close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

2600.Теплотехника

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЛИПЕЦКИЙ КООПЕРАТИВНЫЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БЕЛГОРОДСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПОТРЕБИТЕЛЬСКОЙ КООПЕРАЦИИ»
Н.Е. ОСИПОВ
ТЕПЛОТЕХНИКА
Учебный справочник
Рекомендовано к изданию Научно-методическим советом института
Липецк
2008
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рекомендовано к изданию
кафедрой товароведнотехнологических дисциплин
Липецкого кооперативного
института (филиала) БУПК
Протокол № 6 от 20.02.2008 г.
ББК 31.3я73
О 74
Автор:
Осипов Николай Егорович, к.т.н., доцент кафедры товароведнотехнологических дисциплин Липецкого кооперативного института
(филиала) БУПК
Рецензент:
Богданова Татьяна Николаевна, ст. преподаватель кафедры
товароведно-технологических дисциплин Липецкого кооперативного
института (филиала) БУПК
Коршиков Владимир Дмитриевич, д.т.н., профессор Липецкого
государственного технического университета
Осипов, Н.Е. Теплотехника:
Учебный справочник /
Н.Е. Осипов. – Липецк: Изд-во
ЛКИ, 2008. – 82 с.
В данном учебном справочнике изложены основные разделы
дисциплины, а также законы термодинамики, термодинамических
процессов и тепломассообмена в соответствии с программой
учебного курса «Теплотехника» для студентов заочной формы
обучения
специальности
260501
Технология
продуктов
общественного питания.
Изложенный в пособии материал может быть полезен
специалистам, занимающимся эксплуатацией систем отопления,
водо- и газоснабжения, а также всем, занимающимся эксплуатацией
теплового оборудования предприятий общественного питания.
© Издательство Липецкого кооперативного института, 2008
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………. 5
I. ОСНОВЫ ГИДРАВЛИКИ …………………………………………. 6
1.1. Физические свойства жидкостей ………………………….. 6
1.2. Гидростатика ………………………………………………. 8
II. ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ ……………... 11
2.1. Состояние рабочего тела …………………………………… 11
2.2. Смеси идеальных газов ……………………………………. 14
2.3. Теплоемкость ……………………………………………….. 16
2.4. Первый закон термодинамики …………………………….. 19
2.5. Основные термодинамические процессы …………………..20
2.6. Второй закон термодинамики ………………………………20
2.7. Водяной пар ………………………………………………… 23
2.8. Истечение и дросселирование газов и паров ………………24
2.9. Циклы паросиловых установок ……………………………. 27
2.10. Циклы двигателей внутреннего сгорания и газовых
турбин …………………………………………………………………. 30
2.11. Циклы холодильных машин ……………………………… 32
2.12. Влажный воздух ……………………………………………33
III. ОСНОВЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ……………………………………37
3.1. Теплопроводность ………………………………………….. 37
3.2. Конвективный теплообмен ………………………………….39
3.3. Теплообмен при кипении и конденсации ………………….41
3.4. Теплообмен излучением …………………………………… 42
3.5. Теплопередача ………………………………………………..44
IV. КОМПРЕССОРЫ …………………………………………………. 46
4.1. Компрессоры …………………………………………………46
V. ТОПЛИВО И ЕГО СЖИГАНИЕ ………………………………….. 49
5.1. Состав топлива ……………………………………………… 49
5.2. Процесс горения топлива ………………………………….. 51
VI. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ ……………………………………. 55
6.1. Тепловой баланс, к.п.д. котельного агрегата и расход
топлива ………………………………………………………………… 55
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
VII. ТЕПЛОИСПОЛЬЗУЮЩИЕ УСТАНОВКИ ……………………. 58
7.1. Теплообменные аппараты ………………………………… 58
7.2. Выпарные установки ………………………………………. 60
7.3. Дистилляционные и ректификационные установки ………65
7.4. Сушильные установки ……………………………………….67
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ИНФОРМАЦИИ ……………………………………………………….71
ПРИЛОЖЕНИЯ ……………………………………………………….. 72
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВВЕДЕНИЕ
Теплотехника  наука, изучающая технические средства
превращения природных энергоресурсов (топлива, в том числе
ядерного, теплоты недр Земли, излучения Солнца) в непосредственно
используемые
формы
энергии:
тепловую,
механическую,
электрическую.
Дисциплина «Теплотехника» включает в себя техническую
термодинамику, теорию тепломассообмена, рассматривает тепловые
двигатели, холодильные машины и термопреобразователи,
компрессоры, вентиляторы, топливосжигающие устройства и
котельные установки.
Зарождение теплотехники связано с именем древнегреческого
ученого Герона Александриевского (II в. н.э.), построившего с
использованием принципа «движущейся силы огня» множество
различных паровых машин – игрушек, вершиной которых был
прообраз реактивно-турбинного двигателя Эолопил (Эол – бог ветра
в греческой мифологии; тогда считали, что вода при нагревании
превращается в воздух).
В 1681 г. французский физик Дени Папен (1647-1714) изобрел
паровой котел, снабженный предохранительным клапаном,
позволяющим регулировать давление пара.
Таким образом, вопросы теплотехники изучались широко и
получали практическую направленность. Теплотехнику нельзя
рассматривать без такой науки, как гидравлика, поэтому в курсе
лекций имеется раздел «Основы гидравлики», в котором коротко
изложены законы равновесия и движения жидкостей.
Изложенный в лекциях материал поможет студентам легче
ориентироваться при решении задач по дисциплине «Теплотехника».
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
I. ОСНОВЫ ГИДРАВЛИКИ
1.1. Физические свойства жидкостей
Основные определения
Основными физическими свойствами жидкостей являются:
плотность, объемный (удельный) вес, сжимаемость и вязкость.
Плотностью , кг/м3, называется масса однородной жидкости,
содержащейся в единице объема:
(1-1)
где m - масса жидкости, кг;
V - объем жидкости, м3.
Объемным (удельным) весом жидкости
единицы объема этой жидкости:
, Н/м3, называется вес
(1-2)
где G - вес жидкости (сила притяжения жидкости к Земле), Н;
V - объем жидкости, м3.
Плотность и объемный
(удельный)
вес связаны
соотношением:
(1-3)
где g - ускорение свободного падения, м/с.
Плотность и объемный вес жидкости изменяются в зависимости
от давления и температуры.
Сжимаемостью называют свойство жидкости изменять свой
объем при изменении давления. Сжимаемость жидкостей
характеризуется коэффициентом изотермического объемного сжатия
X, м2/Н:
χ =
(1-4)
где V0 - начальный объем, м3;
V - изменение объема, м3;
р - изменение давления, Па.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Величина, обратная коэффициенту изотермического объемного
сжатия, называется модулем упругости жидкости Е. Для воды при
нормальных условиях можно принимать Е = 2,0 109 Па.
При нагревании жидкости увеличение объема оценивается
температурным коэффициентом объемного расширения χt, 1/ °C:
(1-5)
Вязкостью
называется
свойство
жидкости
оказывать
сопротивление относительному движению
(сдвигу)
частиц
жидкости.
Вязкость
жидкости
характеризуется
коэффициентом
2
кинематической , м /с, и динамической вязкости µ, Н с/м2, которые
связаны следующим соотношением:
(1-6)
Зависимость коэффициента кинематической вязкости
от температуры определяется по следующей формуле:
воды
(1-7)
Вязкость жидкости в условных градусах Энглера (вязкость
условная - ВУ) определяется по формуле:
ВУ =
,
где ж - время истечения 200 см3 испытуемой жидкости через
калиброванное отверстие вискозиметра при заданной температуре, с;
3
в - время истечения 200 см дистиллированной воды при
температуре 20 °С (водное число вискозиметра), с.
Определение коэффициента кинематической вязкости по
условной вязкости, заданной в градусах Энглера, производится по
формуле:
=
×
(1-8)
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При условной вязкости более 16 °ВУ следует пользоваться
формулой:
 = 7,4×106 oBУ
1.2. Гидростатика
Основные определения
Силы, действующие на частицы жидкости, подразделяют на
поверхностные и массовые.
К поверхностным силам, например, относятся силы давления,
направленные нормально к площадке, на которую они действуют, и
силы внутреннего трения, являющиеся касательными.
К массовым силам относятся силы тяжести и силы инерции.
Массовые силы характеризуются ускорениями, которые они
сообщают единице массы.
Сила, действующая на единицу площадки по нормали к
поверхности, которая ограничивает бесконечно малый объем внутри
покоящейся жидкости, называется гидростатическим давлением.
Гидростатическое давление в любой точке жидкости
складывается из давления на ее свободную
поверхность и
давления столба жидкости, высота которого равна расстоянию от
этой точки до свободной поверхности:
р = р0 +
(1-9)
где р - гидростатическое давление, Па;
р0 - давление на свободную поверхность жидкости, Па;
ρ - плотность жидкости, кг/м3;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
h - высота столба жидкости над данной точкой, м.
Выражение
(1-9)
называется
основным
уравнением
гидростатики. Из этого уравнения следует, что внешнее давление р0
на свободную поверхность жидкости передается в любую точку
жидкости равномерно (закон Паскаля).
Гидростатическое
давление
называется
полным
или
абсолютным ρабс, а величина ρgh - относительным (или, если на
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
свободную поверхность жидкости действует атмосферное давление, избыточным) давлением.
Таким образом, если давление на свободную поверхность
жидкости равно атмосферному, то:
рабс = рат + ризб
(1-10)
Когда
абсолютное
давление
меньше
атмосферного,
измерительный прибор показывает разрежение (вакуум):
рабс = рат – рразр
(1-11)
Отрицательное
избыточное
давление
называется
вакуумметрическим давлением.
При расчетах на прочность различных гидромеханических
сооружений возникает необходимость определения давления
жидкости на стенку и дно этих сооружений.
Избыточное давление жидкости на единицу площади плоской
стенки равно:
(1-12)
Полная сила, действующая на плоскую стенку, равна
произведению величины смоченной площади стенки Fcм на
гидростатическое давление в ее центре тяжести:
(1-13)
В открытом сосуде при ро = 0 полная сила давления:
р=
(1-14)
где h ц.т - глубина погружения центра тяжести площади, м;
FСМ - смоченная площадь стенки, м2.
Точка приложения силы Р называется центром давления. Центр
давления обычно лежит ниже центра тяжести стенки. Для
прямоугольной стенки, например, центр тяжести находится на
расстоянии половины высоты от основания, а центр давления - на
расстоянии одной трети высоты.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Частным случаем криволинейной стенки являются стенки
цилиндрических резервуаров, котлов, труб и др.
Полная сила давления, действующая на цилиндрическую
поверхность:
Р=
(1-15)
где Рх - горизонтальная составляющая, равная силе давления
жидкости на вертикальную проекцию цилиндрической поверхности,
Н:
Рх =
(1-16)
Ру - вертикальная составляющая силы давления Н, равная
силе тяжести действующей в объеме тела давления V:
Ру =
(1-17)
Объемом тела давления V называется объем жидкости,
ограниченный сверху свободной поверхностью жидкости, снизу рассматриваемой криволинейной поверхностью, а с боков вертикальной поверхностью, проведенной через периметр,
ограничивающий стенку.
Направление полной силы давления Р определяется углом,
образуемым вектором Р с горизонтальной плоскостью:
tg
(1-18)
Для цилиндрического резервуара с вертикальной осью
вертикальная составляющая Ру равна нулю, поэтому полная сила
давления на боковую поверхность равна Рх:
Р = Рх
(1-19)
На любое тело, погруженное в жидкость, действует
выталкивающая сила, равная силе тяжести жидкости, вытесненной
этим телом (закон Архимеда):
Р=
12
(1-20)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где Р - выталкивающая (архимедова) сила, Н;
- плотность жидкости, кг/м3;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
V - объем погруженной части тела, м3.
Произведение V называют водоизмещением.
В зависимости от соотношения между силой тяжести тела и
силой тяжести вытесненной им жидкости, возможны три состояния
тела:
1. Сила тяжести тела больше силы тяжести вытесненной
жидкости:
G>
Такое тело будет тонуть.
2. Сила тяжести тела равна силе тяжести вытесненной жидкости:
G=
В этом случае тело будет плавать.
3. Сила тяжести тела меньше силы тяжести вытесненной
жидкости:
G<
При таком соотношении тело будет всплывать.
II. ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ
2.1. Состояние рабочего тела
Основные определения
Физическое состояние рабочего тела определяется тремя
параметрами состояния: температурой, давлением и удельным
объемом.
Температура характеризует тепловое состояние тела и
измеряется в градусах. Численное значение температуры зависит от
принятой температурной шкалы. Используются температурные
шкалы: абсолютная или термодинамическая – Т, К; Цельсия или
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
стоградусная, называемая также международной
шкалой, – t, 0С; шкала Фаренгейта – t, 0F и др.
Абсолютная температура тела:
практической
Т, К = t 0С + 273,15
По шкале Фаренгейта, применяемой в Англии и США,
температура плавления льда 32 0F и температура кипения воды
212 0F, следовательно:
t 0С = 5/9 (t 0F – 32)
Давление – это сила, действующая по нормали на единицу
поверхности. Единицей давления в системе СИ является Паскаль,
представляющий давление силы в 1 Ньютон на площадь в 1 м2,
т.е. 1 Н/м2. Давление измеряется манометрами, если оно больше
атмосферного, или вакуумметрами, если меньше.
Абсолютное давление рабс, если оно больше атмосферного
(барометрического) рб, определяется как сумма:
рабс = рб + рм,
где рм – показание манометра, измеряющего избыточное
давление.
Если рабс < рб, то:
рабс = рб – рв,
где рв – показание вакуумметра, измеряющего разряжение.
Удельный объем тела, или объем единицы массы:
υ=
где V и m – соответственно объем тела и его масса.
Нормальные физические условия соответствуют tн = 0 0С и рн =
= 101 325 Н/м2 = 760 мм рт. ст.
Уравнение состояния тела устанавливает зависимость между
параметрами состояния. Для идеального газа уравнение состояния
выражается законом Клапейрона:
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а) для 1 кг газа:
рυ = RТ,
где R – газовая постоянная;
б) для m кг газа:
рV = mRT
(2-1)
(2-2)
Для моля идеального газа уравнение состояния предложено
Менделеевым:
р
(2-3)
где
- объем моля газа;
- молекулярная масса.
При нормальных физических условиях
Универсальная газовая постоянная:
= 22,4 м3/кмоль.
R=
Газовая постоянная:
R=
(2-4)
Объем газа V, находящегося при произвольных физических
условиях (р и Т), может быть приведен к нормальным физическим
условиям (рн и Тн) по формуле:
Vн = V
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2-1
Значения и R для некоторых газов
Газы
Химическое
R, Дж/ (кг К)
обозначение
1
2
3
4
Азот
N2
28,013
296,015
Аммиак
NH3
17,030
488,215
Аргон
Ar
39,948
208,128
Воздух
28,950
287,195
Водород
H2
2,014
4128,252
Водяной пар
H2O
18,015
461,512
Гелий
He
4,0026
2077,224
Кислород
O2
31,999
259,829
Метан
CH4
16,043
518,251
Окись углерода
CO
28,0105
296,827
Углекислый газ
CO2
44,010
188,918
2.2. Смеси идеальных газов
Основные определения
Рабочее тело двигателей внутреннего сгорания, газовых турбин,
компрессоров и т.п. представляет смесь газов. По закону Дальтона
давление р смеси идеальных газов равно сумме парциальных
давлений pi.
Парциальным давлением называется давление, создаваемое
отдельным компонентом в полном объеме при температуре смеси.
Если объем смеси V и давление р, то парциальное давление
отдельного компонента:
рi = p ,
(2-5)
где Vi - приведенный объем отдельного компонента при параметрах
смеси.
Состав смеси может быть задан одним из следующих способов.
1. Массовый состав смеси:
а) в абсолютных единицах массы:
m = ml+m2+ ... + тп,
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где т1, т2 и т. д. - массы отдельных компонентов смеси;
б) в относительных массовых долях:
n
 gi 1 ,
i 1
(2-6)
где gi = mi /m - массовая доля отдельного компонента смеси.
2. Объемный состав смеси:
а) в абсолютных единицах объема:
V = V1 + V2 + … + Vn,
где V1, V2 и т. д.- приведенные объемы отдельных компонентов
смеси, м3;
б) в относительных объемных долях:
n
 ri 1,
i 1
(2-7)
где ri - объемная доля отдельного компонента.
Смесь может быть задана числом молей М, как сумма чисел
молей Mi отдельных компонентов. Мольная доля отдельного
компонента равна объемной доле: Mi /M = ri.
Кажущаяся молекулярная масса смеси:
n
   r i  1g ,
n
i1 i
 i
i1 i
где
– молекулярная масса отдельных компонентов смеси.
17
(2-8)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
n
R = 8314  n8314  8314  gi / i

i1
 ri i
i1
(2-9)
Соотношение между массовыми и объемными долями:

gi = ri n i ;
r
i1 i i
gi
ri =
i
n

i1
gi
(2-10)
i
2.3. Теплоемкость
Основные определения
Теплоемкостью тела называется количество теплоты,
необходимое для повышения его температуры на 1 градус.
Теплоемкость единицы количества вещества называется удельной
теплоемкостью. Различают удельные теплоемкости: массовую с, кДж/(кг К);
объемную - С,
кДж/(м3 К);
мольную - с,
кДж/(моль К):
с=
(2-11)
В теплотехнике принято удельную теплоемкость называть
просто теплоемкостью. Теплоемкость зависит от природы рабочего
тела, его температуры и характера процесса, в котором происходит
подвод или отвод теплоты.
Теплоемкость газов с повышением температуры увеличивается.
Если 1 кг газа нагревается от t1 °C до t2 0С с подводом теплоты q,
кДж, то средняя теплоемкость c
газа в рассматриваемом
интервале температур t1 - t2 определяется по формуле:
c
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Теплоемкость
тела,
соответствующая
определенной
температуре, называется истинной теплоемкостью.
Зависимость истинной теплоемкости газа от температуры имеет
вид:
c = a + bt + dt2 + …,
где a, b, d - постоянные для каждого газа коэффициенты.
Средняя теплоемкость в интервале температур t1 - t2:
(t21 + t1t2 + t22) +…
c
Для интервала температур 0 – t:
c
Если известны табличные значения средней теплоемкости c ,
то средняя теплоемкость в интервале t1 - t2:
c
(2-12)
Особое значение в термодинамике имеют теплоемкости газа при
постоянном давлении, т.е. в изобарном процессе - ср и при
постоянном объеме, т.е. в изохорном процессе - . Эти теплоемкости
связываются формулой Майера:
cр = сυ + R
(2-13)
Отношение теплоемкостей:
k,
где k - показатель адиабаты.
19
(2-14)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Теплоемкость смеси идеальных газов:
а) массовая теплоемкость смеси:
n
с  g c ;
i i
i 1
(2-15)
б) объемная теплоемкость смеси:
n
С  rC ;
i i
i 1
(2-16)
Теплоемкость рабочего тела в политропном процессе:
c = cυ
(2-17)
где п - показатель политропы.
Теплота нагревания газа:
Q = mc
(t2 – t1) = V
t2 – t1) = М
(t2 – t1) , (2-18)
где т - число молей газа.
Если не учитывать зависимость теплоемкости газов от
температуры, то можно пользоваться табл. 2-2.
Таблица 2-2
Газы
k=
Одноатомные
Двухатомные
Трех- и многоатомные
кДж/ (кмоль К) ккал/ (кмоль К)
12,56
20,93
3
5
20,93
29,31
5
7
28,31
37,68
7
9
5/3
7/5
9/7
Интерполяционные формулы для расчета истинных и средних
мольных теплоемкостей газов в интервале температур 0 - 1000°С
приведены в табл. 2-3.
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Газ
1
N2
О2
Н2
СО
СО2
SO2
Воздух
Н2О (пар)
Таблица 2-3
Истинная теплоемкость
Средняя теплоемкость
при р = const,
при p = const, кДж/(кмоль А)
кДж/(кмоль К)
2
3
= 28,5372 + 0,005390t
= 28,7340 + 0,002349t
= 29,5802 + 0,006971t
= 29,2080 + 0,004072t
= 28,3446 + 0,003152t
= 28,7210 + 0,001201t
= 28,7395 + 0,005862t
= 28,8563 + 0,002681t
= 41,3597 + 0,013204t
= 38,3955 + 0,010584t
= 42,8728 + 0,013204t
= 40,4386 + 0,009956t
= 28,7558 + 0,005721t
= 28,8270 + 0,002708t
= 32,8367 + 0,011661t
= 33,1494 + 0,005275t
2.4. Первый закон термодинамики
Основные определения
Первый закон термодинамики является частным случаем общего
закона сохранения и превращения энергии применительно к
процессам взаимного превращения теплоты и работы. Закон
утверждает, что сумма всех видов энергии изолированной системы
при любых происходящих в системе процессах остается постоянной:
W= const;
dW=0
При осуществлении термодинамического процесса подводимая
к телу теплота Q идет на изменение его внутренней энергии и
совершение механической работы:
Q = U+L
Для 1 кг рабочего тела:
q= u+l
21
(2-19)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.5. Основные термодинамические процессы
Основные определения
Изменение состояния тела при взаимодействии его с
окружающей средой называется термодинамическим процессом. В
общем случае в термодинамическом процессе могут изменяться все
три параметра состояния. В технической термодинамике
рассматриваются
следующие
основные
термодинамические
процессы:
1) изохорный - при постоянном объеме (υ = const); :
2) изобарный - при постоянном давлении (p = const);
3) изотермический - при постоянной температуре (T=const);
4) адиабатный - без внешнего теплообмена (q = 0);
5) политропный процесс, происходящий при постоянной
теплоемкости рабочего тела.
В табл. 2-4 приведены основные расчетные соотношения
для указанных термодинамических процессов.
Изменение внутренней энергии в термодинамических процессах
с идеальным газом:
u = cυ(Т2 – Т1);
(2-20)
энтальпия:
j = u + рυ
Изменение
энтальпии
процессе с идеальным газом:
в
любом
термодинамическом
i = cp (Т2 – Т1)
(2-21)
2.6. Второй закон термодинамики
Основные определения
Второй закон термодинамики устанавливает направление протекания
самопроизвольных тепловых процессов в природе и определяет условия
превращения теплоты в работу. Закон утверждает, что теплота в природе
самопроизвольно переходит только от тел более нагретых к менее
нагретым.
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В соответствии со вторым законом термодинамики для превращения
теплоты в работу в любом тепловом двигателе необходимо иметь два тела
с различными температурами. Более нагретое тело будет источником
теплоты для получения работы, менее нагретое - теплоприемником. При
этом к.п.д. теплового двигателя всегда будет меньше единицы.
Термический к.п.д. теплового двигателя:
(2-22)
где Q1 и Q2 - соответственно теплота, подведенная в цикле и
отданная теплоприемнику.
Для идеального цикла теплового двигателя, т.е. для прямого
обратимого цикла Карно:
(2-23)
где Т1 = Тмакс - температура горячего источника теплоты;
Т2 = Тмин - температура холодного источника теплоты или
теплоприемника.
Таблица 2-4
Соотношения Механическая
между
работа
параметрами
состояния
l=0
Процесс
Уравнение
процесса
Изохорный
υ = const
Изобарный
р = const
Изотермический
Т = const
рυ = const
р1υ1 = р2υ2
pυk = const
р1υk1 = р2υk2
Адиабатный
l = р (υ2 – υ1) =
= R (Т2 – Т1)
l = RT
Теплота
q = сυ (Т2 – Т1)
q = ср (Т2 – Т1)
q=l
= RT
l=
q=0
=
=
Политропный
рυn = const
р1υn1 = р2υn2
l=
=
q = сυ
=
Примечание: здесь k и n – соответственно показатель адиабаты и
политропы.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Термический к.п.д. любого реального цикла теплового
двигателя всегда меньше термического к.п.д. цикла Карно для того
же интервала температур.
Важнейшим параметром состояния вещества является энтропия
S. Изменение энтропии в обратимом термодинамическом процессе
определяется уравнением, являющимся аналитическим выражением
второго закона термодинамики:
dS =
(2-24)
Для 1 кг вещества:
ds =
где dq - бесконечно малое количество теплоты, подводимой
или отводимой в элементарном процессе при температуре Т, кДж/кг.
Энтропия является функцией состояния, поэтому ее изменение в
термодинамическом процессе определяется только начальными
и конечными значениями параметров состояния. Изменение энтропии
в основных термодинамических процессах:
- в изохорном:
(2-25)
- в изобарном:
(2-26)
- в изотермическом:
=R
(2-27)
- в адиабатном:
(2-28)
- в политропном:
(2-29)
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.7. Водяной пар
Основные определения
Пар может быть влажным, сухим насыщенным и перегретым.
Удельный объем влажного пара:
(2-30)
где υ' и υ" - соответственно удельный объем воды и пара на
линии насыщения, м3/кг;
х - степень сухости пара.
Теплота, энтальпия, энтропия:
а) сухого насыщенного пара:
λ'' = λ' + r;
i'' = λ'' + рυ0;
s'' = c'm
(2-31)
где λ'= c'mtн - теплота кипящей жидкости, кДж/кг;
r - теплота парообразования, кДж/кг;
υ0 - удельный объем воды при t = 0°С;
Тн - температура кипения (насыщения), К;
с'm - средняя теплоемкость воды в интервале температур от
0 до tн °С, кДж/(кг К);
б) влажного пара:
λх = λ' + rх, iх = λх + рυ0;
sx = c'm
(2-32)
в) перегретого пара:
λ = λ' + r + qпер, i = λ + рυ0;
s = c'm
(2-33)
где qпер = cpm(T-Tн) - теплота перегрева пара, кДж/кг;
Т - температура перегретого пара, К;
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
срт - средняя изобарная теплоемкость перегретого пара в
интервале температур от Тн до Т, кДж/(кг К).
Расчеты термодинамических процессов с водяным паром
производятся с помощью термодинамических таблиц и диаграмм
состояний
водяного пара.
Особое значение для расчетов
процессов с водяным паром имеет is-диаграмма, каждая точка па
которой соответствует определении значениям параметров состояния
р, υ, Т, i, s. На is-диаграмме нанесены изобары, изотермы и изохоры.
Адиабатный
обратимый
процесс
изображается
отрезком
вертикальной прямой (s = const).
Изменение внутренней энергии u и работа l в любом процессе:
u2 – u1 = (i2 – i1) – (p2υ2 – p1υ1);
l=
(2-34)
(2-35)
Подведенная или отведенная теплота:
- в изохорном процессе:
qυ =
= (i2 – i1) – υ (p2 – p1);
(2-36)
- в изобарном процессе:
qp =
(2-37)
- в изотермическом процессе:
qт = Т
= T (s2 – s1)
(2-38)
В этих формулах индексы 1 и 2 относятся соответственно к
начальному и конечному состояниям водяного пара.
2.8. Истечение и дросселирование газов и паров
Основные определения
Истечение газов и паров рассчитывается на основе первого
закона термодинамики для движущегося газа, учитывающего работу
проталкивания газа и изменение его кинетической энергии в потоке.
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для идеального газа теплоту процесса можно записать в виде:
q = i2 – i1 +
где i1; с1, и i2; c2 - энтальпия и скорость в рассматриваемых сечениях потока.
При адиабатном течении q = 0.
Теоретическая скорость в выходном сечении сопла:
ct = 44,8
(2-39)
где i1 и i2 - энтальпия пара или газа соответственно на входе и
выходе из сопла, кДж/кг;
с1 - скорость на входе в сопло, м/с.
Теоретический
расход
газа
через
сопло
при
установившемся движении:
mt =
(2-40)
где сt, f и υ - теоретическая скорость, площадь сечения и
удельный объем пара или газа в рассматриваемом сечении сопла.
Для выходного сечения сопла:
mt =
(2-41)
для минимального сечения сопла Лаваля:
mt =
(2-42)
Критическое соотношение давлений для сопла:
(2-43)
где k = cp/cυ – для газов.
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Значения
:
Двухатомный газ.......................0,528
Перегретый водяной пар..........0,546
Насыщенный пар.......................0,577
Давление в горловине сопла Лаваля:
рг = ркр= ро
При расчете истечения
пользоваться формулами:
идеальных
ct =
где
(2-44)
кр
газов
можно
также
(2-45)
= р1/p0 - отношение давлений для сопла;
mt = f1
(2-46)
Если =
, то при течении газов скорость и расход газа можно
определить по формулам:
сt =
(2-47)
mt = f
(2-48)
Дросселированием или мятием называется необратимый
процесс понижения давления в потоке при прохождении им местного
сужения канала.
При адиабатном дросселировании газа или пара справедливо
равенство:
i1 +
(2-49)
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Если c1 2, что практически всегда может быть обеспечено,
получим основное соотношение для процесса дросселирования:
i2 = i1
Идеальный газ дросселируется без изменения температуры. При
дросселировании реального газа с начальной температурой, равной
температуре инверсии Тиr, процесс также будет изотермическим.
Если начальная температура Т1 < Ти, то дросселирование реального
газа происходит с понижением температуры; если Т1 > Ти - с
повышением. Значение Ти определяется природой газа и его
давлением.
Возрастание энтропии при адиабатном дросселировании
идеального газа:
(2-50)
где р - начальное давление;
р - понижение давления при дросселировании.
Потеря
работоспособности
рабочим
телом
дросселировании:
l = T0
при
(2-51)
где Т0 - низшая температура в рассматриваемой системе тел
(например, температура окружающей среды), К.
2.9. Циклы паросиловых установок
Основные определения
Термический к.п.д. цикла паросиловой установки (рис. 2-1,
2-2):
ηt =
(2-52)
где i1 и i2 - энтальпия пара до и после адиабатного расширения;
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
i'2 и i'3 - энтальпия конденсата до и после сжатия в насосе.
Удельный
расход
пара
в
цикле
паросиловой
установки, кг/(кВт ч):
d=
(2-53)
Для цикла паросиловой установки с вторичным перегревом
пара, схема которого приведена на рис. 2-3, термический к.п.д.:
ηt =
(2-54)
В регенеративном цикле с тремя отборами пара (рис.2-4)
полезная работа 1 кг пара:
lp = (i1 – i2) –
где
(iI – i2) –
(iII – i2) –
(iIII –i2),
(2-55)
- доли отбираемого пара на регенерацию.
Рис. 2-1
Рис. 2-2
Значения энтальпий определяются по is-диаграмме для
заданных параметров цикла в соответствии с рис. 2-5.
Подводимая в цикле теплота (без учета работы насоса,
подающего конденсат в котел):
q1p = i1 где
I
I,
- энтальпия конденсата, поступающего в котел.
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2-3
Термический к.п.д.
регенеративных отборах):
Рис. 2-4
цикла
с
регенерацией
(при
трех
(2-56)
Рис. 2-5
Рис. 2-6
При осуществлении регенеративного цикла по схеме,
приведенной на рис. 2-6, доли отбираемого пара определяются по
соотношениям:
(2-57)
где
- энтальпия конденсата перед поступлением в систему
регенеративного подогрева, кДж/кг:
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(2-58)
i'2 - энтальпия конденсата на выходе из конденсатора.
Следует учитывать, что в регенеративном цикле паросиловой
установки в конденсатор поступает доля пара, равная:
(2-59)
2.10. Циклы двигателей внутреннего сгорания
и газовых турбин
Основные определения
Термический к.п.д. цикла двигателя внутреннего сгорания
(рис. 2-7):
ηt =
,
здесь
(2-60)
= υ1/υ2 - степень сжатия;
υ1 и υ2 - соответственно объемы в начале и конце сжатия;
= р3/р2 - степень повышения давления в процессе изохорного
подвода теплоты;
= υ4/υз - степень предварительного расширения;
k - показатель адиабаты.
Рис. 2-7
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При
= 1 - только изохорный подвод теплоты:
=
(2-61)
При λ = 1 только изобарный подвод теплоты:
=
(2-62)
Термический к.п.д. цикла газотурбинной установки (ГТУ)
с адиабатным сжатием и изобарным подводом теплоты (рис.
2-8):
ηt =
(2-63)
где = p2/p1 - степень повышения давления в компрессоре.
При условии предельной регенерации в цикле (рис. 2-9):
(2-64)
где
- степень повышения
температуры в
процессе подвода теплоты.
Рис. 2-8
Рис. 2-9
Теплота, передаваемая в регенераторе:
qp = cp (Т4 – Т2),
где
- степень регенерации ( < 1),
33
(2-65)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(2-66)
2.11. Циклы холодильных машин
Основные определения
Холодильный коэффициент идеальной холодильной машины,
работающей по обратному циклу Карно:
(2-67)
где Тмин и Тмакс - соответственно низшая и высшая температуры в
цикле.
Холодильный
коэффициент
воздушной
холодильной
машины (рис. 2-10):
(2-68)
где Т1 и Т2 - соответственно температуры начала и конца
адиабатного сжатия;
Т3 и T4 - температуры начала и конца адиабатного
расширения в детандере.
Работа сжатия в компрессоре воздушной холодильной машины:
lк = ср (Т2 – Т1) = i2 – i1
(2-69)
Работа расширения в детандере:
lд = ср (Т3 – Т4) = i3 – i4
(2-70)
Холодопроизводительность:
q2 = ср (Т1 – Т4) = i1 – i4
(2-71)
Отводимая в цикле теплота:
q1 = cр (T2-T3) = i2 – i3
34
(2-72)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Холодильный коэффициент парокомпрессионной холодильной
машины (рис. 2-11):
(2-73)
где i1 и i2 - энтальпия хладагента в начале и конце процесса
сжатия в компрессоре;
i3 - энтальпия жидкого хладагента после конденсации.
Рис. 2-10
Рис. 2-11
2.12. Влажный воздух
Основные определения
По закону Дальтона давление влажного воздуха р равно сумме
парциальных давлений сухого воздуха рв и пара рп, находящегося в
объеме влажного воздуха.
Плотность пара в объеме влажного воздуха п, кг/м3, называют
абсолютной влажностью воздуха. Каждому состоянию влажного
воздуха соответствует вполне определенное максимальное
возможное значение плотности пара п.м. Если температура влажного
воздуха t меньше или равна температуре насыщения водяного пара tн
при давлении смеси р, то величина п.м. определяется по температуре
t с помощью таблиц насыщенного водяного пара. Если температура
смеси t больше tн, то п.м. определяется по таблицам перегретого
водяного пара для значений t и p.
Величину
= п/ п.м. называют относительной влажностью
воздуха. Величина
приближенно определяется отношением
парциальных давлений пара во влажном воздухе рп к максимально
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
возможному значению рп.м., соответствующему полному насыщению
воздуха без изменения его температуры.
Значение рп.м. при t < tн (для давления р) определяется по
таблицам насыщенного водяного пара. Если температура воздуха
t > tн, то рп.м. принимается равным давлению влажного воздуха. При
нагревании влажного воздуха выше температуры насыщения
водяного пара при давлении смеси относительная влажность воздуха
не изменяется.
Температура,
при
которой
вследствие
охлаждения
ненасыщенные влажный воздух становится насыщенным ( = 100%),
называется температурой точки росы.
Отношение массы пара тп, находящегося во влажном воздухе, к
массе сухого воздуха mв называют влагосодержанием и выражают в
граммах влаги на 1 кг сухого воздуха.
Значение d можно определить по приближенному соотношению:
d = 622
= 622
(2-74)
Энтальпия влажного воздуха:
i=iв + diп
(2-75)
где iв и iп - соответственно энтальпия 1 кг сухого воздуха и
водяного пара.
Расчетная формула для определения энтальпии влажного
воздуха:
i = t+d (2500 +1,93t)
(2-76)
Технические расчеты процессов с влажным воздухом
производятся чаще всего по id-диаграмме влажного воздуха, которая
строится для определенного давления, например рб =745 мм рт. ст.
(рис. 2-12).
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2-12
В id-диаграмме угол между осями координат t и d равен 135°. На
id-диаграмме наносят линии: изотермы t = const (по температуре
сухого термометра), изоэнтальпы i = const, постоянной
относительной влажности
= const, постоянных значений
температуры мокрого термометра tм = const. На линии = 100%
значения t и tм совпадают. Под линией
100% нанесена линия
рп = f(d) - линия парциальных давлений пара.
На рис. 2-12 показаны основные процессы, которые могут быть
определены по id-диаграмме. Если температура воздуха по сухому
термометру tА И температура мокрого термометра tМА, то состояние
воздуха определится на id-диаграмме точкой А.
Точка росы определяется охлаждением воздуха при d = const.
Это состояние воздуха характеризуется точкой В. Охлаждение
воздуха ниже точки росы изображается линией, идущей по = 100%.
Этот процесс В-В' сопровождается уменьшением d, так как из воздуха
выпадает влага при частичной конденсации пара.
Нагревание воздуха от состояния, соответствующего точке А,
изображается линией АС. Количество влаги в воздухе при этом не
изменяется.
Процессу насыщения воздуха влагой при i = const от состояния в
точке С соответствует линия CD. При увлажнении воздуха впуском в
него пара новое состояние воздуха (i2; d2) определяется по
начальному (i1; d1) из теплового и материального баланса процесса
смешивания:
i2 = i1 + dпiп ×10-3;
(2-77)
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
d2 = d1 + dп,
(2-78)
где iп и dп - энтальпия, кДж/кг, и количество подаваемого
пара, г на 1 кг сухого воздуха.
На рис. 2-12 показано определение парциального давления пара
для состояния А влажного воздуха и рПМА для той же температуры
воздуха.
При смешивании двух объемов влажного воздуха с массами m1 и
т2 состояние смеси соответствует точке К, лежащей на id-диаграмме
на прямой EF, конечные точки которой соответствуют состояниям
смешиваемых масс воздуха m1 (E) и m2 (F).
Положение точки К определяется по соотношениям:
ЕК = ЕF
КF = ЕF
(2-79)
Рис. 2-13
Если влажный воздух будет соприкасаться с открытой
поверхностью воды, имеющей температуру tв, то между влажным
воздухом и водой в общем случае будет происходить массообмен и
теплообмен.
Если из точки Е (рис. 2-13), соответствующей состоянию
насыщенного воздуха, имеющего температуру tв, провести линию
d = const и tм = const, то диаграмма id разделится на 3 части:
I - вода испаряется и охлаждается, следовательно, воздух
насыщается влагой и нагревается от поверхности воды;
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
II - вода испаряется и нагревается, следовательно, воздух
насыщается и охлаждается;
III - пар из воздуха конденсируется на поверхности воды и
воздух охлаждается.
III. ОСНОВЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ
3.1. Теплопроводность
Основные определения
Количество
теплоты,
проходящей
однородную стенку в единицу времени:
Q = (t1 – t2) F,
через
плоскую
(3-1)
где λ - коэффициент теплопроводности материала стенки,
Вт/(м×К);
t1 и t2 - температуры поверхностей стенки, °С;
F - площадь стенки, м2;
- толщина стенки, м.
Для многослойной стенки:
Q=
(3-2)
λэк =
где λэк - эквивалентный коэффициент теплопроводности
многослойной стенки;
п - число слоев;
- толщины слоев стенки;
λ1, λ2, …,
- коэффициенты теплопроводности отдельных
слоев.
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Температура на поверхности слоев многослойной стенки:
t2 = t1
t3 = t 2
Линейная плотность теплового потока, Вт/м:
(3-3)
где l - длина трубы, м;
d1 и d2 - соответственно
диаметры трубы, м.
внутренний
и
наружный
Для многослойной цилиндрической стенки линейная плотность
теплового потока:
(3-4)
Температура
на
цилиндрической стенки:
поверхности
=
40
слоев
многослойной
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.2. Конвективный теплообмен
Основные определения
Тепловой поток при конвективном теплообмене между
теплоносителем и стенкой определяется по закону Ньютона Рихмана:
Q = (tж – tс) F,
(3-5)
- коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 К);
tc и tж - температура стенки и теплоносителя (жидкости).
При свободной конвекции, т.е. при относительном движении
теплоносителя только за счет разности плотностей нагретых и
холодных его частей:
где
Nu = A (GrжPrж)m
(3-6)
В табл. 3-1 приведены значения величин А и m для различных
условий теплообмена.
Таблица 3-1
Вид поверхности
А
m
GrжРгж
Горизонтальные трубы:
ламинарный режим
Вертикальные трубы и
плоские вертикальные
поверхности:
ламинарный режим
турбулентный режим
0,5
0,25
103 < GrжРгж < 108
0,76
0,15
0,25
0,33
103 < GrжРгж < 109
GrжРгж > 109
Для вынужденной конвекции, т.е. при движении теплоносителя
за счет внешних сил:
Nu = B RenжPrlж
(3-7)
При ламинарном движении в трубах критериальное уравнение
дополняется множителем
В табл. 3-2 приведены значения коэффициентов В, п, l.
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 3-2
Вид движения теплоносителя
В
п
Турбулентное движение около горизонтальной
пластины
0,037 0,8
Ламинарное движение около горизонтальной
пластины
0,66 0,5
Турбулентное движение в трубе
0,021 0,8
Ламинарное движение в трубе
0,15 0,33
3
Поперечное обтекание трубы (l0 < Reж < 10 )
0,5
0,5
3
9
Поперечное обтекание трубы (10 < Reж < 10 )
0,25 0,6
Поперечное обтекание коридорных пучков труб 0,23 0,65
Поперечное обтекание шахматных пучков труб 0,41 0,6
l
0,43
0,43
0,43
0,43
0,38
0,38
0,33
0,33
Критерии Нуссельта
Nuж =
где
- коэффициент теплоотдачи;
l - определяющий геометрический размер (для трубы –
диаметр, для горизонтальной пластины - длина, для вертикальной
пластины - высота);
λж - коэффициент теплопроводности теплоносителя.
Критерий Рейнольдса:
Re =
где
- линейная скорость;
vж - кинематическая вязкость.
Критерий Прандтля:
Pr =
где
- температуропроводность теплоносителя.
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Критерий Грасгофа:
Gr =
где g - ускорение свободного падения;
- термический коэффициент объемного расширения для
газов
,
где t - температурный напор между средой и поверхностью
теплообмена.
3.3. Теплообмен при кипении и конденсации
Основные определения
При кипении воды коэффициент теплоотдачи можно определить
по формуле:
143,2
где
ts - температурный напор
поверхностью нагрева, °С;
р - давление пара, МПа.
Тепловая нагрузка при кипении:
(3-8)
между
q=
жидкостью
и
(3-9)
Теплоотдача при конденсации:
Nu = A(GasPrsKs)n,
где Ga =
Prs =
Ks =
критерии.
43
Nu =
(3-10)
– безразмерные
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Определяющим размером l для горизонтальных труб является
диаметр, для вертикальных поверхностей - высота. Определяющей
температурой - температура конденсации ts.
А
Для горизонтальных труб..................0,72
Для вертикальных поверхностей......0,42
n
0,25
0,28
3.4. Теплообмен излучением
Основные определения
Энергия,
излучаемая
температуру, Т:
поверхностью
Е=с
тела,
,
имеющего
(3-11)
где со = 5,670 Вт/(м2 К4) - коэффициент излучения абсолютно
черного тела;
- степень черноты тела;
с - коэффициент излучения серого тела.
Теплообмен излучением между двумя параллельными
поверхностями:
Q = c0
где
(3-12)
- приведенная степень черноты системы.
Теплообмен излучением между излучающим
окружающей его оболочкой описывается уравнениями:
q=
,
газом
и
(3-13)
где
- степени черноты, соответствующие поверхностям
теплообмена;
Т1 и Т2 - абсолютная температура поверхностей, К.
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Теплообмен излучением между поверхностями F1 и F2, когда
поверхность F2 окружает поверхность F1, может рассчитываться по
формулам для плоских параллельных поверхностей, но приведенная
степень черноты будет равна:
Если F1 значительно меньше F2, то np = 1.
Степень черноты газа определяется по номограммам (рис. 3-1,
3-2, 3-3) с учетом парциального давления излучающего газа и
средней длины l пути луча, которая определяется по формуле:
l = 3,6 ,
(3-14)
где V - объем излучающего газа, м3;
F - поверхность оболочки, м2.
Рис. 3-2
Рис. 3-1
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3-3
3.5. Теплопередача
Основные определения
Количество теплоты, передаваемой от одного теплоносителя к
другому через разделяющую стенку в единицу времени, определяется
уравнением:
Q=k
(3-15)
где k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 К);
и
- температуры теплоносителей.
При теплопередаче через плоскую однородную стенку:
k=
(3-16)
где
и
- коэффициенты теплоотдачи на поверхностях стенки;
λ - коэффициент теплопроводности материала стенки;
- толщина стенки.
Для многослойной стенки коэффициент теплопередачи:
(3-17)
1
k
n
1
 i
1 i1   2
i
,
1
где
и λi - толщины и теплопроводности слоев стенки.
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Температура поверхностей стенки:
При теплопередаче через цилиндрическую стенку:
) l;
Q
(3-18)
(3-19)
где kl - коэффициент теплопередачи, отнесенный к единице
длины трубы;
l - длина трубы.
Температура на внутренней и наружной поверхностях
трубы:
Теплопередача через ребристую стенку:
Q = k1
) F1 = k2
) F 2,
(3-20)
где F1 и F2 - площади соответственно неоребренной и оребренной
поверхностей;
k1 =
k2 =
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
IV. КОМПРЕССОРЫ
4.1. Компрессоры
Основные определения
Теоретический
рабочий процесс ступени поршневого
компрессора приведен на рис. 4-1. Отношение объема всасывания Vвс
к рабочему объему цилиндра Vh представляет объемный
коэффициент ступени:
(4-1)
где
= Vo /Vh - коэффициент вредного объема;
V0 и Vh - соответственно вредный и рабочий объемы
цилиндра;
= p2/р1 - отношение давлений в ступени;
n2 - показатель политропы расширения газа, остающегося
во вредном объеме.
Действительный рабочий процесс компрессора, изображаемый
его индикаторной диаграммой (рис. 4-2), отличается от
теоретического, прежде всего дополнительной работой вследствие
сопротивления
всасывающих
и
нагнетательных
клапанов
(заштрихованная площадь).
Отношение поданного компрессором газа V, приведенного к
параметрам всасываемой среды, к теоретической производительности
компрессора VT называется коэффициентом подачи:
λ=
Теоретическая производительность цилиндра компрессора, м3/ч:
VТ = 60
где D и S - диаметр цилиндра и ход поршня, м;
п - частота вращения вала в минуту;
48
(4-2)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
λ = λ0λрλтλут,
где λр - коэффициент, учитывающий понижение давления при
всасывании вследствие сопротивления системы всасывания;
λт - коэффициент, учитывающий повышение температуры
(понижение плотности газа) от нагревания газа при контакте со
стенками системы всасывания и стенками цилиндра;
λут - коэффициент, учитывающий утечки через неплотности
во всасывающих клапанах и поршневых кольцах.
Если параметры всасываемого газа р0 и Т0, а в конце всасывания
(начале сжатия) в цилиндре р1 и Т1, то:
λр =
λт =
Рис. 4-2
Рис. 4-1
λут =
где Gвс И Gут - соответственно масса всасываемого газа и утечек в
процессе сжатия и нагнетания.
Теоретическая работа сжатия 1 кг газа в компрессоре:
а) изотермическое сжатие:
lиз = RT1
(4-3)
б) адиабатное сжатие:
lад =
(4-4)
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в) политропное сжатие с показателем политропы n:
lпол =
Производительность
физических условиях:
(4-5)
компрессора
Vн = V
Vн
при
нормальных
(4-6)
где
V - производительность
компрессора
при
параметрах
окружающей среды;
р0 и t0 - абсолютное давление и температура окружающей
среды;
рн - давление при нормальных физических условиях.
Если при давлении всасывания р1 производительность цилиндра
компрессора V1, м3/с, то теоретическая работа сжатия в секунду или
теоретическая мощность определяется по формулам:
Nиз = р1V1
(4-7)
Nад =
(4-8)
Nпол =
(4-9)
Действительная эффективная мощность привода компрессора:
(4-10)
где
ηад,
ηпол - соответственно изотермический,
,
адиабатный и политропный индикаторные к.п.д. компрессора;
- соответственно эффективные к.п.д.;
ηм - механический к.п.д. компрессора (ηм = 0,8 ÷ 0,95);
(4-11)
кВт;
где Ni - индикаторная или внутренняя мощность компрессора,
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ni =
(4-12)
pi - среднее индикаторное давление, МПа;
п - частота вращения вала, об/мин;
Vh - рабочий объем цилиндра, л.
V. ТОПЛИВО И ЕГО СЖИГАНИЕ
5.1. Состав топлива
Основные определения
В настоящее время главным источником получения энергии для
бытовых и технологических целей является органическое топливо.
Топливом называются углеродистые соединения, при сгорании
которых
выделяется
количество
тепла,
достаточное
для
промышленного использования.
В состав топлива входят горючие и негорючие элементы.
Характеристики топлива могут быть отнесены:
- к рабочей массе составляющих элементов:
Cр+Hр + Oр + Nр + Sр+Ар + Wр = I00 %;
(5-1)
- к сухой массе:
Cс+Hс+ Oс + Nс + Sс + Ас =100 %;
(5-2)
- к горючей массе:
Cr + Hr + Or + Nr + Sr =100 %;
(5-3)
- к органической массе:
Cо + Hо + Oо + Nо + Sоop =100 %
(5-4)
В вышеприведенных формулах элементы топлива: С – углерод,
Н – водород, О – кислород, N – азот, S – сера, А – зола, W – влага
заданы в процентах на 1 кг массы топлива.
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Влага W и минеральные примеси, переходящие при горении в
золу А, составляют балласт топлива W+А.
Пересчет элементарного состава топлива с одной массы на
другую осуществляется по формулам типа:
Ср = СrК; Нр = НrК и т.д.,
(5-5)
где К - переводной коэффициент.
Переводные коэффициенты для пересчета элементарного
состава топлива с одной массы на другую приведены в табл. 5-1.
Теплотой сгорания топлива называется количество теплоты,
выделяющееся при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого
топлива. Для газообразного топлива теплоту сгорания относят к 1 м3
при нормальных физических условиях.
Различают теплоту сгорания топлива высшую Qрв и низшую Qрн,
кДж/кг:
Qрв – Qрн = 224Нр + 25Wр
(5-6)
В практических расчетах чаще пользуются низшей теплотой
сгорания топлива Qрн.
Низшую теплоту сгорания рабочей массы твердого и жидкого
топлива, кДж/кг, определяют по формуле:
Qрн = 338СР + 1025НР + 108,5 (ОР – SР) – 25WР
(5-7)
Для газообразного топлива, МДЖ/М3:
Qсн = 0,108H2+0,126CO+0,234H2S+0,358CH4+
+ 0,638С2Н6+0,913С3Н8+1,187С4Н10+
+ 1,461 С5Н12 + 0,591С2Н4 + 0,86С3Н6 +
+ 1,135 С4Н8
(5-8)
Для составления норм расхода, сравнения тепловой ценности
различных видов топлива пользуются понятием условное топливо.
Теплота сгорания условного топлива принимается равной
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7000 ккал/кг или 29,3 МДж/кг. Пересчет расходов натурального
топлива на условное производится с помощью теплового эквивалента
топлива:
Ву = ВрЭ,
(5-9)
где Ву и Вр - расходы соответственно условного и рабочего топлива,
кг;
Э - тепловой эквивалент топлива, определяемый как частное от
деления теплоты сгорания натурального топлива на теплоту сгорания
условного топлива:
, если Qрн – в ккал/кг,
Э=
(5-10)
так как 7000 × 4,19 = 29,3 МДж/кг,
, если Qрн – в МДж/ кг
Э=
Заданная
масса
топлива
Рабочая
Сухая
рабочая
(5-11)
Масса топлива, на которую делается пересчет
сухая
горючая
органическая
1
1
Горючая
1
Органическая
1
5.2. Процесс горения топлива
Основные определения
Горение топлива - это химический процесс соединения горючих
веществ топлива с кислородом воздуха, который сопровождается
интенсивным выделением тепла. Горение топлива может быть
полным или неполным.
Горение будет полным, если оно происходит при достаточном
количестве окислителя и завершается полным окислением горючих
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
элементов топлива. Газообразные продукты сгорания при этом
состоят в основном из СО2, Н2О и N2.
При неполном сгорании в продуктах сгорания, кроме
перечисленных соединений, содержится СО.
Теоретическое количество воздуха кг, необходимое для
сгорания 1 кг твердого или жидкого топлива при нормальных
условиях, определяется по формуле:
Lт =
(5-12)
При нормальных условиях плотность воздуха в = 1,293 кг/м3,
поэтому объемный расход воздуха Vт, м3/кг, для сгорания 1 кг
топлива определяется по формуле:
Vт =
(5-13)
VT = 0,0889Cр+0,265HP+0,033(SPл – Oр),
(5-14)
где Ср, Нр, Sp, Ор - элементарный состав топлива на рабочую массу,
%.
Действительное количество воздуха, необходимого для сгорания
1 кг топлива, определяется путем умножения теоретически
необходимого количества воздуха на коэффициент избытка воздуха:
Vд =
т
(5-15)
Для газообразного топлива
теоретически необходимое
3
количество воздуха, в м , для сгорания 1 м3 сухого газа определяется
по формуле:
Vт =
+
(5-16)
где СОт, Нт2 и т.д. - содержание отдельных газов в газообразном
топливе в процентах по объему. Символом СmНn обозначены
непредельные углеводороды (например, С2Н4).
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Действительное количество воздуха Vд определяется по
формуле (5-15).
Объем дымовых газов Vr определяется суммированием объемов
сухих газов Vс.r и водяных паров Vв.п:
Vr = Vс.r + Vв.п
(5-17)
При этом:
Vc.r =
где
,
=
Следует обращать внимание на количество воздуха,
участвовавшего в процессе горения.
При = 1 Vд = Vт, что дает минимальный объем сухих газов
; при
> 1 объем сухих газов следует определять с учетом
избытка воздуха:
Vс.г =
(5-18)
,
(5-19)
где 0,79Vт - объем азота в теоретически необходимом
количестве воздуха, м3/кг;
0,0187Кр - объем трехатомных газов.
КР = CP + 0,375SP
(5-20)
Объем водяных паров, м3/кг, при плотности в нормальных
условиях в.п = 0,805 кг/м3 определяется по формуле:
Vв.п =
(5-21)
или
Vв.п = 0,0124 (
(5-22)
Объем продуктов сгорания газообразного топлива определяется
также по формуле (5-17), при этом:
= 0,01 (СО2 + СО + H2S + СН4 + 2С2Н4)
55
(5-23)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При
= 1:
= 0,01 (H2S + Н2 + 2СН4 + 0,124dr +
+
(5-24)
где dг - влагосодержание газообразного топлива, г/м3.
При > 1:
(5-25)
Объем сухих газов при
> 1 определяется с учетом того, что:
(5-26)
При атмосферном давлении и температуре t объем газов, м3/кг,
определяется по формуле:
Vtг = Vг
(5-27)
Энтальпия продуктов сгорания I кДж/кг определяется как сумма
минимальной энтальпии продуктов сгорания (при = 1) и энтальпии
избыточного воздуха при температуре продуктов сгорания tг °С.
При > 1:
I=
где
(5-28)
- энтальпия воздуха при = 1, кДж/кг;
- энтальпия продуктов сгорания при = 1, кДж/кг;
;
св, сг, св.п - соответственно средние изобарные объемные
теплоемкости воздуха, газов и водяных паров;
tв и tг - соответственно температуры воздуха и продуктов
сгорания, °С.
56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
VI. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
6.1. Тепловой баланс, к.п.д. котельного агрегата
и расход топлива
Основные определения
Если принять количество тепла, вносимого в топку котельного
агрегата, равным теплоте сгорания 1 кг топлива, то уравнение
теплового баланса котельного агрегата записывается в следующем
виде:
Qрн = Q1 +
(6-1)
где Qpн - теплота сгорания топлива, кДж/кг;
Q1 - полезно использованное (на получение пара)
тепло, кДж/кг;
- сумма всех тепловых потерь в котельном
агрегате, кДж/кг.
= Q2 + Q3 + Q4 + Q5 ,
(6-2)
где Q2 - потери тепла с уходящими газами, кДж/кг;
Q3 - потери тепла от химической неполноты сгорания,
кДж/кг;
Q4 - потери от механической неполноты сгорания, кДж/кг;
Q5 - потери тепла в окружающую среду, кДж/кг.
Тепловые потери могут быть отнесены к теплоте
сожженного топлива в процентах. Тогда:
100 = q1 +
;
(6-3)
(6-4)
где
q1 =
q2 =
q3 =
q4 =
q5 =
57
(6-5)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Полезно использованное тепло топлива в котельном агрегате
может быть определено двумя способами:
1) как разность тепла топлива и суммы всех потерь тепла:
(6-6)
2) из уравнений теплового баланса:
BQ1 = D (iп
iп.в) ,
(6-7)
откуда
Q1 =
(6-8)
где В - расход топлива, кг/ч;
D - количество получаемого пара, кг/ч;
in - энтальпия пара, кДж/кг;
iп.в. - энтальпия питательной воды, кДж/кг.
Коэффициент полезного действия котельного агрегата в
процентах (к.п.д.) к.а может быть представлен как отношение
полезно использованного тепла к теплу топлива:
ηк.а =
(6-9)
или получен из уравнения теплового баланса:
ηк.а = q1 = 100
(6-10)
Если известны паропроизводительность котельного агрегата,
параметры пара и питательной воды, то к.п.д. котельного агрегата
можно определить из выражения:
ηк.а =
(6-11)
Потери тепла с уходящими газами Q2 определяются как разность
между энтальпией уходящих газов и энтальпией воздуха,
участвовавшего в горении и поступившего через неплотности в
обмуровке:
(6-12)
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где Vг.ух - объем дымовых газов на выходе из последнего
газохода, м3/кг;
сг - средняя объемная теплоемкость газов,
3
кДж/(м К) при tyx;
tyx - температура дымовых газов за котлоагрегатом, °С;
yx - коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом;
Vт - теоретически необходимое количество воздуха для
сжигания 1 кг топлива, м3/кг;
св
- средняя
объемная
теплоемкость
воздуха,
3
кДж/(м К) при tв;
tв - температура воздуха в котельной, °С.
Потери тепла от химической неполноты сгорания топлива,
кДж/кг:
,
(6-13)
где Кр
- приведенное содержание углерода в топливе,
определяемое по формуле (5-19), %;
СО - содержание окиси углерода в уходящих газах, %;
RO2 - содержание CO2 + SO2 в уходящих газах, %.
Потери тепла от механического недожога Q4, КДЖ/КГ,
обусловлены тем, что отдельные частицы топлива полностью не
сгорают в топочном устройстве:
Q4 =
(6-14)
где
- потери со шлаком, кДж/кг;
- потери с провалом, кДж/кг;
- потери с уносом, кДж/кг.
Потери тепла в окружающую среду Q5 являются следствием
теплоотдачи наружных поверхностей обмуровки и металлических
частей котлоагрегата, имеющих более высокую температуру, чем
температура окружающей среды.
В расчетах потери Q5, кДж/кг, принимаются по нормативным
данным, а при испытаниях котельных агрегатов - определяются из
уравнения теплового баланса:
Q5 = Qрн – (Q1 + Q2 + Q3 + Q4)
59
(6-15)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Расчетная формула для определения расхода топлива:
В=
(6-16)
Отношение часовой паропроизводительности котельной
установки к часовому расходу топлива называется испарительной
способностью топлива, кг пара/кг топлива:
И=
Зная QPH и
по формуле:
к.а,
(6-17)
испарительную способность можно определить
И=
(6-18)
VII. ТЕПЛОИСПОЛЬЗУЮЩИЕ УСТАНОВКИ
7.1. Теплообменные аппараты
Основные определения
Уравнение теплового баланса теплообменника:
(7-1)
где m1 и m2 - массовые расходы теплоносителей, кг/с;
и
- средние массовые изобарные теплоемкости
теплоносителей, Дж/(кг К);
t'1 и t"1, t'1 и t"2 - температуры первого и второго
теплоносителей соответственно на входе и выходе, 0С;
mcp = W - водяной эквивалент теплоносителя, Дж/К.
Из уравнения теплового баланса следует:
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Количество теплоты, переданной от одного теплоносителя
другому через разделяющую поверхность в единицу времени, равно:
Q=
tF,
(7-2)
где k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 К);
t - средний температурный напор по поверхности аппарата, °С;
F - расчетная поверхность теплообменного аппарата, м2,
;
(7-3)
- максимальная разность температур теплоносителей в
теплообменном аппарате;
- минимальная разность температур теплоносителей.
При прямоточном движении теплоносителей:
;
При противотоке, если (mcP)1 < (mcp)2:
;
Конечные температуры теплоносителей:
Массовые
расходы
теплоносителей
m1
или
m2
в
теплообменниках
без
изменения
агрегатного
состояния
теплоносителей определяются из равенства (7-1). В теплообменниках
с изменением агрегатного состояния одного из теплоносителей,
например при конденсации греющего пара, расход пара:
,
(7-4)
где i1 и iK - соответственно энтальпия пара на входе в
теплообменник и энтальпия конденсата на выходе из
теплообменника, кДж/кг.
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Расчет рекуперативных теплообменников ведется по средним
температурам теплоносителя и среднему значению коэффициента
теплоотдачи kц для цикла, состоящего из периода нагрева
и периода охлаждения
насадки. Длительность цикла
Средняя величина расчетного коэффициента теплопередачи для
цикла, Вт/(м2 цикл К), приближенно может быть определена:
,
(7-5)
где
- коэффициенты теплоотдачи соответственно для
периода нагрева и периода охлаждения, Вт/(м2 К);
и - длительность периодов цикла, с.
7.2. Выпарные установки
Основные определения
Выпарные
установки
применяются
для
повышения
концентрации раствора термическим путем. В процессе кипения
раствора удаляются пары растворителя и таким образом повышается
концентрация растворенного вещества в оставшемся растворе.
Выпаривание может производиться либо и одном аппарате, либо
в многокорпусной установке. Большинство многокорпусных
выпарных установок работает по прямоточной схеме (рис. 7-1), когда
в первый «головной» корпус выпарной установки подаются и жидкий
раствор (подлежащий сгущению) и греющий пар. При упаривании
растворов с большой температурной депрессией применяют
противоточные схемы, когда греющий пар поступает в первый по
порядку корпус, а жидкий раствор - в последний и переходит из
корпуса в корпус по направлению к первому.
Определение количества выпаренной воды и полученного
концентрированного раствора производится на основании уравнения
баланса сухих веществ. Если обозначить количество раствора,
поступающего в первый корпус Gнач, кг, содержание сухих веществ в
поступающем растворе bнач, %, количество выпаренной воды G, кг,
количество раствора после выпаривания Gкон, кг, и содержание сухих
веществ в конечной продукции bкон, %, то можно написать:
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(7-6)
откуда следует:
и
(7-7)
Рис. 7-1
Так как
то
и
(7-8)
Количество выпаренной воды на 1 кг раствора начальной
концентрации g, кг воды/кг раствора:
g=
(7-9)
Концентрация раствора по корпусам определяется по формуле:
bn 
bначGнач
bначGнач

,
n
Gнач   G Gнач  (G  G  G ... Gn )
1
2
3
1
(7-10)
где G1, G2, G3, Gn - количество воды в 1, 2, 3 и ... п-м корпусах.
Удельная
теплоемкость водного раствора ср,
%,
определяется по формуле:
ср =
(7-11)
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где сс - удельная теплоемкость сухого вещества, кДж/(кг К);
св - теплоемкость воды, кДж/(кг К);
b - процентное содержание сухого вещества
в
растворе, %.
Тепловые расчеты выпарных установок производятся с
применением уравнений теплового баланса и теплопередачи,
приведенных в гл. 3 и 7. Иногда поверхность нагрева отдельных
корпусов выпарной установки может быть определена по тепловому
напряжению поверхности нагрева qF = k t, кДж/(м2 с):
Fi =
(7-12)
где Qi - тепловая нагрузка корпуса, кДж/с.
Если известно массовое напряжение корпуса, Ui, кг/(м2 с), то
Fi =
(7-13)
где Gi - количество выпариваемой воды, кг/с.
Если допустить, что тепловые потери и самоиспарение в
установке отсутствуют, то определение нагрузок корпусов выпарной
установки может быть определено по следующей формуле:
Gn = Dn
(7-14)
Из этого выражения следует, что за счет 1 кг греющего пара,
поступающего в корпус, выпаривается 1 кг воды.
Для первого корпуса:
D1 = G1
(7-15)
Для установки без отбора экстрапара:
G1 = G2 = Gn =
(7-16)
При отборе экстрапара из отдельных корпусов Е1, Е2, Е3, ..., Еп:
Gn+1 = Gn
64
En
(7-17)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Количество воды, выпариваемой в первом корпусе, равно:
G1 =
(7-18)
Количество воды, выпариваемой в последующих корпусах,
начиная со второго определяется по соотношению (7-17).
Для последнего корпуса:
Gn =
(7-19)
Для выпарных станций, работающих под разрежением, En = 0 и
Gn поступает в конденсатор:
Gn = Dk
(7-20)
Если раствор поступает на выпарную установку с температурой
t ниже температуры кипения в первом корпусе t1, то расход пара
определяется по формуле:
D1 = G1 +
(7-21)
где r - скрытая теплота парообразования, кДж/кг.
Рис. 7-2
Иногда на электростанциях в качестве подпиточной воды для
котлов повышенного давления применяют дистиллят, получаемый в
испарителях, которые по принципу действия имеют много общего с
выпарными аппаратами. На теплоэлектроцентралях испарители могут
использоваться в качестве паропреобразователей. Вторичный пар
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
таких установок направляется потребителям тепловой энергии
района. Применение паропреобразовательных установок позволяет
значительно сократить потери конденсата греющего пара на ТЭЦ.
Первичным паром служит пар из отбора турбины.
Основной задачей теплового расчета испарительной установки
является определение необходимого расхода греющего пара при
заданной паропроизводительности. Формула для определения
количества дистиллята X, которое можно получить с одного
килограмма греющего пара, выводится из уравнения теплового
баланса испарителя (рис. 7-2):
,
(7-22)
где D1nep, D 1вт, D1k, D1в - расход первичного и вторичного
пара соответственно, конденсата и питательной воды, кг/ч;
i1в - энтальпия питательной воды, кДж/кг;
i 'пер, i '1вт - энтальпия конденсата первичного пара и
конденсата вторичного пара (при температуре
насыщения
вторичного пара), кДж/кг;
i"пер, i"1вт - энтальпия первичного и вторичного пара,
кДж/кг;
ηи - к.п.д. испарителя.
При параллельном питании испарителей водой количество
вторичного пара, образующееся на каждый 1 кг первичного в
испарителе п-й ступени, определяется по формуле:
Хn =
(7-23)
где Рп - процент продувки испарителя п ступени.
При последовательном питании их водой:
Хn =
(7-24)
66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Следовательно, когда весь вторичный пар предвключенной
ступени направляется в греющую секцию испарителя последующей
ступени, общая производительность установки будет равна:
in
D уст   X D
,
i 1пер
i 1
(7-25)
где п - число ступеней.
7.3. Дистилляционные и ректификационные установки
Основные определения
Дистилляция и ректификация - это термические способы
получения чистых продуктов из жидких смесей. Дистилляцией
называется перегонка смеси с полной конденсацией паров кипящей
смеси, а ректификацией - многократная перегонка смеси с частичной
конденсацией. Дистилляция и ректификация могут проводиться в
установках периодического и непрерывного действия.
Расход пара и ректификационных установках непрерывного
действия определяется на основании уравнения теплового баланса
колонны:
Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6,
(7-26)
где Q1 - тепло, вносимое начальной смесью, кДж/с;
Q2 - тепло, вносимое греющим паром, кДж/с;
Q3 - тепло, вносимое флегмой, кДж/с;
Q4 - тепло, уносимое парами с верхней тарелки в
дефлегматоре, кДж/с;
Q5 - тепло, уносимое с отходом жидкости из перегонного
куба, кДж/с;
Q6 - потеря тепла в окружающую среду, кДж/с.
Из этого уравнения находят:
Q2 = D(i iкд) = Q4 + Q5 + Q6
и затем расход греющего пара:
67
(Q1+Q3)
(7-27)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(7-28)
Отдельные составляющие уравнения
колонны определяют следующим образом:
теплового
баланса
Qi = GFcFtF,
(7-29)
где GF - количество смеси, поступающей в колонну, кг/с;
cF - теплоемкость смеси, кДж/(кг К);
tF - температура смеси, поступающей в колонну, °С;
Q2=D(i – iкд),
(7-30)
где D - количество греющего пара, кг/с;
i - энтальпия греющего пара, кДж/кг;
i кд - энтальпия конденсата греющего пара, кДж/кг;
,
(7-31)
где Gд - количество получаемого дистиллята, кг/с;
R - количество флегмы кг/кг или моль/моль дистиллята;
сА, СВ - теплоемкости компонентов А и В в смеси, кДж/(кг К);
д - процентное массовое содержание компонента А в
дистилляте;
tд - температура дистиллята, °С;
(7-32)
где rА, rВ - теплота парообразования компонентов смеси А и В,
кДж/кг;
(7-33)
где
куба, кг/с;
- количество отхода, выпускаемого из
68
перегонного
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-
процентное массовое содержание компонента А в
отходе;
- температура кубового остатка, 0С;
Q6 оценивается в процентах от общего расхода тепла на
колонну.
В раздел теплотехнических расчетов относят и определение
расходов воды на дефлегматор и конденсатор. Выражение для
определения расходов воды получают из уравнения теплового
баланса дефлегматора:
(7-34)
и конденсатора:
(7-35)
Где t'2, t''2 - начальная и конечная температура воды, °С;
t'д, t"д - начальная и конечная температура дистиллята в
конденсаторе, 0С;
св - теплоемкость воды, кДж/(кг К).
7.4. Сушильные установки
Основные определения
Сушильные установки классифицируются по ряду признаков,
среди которых наиболее существенны:
- способ подвода теплоты к поверхности материала
(конвективные, радиационные, с нагревом токами высокой частоты и
др.);
- режим работы (периодический или непрерывный);
- вид сушильного агента (воздух, дымовые газы, перегретый пар
и др.);
- характер циркуляции сушильного агента (с естественной или
искусственной циркуляцией);
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- давление в рабочем пространстве (атмосферные, вакуумные,
глубоко вакуумные-сублимационные) и др.
Влажность материала определяется в долях или процентах к
общей массе 0 или к абсолютно сухой массе :
(7-36)
где W - содержание влаги в материале, кг;
mсух - масса абсолютного сухого материала, кг.
Пересчет влажности:
(7-37)
Интенсивность испарения воды со свободной поверхности:
(7-38)
где F - поверхность,м2;
- время, с;
- коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 К);
r - теплота парообразования, Дж/кг;
tс.т и tм.т - соответственно температура сухого и мокрого
термометров в окружающем воздухе, 0С.
Состояние воздуха перед входом в рабочую камеру сушильной
установки при однократном использовании воздуха определяется
построением процесса нагревания атмосферного воздуха в
калорифере при d = const до заданной температуры на Id-диаграмме
(рис. 7-3, процесс АВ).
Если сушильная установка работает с рециркуляцией и известно
соотношение атмосферного и рециркулируемого воздуха, то
состояние смеси определяется решением задачи о смешивании двух
масс воздуха соответственно с параметрами свежего воздуха и
рециркулята с параметрами на выходе из рабочей камеры.
Действительное состояние воздуха на выходе из рабочей камеры
(точка С на рис. 7-3) определяется следующим образом.
Из точки В строится теоретический процесс сушки BE до
заданной конечной влажности воздуха или температуры на выходе из
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
рабочей камеры. По положению точки Е определяется теоретическое
значение количества влаги, испаряемой 1 кг воздуха в теоретическом
процессе:
(7-39)
Далее определяется результирующая теплового баланса рабочей
камеры:
,
(7-40)
где qдоб - добавочная теплота, подводимая к воздуху в рабочей
камере, кДж/кг испаренной влаги;
qпот - удельная величина потерь теплоты на нагревание
материала, транспортного средства и вследствие теплопередачи через
ограждения рабочей камеры, кДж/кг испарённой влаги.
По значениям
и dT определяется величина вспомогательного отрезка JЕF, который откладывается от точки Е вверх если
> 0,
или вниз, если
< 0:
(7-41)
Через полученную точку F из точки В проводится прямая до
пересечения ее с линией относительной влажности или изотермой
соответствующих состоянию воздуха на выходе из рабочей камеры
Действительное количество испаряемой влаги 1 м3 воздуха:
(7-42)
Расход воздуха на испарение 1 кг влаги:
l=
(7-43)
Расход теплоты:
q = l (iB – iA) – cвtм,
где св = 4,19 - теплоемкость воды, кДж/(кг К);
71
(7-44)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
tм - температура материала, поступающего в сушильную
камеру С.
0
Рис. 7-3
72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ИНФОРМАЦИИ
1. Брюханов, О.Н. Основы гидравлики и теплотехники:
Учебник для сред. проф. образования / О.Н. Брюханов, А.Т. Мелик –
Аракелян, В.И. Коробко. – М.: Издательский центр «Академия»,
2004. – 240 с.
2. Воскресенский,
В.Ю.
Краткий
курс
технической
термодинамики. – М.: РИО МГТА, 2000. – 303 с.
3. Нащокин, В.В. Техническая термодинамика и теплопередача.
Высшая школа, 1980. – 353 с.
4. Прибытков, И.А. Теоретические основы теплотехники:
Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования /
И.А. Прибытков, И.А. Левицкий; Под ред. И.А. Прибыткова. – М.:
Издательский центр «Академия», 2004. – 464 с.
5. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара:
Справочник. – М.: Издательство МЭИ, 1999. – 88 с.
6. Теплотехника: Учеб. для вузов /А.П. Баскакова, Б.В. Берг,
О.К. Витт и др.; Под ред. А.П. Баскакова. – 2-е изд., перераб. – М.:
Энергоатомиздат, 1991. – 224 с.: ил.
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение 1
Соотношения между наиболее употребительными в
теплотехнике единицами измерения
Масса
1 (кгс с2) /м = 9,80665 кг;
1 кг = 0,101972 (кгс с2)/м.
Сила
1 кгс = 9,80665 Н;
1 Н = 0,101972 кгс.
Давление
1 Н/м2 = 1 Па;
1 кгс/см2 = 98066,5 Па;
1 ат = 760 мм рт. ст. = 101 325 Па;
1 кгс/м2 = 1 мм вод. ст. = 9,80665 Па;
1 мм рт. ст. = 133, 322 Па;
1 Па = 1, 01972×10-5 кгс/см2 = 0,101972 кгс/м2;
1 Па = 7,5006×10-3 мм рт. ст. = 0,101972 мм вод. ст.
Работа и энергия
1 кгс м = 9,80665 Дж;
1 л.с. ч = 2,648×106 Дж;
1 кВт ч = 3,6×106 Дж = 860 ккал/ч;
1 Дж = 0,101972 кгс м;
1 Дж = 0,37764×10-6 л.с. ч = 0,27778×10-6 кВт ч.
Мощность
1 кгс м/с = 9,80665 Вт;
1 л.с. = 735,499 Вт;
1 Вт = 1 Дж/с = 0,101972 кгс м/с = 0,00136 л.с.;
1 Вт = 0,859845 ккал/ч.
Количество теплоты
1 кал = 4,1868 Дж;
1 ккал = 4186,8 Дж;
1 Дж = 0,23885 кал = 0,23885×10-3 ккал.
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тепловой поток
1 Дж/с = 1 Вт;
1 кал/с = 4,1868 Вт;
1 ккал/ч = 1,163 Вт;
1 Вт = 0,23885 кал/с = 0,859845 ккал/ч.
Плотность теплового потока
1 ккал/(м2 ч) = 1,1630 Вт/м2;
1 Вт/м2 = 0,23885×10-4 кал/(см2 с) = 0,859845 ккал/(м2 ч).
Удельная теплоемкость, удельная энтропия
1 кал/(г К) = 1 ккал/(кг К) = 4186,8 Дж/(кг К);
1 Дж/(кг К) = 0,23885×10-3 кал/(г К) = 0,23885×10-3 ккал/(кг К).
Коэффициент теплоотдачи, теплопередачи
1 ккал/(м2 ч К) =1,1630 Вт/(м2 К);
1 Вт/(м2 К) = 0,859845 ккал/(м2 ч).
Коэффициент теплопроводности
1 ккал/(м ч К) = 1,1630 Вт/(м К);
1 Вт/(м К) =0,859845 ккал/(м ч К).
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение 2
Коэффициенты местных сопротивлений
Вид местных сопротивлений
Ем
Вентили проходные d = 40ч ÷400 мм
4-8
Задвижки нормальные
0,3 - 0,5
0
5-7
Кран пробковый (открытие = 30 )
Компенсатор гнутый
1,7 - 2,0
Компенсатор сальниковый
0,2
Угольник 90°
1,0 - 2,0
Колено 90°, R = 4d
0,3
Тройник (поток встречный)
3,0
Входная насадка
0,5 - 1,0
Входная насадка с плавным изменением сечения
0,3 - 0,6
Внезапное расширение потока
1,0
Приложение 3
Физические параметры сухого воздуха при давлении
101,325 кН/м2
t, 0С
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
120
140
160
180
200
250
300
кг/м3
1,342
1,293
1,247
1,205
1,165
1,128
1,093
1,060
1,029
1,000
0,972
0,946
0,898
0,854
0,815
0,779
0,746
0,674
0,615
ср,
кДж/(кг К) Вт/(м К)
1,009
2,361
1,005
2,442
1,005
2,512
1,005
2,593
1,005
2,675
1,005
2,756
1,005
2,826
1,005
2,896
1,009
2,966
1,009
3,047
1,009
3,128
1,009
3,210
1,009
3,338
1,013
3,489
1,017
3,640
1,021
3,780
1,026
3,931
1,038
4,268
1,047
4,606
76
102,
м2/ч
6,28
6,77
7,22
7,71
8,23
8,75
9,26
9,79
10,28
10,87
11,48
12,11
13,26
14,52
15,80
17,10
18,49
21,96
25,76
µ×105,
Н с/м2
1,67
1,72
1,77
1,81
1,86
1,91
1,96
2,01
2,06
2,11
2,15
2,19
2,29
2,37
2,45
2,53
2,60
2,74
2,97
106,
м2/с
12,43
13,28
14,16
15,06
16,00
16, 96
17,95
18,97
20,02
21,09
22,10
23,13
25,45
27,80
30,09
32,49
34,85
40,61
48,33
Рг
0,712
0,707
0,705
0,703
0,701
0,699
0,698
0,696
0,694
0,692
0,690
0,688
0,686
0,684
0,682
0,681
0,680
0,677
0,674
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение 4
Коэффициент теплопроводности некоторых газов
при атмосферном давлении
t 0С
Воздух
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
24,4
32,0
39,2
45,9
52,0
57,3
62,1
66,9
71,6
76,1
80,5
λ×103, Вт/К
Азот Кислород Водяной Углекислый Водород Аргон
пар
газ
24,2
24,6
16,1
14,6
174
16,2
31,4
32,8
23,9
22,7
215,8
21,0
38,4
40,6
32,9
30,8
257,5
25,8
44,8
47,9
43,3
39,0
299,3
30,4
50,6
54,9
54,9
47,1
341,0
34,8
55,7
61,4
67,7
54,8
382,8
39,1
60,2
67,3
82,0
61,9
424,6
43,3
64,0
72,6
97,7
68,7
466,3
47,2
67,3
77,5
114,7
74,9
508,1
51,0
69,9
81,8
132,8
80,7
549,8
54,6
72,1
85,6
152,0
86,1
591,6
58,1
Приложение 5
Физические свойства некоторых твердых тел (элементов)
при 0 °С
Наименование Атомная
элемента
масса
Алюминий
26,97
Вольфрам
184,0
Железо
55,84
Золото
197,2
Калий
39,10
Литий
6,94
Магний
24,32
Медь
63,57
Натрий
23,00
Никель
58,69
Олово
118,70
Платина
195,23
Свинец
207,22
Серебро
107,88
Титан
47,90
Углерод, графит
12,01
Уран
238,07
Цинк
65,38
, кг/м3
2700
19340
7880
19310
870
534
1760
8930
975
8900
7300
21460
11350
10500
4540
1700 - 2300
19100
7150
77
λ, Вт/(м К)
209
169
74
313
100
68,6
158
390
109
67,5
66,3
69,8
35,1
419
15,1
174
19,2
113
с,
кДж/(кг К)
0,896
0,134
0,44
0,130
0,737
3,31
0,975
0,388
1,20
0,427
0,222
0,132
0,127
0,234
0,531
0,67
0,117
0,384
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение 6
Физические свойства технических материалов
Наименование
материала
Асбест
Бакелитовый лак
Бетон сухой
Бумага обыкновенная
Гетинакс
Графитовые изделия
Двуокись циркония
Железобетон
Картон
Кембрик (лакированный)
Кирпич красный машинной формовки
Котельная накипь
Льняная ткань
Миканит
Мипора
Окись алюминия
Парафин
Пенокерамика
Пенопласты
Пеностекло
Плексиглас
Резина:
пористая
твердая обыкновенная
мягкая
Слюда (поперек слоев)
Стекло обыкновенное
Стекловата
Стеклотекстолит
Текстолит
Тефлон
Фарфор
Фибра красная
Шелк
Шерстяная ткань
Эбонит
t, 0С
λ, Вт/(м К)
500
1400
1600
1600
5220 - 5350
2200
-
20
20
20
20
100
100
20
20
38
0,106
0,29
0,84
0,14
0,156 - 0,175
158
167
1,55
0, 14 - 0,35
0,157
с,
кДж/(кг К)
0,837
0,840
1,507
0,837
0,586
0,840
1,507
-
1800
0
0,77
0,879
2000 - 2700
17,5
3690 - 3790
920
1400
200
400
1180
100
20
30
100
20
20
20
20
0,7 - 2,3
0,088
0,21 - 0,41
0,038
30,2
0,27
1,16
0,058
0,107
0,184
0,925
0,840
1,425
, кг/м3
160
0,05
1200
0-100
0,157 - 0,161
1,382
20
0,13 - 0,16
1,382
2600 - 3200
20
0,47 - 0,58
0,879
2500
0,74 + 0,00116t
0,670
200
20 - 30
0,0465
1650
20
0,459
1,640
1300 - 1400
20
0,23 - 0,34
1,465 - 1,507
2150
0,246
1,05
2400
95
1,04
1,089
2400
1055
0,80
1,089
1200
20 -100
0,46 - 0,5
100
0 - 93
0,043 - 0,058
240
0,052
1200
20
0,157 - 0,174
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение 7
Степень черноты некоторых материалов
Наименование материала
Алюминий шероховатый
Алюминий, окисленный при 600 0С
Железо окисленное гладкое
Золото полированное
Латунь прокатанная
Латунь, окисленная при 600 0С
Медь полированная
Медь, окисленная при 600°С
Молибденовая нить
Никель технический, полированный
Никелевая проволока
Никель, окисленный при 600 0С
Платина чистая, полированная пластина
Платиновая проволока
Серебро полированное чистое
Асбестовый картон
Бумага тонкая
Кирпич красный
Кирпич огнеупорный
Лак белый и черный
Масляные краски различных цветов
Сажа, свечная копоть
Угольная нить
Штукатурка шероховатая, известковая
79
t, °С
Е
26
200 - 600
125 – 525
225 - 635
22
200 - 600
80 - 115
200 - 600
725 - 2600
225 - 376
185 - 1000
200 - 600
225 - 625
225 - 1375
225 - 625
40 - 370
19
20
40 - 95
100
95 - 270
1040 - 1405
10 - 88
0,055
0,11 - 0,19
0,78 - 0,82
0,018 - 0,035
0,06
0,61 - 0,59
0,018 - 0,023
0,57 - 0,87
0,096 - 0,292
0,07 - 0,087
0,096 - 0,186
0,37 - 0,48
0,054 - 0,104
0,73 - 0,182
0,020 - 0,032
0,93 - 0,950
0,92
0,93
0,8 - 0,9
0,80 - 0,98
0,92 - 0,86
0,95
0,53
0,91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение 8
Физические характеристики воды на линии насыщения
t, °С
р, МПа
0,01
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
0,00061
0,00123
0,00234
0,00424
0,00738
0,01234
0,01992
0,03117
0,04736
0,07011
0,10132
0,14326
0,19854
0,27011
0,3614
0,4760
0,6180
0,7920
1,0027
1,2553
1,5551
1,9080
2,3201
2,7979
3,3480
3,9776
4,694
5,505
6,419
7,445
8,592
9,870
11,290
12,865
14,608
16,537
18,674
21,053
ср,
КДж/(кг К)
4,218
4,193
4,182
4,178
4,179
4,181
4,184
4,189
4,196
4,205
4,217
4,230
4,245
4,264
4,286
4,311
4,346
4,372
4,409
4,451
4,498
4,552
4,614
4,686
4,769
4,866
4,981
5,118
5,28
5,49
5,75
6,10
6,56
7,21
8,16
9,80
13,98
40,32
λ×102,
Вт/(м К)
55,13
57,56
59,9
61,8
63,4
64,8
65,9
66,8
67,5
68,0
68,3
68,5
68,6
68,6
68,5
68,4
68,3
67,9
67,5
67,0
66,3
65,5
64,5
63,7
62,8
61,8
60,5
59,0
57,5
55,8
54,0
52,3
50,6
48, 4
45,7
43,0
39,5
33,7
80
µ×106,
Н с/м2
1786,5
1304,4
1003,5
800,7
652,7
548,8
469,4
405,7
354,8
314,6
282,2
258,7
237,6
217,6
200,9
186,2
173,5
162,7
152,9
144,1
136,2
130,3
124,5
119,6
114,7
108,8
105,8
101,9
98,0
94,1
91,1
88,2
85,3
81,3
77,4
72,5
66,6
56,8
Рг
13,67
9,52
7,02
5,42
4,31
3,54
2,98
2,55
2,21
1,95
1,75
1,60
1,47
1,36
1,26
1,17
1,10
1,04
1,00
0,96
0,93
0,91
0,89
0,88
0,87
0,86
0,87
0,88
0,90
0,93
0,97
1,03
1,11
1,22
1,39
1,60
2,35
6,79
108,
м3/кг
1,0002
1,0004
1,0018
1,0044
1,0079
1,0121
1,0171
1,0228
1,0290
1,0359
1,0435
1,0515
1,0603
1,0697
1,0798
1,0906
1,1021
1,1144
1,1275
1,1415
1,1565
1,1726
1,1900
1,2087
1,2291
1,2512
1,2755
1,3023
1,3321
1,3655
1,4036
1,447
1,499
1,562
1,639
1,741
1,894
2,22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение 9
Вода и водяной пар на линии насыщения (по давлениям)
, МПа
0,0010
0,0020
0,0030
0,0040
0,0050
0,0100
0,020
0,030
0,050
о,100
0,200
0,30
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
4,00
5,00
6,00
8,00
10,00
15,06
20,00
22,00
t, °С
', м3/кг
υ", м3/кг
6,92
17, 514
24,097
28,979
32,88
45,84
60,08
69,12
81,35
99,64
120,23
133,54
151,84
179,88
198,28
212,37
223,93
233,83
250,33
263,91
275,56
294,98
310,95
342,11
365,71
373,7
0,0010001
0,0010014
0,0010028
0,0010041
0,0010053
0,0010103
0,0010171
0,0310222
0,0010299
0,0010432
0,0010605
0,0010733
0,0010927
0,0011273
0,0011539
0,0011766
0,0011972
0,0012163
0,0012520
0,0012857
0,0013185
0,0013838
0,0014521
0,001658
0,00204
0,00273
129,9
66,97
45,66
34,81
28,19
14,68
7,647
5,226
3,239
1,694
0,8854
0,6057
0,3747
0,1946
0,1317
0,09958
0,07993
0,06665
0,04977
0,03944
0,03243
0,02352
0,01803
0,01035
0,00585
0,00367
i',
i",
s',
s",
кДж/кг кДж/кг кДж/(кг К) кДж/(кг К)
29,32
2513
0,1054
8,975
73,52
2533
0,2609
8,722
101,04
2545
0,3546
8,576
121,42
2554
0,4225
8,473
137,83
2561
0,4761
8,393
191,9
2584
0,6492
8,149
251,4
2609
0,8321
7,907
289,3
2625
0,9441
7,769
340,6
2645
1,0910
7,593
417,4
2675
1,3026
7,360
504,8
2707
1,5302
7,127
561,4
2725
1,672
6,992
640,1
2749
1,860
6,822
762,7
2778
2,138
6,587
844,6
2792
2,314
6,445
903,5
2799
2,447
6,340
961,8
2802
2,554
6,256
1008,3
2804
2,646
6,186
1087,5
2801
2,796
6,070
1154,4
2794
2,921
5,973
1213,9
2785
3,027
5,890
1317,0
2758
3,208
5,745
1407,7
2725
3,360
5,615
1610
2611
3,684
5,310
1827
2410
4,015
4,928
2016
2168
4,303
4,591
Примечание. Параметры критического состояния:
tкр = 374,15°С;
кр = 22,129 МПа;
υкр = 0,00326 м3/кг.
81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение 10
Вода и водяной пар на линии насыщения (по температурам)
t, °С
0,01
5
10
15
20
25
30
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
360
374
υ', м3/кг
υ", м3/кг
i',
i",
s',
s",
кДж/кг кДж/кг кДж/(кг К) кДж/(кг К)
0,0006108 0,0010002
0,0008719 0,0010001
0,0012277 0,0010004
0,0017041 0,0010010
0,002337 0,0010018
0,003166 0,0010030
0,00424
0,0010044
0,007375 0,0010079
0,019917 0,0010171
0,04736
0,0010290
0,10132
0,0010435
0,19854
0,0010603
0,3614
0,0010798
0,6180
0,0011021
1,0027
0,0011275
1,5551
0,0011565
2,3201
0,0011900
3,3480
0,0012291
4,694
0, 0012755
6,491
0,0013322
8,592
0,0014036
11,290
0,001499
14,608
0,001639
18,674
0,001894
22,122
0,00280
206,3
147,2
106,42
77,97
57,84
43,40
32,93
19,55
7,678
3,408
1,673
0,8917
4,5087
0,3068
0,1939
0,1272
0,08606
0,05967
0,04215
0,03013
0,02164
0,01545
0,01078
0,006943
0,00347
0
21,05
42,04
62,97
83,90
104, 81
125,71
167,50
251,1
334,9
419,1
503,7
589,0
675,5
763,1
852,4
943,7
1037,5
1135,1
1236,9
1344,9
1462,1
1594,7
1762
485,3
, МПа
2501
2510
2519
2528
2537
2547
2556
2574
2609
2643
2676
2706
2734
2758
2778
2793
2802
2803
2796
2780
2749
2700
2622
2481
512,7
Примечание. Параметры критического состояния:
tкр = 374,15°С;
ркр= 22,129 МПа;
υкр = 0,00326 м3/кг.
82
0
0,0762
0,1510
0,2244
0,2964
0,3672
0,4366
0,6723
0,8311
1,0753
1,3071
1,5277
1,7392
1,9427
2,1395
2,3308
2,5179
2,7021
2,8851
3,0681
2,2548
3,4495
3,6605
3,9162
1,0332
9,1544
9,0241
8,8994
8,7806
8,6665
8, 5570
8, 4523
8,2559
7, 9084
7,6116
7,3547
7,1298
6,9304
6,7508
6,5858
6,4318
6,2849
6,1425
6,0013
5,8573
5,7049
5,5353
5,3361
5,0530
1,0755
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Учебно-справочное издание
Осипов Николай Егорович
ТЕПЛОТЕХНИКА
Учебный справочник
Технический редактор Губанова И.А.
Компьютерная верстка Сорокиной Ю.В.
Гарнитура Таймс. Типография.
Усл. печ. л.5,1. Тираж 30 экз.
Издательство Липецкого кооперативного института
398002, г. Липецк, ул. Зегеля, 25 а
83
Документ
Категория
Технические науки
Просмотров
81
Размер файла
1 831 Кб
Теги
2600, теплотехники
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа