Здавалка
Главная | Обратная связь

Паровые системы отопления.



Паровые системы отопления основаны на принципе транспортирования по трубопроводам и конденсации водяного пара в трубопроводах и отопительных приборах. При конденсации водяного пара в жидкость выделяется большое количество теплоты, затраченной на фазовое превращение воды (испарение) в пар.

19) 1).Изохорныйпроцесс (Рис.4.1).

n = Const , n 2 = n 1. (4.10)

Уравнение состояния процесса:

P2 / P1 = T2 / T1. (4.11)

Так как υ 2 = υ 1, то l = 0 и уравнение 1-го закона ТД имеет вид:

q = Du = сv·(t2 - t1); (4.12)

2). Изобарный процесс (Рис.4.2).

P = Const , P2 = P1

Уравнение состояния процесса:

n 2 /n 1 = T2 / T1 , (4.13)

Работа этого процесса:

l = P·(n 2 - n 1). (4.14)

Уравнение 1-го закона ТД имеет вид:

q = Du + l = ср·(t2 - t1); (4.15)

3). Изотермический процесс (Рис.4.3).

Т = Const , Т2 = Т1

Уравнение состояния:

P1 / P2 = n 2 / n 1 , (4.16)

Так как Т2 = Т1, то Du = 0 и уравнение 1-го закона ТД будет иметь вид:

q = l = R·T·ln(n 2/n 1), (4.17)

или q = l = R·T·ln(P1/P2), (4.18)

4). Адиабатный процесс (Рис.4.4).

В данном процессе не подводится и не отводится тепло,т.е. q =0.

Уравнение состояния:

P· n к =Const, (4.19)

где к = cp / cv – показатель адиабаты.

Уравнение 1-го закона ТД будет иметь вид:

l = -Du = = -сv·(t2 – t1) = сv·(t1 – t2), (4.20)

или

l = R·(T1 – T2) / (l -1); (4.21)

l = R·T1·[1 – (n 1/ n 2) l -1] /(l – 1); (4.22)

l = R·T2·[1 – (P2/P1) (l -1)/ l] /(l – 1). (4.23)

Рис. 4.4. Взаимное расположение адиабаты 1 и изотермы 2 идеального газа в p, v-диаграмме

 

 

БОНУС))Параметры состояния.Величины,которые характеризуют физическое состояние тела называются термодинамическими параметрами состояния. Такими параметрами являются удельный объем, абсолютное давление, абсолютная температура, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, концентрация, теплоемкость и т.д. При отсутствии внешних силовых полей (гравитационного, электромагнитного и др.) термодинамическое состояние однофазного тела можно однозначно определить 3-мя параметрами – уд. объемом (υ), температурой (Т), давлением (Р).
Удельный объем – величина, определяемая отношением объема вещества к его массе.

υ = V / m , [м3/кг] , (1.1)

Плотность вещества – величина, определяемая отношением массы к объему вещества.

ρ = m / V , [кг/м3] , (1.2)

υ = 1 / ρ ; ρ = 1 / υ ; υ • ρ = 1 . (1.3)

Давление – с точки зрения молекулярно-кинетической теории есть средний результат ударов молекул газа, находящихся в непрерывном хаотическом движении, о стенку сосуда, в котором заключен газ.

Р = F / S ; [Па] = [Н/м2] (1.4)

Внесистемные единицы давления:

1 кгс/м2 = 9,81 Па = 1 мм.водн.ст.

1 ат. (техн.атмосфера) = 1 кгс/см2 = 98,1 кПа.

1 атм. (физическая атмосфера) = 101,325 кПа = 760 мм.рт.ст.

1 ат. = 0,968 атм.

1 мм.рт.ст. = 133,32 Па.

1 бар = 0,1 МПа = 100 кПа = 105 Па.

Различают избыточное и абсолютное давление.

Избыточное давление (Ри) – разность между давлением жидкости или газа и давлением окружающей среды.

Абсолютное давление (Р) – давление, отсчитываемое от абсолютного нуля давления или от абсолютного вакуума. Это давление является ТД параметром состояния.

Абсолютное давление определяется:

1). При давлении в сосуде больше атмосферного:

Р = Ри + Ро ; (1.5)

2). При давлении в сосуде меньше атмосферного:

Р = Ро + Рв ; (1.6)

где Ро – атмосферное давление; Рв – давление вакуума.

Температура – характеризует степень нагретости тел, представляет собой меру средней кинетической энергии поступательного движения его молекул. Чем больше средняя скорость движения, тем выше температура тела.

За ТД параметр состояния системы принимают термодинамическую температуру (Т), т.е. абсолютную температуру. Она всегда положительна. При температуре абсолютного нуля (Т=0) тепловые движения прекращаются, и эта температура является началом отсчета абсолютной температуры.

 

20)Сжатый воздух:

На одном из промышленных предприятий машиностроительной отрасли существуют са­мые различные технологические процессы, использующие сжатый воздух. На этом пред­приятии есть несколько основных цехов или участков-потребителей сжатого воздуха:

-Литейный- пневмопереключатели самих печей, различного рода пневмоинструмент (на­пример, пневмотрамбовки), пневмозажимы, пескоструйные камеры.

-Кузнечный- цилиндры молотов, различного рода пневмозажимы, пневмоинструмент.

-Штамповочный- цилиндры штампов, различного рода пневмозажимы, пневмоинструмент.

-Механической обработки,различного рода пневмозажимы, пневмоинструмент.

-Гальванический- барбатаж жидкостей,различного рода пневмозажимы, пневмоинстру­мент.

-Окрасочный- пескоструйные,окрасочные и сушильные камеры,различного рода пневмозажимы, пневмоинструмент.

Подготовка сжатого воздуха является необходимым этапом. Процесс подготовки состоит в удалении из воздуха разного рода примесей в виде твердых, жидких и газообразных включений, таких как пыль, конденсат, окалина, компрессорное масло, продукты износа пневмооборудования и другие загрязнители. Кроме этого, подготовка включает в себя регулирование давления и сглаживание его колебаний, а при необходимости – подачу смазки для пневматических устройств.

Использование неочищенного сжатого воздуха может привести к губительным последствиям для оборудования, простоям и поломкам, сбоям в технологическом процессе.

Качество подготовки сжатого воздуха определяется областью его применения, требованиями потребителя и выбором соответствующего оборудования. Наиболее хорошо зарекомендовали себя в российских условиях надежные и недорогие устройства магистральной подготовки сжатого воздуха, которые обладают фильтрующими элементами с большой площадью фильтрации, минимальными потерями давления, а также долгим сроком службы.

Подготовка воздуха в пневмосетях. При комплексном подходе к оснащению производства особое внимание уделяется центральной подготовке воздуха, подаваемого в пневмосети.

Магистральный фильтр устанавливается на входе в пневмосистему цеха и отделяет твердые частицы, конденсат и масло из сжатого воздуха. Это предотвращает образование в пневмосети эмульсии из смеси воды и масла, улучшает условия работы расположенных за ним пневматических устройств и увеличивает срок их службы.

Отделение влаги.Одним из важных параметров качества подготовки сжатого воздуха является количество содержащейся в нем влаги. Современное пневмооборудование требует удаления не менее 95% капельной влаги. Водоотделитель устанавливается в пневматическую линию для удаления из сжатого воздуха капельной влаги. В фильтрующем материале патрона происходит слияние мелких капель в более крупные, которые собираются на дне стакана. Водоотделитель имеет наибольшую эффективность, если он установлен на максимально возможном удалении от компрессора.

Смазка. системы для смазки сжатого воздуха масляным туманом. Это позволяет значительно сократить потребление масла при улучшенном качестве смазки, и снабжать смазанным воздухом устройства, удаленные на расстояния до 500 м.

 

21)Первый закон термодинамики является основой термодинамической теории и имеет огромное прикладное значение при исследовании термодинамических процессов.

Этот закон является законом сохранения и превращения энергии:

"Энергия не исчезает и не возникает вновь, она лишь переходит
из одного вида в другой в различных физических процессах".

Для термодинамических процессов закон устанавливает взаимосвязь между теплотой, работой и изменением внутренней энергии ТД системы:

"Теплота, подведенная к системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы и совершение работы".

Уравнение первого закона термодинамики имеет следующий вид:

Q = (U2 – U1) + L , (2.1) где Q - количества теплоты подведенная (отведенная) к системе;

L - работа, совершенная системой (над системой);

(U2 – U1) - изменение внутренней энергии в данном процессе.

Если:

Q > 0 – теплота подводится к системе;

Q < 0 – теплота отводится от системы;

L > 0 –работа совершается системой;

L < 0 – работа совершается над системой.

Для единицы массы вещества уравнение первого закона термодинамики имеет вид:

q = Q /m = (u2 – u1) + l . (2.2)

В дальнейшем все формулы и уравнения будут даны в основном для единицы массы вещества.

1-й закон ТД указывает, что для получения полезной работы (L) в непрерывно действующем тепловом двигателе надо подводить (затрачивать) теплоту (Q).

"Двигатель, постоянно производящий работу и не потребляющий никакой энергии называется вечным двигателем I рода".

Из этого можно высказать следующее определение 1-го закона термодинамики:

"Вечный двигатель первого рода невозможен".

23)Истинная теплоемкость рабочего тела определяетсяотношением количества подведенной (отведенной) к рабочему телу теплоты в данном ТД процессе к вызванному этим изменению температуры тела.

С = dQ / dT , [Дж /К] ; (2.3)

Теплоемкость зависит от внешних условий или характера процесса, при котором происходит подвод или отвод теплоты.

Различают следующие удельные теплоемкости:

массовую – с = С / m , [Дж/кг] ; (2.4)

молярную - сμ = С / μ , [Дж/моль] где μ - количество вещества [моль] ;

объемную - с/ = С / V = с·ρ , [Дж/м3]где - ρ = m / V -плотность вещества.

Связь между этими теплоемкостями:

с = с/ · υ = сμ / μ ,

где - υ = V/m - удельный объем вещества, [м3/кг];

μ – молярная (молекулярная) масса, [кг/моль].

Теплоемкость газов в большой степени зависит от тех условий, при которых происходит процесс их нагревания или охлаждения. Различают теплоемкости при постоянном давлении (изобарная) и при постоянном объеме (изохорная).

Таким образом различают следующие удельные теплоемкости:

ср , сvмассовые изобарные и изохорные;

с , смолярные изобарные и изохорные;

с/p , с/vобъемные изобарные и изохорные.

Между изобарными и изохорными теплоемкостями существует следующая зависимость:

ср - сv = R - уравнение Майера; (2.7)

с - с = Rμ . (2.8)

Теплоемкость зависит от температуры, которые даются в справочных литературах в виде таблицы как средние теплоемкости в интервале температур от 0 до tх. Для определения средней теплоемкости в интервале температур от t1 до t2 можно использовать следующую формулу:

с|t2t1 = (с|t20 t2 - с|t10 t1) / (t2 - t1) . (2.9)

 

24) Идеальным газом называется такой газ, у которого отсутствуют силы взаимного притяжения и отталкивания между молекулами и пренебрегают размерами молекул. Все реальные газы при высоких температурах и малых давлениях можно практически рассматривать как идеальные газы.

Уравнение состояния как для идеальных, как и для реальных газов описываются тремя параметрами по уравнению (1.7).

Уравнение состояния идеального газа можно вывести из молекулярно-кинетической теории или из совместного рассмотрения законов Бойля-Мариотта и Гей-Люссака.

Это уравнение было выведено в 1834 г. французским физиком Клапейроном и для 1 кг массы газа имеет вид:

Р·υ = R·Т , (2.10)

где: R – индивидуальная газовая постоянная и представляет работу 1 кг газа в процессе при постоянном давлении и при изменении температуры на 1 градус, Дж/(кг · К)

Уравнение (2.10) называют термическим уравнением состояния или характеристическим уравнением.

Для произвольного количества газа массой m уравнение состояния будет:

Р·V = m·R·Т . (2.11)

В 1874 г. Д.И. Менделеев основываясь на законе Дальтона ("В равных объемах разных идеальных газов, находящихся при одинаковых температурах и давлениях, содержится одинаковое количество молекул") предложил универсальное уравнение состояния для 1 кг газа, которую называют уравнением Клапейрона-Менделеева:

Р·υ = Rμ·Т/μ ,где: μ - молярная (молекулярная) масса газа, (кг/кмоль);

Rμ = 8314,20 Дж/кмоль (8,3142 кДж/кмоль) - универсальная газовая постоянная и представляет работу 1 кмоль идеального газа в процессе при постоянном давлении и при изменении температуры на 1 градус.

Зная Rμ можно найти газовую постоянную R = Rμ/μ.

Для произвольной массы газа уравнение Клапейрона-Менделеева будет иметь вид:

Р·V = m·Rμ·Т/μ . (2.13)

 

25) Основными недостатками поршневых двигателей внутреннего сгорания являются ограниченность их мощности и невозможность адиабатного расширения рабочего тела до атмосферного давления, которые отсутствуют в газотурбинных установках. ГТУ рабочим телом являются продукты сгорания жидкого или газообразного топлива.

На рис.7.6 дана схема простейшей газотурбинной установки со сгоранием топлива при постоянном давлении. Топливным насосом 5 и компрессором 4 топливо и воздух через форсунки 6 и 7 поступают в камеру сгорания 1. Из камеры продукты сгорания направляются в комбинированные сопла 2, где они расширяются, и поступают на лопатки газовой турбины 3.

На рис.7.7 и рис7.8 представлены идеальный цикл ГТУ на PV и TS диаграммах.

1-2 - адиабатное сжатие до давления Р2;

2-3 – подвод теплоты q1 при постоянном давлении Р2 (сгорание топлива);

3-4 – адиабатное расширение до первоначального давления Р1;

4-1 – охлаждение рабочего тела при постоянном давлении Р1 (отвод теплоты q2);

Характеристиками цикла являются:

степень повышения давления - l = Р2/ Р1 ;

степень изобарного расширения - r = n3 /n2 .

Работа турбины:

lт = h3 – h4 . (7.10)

Работа компрессора:

lн = h2 – h1 . (7.11)

Полезная работа ГТУ равна разности работ турбины и компрессора:

lГТУ = lт – lк . (7.12)

Термический к.п.д. цикла ГТУ имеет вид:

ht = 1 – 1/ l (k-1)/k . (7.13)

Теоретическая мощность газовой турбины, компрессора и установки (ГТУ):

Nт = lт·D/3600 = (h3 – h4)·D/3600 , (7.14)

Nк = lк·D/3600 = (h2 – h1)·D/3600 , (7.15)

NГТУ = lГТУ·D/3600 = [(h3 – h4) (h2 – h1) ]·D/3600 . (7.16)

Действительный цикл ГТУ отличается от теоретического наличием потерь на трение и вихреобразование в турбине и компрессоре. Эффективными методами повышения экономичности газотурбинных установок являются: регенерация теплоты, ступенчатое сжатие и расширение рабочего тела и пр.

26) Циклы поршневых двигателей внутреннего сгоранияподразделяют на три группы:

с подводом теплоты при постоянном объеме (карбюраторные ДВС);

с подводом теплоты при постоянном давлении (компрессорные дизели);

со смешанным подводом теплоты при постоянном объеме и постоянном давлении (безкомпрессорные дизели);

Основными характеристиками или параметрами любого цикла теплового двигателя являются следующие безразмерные величины:

степень сжатия (отношение удельных объемов рабочего тела в начале и конце сжатия)

e = n1 / n2 , (7.5)

степень повышения давления (отношение давлений в конце и в начале изохорного процесса подвода теплоты)

l = Р3 / Р2 , (7.6)

степень предварительного расширения (отношение удельных объемов в конце и в начале изохорного процесса подвода теплоты)

r = n3 / n2 . (7.7)

1).Рассмотрим цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме на примере четырехтактного двигателя.

Диаграмма реального двигателя представлена на рис.7.3.

а-1 (1 такт) – в цилиндр через всасывающий клапан поступает смесь воздуха и паров горючего (не термодинамический процесс);

1-2 (2 такт) – адиабатное сжатие (повышается температура);

2-3 – сгорание горючей смеси, давление быстро возрастает при постоянном объеме (подвод теплоты q1);

3-4 (3 такт) – адиабатное расширение (рабочий процесс, совершается полезная работа);

4-а – открывается выхлопной клапан и отработанные газы покидают цилиндр давление цилиндра падает (отводится тепло q2);

1-а (4 такт) – выталкивание оставшихся в цилиндре газов.

Затем процесс повторяется.

Описанный процесс является необратимым (наличие трения, химической реакции в рабочем теле, конечные скорости поршня, теплообмен при конечной разности температур и т.п.).

Для анализа теории тепловых машин термодинамика рассматривает идеальные обратимые циклы. Диаграмма идеального процесса двигателя внутреннего сгорания показана на рис.7.4.

Из этой диаграммы выводится формула для термического к.п.д. цикла с подводом теплоты при постоянном объеме, который имеет следующий вид:

ht = 1 – 1/ek , (7.8)

где: e – степень сжатия (основной показатель работы двигателя, чем выше e, тем выше экономичность ДВС);

k – показатель адиабаты.

2). Идеальный цикл ДВС со смешанным подводом теплоты (безкомпрессорные дизели). Диаграмма цикла показана на рис.7.5.

1-2 - чистый воздух с температурой Т1 сжимается до температуры Т2, которая больше температуры воспламенения топлива. В этот момент в цилиндр через форсунки под давлением впрыскивается топливо.

2-3 – горючая смесь самовоспламеняется и к рабочему телу подводится тепло q1/, давление повышается до Р3.

3-4 – поршень перемешается обратно, поступление и сгорание топлива продолжается при постоянном давлении и подводится тепло q1//.

4-5 – поршень продолжает перемещаться в нижнюю мертвую точку, давление падает (адиабатное расширение);

5-1 – процесс отвода теплоты q2 при постоянном объеме (через выпускной клапан покидают отработанные газы).

Термический к.п.д. цикла определяется по формуле:

ht = l – (l·rk – 1) / ek-1·[(l - 1) + k·l·(r – 1)] . (7.9)

Цикл двигателей с подводом теплоты при постоянном давлении широкое применение не нашли, так как у этих циклов очень большой коэффициент сжатия.

 

 

22) Кондиционирование воздуха - автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения) с целью обеспечения главным образом оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса, обеспечения сохранности ценностей.

Цели.Кондиционирование воздуха в помещениях предусматривается для создания и поддержания в них:

установленных нормами допускаемых условий воздушной среды, если они не могут быть обеспечены более простыми средствами;

искусственных климатических условий в соответствии с технологическими требованиями внутри помещения или части их круглогодично или в течение теплого либо холодного периода года;

оптимальных (или близких к ним) гигиенических условий воздушной среды в производственных помещениях, если это экономически оправдано увеличением производительности труда;

оптимальных условий воздушной среды в помещениях общественных и жилых зданий, административных и многофункциональных, а также вспомогательных зданий промышленных предприятий.

Кондиционирование воздуха, осуществляемое для создания и поддержания допускаемых или оптимальных условий воздушной среды, носит название комфортного, а искусственных климатических условий в соответствии с технологическими требованиями — технологического. Кондиционирование воздуха осуществляется комплексом технических решений, именуемых системой кондиционирования воздуха (СКВ). В состав СКВ входят технические средства приготовления, перемешивания и распределения воздуха, приготовления холода, а также технические средства хладо- и теплоснабжения, автоматики, дистанционного управления и контроля.

ПриточнаяПроизводится посредством приточных установок. Вентиляционная приточная установка служит для подачи свежего воздуха в помещение взамен удаляемого.

Приточная установка в качестве основных узлов имеет калорифер, вентиляторы, систему фильтрации и электроавтоматику для управления и контроля. Если к качеству воздуха предъявляются особые требования, то приточный воздух может подвергаться дополнительной обработке, такой как нагрев, охлаждение, осушение воздуха, увлажнение воздуха, очистка с помощью фильтров и т.д. Приточные установки бывают как промышленного назначения (используются на промышленных объектах), так и бытового.

ВытяжнаяЯвляется прямо противоположным явлением приточной и предназначена для удаления отработанного воздуха из жилых, производственных и других помещений. Различают общеобменную (осуществляющую воздухообмен для всего помещения) и местную (устанавливаемую непосредственно на рабочем месте).

Как правило, вытяжная вентиляция оправдывает себя на промышленных объектах, когда необходимо удалять избыточное тепло и вредные примеси либо из всего объема воздуха помещения, либо только из определенных мест. Работа вытяжной установки может быть основана как на принципе естественного воздухообмена, так и иметь механическое побуждение движения воздуха, например, используя вентиляторы.

 

 

29) Свободная конвекция

Конвекция - перенос теплоты в жидкостях или газах потоками вещества, т.е. теплообмен происходит путем переноса материальных частиц. Свободная конвекция возникает в поле силы тяжести при неравномерном нагреве (нагреве снизу) текучих веществ.

Свободноконвективные течения возникают в результате изменений плотности, разность плотностей нагретоо и охлажденного вещества создает выталкивающую силу (Архимедова сила), под действием которой возникает течение. Полный тепловой поток в результате теплоотдачи определяется формулой Ньютона, которая связывает тепловой поток q и разность температур 8Т поверхности тела и окружающей среды:

q=ε*S*δT ,где

ε - коэффициент теплоотдачи, зависящий от вида течения,

свойств вещества, размеров нагретого тела;

S - поверхность тела

Так как конвекция связана с массопереносом, то эффективность ее проявления в газах

определяется давлением. При низком давлении газов эффект не проявляется.

 

30) В общем случае внутренней энергией называется совокупностьвсех видов энергий, заключенной в теле или системе тел. Эту энергию можно представить как сумму отдельных видов энергий: кинетической энергии молекул (поступательного и вращательного движения молекул); колебательного движения атомов в самой молекуле; энергии электронов; внутриядерной энергии; энергии взаимодействия между ядром молекулы и электронами; потенциальной энергии молекул.

В технической термодинамике рассматриваются только такие процессы, в которых изменяются кинетическая и потенциальная составляющие внутренней энергии. При этом знание абсолютных значений внутренней энергии не требуется. Поэтому внутренней энергией для идеальных газов называют кинетическую энергию движения молекул и энергию колебательных движений атомов в молекуле, а для реальных газов дополнительно включают потенциальную энергию молекул.

Внутренняя энергия (U) является функцией двух основных параметров состояния газа, т.е. U = f (P,T), U = f (υ ,T) U= f (P,υ). Κаждому состоянию рабочего тела (системы) соответствует вполне определенное значение параметров состояния, то для каждого состояния газа будет характерна своя однозначная, вполне определенная величина внутренней энергии U. То есть U является функцией состояния газа. И разность внутренних энергий для двух каких-либо состояний рабочего тела или системы тел не будет зависет от пути перехода от первого состояния во второе.

 

31)Котельная установка-совокупность устройств, предназначеннаядля получения водяного пара (горячей воды) заданных параметров.

По назначению котельные установки делят на энергетические, производственные и отопительно-производственные. В энергетических котельных установках вырабатывают пар для привода турбин, в производственных для технологических нужд, а в отопительно-производственных вырабатывают пар или горячую воду для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых и производственных зданий.

Состав котельной установки - котельная установка состоит из одного или нескольких котельных агрегатов и вспомогательных устройств, обеспечивающих беспрерывную и надежную работу .К вспомогательным устройствам относят:

-питательные насосы для непрерывной подачи воды в котельный агрегат;

-дутьевые вентиляторы и дымосос для подачи воздуха в котельный агрегат и удаления из него в атмосферу продуктов сгорания;

-топливоприготовительные и топливоподающие устройства для непрерывного приготовления и подачи топлива в котельный агрегат;

-золоулавливающее и золошлакоудаляющее оборудование для очистки дымовых газов от эоловых частиц с целью охраны окружающей среды от загрязнения и для организованного отвода шлака и уловленной золы;

-водоподготовительные установки для обеспечения обработки исходной (сырой) воды до заданного качества;

-контрольно-измерительную аппаратуру для контроля и автоматического регулирования режима работы котельного агрегата;

-соединительные трубопроводы.

Питательные насосы -электроприводные поршневые или центробежные, а также паровые поршневые или паротурбинные насосы, предназначенные для подачи в паровые котельные агрегаты питательной водой и поддержания нормального уровня воды в верхнем барабане.

В каждой котельной устанавливают не менее двух групп питательных насосов с независимым приводом: основные и резервные. В качестве основных применяют, как правило, центробежные насосы с электроприводом с суммарной подачей не менее 110% номинальной паропроизводительности котельной. Резервные - насосы с паровым приводом. Их подача должна быть не менее 50% номинальной паропроизводительности.

Дутьевой вентилятор - центробежное устройство, установленное в начале воздушного тракта, подающее воздух в топку и создающее напор, необходимый для преодоления сопротивлений воздухоподогревателя, воздуховодов, горелок или колосниковой решетки.

Дымосос - центробежное устройство, установленное на газовом тракте за котельным агрегатом, создающее на всасывающей стороне разрежение способствующее продвижению продуктов сгорания по газоходам, а на нагнетательной стороне напор, необходимый для преодоления сопротивлений золоуловителя, дымохода и дымовой трубы.

Естественная тяга - движущая сила, обусловленная разностью статических давлений между поступающим в топку воздухом и покидающими котельную установку продуктами сгорания, создаваемая дымовой трубой.

Эта сила расходуется на преодоление аэродинамических сопротивлений газового тракта котельной установки.

Искусственная тяга- движущая сила создаваемая совместным действием дымососа и вентилятора.

Топливоприготовление - совокупность устройств по подготовке топлива для сжигания.

Процесс подготовки твердого топлива для сжигания в камерной топке состоит из следующих стадий:

-удаление металла и щепы с предварительным грубым дроблением в дробильной установке;

-подсушка и размол до состояния пыли с размером частичек от 1 мкм до 300 - 500 мкм в системе пылеприготовления и

-подача готовой пыли в топочные устройства.

Мазутное хозяйство котельной состоит из:

-приемно-сливного устройства;

-мазутонасосной станции, где производится грубая и тонкая очистка топлива от механических примесей;

-мазутохранилища

-теплообменников для разогрева мазута до температуры (80 - 120) 0С перед подачей к горелочным устройствам.

Газовое хозяйство котельной несложно, относительно невысокой стоимости, надежно в эксплуатации. Газ высокого давления от 0,3 до 0,6 МПа подают к районным газораспределительным станциям (ГРС), где давление его понижают (редуцируют) до 0,005 - 0,3 МПа. Затем газ среднего давления распределяют по районным или промышленным газораспределительным пунктам (ГРП). Здесь происходит дальнейшее дросселирование газа до давления до 0,003 - 0,005 МПа, которое автоматически поддерживают постоянным независимо от его расхода.

Золоулавливание- совокупность устройств по улавливанию летучей золы, находящейся в продуктах сгорания, с целью охраны окружающей среды от загрязнения.

При выбросе из дымовых труб частицы золы рассеиваются в атмосфере и выпадают с течением времени на поверхность земли. Максимальная концентрация твердых частиц наблюдается на расстоянии 8 - 18 Н от источника выброса (здесь: Н - высота дымовой трубы).

Золоуловители, применяемые в энергетике, разделяют на следующие основные группы:

- механические сухие инерционные золоуловители, в которых частицы золы отделяются от газа под действием центробежных, инерционных или сил тяжести;

- мокрые золоуловители, в которых частицы золы удаляются из газа промывкой или орошением его водой с последующим осаждением частиц золы на смачиваемых поверхностях или улавливанием частиц на водяной пленке;

- электрофильтры, в которых частицы золы улавливают осаждением их на электродах под действием электрических сил;

- комбинированные золоуловители, в которых используют различные способы очистки.

Золошлакоудаление - совокупность механизмов и устройств по удалению из помещения котельной золы и шлака.

Основными способами золошлакоудаления являются: ручное, механизированное, пневматическое и гидравлическое.

Ручное золошлакоудаление применяют в небольших отопительно-производственных котельных. При этом используют узкоколейные вагонетки с опрокидывающимся кузовом.

При механизированном золошлакоудалении применяют скреперные установки, скиповые подъёмники, скребковые транспортеры, шлаковыгружатели.

При пневмошлакоудалении шлак и золу удаляют по двум схемам: нагнетательной и всасывающей. В первой схеме шлак и золу транспортируют воздухом, который подают высоконапорным вентилятором, а во второй схеме используют различные вакуумные механизмы.

При гидрошлакоудалении применяют или низконапорные багерные насосы, перекачивающие гидромассу, или высоконапорные гидроаппараты, смывающие золу и шлак в специальные резервуары.

 

32) Энтальпияэто свойство вещества, указывающее количество энергии, которую можно преобразовать в теплоту.

Энтальпия — это термодинамическое свойство вещества, которое указывает уровень энергии, сохраненной в его молекулярной структуре. Это значит, что, хотя вещество может обладать энергией на основании температуры и давления, не всю ее можно преобразовать в теплоту. Часть внутренней энергии всегда остается в веществе и поддерживает его молекулярную структуру. Часть кинетической энергии вещества недоступна, когда его температура приближается к температуре окружающей среды. Следовательно, энтальпия — это количество энергии, которая доступна для преобразования в теплоту при определенной температуре и давлении. Единицы энтальпии — британская тепловая единица или джоуль для энергии и Btu/lbm или Дж/кг для удельной энергии.

Количество энтальпии вещества основано на его данной температуре. Данная температура — это значение, которая выбрано учеными и инженерами, как основание для вычислений. Это температура, при которой энтальпия вещества равна нулю Дж. Другими словами, у вещества нет доступной энергии, которую можно преобразовать в теплоту. Данная температура у различных веществ разная. Например, данная температура воды — это тройная точка (О °С), азота −150°С, а хладагентов на основе метана и этана −40°С.

Если температура вещества выше его данной температуры или изменяет состояние на газообразное при данной температуре, энтальпия выражается положительным числом. И наоборот при температуре ниже данной энтальпия вещества выражается отрицательным числом. Энтальпия используется в вычислениях для определения разницы уровней энергии между двумя состояниями. Это необходимо для настройки оборудования и определения коэффициента полезного действия процесса.

Энтальпию часто определяют как полную энергию вещества, так как она равна сумме его внутренней энергии (и) в данном состоянии наряду с его способностью проделать работу (pv). Но в действительности энтальпия не указывает полную энергию вещества при данной температуре выше абсолютного нуля (-273°С). Следовательно, вместо того, чтобы определять энтальпиюкак полную теплоту вещества, более точно определять ее как общее количество доступной энергии вещества, которое можно преобразовать в теплоту.
H = U + pV

Энтропия — это сокращение доступной энергии вещества в результате передачи энергии. Первый закон термодинамики гласит, что энергию невозможно создать или уничтожить. Следовательно, количество энергии во вселенной всегда такое же, как было и при ее создании. Второй закон термодинамики гласит, что коэффициент полезного действия ни одного реального (необратимого) процесса не может быть 100% при преобразовании энергии в работу.

,

где ΔS — изменение энтропии, ΔQ — изменение теплоты, T — абсолютная термодинамическая температура.

Следовательно, количество энергии для преобразования в работу или теплоту непрерывно уменьшается со временем, так как теплота спонтанно переходит из более теплой области к более холодной. Другими словами, количество энергии во вселенной остается постоянным, но ее способность использования для того, чтобы проделать полезную работу, уменьшается при каждой теплопередаче и выполнении работы. Энтропия используется для измерения уменьшения пригодности энергии в результате процесса.

Термин «энтропия» используется для описания количества хаотичности в любой системе. В термодинамике энтропия указывает расположение молекул вещества или организацию энергии системы. Системы или вещества с высоким значением энтропии более дезорганизованы, чем с низким. Например, у молекул в твердых телах определенная кристаллическая структура, благодаря чему они лучше организованы, и у них ниже значение энтропии. При сообщении телу теплоты и изменении его состояния на жидкое увеличивается уровень его энтропии, так как кинетическая энергия увеличивает колебания молекул, в результате чего их положение становится случайным.

Энтропия увеличивается, когда жидкость изменяет состояние на газообразное при потреблении большего количества тепловой энергии. Такая же аналогия существует при описании порядка источников энергии. Если энергия заключена в ограниченном источнике, у нее низкое значение энтропии. Если она распределена среди большого количества молекул, ее интенсивность уменьшается, увеличивая энтропию. Например, если 1,05 кДж энергии у 1000 молекулпередать 1 миллиону молекул, интенсивность энергии уменьшится, а энтропия возрастет. Энтропию трудно понять, так как это абстрактное понятие беспорядка энергии во вселенной. Этот беспорядок связан с уменьшением пригодности энергии для преобразования в работу. Энергия всегда становится недоступной, если процессы уменьшают ее интенсивность, распространяя ее по вселенной. Если энергия распределена среди бесчисленных молекул вселенной, разница температур самых холодных и самых теплых участков уменьшается. Если разница температур уменьшается, тепловая энергия, которую можно преобразовать в полезную работу, также уменьшается. Следовательно, любой процесс, который производит увеличение энтропии, уменьшает энергию для будущих процессов. В конечном счете наступит момент, когда энтропия вселенной приблизится к максимальному значению, и преобразование теплоты в работу станет невозможным.

Все процессы теплопередачи в конечном счете увеличивают энтропию вселенной. Хотя энтропия двух процессов может показать математическое уменьшение, как в процессе конденсации или переохлаждения энтропия вселенной все равно увеличивается, так как во всех процессах передачи теплоты от более холодных участков более теплым выполняется работа. Данная работа больше увеличивает энтропию, чем уменьшает при теплопередаче жидкости, когда она охлаждается или конденсируется.

Абсолютная энтропия (S) вещества или процесса — это изменение доступной энергии при теплопередаче при данной температуре (Btu/R, Дж/К).Математически энтропия равняется теплопередаче, деленной на абсолютную температуру, при которой происходит процесс. Следовательно, процессы передачи большого количества теплоты больше увеличивают энтропию. Также изменения энтропии увеличатся при передаче теплоты при низкой температуре. Так как абсолютная энтропия касается пригодности всей энергии вселеннойтемпературу обычно измеряют вабсолютных единицах(R, К).

Удельную энтропию (S) измеряют относительно единицы массы вещества. Температурные единицы, которые используются при вычислении разниц энтропии состояний, часто приводятся с температурными единицами в градусах по Фаренгейту или Цельсию. Так как различия в градусах между шкалами Фаренгейта и Ренкина или Цельсия и Кельвина равные, решение в таких уравнениях будет правильным независимо от того, выражена энтропия в абсолютных или обычных единицах. У энтропии такая же данная температура, как и данная энтальпия определенного вещества.

Энтропия есть однозначная функция состояния тела, принимающая для каждого состояния вполне определенное значение. Она является экстенсивным (зависит от массы вещества) параметром состояния и в любом термодинамическом процессе полностью определяется начальным и конечным состоянием тела и не зависит от пути протекания процесса.

Энтропию можно определить как функцию основных параметров состояния:

S = f1(P,V) ; S = f2(P,T) ; S = f3(V,T) ; (3.3)или для удельной энтропии: s = f1(P,υ) ; s = f2(P,T) ; s = f3(υ,T) ; (3.4)

Так как энтропия не зависит от вида процесса и определяется начальными и конечными состояниями рабочего тела, то находят только ее изменение в данном процессе, которые можно найти по следующим уравнениям:

Ds = cv·ln(T2/T1) + R·ln(υ 21) ; (3.5)

Ds = cp·ln(T2/T1) - R·ln(P2/P1) ; (3.6)

Ds = cv·ln(Р21) + cр·ln(υ 21) . (3.7)

Если энтропия системы возрастает (Ds > 0), то к системе подводится тепло.

Если энтропия системы уменьшается (Ds < 0), то от системы отводится тепло.

Если энтропия системы не изменяется (Ds = 0, s = Const), то системе не подводится и не отводится тепло (адиабатный процесс).

 

 

33)Под газовой смесью понимают смесь отдельных газов, не вступающих между собой ни в какие химические реакции. Каждый газ (компонент) в смеси независимо от других газов полностью сохраняет все свои свойства и ведет себя так, как если бы он один занимал весь объем смеси.

Парциальное давление – это давление, которое имел бы каждый газ, входящий в состав смеси, если бы этот газ находился один в том же количестве, в том же объеме и при той же температуре, что и в смеси.

Газовая смесь подчиняется закону Дальтона: «Общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений отдельных газов, составляющих смесь».

Р = Р1 + Р2 + Р3 + . . . Рn = ∑ Рi , (2.14)

где Р1 , Р2 , Р3 . . . Рn – парциальные давления.

Состав смеси задается объемными, массовыми и мольными долями, которые определяются соответственно по следующим формулам:

r1 = V1 / Vсм ; r2 = V2 / Vсм ; … rn = Vn / Vсм , (2.15)

g1 = m1 / mсм ; g2 = m2 / mсм ; … gn = mn / mсм , (2.16)

r1 = ν1 / νсм ; r2 = ν2 / νсм ; … rn = νn / νсм , (2.17)

где V1 , V2 ; … Vn , Vсм –объемы компонентов и смеси;

m1 , m2 ; … mn , mсм – массы компонентов и смеси;

ν1 , ν2 ; … νn , νсм – количество вещества (киломолей) компонентов и смеси.

Для идеального газа по закону Дальтона:

r1 = r1 ; r2 = r2 ; … rn = rn . (2.18)

Так как V1 +V2 + … + Vn = Vсм и m1 + m2 + … + mn = mсм ,

то r1 + r2 + … + rn = 1 , (2.19)

g1 + g2 + … + gn = 1. (2.20)

Связь между объемными и массовыми долями следующая:

g1 = r1∙μ1см ; g2 = r2∙μ2см ; … gn = rn∙μnсм , (2.21)

где: μ1 , μ2 , … μn , μсм – молекулярные массы компонентов и смеси.

Молекулярная масса смеси:

μсм = μ1 r1 + r2 μ2+ … + rn μn . (2.22)

Газовая постоянная смеси:

Rсм = g1 R1 + g2 R2 + … + gn Rn = Rμ (g11 + g22+ … + gnn ) =

= 1 / (r1/R1 + r2/R2+ … + rn/Rn) . (2.23)

Удельные массовые теплоемкости смеси:

ср см. = g1 ср 1 + g2 ср 2 + … + gn ср n . (2.24)

сv см. = g1 ср 1 + g2 сv 2 + … + gn сv n . (2.25)

Удельные молярные (молекулярные) теплоемкости смеси:

срμ см. = r1 срμ 1 + r2 срμ 2 + … + rn срμ n . (2.26)

с см. = r1 с 1 + r2 с 2 + … + rn с n . (2.27)

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.