- •Предисловие
- •Введение
- •1. Техническая термодинамика
- •1.1 Основные понятия термодинамики
- •1.3 Теплота и работа как формы передачи энергии.
- •1.4 Вычисление работы деформации газа.
- •1.5 Теплоемкость. Количество тепла в термодинамических процессах.
- •1.6 Изменение внутренней энергии рабочего тела.
- •1.7. Энтальпия рабочего тела.
- •1.8. Энтропия рабочего тела
- •1.9 Первый закон термодинамики.
- •1.10 Исследование термодинамических процессов с идеальным газом.
- •Обратимый изотермический процесс.
- •1.11 Термодинамические циклы Круговые процессы
- •Цикл Карно
- •1.12. Цикл Карно.
- •3) Цикл со смешенным подводом тепла (цикл Тринклера).
- •Сравнение циклов двс.
- •1.13 Водяной пар.
- •Диаграмма I-s водяного пара.
- •Графоаналитический метод расчета процессов с водяным паром.
- •1.14 Паротурбинные установки
- •Тесты для самостоятельной работы
- •Термодинамические процессы
- •Вычисление работы деформации газа.
- •Идеальные циклы д.В.С.
- •2.Основы теории теплообмена
- •2.1 Способы распространения тепла.
- •2.2 Теплопроводность
- •Теплопроводность через плоскую однородную стенку.
- •Теплопроводность через многослойную стенку.
- •Удельный тепловой поток через многослойную стенку определяется по формуле:
- •Теплопроводность через цилиндрическую стенку
- •2.3 Конвективная теплоотдача
- •Теплоотдача при вынужденной конвекции
- •2.4 Излучение. Закон Стефана-Больцмана.
- •2..5 Сложный вид теплообмена теплопередача
- •Теплообменные аппараты:
- •Контрольные вопросы.
- •Тестовые задания для самостоятельной работы Понятие теплового потока, плотности теплового потока.
- •Теплопроводность в плоских одно- и многослойных стенках.
- •Теплопроводность в цилиндрических одно- и многослойных стенках.
- •Уравнение теплоотдачи.
- •Критерии подобия.
- •Теплообмен при свободной конвекции среды. Теплообмен при вынужденном движении среды в трубах.
- •Теплопередача через плоские одно- и многослойные стенки.
- •Теплопередача через многослойные стенки.
- •Назначение и классификация теплообменных аппаратов по способу передачи тепла.
- •Тепловой расчёт теплообменных аппаратов.
- •3. Теплоэнергетические установки.
- •3.1.Топливо и процессы его горения
- •Процесс горения топлива
- •3.2. Котельные установки.
- •3.3 Газотурбинные установки.
- •3.4 Турбореактивные двигатели.
- •3.5. Холодильные машины
- •3.6. Магнитогидродинамические генераторы
- •3.7. Тепловые электростанции (тэс)
- •3.8. Атомные электростанции Физические основы получения ядерной энергии
- •Ядерные реакторы
- •Контрольные вопросы.
- •4 Экологические вопросы энергетики
- •4.1 Тепловая энергетика.
- •4.2 Атомная энергетика.
- •4.3 Гидроэнергетика.
- •4.4 Антропогенное влияние на тепловой баланс Земли.
- •Контрольные вопросы.
- •Глава 1. Техническая термодинамика…………………………………….3
- •Глава 2. Основы теории теплообмена…………………………………...57
- •Глава 3. Теплоэнергетические установки……………………………….86
- •Глава 4. Экологические вопросы энергетики………………………….106
Назначение и классификация теплообменных аппаратов по способу передачи тепла.
Задание 25: Из предложенных вариантов выбрать схему теплообменника-регенератора
Рисунок 1 Рисунок 2
Рисунок 3 Рисунок 4
Ответ: 1).Рисунок 1 2).Рисунок 2 3).Рисунок 3
4).Рисунок 4 5).Иной вариант ответа
Задание 26: Из предложенных вариантов выбрать схему теплообменника-рекуператора
Рисунок 1 Рисунок 2
Тепловой расчёт теплообменных аппаратов.
Задание 27: Уравнение теплового баланса для теплообменных аппаратов имеет вид
Ответ: 1).
2).
3).
4).
5).
Задание28: Средний логарифмический температурный напор при прямоточном движении горячей и холодной сред вычисляется по формуле
Ответ: 1).
2).
3). 4).
5).
Задание 29: Из предложенных вариантов выбрать формулу для определения среднего логарифмического температурного напора при противоточном движении теплоносителей
Ответ: 1). 2).
3). 4).
5).
Задание 30: Средний логарифмический температурный напор при перекрестном движении теплоносителей вычисляется по формуле
1).
2).
3).
4).
5).
3. Теплоэнергетические установки.
3.1.Топливо и процессы его горения
Топливо - горючие вещества, предназначенные для получения теплоты в промышленном масштабе. Оно бывает природное и искусственное, твердое (каменный уголь, антрацит, кокс, дрова), жидкое (нефть, мазут, бензин), органическое, ядерное и газообразное (природный газ, генераторный, доменный газы). Органическое топливо состоит из следующих основных химических элементов: углерода С, водорода Н, серы S, кислорода О, азота N, минеральных примесей (золы) А и влаги W.
Состав топлива по элементарному содержанию выражается формулой
Cp + Hp + Op + Np + Spл + Ар + Wp = 100% (3.1)
где индексом р отмечается рабочее топливо.
Горючими элементами топлива являются углерод С, водород Н и летучая сера Sл .
Углерод С является основной горючей частью топлива. Удельная теплота сгорания углерода – 33,65 МДж/кг. Содержание С в топливе 50 - 93%.
Водород Н также является горючей частью топлива. Удельная теплота сгорания – 142 МДж/кг, содержание Н в топливе 2 – 10%.
Сера S, входящее в состав топлива, разделяется на 3 разновидности: серо колчеданная Sк, серо органическая Sо и серо сульфатная Sc. Первые две разновидности принято называть летучей серой Spл.
Срл + Spo = Spл (3.2)
Эта сера является горючей частью топлива. Её теплота сгорания равна 9,5 МДж/кг, общее содержание в топливе 2 – 15%.
Сера сульфатная в горении не участвует и переходит в золу.
Сера относится к вредным примесям топлива, т.к. продукты её сгорания SO2 и SO3 вызывают коррозию аппаратуры и загрязняют атмосферу.
Кислород и азот являются негорючей частью топлива и составляют внутренний балласт топлива.
Зола – твердый негорючий остаток, получаемый при сгорании топлива. Она состоит из химических соединений: SiO2, Al2O3, FeO, CaO.
Содержание золы в топливе колеблется от 0,3% в мазуте, до 5-25% в каменных углях и до 40-60% в горючих сланцах.
Влага является балластной примесью и уменьшает теплотворную способность топлива. Одной из важнейших характеристик топлива является её теплотворная способность, т.е. количество теплоты, выделяемое при сгорании 1 кг топлива.
Различают высшую и низшую теплотворную способность.
Высшей теплотворной способностью Qpв называется теплота сгорания, которая определяется без учета расхода теплоты на испарение влаги топлива.
Низшей теплотворной способностью Qpн называется теплота сгорания, определяемая с учетом расхода теплоты на испарение влаги W.
Низшую теплотворную способность можно определить по приближенной формуле Менделеева
Qpн = 0,3390р + 1,03Нр – 0,109(Ор – Spл) – 0,025 Wp. (3.3)
Для сопоставления между собой различных видов топлива пользуются понятием «условное топливо», под которым подразумевают топливо с теплотворной способностью Qpн = Qус = 29,33 МДж/кг (7000 ккал/кг). Перерасчет натурального топлива в условное осуществляется по формуле
Вус = В. , (3.4)
где В – расход натурального топлива.