Содержание
1.Основные понятия конвективного теплообмена:
конвекция,конвективный теплообмен, коэффициент теплоотдачи, термическое сопротивлениетеплоотдачи, сущность процессов конвективного теплообмена
2.Циклонные топки
3.Газообразное топливо
4.Задача
1. Основные понятия конвективного теплообмена
Конвекция, конвективный теплообмен, коэффициент теплоотдачи,термическое сопротивление теплоотдачи, сущность процессов конвективноготеплообмена.
Конвекцией называют процесс переноса теплоты приперемещении макрочастиц (газа или жидкости). Поэтому конвекция возможна лишь всреде, частицы которой могут легко перемещаться.
Конвективным называют теплообмен, обусловленныйсовместным действием конвективного и молекулярного переноса теплоты. Другимисловами, конвективный теплообмен осуществляется одновременно двумя способами:конвекцией и теплопроводностью.
Конвективный теплообмен между движущейся средой иповерхностью ее раздела с другой средой (твердым телом, жидкостью или газом)называют теплоотдачей.
Главной задачей теории конвективной теплоотдачи являетсяопределение количества теплоты, которое проходит через поверхность твердоготела, омываемого потоком. Результирующий поток теплоты всегда направлен всторону уменьшения температуры,
При практических расчетах теплоотдачи пользуются закономНьютона:
Q= бF(tж-tcт) (15-1)
т. е. тепловой поток Q от жидкости к стенке или от стенки к жидкостипропорционален поверхности F, участвующей в теплообмене, итемпературному напору (tж — tст, где tст— температура поверхности стенки, а tж— температура среды, омывающейповерхность стенки. Коэффициент пропорциональности б, учитывающий конкретные условиятеплообмена между жидкостью и поверхностью тела, называют коэффициентомтеплоотдачи.
Приняв по формуле (15-1) F=1м², а ф =1 сек, получимплотность теплового потока в ваттах на квадратный метр;
q= б(tж-tcт) (15-2)
Величину 1/б обратную коэффициенту теплоотдачи, называют термическимсопротивлением теплоотдачи.
б = q: (tж-tcт) (15-3)
Из равенства (15-3) следует, что коэффициент теплоотдачи, аесть плотность теплового потока q , отнесенная к разноститемператур поверхности тела и окружающей среды.
При температурном напоре, равном 1°(tж-tcт=1°),коэффициент теплоотдачи численно равен плотности теплового потока б = q
Теплоотдача является достаточно сложным процессом икоэффициент теплоотдачи, а зависит от многих факторов, основными из которыхявляются:
а) причина возникновения течения жидкости;
б) режим течения жидкости (ламинарный или турбулентный);
в) физические свойства жидкости;
г) форма и размеры теплоотдающей поверхности.
По причине возникновения движения жидкости, бывает свободными вынужденным.
Свободное движение (тепловое) возникает в неравномернопрогрето» жидкости. Возникающая при этом разность температур приводит кразности плотностей и всплыванию менее плотных (более легких), элементовжидкости, что вызывает движение. В этом случае свободное движение, называют естественнойили тепловой конвекцией. Так, например, теплообменмежду внутренним и внешним стеклами оконной рамы осуществляется естественнойконвекцией (при условии, что расстояние между стеклами достаточно для циркуляциивоздуха).
2. Циклонные топки
/>
Циклонные топки предназначены для сжигания дробленого угля. Схематакой топки представлена на рис. 19-8. Дробленый уголь с первичным воздухомподается через штуцер I в циклонную камеру 2. В нее жетангенциально подается вторичный воздух, который поступает через штуцер 3 соскоростью около 100 м/сек, В камере создается вращающийся потокпродуктов горения, отбрасывающий крупные частички топлива на ее стены, где онипод действием горячих воздушных потоков газифицируются.
.Из циклонной камеры продукты горения с недогоревшими частицамитоплива поступают в камеру дожигания 4. Шлак из циклонной камеры черезкамеру дожигания поступает в шлаковую ванну, где он гранулируется водой.
Достоинствами циклонных топок являются:
1)возможность горениятоплива с небольшим избытком воздуха1,05—1,1, что снижает потери теплоты сотходящими газами;
2)повышенная удельнаятепловая мощность топочного объема;
3)возможность работы надробленом угле (вместо пылевидного);
4)улавливание золы топливав топке до 80—90%.
К недостаткам циклоннойтопки относятся:
1) трудность сжиганиявысоковлажных углей и углей с малым выходом летучих веществ;
2) повышенный расходэнергии на дутьё.
3. Газообразное топливо
Естественное. Природный (естественный) газ встречается вомногих местах земного шара.
Запасы газового топлива в некоторых месторождениях достигаютсотен миллиардов кубических метров. Его добывают не только из специальныхгазовых скважин, но и как побочный продукт при добыче нефти. Такой природныйгаз называют попутным нефтяным газом.
Основной составной частью природного газа является метан СН4.
Природный газ обладает высокой теплотой сгорания. Егоиспользуют в качестве топлива для промышленных печей, автотранспорта, а такжедля бытовых нужд.
Часть природного газа подвергают химической переработке дляполучения жидкого топлива, технологического газа, химического сырья.
В СССР крупные газоносные районы расположены в Поволжье, наСеверном Кавказе, Украине, в Зауралье и др.
Искусственное. Искусственное газовое горючее (коксовый,мазутный, генераторный газы) получают при переработке нефти и естественноготвердого топлива, а также в качестве побочного продукта в сырья… Газообразноетопливо.х углей и углей с малым выходом летучих веществ; лообмен, коэффициенттеплоотдачи, термическое снекоторых отраслях промышленного производства, как,например, в доменном.
Доменный газ образуется в доменных печах при выплавкечугуна. Примерно половина полученного газа расходуется на собственные нуждыдоменной печи. Вторая половина газа может быть использована в качестве топлива.
Задача
Условие: Какое количество теплоты необходимо подвести к 1кг.воздуха с t =20С, чтобы его объем при постоянном давлении увеличился в двараза.
Вопрос: Определить температуру воздуха в конце процесса,теплоемкость воздуха –постоянная.
1) t =25C – согласно IS- диаграммы.
2) Т = t+273=298К
3) Т = t+273=293К
Объем конечный вычислить так:
Vк = Vн х 2 = 0,058х2=0,116м²
Определить количество теплоты по формуле:
Q = mc(Т -Т) =1,5х1,005(298-293)= =7,537
где m-масса кг. — по заданию 1.5кг, с-теплоемкость кДж (кгС)из таблицы- 1,005кДж/кг.
Ответ: необходимо подвести теплоту в количестве Q =7,537, температуравоздуха в конце процесса составит 25С.