4. В каких случаях
и как можно определить по
манометру температуру пара в
паровом котле ? То же - в конденсаторе
или испарителе холодильной машины?
На каждом паровом котле устанавливается
манометр, показывающий давление пара.
На паровых котлах паропроизводительностью
более 10 т/ч и водогрейных котлах теплопроизводительностью
более 21 ГДж/ч (5 Гкал/ч) устанавливается
регистрирующий манометр. Манометр устанавливается
на барабане котла.
У каждого парового котла устанавливается
манометр на питательной линии перед органом,
регулирующим питание котла водой. Если
в котельной установлено несколько котлов
паропроизводительностью менее 2,5 т/ч
каждый, допускается установка одного
манометра на общей питательной линии.
При использовании водопроводной сети
взамен второго питательного насоса в
непосредственной близости от котла на
этой водопроводной сети устанавливается
манометр. Манометры выбираются с такой
шкалой, чтобы при рабочем давлении их
стрелка находилась в средней трети шкалы.
Для того чтобы контролировать
давление в испарительных системах разных
температур кипения, предусмотрены манометры,
соединенные с объектами (отделителями
жидкости, циркуляционными ресиверами,
испарителями) на каждую температуру кипения,
а также манометр, позволяющий контролировать
давление конденсации, присоединенный
к конденсатору (что более правильно) или
к маслоотделителю. Манометры следует
присоединять к емкостям (сосудам), а не
непосредственно к трубопроводам, так
как в сосудах значительно сглаживаются
пульсации давления, которые наблюдаются
в трубопроводах поршневых компрессоров.
Перед манометром необходимо устанавливать
вентиль, что позволяет отсоединять манометр
при его замене для ремонта или проверки,
а также прикрытием вентиля уменьшать
колебания стрелки прибора, вызванные
пульсацией давления.
17.Явление теплопередачи
через стенку. Коэффициент теплопередачи
в случае плоской стенки.
Теплопередачей называется
передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному теплоносителю через стенку, разделяющую эти теплоносители.
Примерами теплопередачи являются:
передача теплоты от греющей воды нагревательных элементов (отопительных
систем) к воздуху помещения; передача теплоты
от дымовых газов к воде через стенки кипятильных труб
в паровых котлах; передача теплоты от
раскаленных газов к охлаждающей воде (жидкости) через стенку цилиндра двигателя
внутреннего сгорания; передача теплоты
от внутреннего воздуха помещения к наружному воздуху и т. д. При этом ограждающая
стенка является проводником теплоты,
через которую теплота передается теплопроводностью, а от стенки кокружающей
среде конвекцией и излучением. Поэтому
процесс теплопередачи является сложным
процессом теплообмена.
При передаче теплоты от стенки
к окружающей
среде в основном преобладает конвективный
теплообмен, поэтому будут рассматриваться
такие задачи.
1). Теплопередача через плоскую
стенку.
Рассмотрим однослойную плоскую
стенку толщиной d и теплопроводностью l
Температура горячей жидкости (среды) t'ж, холодной жидкости (среды) t''ж.
Количество теплоты, переданной от горячей жидкости (среды) к стенке по закону Ньютона-Рихмана имеет
вид:
Q = a1 · (t'ж – t1) · F
где a1 – коэффициент теплоотдачи от горячей
среды с температурой t'ж к поверхности стенки• с температурой t1;
F – расчетная поверхность плоской
стенки.
Тепловой поток, переданный через стенку
определяется по уравнению:
Q = l/d · (t1 – t2) · F
Тепловой поток от второй поверхности
стенки к холодной среде определяется
по формуле:
Q = б2 · (t2 - t''ж) · F
где a2 – коэффициент теплоотдачи от второй
поверхности стенки к холодной среде с температурой t''ж.
Решая эти три уравнения получаем:
Q = (t'ж – t''ж) • F • К,
где К = 1 / (1/a1 + / l + 1/a2) – коэффициент теплопередачи,
или
R0 = 1/К = (1/a1 + d/l + 1/a2) – полное термическое сопротивление
теплопередачи через однослойную плоскую
стенку.
1/a1, 1/a2 – термические сопротивления теплоотдачи
поверхностей стенки;
d/l - термическое сопротивление стенки.
Для многослойной плоской стенки полное
термическое сопротивление будет определяться
по следующей формуле:
R0 = (1/a1 + d1/l1 + d2/l2 + … + dn/ln +1/a2)
а коэффициент теплопередачи:
К = 1 / (1/a1 + d1/l1 + d2/l2 + … + dn/ln +1/a2)
25.Паровые и
водогрейные котлы, промышленные
печи. Назначение, применение на
предприятиях пищевой промышленности
Паровой
котёл — котёл, предназначенный
для генерации насыщенного или перегретого пара. Может использовать
энергию топлива, сжигаемого в своей топке, электрическую энергию (электрический паровой
котёл) или утилизовать теплоту,
выделяющуюся в других установках (котлы-утилизаторы).
По назначению:
Энергетические паровые котлы —
предназначены для производства пара, использующегося в паровых турбинах.
Промышленные паровые котлы —
вырабатывают пар для технологических
нужд, так называемые «промышленные парогенераторы».
Паровые котлы-утилизаторы — используют для получения
пара вторичные энергетические ресурсы
теплоту горячих газов, образующихся в
технологическом цикле. Энергетические
котлы-утилизаторы в составе ПГУ используют теплоту уходящих
газов ГТУ.
По относительному движению
теплообменивающихся сред (дымовых газов,
воды и пара) паровые котлы могут быть
подразделены на две группы:
газотрубные (жаротрубные, дымогарные)
котлы водотрубные котлы
Водотрубные котлы по принципу
движения воды и пароводяной смеси подразделяются
на: барабанные (с естественной и принудительной циркуляцией: за один проход по испарительным
поверхностям испаряется лишь часть воды,
остальная возвращается в барабан и проходит
поверхности многократно)
прямоточные (среда между входом
и выходом котла движется последовательно,
не возвращаясь)
В водотрубных парогенераторах
внутри труб движется вода и пароводяная
смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи.
В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова. В газотрубных, наоборот, внутри
труб движутся дымовые газы, а теплоноситель
омывает трубы снаружи.
Водогрейный котёл — котёл для нагрева воды под давлением[1]. «Под давлением» обозначает,
что кипение воды в котле не допускается:
её давление во всех точках выше давления насыщения при достигаемой там температуре (практически всегда
оно выше и атмосферного давления).
Водогрейный котёл.
Водогрейные котлы применяются
в основном для нужд теплоснабжения в частных домах, на котельных различной мощности и на ТЭЦ. В последнем случае они обычно
используются как пиковое оборудование
в дни максимальных тепловых нагрузок,
а также для резервирования тепла от отборов турбины (их установленная мощность
в умеренном и холодном климате значительно превосходит мощность
отборов, но коэффициент её использования невелик).
Капитальные вложения в водогрейные котлы гораздо
ниже, чем в установку комбинированной выработки
теплоты той же тепловой мощности, однако
при этом не вырабатывается электроэнергия и нет возможности осуществить привод механизмов котельной паром.
Классификация
По типу потребляемого топлива — твердотопливные (на угле, дровах, торфе и т. п.), газомазутные, дизельные и т. д.; также есть электрические водогрейные котлы.
По конструкции: газотрубные и водотрубные. Также встречаются водотрубно-дымогарные
котлы (топка экранирована трубами с водой и/илиобмуровкой, а конвективная часть полностью или частично
выполняется в виде дымогарных труб, помещенных
в водяной объем).
По способу циркуляции:
с естественной циркуляцией —
циркуляция воды осуществляется за счет разности плотности воды (более и менее нагретой);
с принудительной циркуляцией —
циркуляция воды осуществляется насосом;
с комбинированной циркуляцией —
имеются контуры с естественной и принудительной
циркуляцией воды;[2]
прямоточные — с последовательным
однократным принудительным движением
воды.
Теплопроизводительность водогрейного котла — количество теплоты, получаемое водой в водогрейном
котле в единицу времени. Измеряется в кВт, МВт, Гкал/час.
Номинальная теплопроизводительность —
наибольшая теплопроизводительность,
которую водогрейный котел должен обеспечивать
при длительной эксплуатации при номинальных
значениях параметров воды с учетом допустимых
отклонений.
Водогрейные котлы бывают малой
(4—65 кВт), средней (70—1750 кВт) и большой
(от 1,8 МВт) мощности.
Номинальная температура воды
на входе — температура воды, которая должна
обеспечиваться на входе в водогрейный
котел при номинальной теплопроизводительности
с учетом допустимых отклонений. Составляет
для разных моделей 60—110 °C.
Минимальная температура воды
на входе — температура воды на входе,
обеспечивающая допустимый уровень низкотемпературной коррозии труб поверхностей нагрева
(под действием выпадающего из газов конденсата). Зависит от влажности и сернистости топлива; обычно для газовых котлов составляет 60 °C, для редких моделей
чуть ниже.
Максимальная температура воды
на выходе — температура воды на выходе
из водогрейного котла, при которой обеспечивается
номинальное значение недогрева воды
до кипения при рабоче° Cм давлении. Основной
параметр для классификации котлов как опасных объектов, в СНГ нормативы чётко различают
котлы до 115 °C включительно и свыше этой
величины. Номинальная температура на
выходе может составлять от 70 °C до 150 °C
и выше.
Температурный градиент воды в водогрейном котле —
разность температур воды на выходе из
котла и на входе в котел. Чугунные котлы имеют по этому параметру
более жёсткие ограничения по сравнению
со стальными.
Промышленные печи
Печь может быть определена
как устройство, в котором происходит
образование тепла из какого-либо вида
энергии и передача его нагреваемому материалу.
Нагрев материала преследует различные
технологические цели: плавление, термическую
обработку, нагрев перед обработкой давлением,
сушку и т. д., но во всех случаях главными
процессами, определяющими конструкцию
и работу печей различного технологического
назначения, являются: превращение энергии
в тепло и передача тепла материалу. Исключительно
большое многообразие применяющихся в
промышленности печей вызывает необходимость
их классификации. В основу классификации
должен быть положен процесс или признак,
наиболее существенно определяющий работу
конструкцию печи.
Проф. М. А. Глинковым сформулированы
основные положения общей теории тепловой
работы печей, в соответствии с которой
все печи разделяются на две основные
группы: печи-теплогенераторы и печи-теплообменники.
В печах-теплогенераторах выделение
тепла происходит в самом нагреваемом
или расплавляемом материале за счет протекающих
в нем экзотермических химических реакций
или за счет подвода к нему электрической
энергии. К ним относятся конвертеры, индукционные
печи и те печи сопротивления, в которых
тепло выделяется в самом изделии при
протекании по нему электрического тока.
Внешний теплообмен, т. е. теплообмен с
окружающей средой, не играет в этих печах
существенной роли.
В печах-теплообменниках тепло,
выделяющееся в печи, передается обрабатываемому
материалу. В зависимости от способа передачи
тепла режимы работы печей-теплообменников
разделяются и рассматриваются по признаку
теплообмена в рабочем пространстве. Теплообмен
является главным процессом, общим для
всей этой группы печей и определяющим
их производительность.
Внешний теплообмен, т. е. передача
тепла к поверхности материала, осуществляется
либо излучением (что соответствует радиационному
режиму работы), либо конвекцией (конвективный
режим работы печей). Особое место занимают
печи, в которых происходит нагрев и плавление
сыпучих материалов (вагранка) и где разделить
передачу тепла излучением и конвекцией
невозможно. Теплообмен в таких печах
выделяется в самостоятельный режим, называемый
слоевым. Как уже упоминалось, все подвергаемые
нагреву тела могут быть разделены на
тонкие и массивные, причем мерой тепловой
массивности тела, определяющей величину
перепада температур по его сечению, служит
величина критерия Био. Установлено, однако,
что определяющую роль при нагреве тонких
и массивных тел играет внешний теплообмен,
что позволяет все возможные режимы работы
печей разделить на три группы.
1. Радиационный режим
внешнего теплообмена: для тонких
тел;
для массивных тел.
2. Конвективный режим
внешнего теплообмена: для тонких
тел;
для массивных тел.
3. Слоевой режим внешнего
теплообмена.
Подобное деление не исключает
рассмотрения печей со смешанным режимом;
существуют печи, в которых тепло частично
подводится к обрабатываемому материалу
извне (т. е. из рабочего пространства),
а частично выделяется в нем самом. В таких
печах сочетаются черты печей-теплообменников
и печей-теплогенераторов. В большей части
печей-теплообменников теплообмен излучением
сопровождается передачей тепла за счет
конвекции, причем доля конвективного
теплообмена может быть сравнительно
велика, особенно при вынужденном движении
газов. Соответственно в печах с конвективным
режимом работы в общей передаче тепла
всегда имеет место некоторая доля лучистого
теплообмена.
Однако в подавляющем большинстве
случаев можно выделить преобладающий
процесс: либо процесс тепловыделения,
либо процесс теплообмена, в котором доминирует
тот или иной вид передачи тепла. Это позволяет
осуществить приведенное выше разделение
печей на печи-теплогенераторы и печи-теплообменники,
а в печах-теплообменниках выделить преобладающий
способ передачи тепла и соответственно
установить режим тепловой работы.
Задача 1
Газ в количестве G содержится
в цилиндре под поршнем площадью F
Начальная высота газового
объема под поршнем Поршень давит
на газ с постоянной силой Р. При нагревании
газа поршень выдвигается из цилиндра
и высота газового объема под поршнем
увеличивается до .