ТРИ СПОСОБА ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛА И КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ. Способы передачи тепла в котле

Способ передачи теплоты.

Различают, три способа переноса теплоты:

- теплопроводность

- излучение (радиация)

- конвекция

Теплопроводность - перенос теплоты вследствие теплового движе­ния молекул, атомов и свободных электронов, например, в твердых телах, тонких неподвижных слоях жидкости и газа.

Каждое вещество имеет свою теплопроводность она зависит от хими­ческого состава, пористости, влажности материала.

Хорошей теплопроводностью обладают металлы, незначительной те­плопроводностью обладает воздух. Слабо проводят теплоту пористые тела (асбест, сажа, накипь)

Накипь уменьшает передачу тепла от стенки котла к воде, в резуль­тате стенки перегреваются, что может привести к разрыву труб котла. На­кипь в 30-50 раз хуже проводит тепло, чем сталь.

Сажа затрудняет передачу тепла от топочных газов к стенке котла, что приводит к перерасходу топлива, снижению выработки пара или горячей воды. Сажа проводит тепло хуже стали в100 раз.

Количественной характеристикой теплопроводности является коэф­фициент теплопроводности (X): количество теплоты, передаваемые через единицу поверхности нагрева в единицу времени при разности t в ГС и толщине стенки 1 м.

1 ккал . м/м 2.ч . град = 1,163 вт/м-град (в системе СИ)

Коэффициент теплопроводности ( ):

медь - 330 ккал . м/м 2.ч . град

чугун — 5 4 ккал . м/м 2.ч . град

сталь -39 ккал . м/м 2.ч . град

асбест - 0,15 ккал . м/м 2.ч . град

сажа - 0,05-0, ккал . м/м 2.ч . град

накипь - 0,07-2 ккал . м/м 2.ч . град

воздух - 0,02 ккал . м/м 2.ч . град

Конвекция- перенос теплоты вследствие перемещения неравномер­но нагретых слоев жидкости или газов относительно поверхности какого-либо тела. Различают конвекцию естественную и принудительную.

Естественная конвекция - свободное движение жидкости или газов за счет разности плотностей неравномерно нагретых слоев.

Принудительная конвекция - вынужденное движение жидкости или газов за счет давления или разрежения, создаваемых насосами, дымосо­сами и вентиляторами.

Например: дымовые газы движутся за счет разрежения в топке, соз­даваемого дымовой трубкой или дымососам, а вода в трубах движется с помощью циркуляционных насосов.

Передача тепла конвекцией характерна только для жидкостей и газов.

Способы увеличения конвективного теплообмена:

1. Увеличение скорости потока

2. Турбулизация (завихрение)

3. Увеличение поверхности нагрева (оребрение)

4. Увеличение разности температур между греющей и нагреваемойсредами

5. Противоточное движение сред

Излучение (радиация) - передача теплоты от одного тела к другому электромагнитными волнами: происходит превращение тепловой энергии в лучистую и наоборот, лучистой в тепловую.

Например: передача теплоты от факела топлива к поверхности наг­рева котла. Радиация - наиболее эффективный способ передачи теплоты, особенно если изучающее тело имеет высокую температуру, а лучи на­правлены перпендикулярно к нагреваемой поверхности. Для увеличения теплообмена излучением в топках котлов выкладываются специальные щели, горки, форкамеры, которые одновременно являются излучателями теплоты и стабилизаторами горения.

Теплопередача.

Рассмотренные выше 3 вида теплообмена в чистом виде встреча­ются редко. Практически один вид теплообмена сопровождается другим. В котле присутствуют все три вида теплообмена, который называется сложным теплообменом.

В топке котла:

А) от факела горелки к внешней поверхности труб котла- излучением.

Б) от образующихся дымовых газов к стенке –конвекцией

В)от внешней поверхности стенки трубы к внутренней- теплопроводностью.

Г) от внутренней поверхности стенки трубы к воде, циркуляцией вдоль поверхности – конвекцией.

Основной вид передачи тепла в топке- излучение ,поэтому трубы в топке- радиационные.

В газоходах котла:

Основной вид теплообмена между дымовыми газами и водой конвективный. Излучения нет.

При некотором сгорании топлива образуется сажа, оседающая на наружной поверхности труб. Сажа содержит растворенные примеси, образующие при нагреве твердый осадок, на внутренней поверхности труб. Накипь и сажа обладает низкой теплопроводностью.(накипь в 30-59 раз; сажа – в 100 раз хуже проводит тепло ,чем сталь.).

В результате ухудшается теплообмен между дымовыми газами и водой ,что влияет на работу котла.

Теплоемкость.

Теплоемкостьюназывается способность тела поглощать теплоту. Для того, чтобы два различных вещества с одинаковой массой нагреть до одинаковой температуры, нужно затратить различное количество теплоты.

Например: на нагревание воды нужно затратить теплоты в 10 раз больше, чем на нагревание до той же температуры такого же количества железа, следовательно, каждое тело обладает своей теплоемкостью. Удель­ная теплоемкость воды - равна 1 ккал/кг*град. (теплоемкость единица массы).

Удельная теплоемкость водянного пара зависит от температуры и давления, при которых происходит нагрев. Удельная теплоемкость стали равна 0,11 ккал/кг*град, удельная теплоемкость кирпича равна 0,22 ккал/кг*град. Количество тепла, которое необходимо сообщить веществу (телу) для нагрева до определенной температуры определяется:

Q- количество тепла

m- масса тела (кг)

с - удельная теплоемкость [ккал/кг*град.]

t1- начальная температура (°С)

t2- конечная температура (°С).

Похожие статьи:

poznayka.org

Какие виды теплообмена происходят в котле.

Теплообмен- это передача тепла между веществами и физическими телами.

Способы передачи тепла. В котельных установках тепло от про­дуктов сгорания топлива к поверхностям нагрева передается тремя спо­собами: излучением (радиацией), теплопроводностью и конвекцией (сложный теплообмен).

Излучение (радиация) - это передача тепла от одного тела к дру­гому на расстояние с помощью электромагнитных волн, например, от горящего факела к поверхностям нагрева котла.

Теплопроводность - вид теплопередачи, при которой перенесе­ние тепла имеет атомно-молекулярный характер и происходит без макроскопического движения в теле (в стенке трубы котла от внеш­ней поверхности к внутренней).

Вещества имеют различную теплопроводность. Так, теплопро­водность накипи более чем в 40 раз, а сажи - более чем в 200 раз ниже теплопроводности чугуна. Отложения накипи и осадка затруд­няют передачу тепла и приводят к перерасходу топлива.

Конвекция - передача энергии в виде тепла перемещением и пе­ремешиванием нагретых масс жидкостей или газов. Пример конвек­ции - распространение тепла по всей комнате от горячей батареи отопления.

В котле конвективный теплообмен происходит на хвостовых поверхностях нагрева, где горячие дымовые газы обтекают трубы экономайзера и нагревают проходящую по трубам воду, а проходя по трубам воздухоподогревателя нагревают воздух.

2. Порядок осмотра и проверки газового оборудования котельной и ГРУ согласно графику.

Ежедневно:

- внешний осмотр всего газового оборудования, газопроводов ГРУ и котельной, узлов учета расхода газа, запорной арматуры, приборов, контура заземления;

* давление газа перед и после регулятора, перепад давления на фильтре, температуру воздуха в помещении;

* проверка герметичности системы с помощью мыльной эмульсии;

- контроль за правильностью положения молоточка сцепления рычагов

- проверка уровня жидкости в ПСУ;

- проверка исправности КИПиА, наличие и целостность пломб на приборах учета;

- проверка исправности и работы электроосвещения и электрооборудования, вентиляции, системы отопления.

Один раз в месяц ( совместно с эл.слесарем СИ и А):

- проверка плотности закрытия клапана-отсекателя на котлах.

Действия машиниста при обнаружении повреждения труб в работающем котле.

При разрыве труб - аварийно остановить котел.

При других повреждениях (свищи, выпутаны, покраснения) .Во всех случаях сделать запись в сменном журнале с указанием причины и времени. Сообщить ответственному лицу.

Дата добавления: 2015-07-10; просмотров: 897 | Нарушение авторских прав

Глава 5. Процессы теплообмена в котле

5.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ПРОЦЕССА ТЕПЛООБМЕНА

Основные понятия. В процессе теплообмена, происходящем в котле, участвуют две среды: теплопередающая (нагревающая) и тепловоспринимающая (нагреваемая). Теплопередающей средой являются продукты сгорания (дымовые газы). В утилизационном котле используются продукты сгорания, образовавшиеся в ДВС или ГТУ. Тепловоспринимающей средой являются вода, пароводяная смесь, пар и воздух. Теплота от нагревающей среды к нагреваемой передается через стенки поверхностей нагрева. Закономерности процесса передачи теплоты рассматриваются в курсе "Теплопередача", и здесь будут использованы известные определения и расчетные зависимости.

Существуют три основных механизма переноса теплоты: излучением (радиацией), теплопроводностью и конвекцией.

Теплоперенос излучением - это передача энергии от одного тела к другому посредством электромагнитных излучений в определенном диапазоне длин волн. Процесс излучения является результатом внутримолекулярных процессов. В топке котла источниками излучений являются продукты реакции окисления горючих составляющих топлива. Образующиеся при этом электромагнитные излучения поглощаются частицами топлива, сажи и молекулами трехатомных газов, а также промежуточными продуктами реакций. Часть поглощенной энергии идет на повышение температуры частиц и молекул, а другая часть излучается частицей, но уже с другой длиной волны. Это означает, что пока электромагнитное излучение будет поглощено металлом поверхности нагрева котла, оно несколько раз трансформируется в излучения разных длин волн. Таким образом, на поверхность нагрева падает вторичное излучение, несущее меньше энергии. И чем больше размеры топки, тем меньше энергии достигает поверхности нагрева. Отсюда следует, что исключительно важной характеристикой лучистого теплообмена является толщина излучающего слоя.

Теплопроводность - перенос теплоты внутри тела (в том числе в газах и жидкостях) от более нагретой частицы к менее нагретой. В газах это происходит вследствие броуновского движения молекул, в твердых и жидких телах - благодаря" передаче энергии с помощью свободных электронов. Движущей силой теплопроводности является разность температур отдельных слоев тела (температурное поле).

Конвекция - это перенос теплоты движущимся теплоносителем путем перемещения макрообъемов жидкой или газообразной среды к холодной поверхности твердого тела. Так как при этом у поверхности тела существует градиент температур (в пограничном слое), то непосредственная передача теплоты к твердому телу осуществляется теплопроводностью и излучением.

Таким образом, все три механизма теплопереносе действуют одновременно, но часто один из них превалирует (отсюда и название процессов теплопереноса). Аналитическое описание и исследование процессов теплообмена исключительно сложны, поэтому для практических целей обычно используют эмпирические и полуэмпирические зависимости, которые положены в основу тепловых расчетов котлов и теплообменных аппаратов.

Исходные данные для расчета процессов теплообмена. Показатели процессов теплообмена определяют в тепловых расчетах, для выполнения которых в технических заданиях на проектирование, модернизацию или проверку эксплуатационных характеристик котлов специально разрабатывают исходные данные на основе расчетов СЭУ. Обычно исходные данные составляют для номинальной нагрузки котла с учетом назначения судна, типов главного двигателя и котла.

В исходные данные для теплового расчета главных и вспомогательных котлов обычно вводят следующие величины: полная паропроизводительность ДК, кг/с, в том числе количество охлажденного пара DОX, кг/с; параметры перегретого пара за стопорным клапаном пароперегревателя - давление ρПЕР, МПа, и температура tПЕР ОС рабочее давление пара pK, МПа; температура охлажденного пара tOX и питательной воды tпвOС; коэффициент полезного действия ηK %; марка топли-

ва и теплота сгорания QHP , кДж/кг. Кроме того, необходимо выбрать температуру воздуха, требуемого для сжигания топлива. Приведенных данных достаточно для определения необходимого

расхода топлива В. Для главных и вспомогательных котлов используют уравнения (4.11) и (4.12). Исходные данные для теплового расчета утилизационных котлов зависят от типа вспомогательной пароэнергетической установки теплохода. На дизельных судах с утилизационным турбогенератором и в газотурбинных установках с паровым турбогенератором или турбиной, работающей через редуктор на гребной вал, утилизационные котлы должны обеспечивать перегретый пар. В этом случае исходными данными для теплового расчета утилизационного котла будут следующие: полная паропроизводительность DK, кг/с, в том числе количество перегретого пара DПЕР параметры перегретого пара - давление рпер, МПа, и температура tПЕР °С; рабочее давление пара в сепараторе или пароводяном барабане вспомогательного котла ρК МПа; температура питательной воды tПВ и газов перед котлом t1ОС; средний суммарный коэффициент избытка воздуха газов двигателя α; эксплуатационная мощность двигателя Nе, кВт; удельный расход топлива be и его марка

(теплота сгорания QHP , кДж/г),кг/кВт-ч.

Величины Ne и bе необходимы в исходных данных для того, чтобы определить расход топлива В, сжигаемого в двигателе. Это позволит при тепловом расчете утилизационного котла использовать зависимости, аналогичные применяемым для расчета главных и вспомогательных котлов, в топках которых сжигается топливо в количестве В. Наличие величин В и позволяет рассчитывать количество продуктов сгорания, отработавших в двигателе и поступающих в качестве теплоносителя в утилизационный котел.

Для обычных утилизационных котлов, которые обеспечивают потребители только насыщенным паром, в указанных исходных данных исключают величины, связанные с количеством и параметрами перегретого пара, - DПЕР, pПЕР, tПЕР.

5.2. ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН И АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ТОПКЕ

При анализе процесса теплопередачи в топке любого судового котла искомыми величинами являются: количество теплоты, переданной лучевоспринимающей поверхностью нагрева, и температура газов за топкой (при входе в конвективный пучок).

Температура газов на выходе из топки является весьма важной тепловой характеристикой, определяющей надежность котлоагрегата, процесс горения, размеры конвективных поверхностей нагрева и температуру перегретого пара. Чем выше эта температура, тем меньше тепловые потери от неполноты горения топлива, устойчивее топочный процесс и эффективнее конвективный теплообмен. Однако первостепенное требование высокой надежности котла ограничивает допустимое значение этой температуры газов: при мазутном отоплении и нормальной нагрузке она может составлять 1200 - 1400 ОС. Более высокие значения температур газов нежелательны, так как при этом ухудшаются условия работы той части кирпичной кладки, которая не защищена экранными трубами.

Обоснованный выбор теплового напряжения топочного объема позволяет обеспечить требуемое значение температуры газов на выходе из топки и высокое качество процесса сгорания топлива при оптимальном коэффициенте избытка воздуха.

Тепловое напряжение топочного объема (объемная плотность теплового потока), кВт/м3,

QHP - теплота сгорания топлива, кДж/кг; VT - объем топки, м3

Опыт эксплуатации современных транспортных судов показывает, что надежная работа главного котла в течение длительного времени может быть обеспечена, если тепловое напряжение топочного объема при нормальной его нагрузке около 600 - 850 кВт/м3. Необходимо при этом учитывать взаимную связь между тепловым напряжением топочного объема, степенью экранирования топки и температурой газов. Развитое экранирование топки позволяет при прочих равных условиях понизить температуру газов. При повышении величины qV (не в ущерб надежности) можно уменьшить размеры котла.

В современных высокоэкономичных котлах обеспечение оптимальных значений коэффициента избытка воздуха в пределах 1,03 - 1,05 возможно не только благодаря современной конструкции горелок, но и путем увеличения объема топки, а следовательно, снижения напряжения топочного объема до 500 - 600 кВт/м3. Для вспомогательных котлов дизельных судов при использовании жидкого топлива повышенного качества величина qv может быть доведена до 1,2 МВт/м3.

Выбрав требуемое значение qV, можно, используя зависимость (5.1), определить объем VT, а другие габаритные размеры топки, необходимые для расчета, берут из выполненного в масштабе ее эскиза.

Теплота в топке передается лучевоспринимающей поверхности нагрева HЛ, которая образуется первыми рядами труб конвективного пучка и экранов у водотрубного котла или стенками топочных камер, жаровых труб и огневых патрубков и камер у огнетрубного и огнетрубноводотрубного котлов.

Топки судовых водотрубных котлов выполняют с боковыми и торцовыми экранами. Боковые экраны, как правило, сделаны из двух рядов труб. Первый ряд - это сплошная стенка труб, воспринимающих лучистую теплоту из топки, поэтому они являются подъемными, трубы второго ряда - опускные, они не обогреваются и предназначены только для подвода воды к подъемным трубам. Иногда боковой экран делают однорядным, а воду к экранному коллектору подводят по необогреваемым опускным трубам, число и диаметр которых также определяются расчетом циркуляции. Экраны, размещенные на стенках топочных фронтов однопроточных котлов, выполняют обычно однорядными, сплошными.

Экранные поверхности нагрева судовых котлов делают обычно из гладких труб. Экранные трубы с плавниками (экраны мембранного типа) применяют редко, так как изготовить их довольно сложно. Часть поверхности экранных труб иногда покрывают хромитовой обмазкой.

Лучевоспринимающую поверхность нагрева определяют по данным эскизного чертежа топки согласно расчетной формуле, м2

H Л= ∑FСТЭx

где FСТЭ - площадь стенки, занятой экранными трубами (определяют по эскизному чертежу), м2;

х - угловой коэффициент экранных труб Коэффициент х учитывает долю теплоты, воспринятой трубами экрана от всего количества те-

плоты, которое могла бы воспринять сплошная плоская металлическая стенка площадью FСТЭ имеющая такую же температуру, как и наружная поверхность экранных труб. Значение коэффициента х зависит от компоновки экранных труб, определяют его по расчетным графикам. Для экранов современных судовых котлов, выполненных обычно в виде сплошной стенки труб, и для первого конвективного пучка х = 1.

В современной практике расчетов исследованию теплообмена в топке уделяют большое внимание как в нашей стране, так и за рубежом.

На базе исследований, выполненных в стационарной энергетике, создан руководящий материал "Тепловой расчет котельных агрегатов. (Нормативный метод)", в котором расчет теплообмена в топке производится по методу ЦКТИ. Метод основан на применении теории подобия к описанию топочных процессов, что позволяет распространить основные его положения на топки различных типов (в том числе топки судовых котлов, но с некоторыми уточнениями и дополнениями).

Для расчета теплообмена в топке используют два основных уравнения - соответственно теплопередачи (согласно закону Стефана - Больцмана) и теплового баланса:

где αТ - степень черноты топки; σ0 =5,67·10-8 - коэффициент излучения абсолютно черного тела,

НЛ - лучевоспринимающая поверхность нагрева, м3; ТСР - средняя по объему темпеpaтуpa факела,

ТСЕ - температура наружного слоя загрязнений на стенках лучевоспринимающей поверх ности,

QВТ - полезное тепловыделение в топке, кДж/кг;

Iэт - рассчитываемая энтальпия газов на выходе из топки, кДж/кг; φ - коэффициент сохранения теплоты.

Средняя по объему температура факела Т лежит между теоретической температурой горения Та (это температура, которую имели бы газы на выходе из топки, если бы все полезное тепловыделение шло только на нагрев газов, т. е. адиабатическая температура) и температурой газов на выходе из топки ТЗТ. Величина ТСР зависит от температурного поля топки и может быть выражена через Та или ТЗТ. Обычно она выражается через ТЗТ введением в решение уравнений (5.2) и (5.3) эмпирической поправки М. Решение этих уравнений представляют в виде безразмерной температуры на выходе из топки

где В - расчетный часовой расход топлива; ξ – условный коэффициент загрязнения, учитывающий тепловую эффективность экранов.

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания, кДж/(кг · К), в интервале температур

где QBT, QT – количество теплоты, вносимое в топку воздухом и топливом, кДж. Теоретическую температуру горения tα определяют из диаграммы I - t по величине Iα. Услов-

ный коэффициент загрязнения ξ в формуле (5.5) характеризует воспринятую рабочей средой долю лучистой теплоты, взятую от падающего на экранную поверхность теплового потока. По нормативному методу теплового расчета котлов рекомендуется для мазутных топок стационарных котлов принимать ξ = 0,55. В результате исследований, а также опыта создания и эксплуатации судовых котлов с мазутным отоплением рекомендуются для экранов из гладких труб и стенок топочных камер ξ = 0,7 - 0,75; для ошипованных экранов, покрытых хромитовой обмазкой, ξ = 0,2.

Степень черноты топки при мазутном отоплении

где αφ - эффективная степень черноты факела; Ψср - среднее значение коэффициента тепловой эффективности лучевоспринимающих по-

верхностей нагрева, определяемое

ΨСР =ξΨ

где Ψ - степень экранирования топки ( Ψ = H Л , здесь FCT - суммарная площадь стен, окру-

FCT

жающих топку, м2).

В мазутной топке факел представляет собой тело, степень черноты которого определяют частицы золы, сажистые частицы и трехатомные газы:

где αСВ, αТ - степень черноты, которую имел бы факел, если бы вся топка была занята соответственно светящимся пламенем (горящими, сажистыми частицами) и несветящи мися трехатомными газами

Коэффициент осреднения

m = 0,5 + 0,43 qV •10-3

при 232,5 < qV < 1163 кВт/м3 (или принимают m = 1 при qV > 1163 кВт/м3 ) Степень черноты светящейся и несветящейся частей факела соответственно

αСВ=1−exp[−(kГ+ кС)pS ]

αШ=1−exp[−kCpS ]

где p – давление в топках, МПа

Коэффициент ослабления лучей несветящимися трехатомными газами, 1/(м.·МПа),

где rh3O - объемная доля паров воды

rП = rh3O + rRO2 - суммарная объемная доля трехатомных газов.

Поправочный коэффициент в формуле (5.4), учитывающий характер распределения температур в топке, для судовых котлов может приниматься М = 0,48.

Расчет по формуле (5.4) ведется методом итераций: вначале значением температуры газов на выходе из топки tЗТ задаются, а в конце получают расчетным путем. Если разность принятой и полученной температур tЗТ превышает 500С, то расчет повторяют, подставив полученное значение tК в качестве исходного. Для расчета топки при номинальной нагрузке котла в первом приближении можно выбирать tx = 1150 - 1300 °С.

Если топку рассчитывают при измененной нагрузке котла, отличной от полной, предварительно t’ЗТ можно определить в соответствии с известной величиной tЗТ для нормальной его нагрузки, воспользовавшись приближенной зависимостью, полученной путем сравнительных расчетов судовых агрегатов

где tЗТ, DК, B - соответственно температура газов на выходе из топки, паропроизводительность и расчетный расход топлива при нормальной нагрузке;

t’ЗТ, D’К, B’ - те же величины при измененной нагрузке;

x - поправочный множитель (можно принимать 0,93 - 0,98).

studfiles.net

ТРИ СПОСОБА ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛА И КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ

ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ТЕОРИЯ И ЕЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ЧИСЛОВЫЕ ПРИМЕРЫ

Передача тепла может осуществляться тремя способами:

1) теплопроводностью;

2) конвекцией;

3) излучением.

Все эти способы теплопередачи обусловлены, разностью темпе; ратур; тепло всегда переходит от более нагретого тела к менее нагретому. Передача тепла путем теплопроводности происходит в одном и том же теле там, где в нем существует перепад темпе­ратур или где соприкасаются два различных тела'с различной температурой. Как известно, передача тепла обусловливается движением молекул и атомов тела; поэтому распространение теп­ла теплопроводностью необходимо представить себе как следст­вие того, что более нагретые и поэтому колеблющиеся быстрее молекулы отдают часть своей энергии колебания соседним мо,- лекулам, колеблющимся медленнее. Таким образом происходит распространение тепла путем теплопроводности. Кроме того, в переносе тепла участвуют Электроны. Передача тепла путем теп­лопроводности зависит от величины температурного перепада, геометрических размеров и физических свойств тела. Эта зависи­мость может быть записана в удобной математической форме. Говоря о теплопроводности, следует различать установившуюся (стационарную) и неустановившуюся (нестационарную) прово­димости тепла. Установившийся тепловой поток проходит через тело, температура которого в каждой точке не изменяется со вре: менем, т. е. через такое тело, температурное поле которого не зависит от времени. В этом случае через определенное сечение тела за один час проходит всегда неизменное -количество тепла. Если же у рассматриваемого тела температура изменяется повсе; местно или в отдельных его частях, то это вызывает соответству­ющее изменение теплового потока: он становится нестационар^- ным, т. е. зависимым от времени. При этом изменении темпера; тур изменяется и теплосодержание тела. Количество тепла, кото­рое соответствует этому изменению теплосодержания, соответст­вует и отклонению от равномерного теплового потока - Далее мы увидим, что это изменение теплосодержания тела со временем вследствие соответствующего изменения температурного поля с^ь щественно усложняет математическое описание теплопроводно - 2* сти. К счастью, изменяющееся во времени температурное поле на практике встречается лишь в регенераторах и во всех процессах нагревания. Для преобладающей же части технических процес­сов передачи тепла теплопроводностью характерны установивши­еся тепловые потоки,, которые наблюдаются при достижении ста­ционарного состояния. В этом случае математическое описание явления очень просто. Часто неустановившийся тепловой поток можно определить приближенно, прибегая к раздельному расче­ту процесса аккумуляции и установившегося теплового потока.

Передача тепла конвекцией мокет происходить лишь в газах и жидкостях. Она осуществляется следующим образом: к по­верхности нагрева поступают все новые и новые частички газа или жидкости, которые отдают ей свое тепло. Следовательно, теп­ло к поверхности нагрева переносится механическим путем (кон­вейерное перемещение). Естественно, что теплопередача конвек­цией происходит тем интенсивнее, чем больше скорость движе­ния частичек жидкости или газа. Если это движение поддержи­вается искусственно, например мешалкой или путем создания перепада давления в трубопроводах, то это соответствует искус­ственной, или вынужденной, конвекции. Напротив, движение, обу­словленное исключительно внутренними причинами, т. е. глав­ным образом тепловым расширением и связанным с ним появ­лением подъемной силы, называют свободной конвекцией.

Передача тепла излучением происходит в том случае, когда две поверхности, характеризуемые различной температурой, рас­полагаются в пространстве одна против другой и между ними на­ходится прозрачная для излучения среда. Для лучистого потока прозрачными являются «пустое» пространство и сухой воздух. Непрозрачными являются большинство жидкостей и горючих га­зов, а также различные газы в некоторых интервалах длин волн, как напримёр, СОг и водяной пар. Излучение этих газов имеет огромное значение в технике. Оно будет рассмотрено более об­стоятельно в дальнейшем.

Коэффициент теплоотдачи относится к важнейшим понятиям в области теплопередачи. Он равен такому количеству тепла, ко­торое передается теплоносителем одному квадратному метру по­верхности за один час при разности температур в 1°. Размерность коэффициента теплоотдачи: ккал/м2*час° С. Количество тепла, переданное поверхности Р м2 за т часов при разности температур между поверхностью нагрева и теплоносителем (^1—^)°С,

<2 == а(/х — 12)Р • т ккал. | 0)

Раньше считали, что коэффициент теплоотдачи, подобно коэф­фициенту теплопроводности, является чисто физическим свойст­

Вом тела и поэтому его называли «внешним коэффициентом теп­лопроводности». В настоящее время установлено, что коэффици­ент теплоотдачи зависит как от физических свойств (удельной теплоемкости, коэффициента теплопроводности, вязкости), так и от состояния потока теплоносителя. Таким образом, поскольку коэффициеит теплоотдачи зависит от состояния потока (вихре - образование, краевые влияния и т. д.), приходится считаться с фактом некоторой неустойчивости определяющих его условий. Вследствие этого, как будет показано ниже, для определения ко­эффициента теплоотдачи невозможно дать совершенно точных формул. Тем не менее благодаря сочетанию многочисленных ис­следований с теоретическими изысканиями (особенно с теорией подобия) эта область изучена настолько глубоко, что в определе­нии коэффициента теплоотдачи в общем случае достигнута до­статочная для практических целей точность, которая уступает лишь точности формул, применимых для частных случаев, играю­щих в технике наиболее важную роль (например, для одиночной трубы, насадки регенератора, газа, воды).

Предположим, что с помощью регенератора необходимо подо­греть воздух в количестве Vв = 13000 нм3/час, температура кото­рого на входе составляет $в1 = 100° С, до температуры на выхо­де 8^2 = 1000°. …

Дан рекуператор, диаметр воздушных каналов которого йв = = 0,08 ж, а газовых — с1г =0,1 м. Каналы разделены шамотной стенкой толщиной 3 см. Через рекуператор за час проходит отхо­дящий …

Точный метод. Водоподогреватель состоит из вертикальных стальных труб диам. в свету 30 мм и толщиной стенки 3 мм. Дли­на труб 2 м: снаружи их обогревают насыщенным паром 10,2 ата, что …

msd.com.ua

Основные способы передачи тепла - Справочник химика 21

    Большое распространение получили конвективные сушилки, в которых в качестве сушильного агента используют топочные газы, воздух или смеси воздуха и топочных газов. Основным способом передачи тепла в этом случае является конвекция. [c.318]

    Существуют печи, отличающиеся по способу передачи тепла (радиантные, конвекционные, радиантно-конвекционные), по количеству топочных камер (однокамерные и многокамерные), по способу сжигания топлива (печи с пламенным и беспламенным горением), по типу облучения труб (с односторонним и двусторонним облучением), по числу потоков нагреваемого сырья (одно-, двух-, многопоточные), по форме камеры сгорания (цилиндрические, коробчатые и т. д.), по расположению труб змеевика (печи с горизонтальным и вертикальным расположением труб). Схемы основных типов трубчатых печей приводятся на рис. 24. [c.140]

    СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛА И ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ [c.149]

    В зависимости от способа передачи тепла различают две основные группы теплообменников  [c.22]

    В основу классификации сушилок и характеристики условий процесса сушки положены следующие отличительные признаки режим работы, давление в сушилке, способ передачи тепла испаряемой влаге, состояние материала в процессе сушки, основные конструктивные признаки. В табл. IV- приведена классификация сушилок, описанных в настоящей главе. Кроме того, сушилки подразделяются следующим образом по направлению движения материала и теплоносителя — с параллельным током, с противотоком, с поперечным током и с продувкой агента сушки через слой материала по вариантам процесса сушки — с возвратом и без возврата агента сушки, с промежуточным подогревом воздуха или без него по виду теплоносителя — с обогревом паром, топочными газами, электроэнергией. [c.120]

    В кондуктивных сушилках необходимая для сушки теплота передается теплоносителем влажному материалу через разделяющую их стенку. Здесь основной способ передачи тепла — теплопроводность. [c.318]

    Теплопередача через какую-либо стенку от более нагретого теплоносителя к другому, более холодному теплоносителю, является относительно сложным явлением. Если взять, например, трубный пучок испарителя, который обогревается дымовыми газами, то налицо имеется три элементарных способа передачи тепла, которые рассматриваются в качестве основных. Тепло дымовых газов передается к трубкам пучка посредством теплопроводности, конвекции и излучения. Через стенки трубок тепло передается только посредством теплопроводности, а от внутренней поверхности трубки- к [c.19]

    В основном на червячных прессах тепло, необходимое для получения расплава, передается теплоотдачей от внутренней поверхности обогреваемого цилиндра. Но так как полимеры имеют низкую теплопроводность, такой способ передачи тепла [c.215]

    В книге изложены основные принципы перевода отопительных п промышленных котлов на сжигание газового топлива (главным образом природного газа) приведены характеристики газовых и комбинированных газогорелочных устройств и результаты их испытаний на наиболее широко распространенных котлах. Рекомендованы новые конструкции газовых горелок и способы их установки. Освеш,ены основные вопросы передачи тепла в топках и газоходах котлов, требования к газопроводам, газорегуляторным установкам, предохранительным взрывным клапанам и помещениям котельных, работающих на газовом топливе. Даны некоторые формулы и таблицы, упрощающие и облегчающие теплотехнические расчеты, и приведены зависимости по перерасчетам размеров серийных горелок при работе на газе других характеристик. [c.2]

    Существуют различные конструкции трубчатых печей, отличающиеся способом передачи тепла, количеством топочных камер, способом сжигания топлива, типом облучения труб, числом потоков нагреваемого сырья, формой камеры сгорания, расположением труб змеевика. Схемы основных типов трубчатых печей показаны на рис. 5.1. [c.229]

    Теплообменными аппаратами, или теплообменниками, называют такие аппараты, в которых происходит обмен тепла между двумя веществами (теплоносителями). Один теплоноситель (горячий) более нагрет и отдает тепло, а другой теплоноситель холодный имеет более низкую температуру и воспринимает тепло, отдаваемое первым теплоносителем. По способу передачи тепла теплообменные аппараты делятся на две основные группы поверхностные теплообменники и теплообменники смешения. В теплообменных аппаратах смешения тепло передается от одной среды к другой путем непосредственного контакта теплообменивающих потоков. К таким теплообменным аппаратам относятся, например, скрубберы для охлаждения газов, барометрические конденсаторы вакуумных колонн, конденсаторы смешения. Однако смешение теплоносителей допустимо сравнительно редко, поэтому поверхностные теплообменники распространены значительно больше, чем теплообменники смешения. [c.213]

    Ниже приводится классификация, которая дает приблизительное представление о многообразии возможностей, возникающих при работе печей. Для сравнения выбрано шесть основных показателей, которые перечислены в таблице, а именно источник тепловой энергии, использование тепла отходящих газов, способ передачи тепла, метод загрузки и перемещения материала в печи, способ подвода тепла, состав атмосферы в печи. Необходимо критически сопоставить все варианты внутри каждого из этих шести показателей. В этой же главе следовало бы также рассмотреть и вопрос об автоматическом или ручном регулировании темпера- [c.334]

    Как уже отмечалось, применяемые в современных системах теплоносители разделяются на две основные группы, различающиеся способами передачи тепла а) через поверхности теплообмена и б) пу гем смешения с реагирующими продуктами. [c.35]

    Скорость поглощения тепла пропорциональна поверхности теплопередачи и разности температур между источником тепла и льдом. Величина К зависит от способа передачи тепла. Если в процессе сушки обеспечен хороший контакт между материалом и поверхностью теплопередачи, то кинетика переноса будет определяться механизмом теплопроводности. При плохом контакте передача тепла будет осуществляться, главным образом, радиацией. Этот способ переноса тепла является основным при применении специальных источников лучистой энергии. В тех случаях, когда в кинетике теплопередачи преобладает теплопроводность, коэффициент К колеблется в пределах 3—11 вт/ м- град). При радиа- [c.605]

    В целом же научной основой теплотехнических расчетов является теория теплопроводности и закономерности внешнего теплообмена, учитывающие процессы тепловыделения и движения печной среды. На внешний теплообмен в основном влияет конструкция печи, поскольку ею полностью или частично определяются источник и способ передачи тепла интенсивность и распределение тепловыделения (тепловой режим) соответствующие изменения во времени и пространстве температуры печной среды и обрабатываемых материалов (температурный режим) характер движения печной среды, включая распределение давлений (газодинамический режим). [c.618]

    При теплообмене в котлах и печах наблюдаются все три способа передачи тепла одновременно, однако на разных стадиях этого процесса отдельные из них становятся преобладающими. Так, передача тепла лучеиспусканием, называемая еще прямой отдачей , играет ( основную роль в топочной камере, где происходит горение топлива и температура газов наиболее высока. Частично лучеиспусканием передача тепла происходит и в газоходах котла или печи от на-I гретых внутренних стенок, газовых перегородок и потока газов. [c.17]

    Как известно, по способу передачи тепла теплообменные устройства делятся на три основные категории. [c.227]

    По способу передачи тепла теплообменные аппараты (их часто называют теплообменниками) можно разделить на две основные группы поверхностные теплообменники и теплообменники смешения. [c.5]

    Существуют установки различного типа для получения концентрированной серной кислоты из разбавленных растворов простым упариванием их при нагревании. По способу передачи тепла их можно разделить на две основные группы. К первой группе относятся установки, в которых упариваемая кислота соприкасается непосредственно с горячими газами, ко второй группе — установки, в которых кислота нагревается через стенку аппарата. [c.272]

    Применительно к нефтеперерабатывающей промышленности, теплообменные аппараты классифицируются по таким основным признакам, как способ передачи тепла и назначение. [c.97]

    Необходимость поисков новых способов экструзии объясняется следующими причинами. На большинстве червячных экструдеров основная часть тепла, необходимого для пластикации материала, передается путем теплоотдачи от внутренней поверхности обогреваемого цилиндра. Поскольку полимеры имеют низкую теплопроводность, такой способ передачи тепла требует длительного пребывания (обычно несколько минут) материала в экструдере. Повышение разности температур между цилиндром и холодным полимером улучшает теплообмен, но вызывает опасность термической деструкции полимера. Поэтому желательно нагревать полимеры более равномерно и за короткое время, используя, например, механическую энергию трения. [c.264]

    Основным способом передачи тепла при кон-дуктивной сушке является теплопроводность (предполагается, что подвод тепла со стороны открытой поверхности сушимого материала отсутствует), тогда как передача тепла посредством лучистого теплообмена между греющей поверхностью и поверхностью сушимого материала незначительна [Л. 56, 93, 102], а при irp до 120 °С — пренебрежимо мала. В связи с этим рассматриваемый метод сушки был назван автором кондуктив-ной сушкой. Этот термин (раньше такую сушку называли контактной) более точно отражает физическую сущность процесса и позволяет освободиться от термина контактная сушка , который в настоящее время применяется для определения метода сушки материалов посредством контактирования их с гигроскопическими телами. [c.111]

    В продуктах сгорания. Исключения были указаны выше, в предыдущих главах. При понижении температуры роль излучения при нагреве падает, а роль конвекции возрастает. Примерно при1 температуре около 650° конвекция начинает преобладать. В низкотемпературных печах и сушилах основным способом передачи тепла является конвекция, излучение служит небольшим дополнением. Как уже указывалось ранее, в таких печах для обеспечения равномерности нагрева применяется рециркуляция или просто циркуляция дымоьых газов с избытком воздуха. В низкотемпературных печах, где садка нагревается излучением от электрических нагревательных элементов или от радиационных труб, выше и ниже садки устанавливают специальные вентиляторы для того, чтобы обеспечить передачу части тепла конвекцией. Передача тепла теплопроводностью в настоящее время осуществляется только в соляных и свинцовых ваннах. Ведутся эксперименты по отжигу полос белой жести в жидкости, обладающей высокой теплопроводностью, но эти опыты еще не начали применять в промышленной практике. [c.350]

    На предприятиях хлебопекарной и кондитерской промышленности в настоящее время применяются в основном печи конвейерного тйпа самых различных конструкций. По способам передачи тепла от сжигаемого топлива к выпекаемой продукции эти печи можно разделить на три основные группы 1) с канальным обогревом пекарной камеры 2) с промежуточным теплоносителем — паром 3) с непосредственным сжиганием газового топлива в пекарной камере. [c.334]

    Теплообменные аппараты классифицируют по различным признакам. Например, по способу передачи тепла их можно разделить на две группы поверхностные и смешения. На рис. 1.1 представлены классификация и номенклатура теплообменпых аппаратов. Требования к промышленным теплообменным аппаратам в зависимости от конкретных условий применения весьма разнообразны. Основными требованиями являются обеспечение наиболее высокого коэффициента теплопередачи при возможно меньшем гидравлическом сопротивлении компактность и наименьший расход материалов надежность и герметичность в сочетании с разборностьк и доступностью поверхности теплообмена для механической очистки ее от загрязнений унификация узлов и деталей технологичность механизированного изготовления широких рядов поверхностей теплообмена для различного диапазона рабочих температур, давлений и т. д. [c.10]

    В реакционно-нагревательных печах нагрев нефтепродукта совмещен с соответствующими технологическими реакциями. В этих печах необходимо учитывать оптимальные условия подачи тепла для нагрева и протекания реакции. Указанные условия предопределяют способ передачи тепла нефтепродукту. С этой точки зрения трубчатые печи могут быть подразделены на три основные группы конвекционные, радиантные и ра-диантно-конвекционные. [c.184]

    Работа сушильных камер. В зависимости от способа передачи тепла сушильные камеры могут быть двух основных типов конвекционные и терморадиационные. В конвекционных камерах передача тепла от его источника к изделию осуществляется нагретым перемещающимся воздухом, а в терморадиационных камерах нагрев изделия происходит под действием инфракрасного излучения непосредственно от его источника и для передачи тепла активная среда не требуется. На практике между обоими способами создания теплового потока нет большого различия. Это связано с тем, что интенсивность инфракрасного излучения любого тела прямо пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры. Поскольку конвекционные камеры работают при температуре около 150°С, почти половина теплового потока создастся в них путем лучеиспускания, а в терморадиациоиных камерах значительный тепловой поток создается путем конвекции от нагретых стенок камеры. При горячей сушке таких изделий, как тяжелые отливки, [c.576]

chem21.info

23 Способы передачи теплоты. Суть каждого.

Теплопередача - это процесс переноса теплоты от одного теплоносителя к другому через разделяющую стенку. Теплопередача связана с весьма сложными процессами и при ее изучении необходимо знать законы теории теплообмена и методы анализа, применяемые в физике, термодинамике, гидродинамике и химии. Сложный процесс переноса теплоты разбивают на ряд более простых. Такой прием упрощает его изучение. Кроме того, каждый простой процесс переноса теплоты подчиняется своим законам. Существует три простейших способа передачи теплоты: теплопроводность, конвекция, излучение. Явление теплопроводности состоит в переносе теплоты микрочастицами (молекулами, атомами, электронами и т.п.). такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур. Конвективный теплоперенос (конвекция) наблюдается лишь в жидкостях и газах. Конвекция - это перенос теплоты вместе с макроскопическими объемами вещества. Следует иметь ввиду, что одновременно с конвекцией всегда существует и теплопроводность. Однако конвекция обычно является определяющей, т.к. она интенсивнее теплопроводности. Конвекцией можно передавать теплоту на очень большие расстояния (например, при движении газа по трубам). Движущаяся среда (жидкость или газ), используемая для переноса теплоты, называется теплоносителем. Третьим способом переноса теплоты является излучение. За счет излучения теплота передается во всех лучепрозрачных средах, в том числе и в вакууме. Носителями энергии при теплообмене излучением являются фотоны, излучаемые и поглощаемые телами, участвующими в теплообмене. В большинстве случаев перенос тепла осуществляется несколькими способами одновременно. Например, конвективная теплопередача от газа к стенке практически всегда сопровождается параллельным переносом теплоты излучением.

24 Понятие о стационарном и нестационарном теплообмене, тепловом потоке, плотности теплового потока.

Интенсивность переноса теплоты характеризуется плотностью теплового потока. Плотность теплового потока - это количество теплоты, передаваемое в единицу времени через единичную плотность поверхности, q [Вт/м2].

Мощность теплового потока или просто тепловой поток - это количество теплоты, передаваемое в единицу времени через произвольную поверхность F , [Вт]. q=Q/F, Вт/м2

поверхность теплообмена F - это поверхность, через которую происходит передача тепла. Например, при остывании теплоносителя в трубе диаметром d и длиной l, тепло передается от горячего теплоносителя к окружающей среде через цилиндрическую поверхность трубы. В этом случае .

Перенос теплоты зависит от распределения температуры по объему тела или пространства. Температурным полем называется совокупность мгновенных значений температуры во всех точках тела или системы тел в данный момент времени. Математическое описание температурного поля имеет вид: t=f(x,y,z,), где t - температура; x,y,z - пространственные координаты;- время. Температурное поле, описываемое приведенным уравнением, называется нестационарным. В этом случае температуры зависят от времени. В том случае, когда распределение температуры в теле не изменяется со временем, температурное поле называется стационарным

t=f(x,y,z,).

studfiles.net

Способ передачи тепла рабочим телам котельных установок, в частности, пару в процессе его перегрева

,% 111520

Класс 13d, 9в, СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Д. П. Гохштейн, 3. Р. Горбис и P. А. Бахтиозин

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛА РАБОЧИМ ТЕЛАМ КОТЕЛЬНЫХ

УСТАНОВОК, В ЧАСТНОСТИ, ПАРУ В ПРОЦЕССЕ

ЕГО ПЕРЕГРЕВА

Заявлено 22 января 1957 г. за ¹ 5650(9 в Комитет по делам изобретений и открытий прп Совете Л1инпстров СССР

Для передачи тепла рабочим телам котельных установок, в частности, для осуществления перегрева пара применяют твердые теплоносители в виде подвижной сыпучей насадки (кварцевый песок, базальтовое литье и пр.), которые предварительно нагреваются путем непосредственного контакта с топочными гавами.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность теплопередачи от сыпучей насадки к рабочему телу, что обеспечивает уменьшение металлоемкости и повышение коэффициента полезного действия теплоагрегата.

Для этой цели передачу тепла от сыпучей насадки к рабочему телу осуществляют рекуперативно, т. е. через разделительную стенку.

На фиг. 1 и 2 изображены схемы передачи тепла по предлагаемому способу в двух вариантах исполнения.

При первом варианте твердый теплоноситель 1 движется вдоль одной стенки топочной камеры 2, воспринимая от нее тепло. Нагретый теплоноситсль попадает затем в шахту 3, в которой располагаются рабочие поверхности пароперегревателя

4. Омывая сплошным слоем эти поверхности, твердый теплоноситель ооеспечивает интенсивную передачу пароперегреватесно аккумулированного тепла.

Возврат твердого теплоносителя в исходное положение обеспечивается элеватором 5.

При втором варианте перегрев пара осуществляется путем использования твердого теплоносителя в кипящем слое.

В газоходе котла 6 располагается решетка 7, на которой находится гранулированньш теплоноситель 8, переводимый продуктами сгорания в псевдоожиженное состояние. Это r теплоноситель омывает витки пароперегревателя 9, обеспечивая передачу ему тепла. № 111520

Предмет изобретения

Способ передачи тепла рабочим телам котельнык установок, в частности, пару в процессе его перегрева при помощи твердого теплоносителя в виде подвижной сыпучей насадки, например, кварцевого песка, предзарительно нагретого путем непосредственного контакта с топочными газами, отличагощийся тем, что, с целью повышения эффективности теплопередачи от насадки к рабочему телу, она осуществляется рекуператнвно, т. е. через разделительную стенку.

¹ 111520

Фиг. 2

Отв. редактор Л. П. Ситников

Объем 0,34 п. л. Тираж 650. Цена 50 коп.

Стандартгиз. Подп. к печ. 12/V 1958 г.

Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Неглинная, д. 23. Зак. 3332

www.findpatent.ru

• 
  Котел профессор бутаков модель студент
• 
  Инвертор энергия для газового котла
• 
  Котел длительного горения ксвм 15
• 
  Электрический котел евраз кв 6
• 
  Газовый котел бакси эко хоум
• 
  Инвертор для газового котла энергия
• 
  Бесперебойники для газовых котлов онлайн
• 
  Котел газовый ксг луч 20
• 
  Чем отличается водонагреватель от котла
• 
  Твердотопливный котел warmos tk 12
• 
  Сервисное обслуживание газового котла vaillant