДж/кг. Пересчет действительного количества топлива в условное производится умножением количества данного топлива на его эквивалент (безразмерный коэффициент):
Э=Qнр/29,35 (13.2)

или Вусл=В∙Qнр/Qусл., (13.2a)
где В – расход натурального топлива; Qнр - его теплота сгорания. Таким образом, условное топливо – топливо, теплота сгорания которого принято равной 29,35 мДж/кг.

^ 2. Расчеты процессов горения топлива
Горение – химический процесс соединения топлива с окислителем, сопровождающийся интенсивным тепловыделением и резким повышением температуры продуктов сгорания. Горение может происходить лишь при определенной концентрацией топлива и воздуха. Существуют нижний и верхний пределы концентрации топлива.

При тепловом расчете паровых котлов, промышленных печей, двигателей внутреннего сгорания, а также при обработке результатов их испытаний необходимо определять: а) теоретический и действительный расходы воздуха Vo3) и Vд3), необходимые для сгорания 1 кг твердого и жидкого топлива или 1м3 газообразного топлива; б) состав и объем продуктов сгорания Vr (дымовых газов) и энтальпию их при требующихся температурах и коэффициентах избытка воздуха. Все эти величины можно определить расчетным путем, зная элементарный состав топлива и материальный баланс итоговых реакций горения горючих составляющих топлива.

Теоретический удельный расход воздуха L0' (в кг/м3) можно определить по уравнению
L0'=ρвоз∙Vo (13.3)

Теоретический расход воздуха L0 (кг) (в кг/кг) или L0' (кг) (в кг/м3) для сгорания 1 кг твердого и жидкого топлива или 1м3 газообразного топлива можно приближенно определить также делением удельной низшей теплоты сгорания топлива Qнр (в мДж/кг) или Qнр (в мДж/м3) на 2,94
L0= Qнр/2,94 и L0'= Qнр/2,94, (13.4)
где 2,94 – расход воздуха (в кг) на мДж теплоты сгорания топлива, кг/мДж.

Теоретический расход воздуха для сжигания 1м3 газообразного топлива Vo3) (в м33) можно подсчитать по следующей формуле
Vo= Qнр/3,8 , (13.5)
где 3,8 – расход воздуха (в м3) на мДж теплоты сгорания топлива.

Отношение действительного количества воздуха Vg, подаваемого для организации процесса горения, к теоретически необходимому количеству Vo называется коэффициентом избытка воздуха



α= Vg/ Vo (13.6)
Тогда действительный расход воздуха Lg(кг/кг) или Vg33), равен теоретически необходимому его количеству L0 или Vo умноженному на коэффициент избытка воздуха α
Lg= α · L0', (13.7)

Vg= α · Vo (13.8)
Значение коэффициента избытка воздуха α зависит от вида топлива и способа сжигания его, обычно α=1,05…1,5. Так, при слоевом сжигании коэффициент избытка воздуха в топке α=1,3…1,6; при сжигании мазута, природного и попутного газа α=1,15…1,20; в лучших топочных устройствах α=1,05…1,1.
Основная литература: 1[гл.15,§§15.1-15.6;гл.16,§§16.1-16.2,стр.126-128]; 2[§3.1.,стр.139-148]; 5[гл.22,§§22.1-22.5,стр.226-240;гл.24,§24.1,,стр.247-248]
Контрольные вопросы:

1. Каков элементарный состав твердого и жидкого топлива?

2. Что такое органическая, горючая, сухая и рабочая масса топлива?

3. Что такое коэффициент избытка воздуха?

4. В чем разница между высшей и низшей теплотой сгорания?

5. Что такое условное топливо?

6. Как определяется расход воздуха, необходимый для сгорания 1кг (1м3) топлива?

7. Назовите основные виды топлива?

8. Назовите основные виды жидкого топлива?

^ ЛЕКЦИЯ №14. Котельные и технологические нагревательные установки
Конспект лекции

1. Классификация, схемы, основные элементы и рабочий процесс котельных установок и промышленных печей
Совокупность котельного агрегата и вспомогательных устройств и механизмов, необходимых для производства пара и горячей воды, называется котельной установкой.

Котельные установки делятся на паровые и водогрейные. Котельным агрегатом называется энергетическое устройство для получения пара или горячей воды заданного давления и температуры и в заданном количестве (P, MПа; t0C; D, T/ч). Котлоагрегаты подразделяют на группы котлов малой, средней и большой паропроизводительности и теплопроизводительности. Котлы первых двух групп чаще всего используют в специально сооружаемых котельных, а последней группы – устанавливают на ТЭЦ. Наибольшее распространение получили котельные установки с естественной циркуляцией и прямоточные. Давление воды в водогрейных котлах равно 1,6…2,5МПа, а температура – соответственно 150 и 2600С (за котлом). Давление пара в котлоагрегатах малой паропроизводительности от 0,9 до 1,4 МПа, а большой паропроизводительности – до 14 МПа в агрегатах с естественной циркуляцией воды и пароводяной смеси и до 25,5 МПа в парогенераторах прямоточных. Схема котла барабанного типа с естественной циркуляцией, работающего на пылевидном угле, приведена на (рис.3.1)

Рис.3.1

Технологическая схема котельной установки, работающей на твердом топливе: I – водяной тракт, II – перегретый пар, III – топливный тракт, IV – путь движения воздуха, V – тракт продуктов сгорания, VI – путь золы и шлака.
Топливо с угольного склада после дробления подается конвейером в бункер сырого угля 1, из которого направляется в систему пылеприготовления, имеющую углеразмольную мельницу 2. Воздухом, нагнетаемым специальным вентилятором 3, пылевидное топливо транспортируется по трубам к горелкам 4, топки котла 5. К горелкам подводится также дополнительный – вторичный воздух, обеспечивающий полное сжигание топлива. Он подается дутьевым вентилятором 9, через воздухоподогреватель котла. Вода для питания котла нагнетается питательным насосом 8 из бака питательной воды 7, имеющего деаэрационное устройство. Перед подачей воды в барабан она подогревается в водяном экономайзере. Сухой насыщенный пар поступает в пароперегреватель, затем направляется к потребителю.

Уходящие из котла газы очищаются от золы в золоулавливающем устройстве 10 и дымососом 11 выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу12.

Уловленная из дымовых газов пылевидная зола и выпавший в нижнюю часть топки шлак удаляются специальными насосами 13.

К числу важнейших элементов котлоагрегата относятся:

топка – устройство, в котором происходит преобразование связанной химической энергии топлива в тепловую энергию продуктов сгорания;

водяной экономайзер – устройство, обогреваемое продуктами сгорания топлива и предназначенное для подогрева или частичного парообразования питательной воды, поступающей в котел;

воздухоподогреватель – устройство для подогрева воздуха продуктами сгорания топлива перед подачей в топку котла;

К оборудованию котлоагрегата относятся также:

обмуровка котла – система огнеупорных и теплоизоляционных ограждений или конструкций котла, предназначенная для уменьшения тепловых потерь и обеспечения газовой плотности;

арматура и гарнитура – устройства, предназначенные для обслуживания и эксплуатации котлоагрегата.

К вспомогательному оборудованию котельной установки относят: топливо подготовительное устройство, топливоподачу, системы золоудаления и золоулавливания при сжигании твердых топлив, устройства для подготовки питательной воды, питательную установку, дутьевые вентиляторы, дымососы или тяговую установку, приборы теплового контроля и автоматического управления установкой.

^ Промышленная печь – совокупность устройств, предназначенных для нагрева материалов или изделий.

Промышленные печи бывают: теплогенераторные, теплообменные, топливные, мартеновские, доменные, туннельные, ванные, электрические, индукционные, электроннолучевые.

Промышленная печь представляет собой сложный агрегат, состоящий из собственно печи (зона технологического процесса) вспомогательного оборудования и устройств, включающих топочное устройство (в топливных печах), устройства для утилизации теплоты уходящих газов (регенераторы, котлы-утилизаторы), вентиляторы, дымососы, приборы и арматуру для управления гидравлическим режимом печи, механизмы для загрузки и выгрузки материала, контрольно-измерительную и регулирующую аппаратуру.

На рис.3.2 представлена схема топливной печи-теплообменника с регенератором 3 и котлом-утилизатором 4. Регенератор 3 служит для нагрева поступающего в топку воздуха за счет передачи теплоты от уходящих газов, а следовательно, более эффективное сжигание топлива.

Рис.3.2

Схема топливной печи – теплообменника: 1 – топка; 2 – рабочий объем; 3 – регенератор; 4 – котел-утилизатор; 5 – дымосос; 6 – вентилятор.
Показателями работы котельных установок и промышленных печей являются расход топлива, тепловая производительность или мощность, удельный расход теплоты на 1 кг продуктов (топлива), к.п.д.
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14

Похожие:

Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconПрограмма курса (syllabus) по дисциплине «Термодинамика и теплотехника»
Алиным Ж. К. на основании типовой программы по «Термодинамика и теплотехника» для высших профессиональных образований (бакалавриатов)...
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Основы...
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Основы экологического нормирования и экспертиза» для студентов Казнту имени К. И. Сатпаева...
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс дисциплины по дисциплине «Теория государства и права»
Учебно-методический комплекс дисциплины разработан на основании государственного образовательного стандарта и типовой учебной программы...
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс учебной дисциплины правоведение (право) По направлению
Учебно-методический комплекс рекомендован к изданию кафедрой Теории и истории государства и права
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс учебной дисциплины физическая культура для всех специальностей
Физическое воспитание. Учебно-методический комплекс. – Спб.: Спбауэ, 2007. – 84 с
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс учебной дисциплины физическая культура для всех специальностей
Физическое воспитание. Учебно-методический комплекс. – Спб.: Спбауэ, 2007. – 84 с
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс дисциплины «Всеобщая история: новейшая...
Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования...
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс учебной дисциплины речевая коммуникация...
Учебно-методический комплекс одобрен методической комиссией факультета социального управления
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс учебной дисциплины «Имиджелогия» По...
Учебно-методический комплекс рекомендован к изданию кафедрой менеджмента. Протокол от 12 марта 2007 г. №8
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс дисциплины детская нейропсихология специальность...
Учебно-методический комплекс обсужден и утвержден на заседании кафедры клинической и специальной психологии
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница