Термодинамические процессы изменения состояния идеальных газов

ПРОДОВОЛЬСТВИЯ»

Кафедра теплохладотехники

ТЕПЛОТЕХНИКА

Программа курса, методические указания и контрольные задания

для студентов специальностей

1- 49 01 01 «Технология хранения и переработки пищевого растительного сырья», 1- 49 01 02 «Технология хранения и переработки животного сырья»,

1-91 01 01 «Технология продукции и организация общественного питания»

заочной формы обучения

Могилев 2010

УДК 621.1.016:536.7

Рассмотрено и рекомендовано к изданию на заседании кафедры

теплохладотехники

Протокол № 12 от 30 июня 2010 г.

Составитель

доцент, к.т.н. Смоляк А.А.

Рецензенты:

проф., д.т.н. Хасаншин Т.С.

доц., к.т.н. Нелюбина Е.В.

© УО «Могилевский государственный

университет продовольствия», 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Программа курса 4

2 Требования к выполнению контрольных работ 12

3 Контрольная работа 13

Литература 18

Приложение А (справочное) 19

ПРОГРАММА КУРСА

Введение

Тепловые процессы и теплотехника в отраслях пищевой промышленности. Предмет и содержание курса теплотехники.

Техническая термодинамика

Основные понятия и определения технической термодинамики

Предмет технической термодинамики.

Термодинамическая система. Изолированная и неизолированная система. Адиабатная система. Рабочее тело. Идеальный газ.

Основные термодинамические параметры состояния, их обозначение и единицы измерения. Удельный объем и плотность. Давление, избыточное давление, вакуум. Температура как потенциал тепловой энергии.

Уравнение состояния. Равновесные и неравновесные состояния и их изображение на диаграммах состояния. Уравнение состояния идеального газа. Удельная и универсальная газовая постоянная.

Термодинамический процесс. Равновесные и неравновесные, обратимые и необратимые процессы. Графическое изображение равновесных (обратимых) процессов.

Первый закон термодинамики

Тепловое движение и тепловая энергия. Теплота и работа как способы передачи энергии. Обозначение, размерность, алгебраический знак. Теплота и работа как функции процесса (общие свойства и отличие).

Внутренняя энергия как функция состояния. Обозначение, размерность. Составляющие части внутренней энергии. Внутренняя энергия идеальных газов.

Энтальпия как функция состояния. Определение и физический смысл. Обозначение, размерность. Энтальпия идеальных газов.

Работа процесса. Аналитическое выражение работы изменения объема, ее алгебраический знак и изображение на pυ-диаграмме. Располагаемая техническая работа и ее изображение на pυ-диаграмме.

Эквивалентность теплоты и работы. Аналитические выражения первого закона термодинамики через внутреннюю энергию и энтальпию.

Теплоемкость. Энтропия

Понятие о теплоемкости. Теплоемкость как функция процесса. Теплоемкость адиабатного и изотермического процессов. Средняя и истинная теплоемкости. Удельные теплоемкости.

Теплоемкость при постоянном объеме (изохорная) и постоянном давлении (изобарная). Уравнение Майера.

Постоянная теплоемкость идеальных газов по молекулярно-кинетической теории. Мольные теплоемкости идеальных газов в зависимости от их атомности.

Энтропия. Математическое определение энтропии, ее обозначение, размерность, физический смысл. Изменение энтропии в обратимых процессах.

Тепловая Ts-диаграмма. Изображение теплоты на Ts-диаграмме. Алгебраический знак теплоты.

Второй закон термодинамики

Термодинамические циклы. Прямые и обратные циклы (формальное определение).

Прямой цикл. Исследование прямого цикла на рυ- и Ts- диаграммах на примере идеального цикла Карно и его физические признаки. Результат совершения прямого цикла. Тепловой двигатель. Термический КПД прямого цикла (теплового двигателя). Свойство тепловой энергии. Общие особенности термодинамических циклов. Термодинамическая схема системы, совершающей прямой цикл.

Термический КПД прямого обратимого цикла Карно. Свойства цикла Карно. Условие превращения теплоты в работу. Основной термодинамический путь повышения термического КПД прямых циклов. Значение цикла Карно.

Обратный цикл. Исследование обратного цикла на рυ- и Ts-диаграммах. на примере идеального цикла Карно. Термодинамическая схема системы, совершающей обратный цикл. Результат совершения обратного цикла. Холодильная машина и тепловой насос. Холодильный коэффициент и коэффициент преобразования энергии обратного цикла. Роль окружающей среды в холодильной машине и в тепловом насосе.

Холодильный коэффициент и коэффициент преобразования энергии обратного обратимого цикла Карно. Свойства обратного цикла Карно. Основной термический путь повышения холодильного коэффициента и коэффициента преобразования энергии обратных циклов.

Основные формулировки второго закона термодинамики: постулат Клаузиуса, постулат Томсона. Вечный двигатель второго рода и его свойства.

Изменение энтропии в необратимых процессах и ее приращение. Термическая и механическая необратимость процессов. Условия обратимости процессов. Аналитическое выражение второго закона термодинамики. Принцип возрастания энтропии для изолированной системы.

Возрастание энтропии и потеря работоспособности системы. Уравнение Гюи – Стадолы.

Понятие об эксергии. Виды эксергии: эксергия рабочего тела (вещества), эксергия потока, эксергия теплоты, эксергия работы. Понятие о химической (нулевой) эксергии.

Водяной пар

Фазовые переходы и фазовые равновесия. Теплота фазового перехода при постоянном давлении.

Состояние насыщения. Насыщенный и перегретый пар. Влажный пар как двухфазовое состояние. Степень сухости и ее предельные значения. Сухой насыщенный пар.

Процесс парообразования при постоянном давлении. Критическая точка и ее параметры для Н₂О.

Фазовая рT-диаграмма. Тройная точка и ее параметры для Н₂О. Особенности рT-диаграммы для Н₂О.

Диаграммы состояния p-υ и Т-s для воды и водяного пара (особенности их построения).

Термодинамические свойства жидкости и пара. Таблицы термодинамических свойств. Энтальпия жидкости. Энтальпия воды в жидком состоянии.

Термодинамические свойства влажного пара: удельный объем, энтальпия, энтропия. Изменение температуры насыщения и теплоты парообразования на линии насыщения (в зависимости от давления).

Диаграмма состояния h-s для воды и водяного пара.

Основные термодинамические процессы изменения состояния жидкости и пара: изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный. Первый закон термодинамики для процессов, работа процессов, изменение внутренней энергии, энтальпии и теплота процессов. Изображение процессов на рυ-, Ts- и hs- диаграммах.

Дросселирование газов и паров. Уравнение процесса и его изображение на pυ-диаграмме. Изменение параметров при дросселировании. Эффект Джоуля-Томсона. Потеря работоспособности при дросселировании. Применение процесса дросселирования в технике.

Влажный воздух

Влажный воздух и его параметры. Абсолютная и относительная влажность. Влагосодержание. Точка росы.

Температура мокрого термометра. Психрометр.

Энтальпия влажного воздуха.

Hd-диаграмма влажного воздуха.

Процессы изменения состояния влажного воздуха и их изображение на Hd-диаграмме: нагревание, охлаждение, адиабатное насыщение (увлажнение). Процесс сушки.

Теплопроводность

Предмет теории теплообмена. Теплообмен в технологических процессах. Виды теплообмена: теплопроводность, конвекция и излучение.

Основные понятия теории теплообмена: движущая сила теплообмена, температурное поле, градиент температуры, мощность и плотность теплового потока.

Основной закон теплопроводности (закон Фурье). Коэффициент теплопроводности.

Теплопроводность при стационарном режиме через плоскую однослойную и многослойную стенку.

Теплопроводность при стационарном режиме через цилиндрическую однослойную и многослойную стенку.

Конвективный теплообмен

Механизм конвективного теплообмена. Свободная и вынужденная конвекция. Теплоотдача.

Основное уравнение конвективного теплообмена (уравнение теплоотдачи Ньютона – Рихмана). Коэффициент теплоотдачи.

Динамический пограничный слой, ламинарный и турбулентный пограничный слой.

Тепловой пограничный слой.

Влияние пограничного слоя на теплоотдачу. Теплоотдача газов и капельных жидкостей.

Задачи теории подобия. Понятие о подобии физических величин. Числа (критерии) подобия.

Основные числа (критерии) подобия гидродинамики и теплообмена: Нуссельта, Пекле, Фурье, Рейнольдса, Грасгофа, Эйлера, Прандтля. Их физический смысл и роль в уравнениях.

Уравнения подобия (критериальные уравнения) конвективной теплоотдачи. Определяющий размер и определяющая температура. Учет влияния зависимости физических свойств от температуры в уравнениях подобия конвективного теплообмена.

Теплоотдача при вынужденном движении в трубах и каналах. Особенности движения и теплообмена в трубах. Уравнения подобия для ламинарного и турбулентного режимов движения.

Теплоотдача при свободной конвекции. Свободное движение вдоль вертикальной поверхности. Уравнение для расчета теплоотдачи при ламинарном и турбулентном режимах. Теплоотдача горизонтальной трубы при свободной конвекции.

Особенности теплоотдачи при кипении жидкости. Режимы кипения и интенсивность теплоотдачи. Теплоотдача при пузырьковом кипении воды (эмпирическая формула).

Особенности теплоотдачи при конденсации пара. Виды конденсации. Основное сопротивление теплоотдачи при пленочной конденсации. Расчетная формула Нуссельта для теплоотдачи при ламинарном течении пленки конденсата. Формула для волнового течения пленки (формула Капицы).

Теплообмен излучением

Тепловое излучение. Интегральный поток и плотность потока излучения. Поглощательная, отражательная и пропускательная способности тела. Абсолютно черное тело и абсолютно белое тело.

Основные законы теплового излучения. Закон Стефана – Больцмана для абсолютно-черного тела. Особенности излучение реальных тел, степень черноты, серое излучение. Закон Стефана – Больцмана для реального (серого) тела. Закон Кирхгофа и следствия из него.

Теплообмен излучением между параллельными поверхностями в прозрачной среде. Влияние экранов на теплообмен излучением.

Теплопередача

Теплопередача как теплообмен через стенку между двумя жидкостями (постановка задачи).

Стационарная теплопередача через плоскую однослойную стенку. Уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопередачи. Многослойная стенка.

Стационарная теплопередача через цилиндрическую стенку. Упрощение расчетов.

Пути интенсификации теплопередачи.

Теплообменные аппараты

Типы теплообменных аппаратов (по принципу действия).

Схемы движения теплоносителей в теплообменных аппаратах.

Тепловой расчет рекуперативных теплообменных аппаратов. Уравнение теплового баланса в общем (через энтальпии) и в частном (через температуры) виде. Уравнение теплопередачи. Виды теплового расчета теплообменных аппаратов.

Средний температурный напор в теплообменном аппарате.

Сравнение схем движения теплоносителей.

Топливо и его свойства

Понятие о топливе.

Элементарный состав топлива. Выход летучих газов для твердого топлива.

Теплота сгорания топлива. Условное топливо. Нефтяной эквивалент.

Состав и свойства твердых, жидких и газообразных топлив.

Структура топливно-энергетического баланса Республики Беларусь.

Топочные устройства

Способы сжигания топлива и основные виды топок.

Слоевые топки. Основные типы и их особенности.

Факельные топки для сжигания твердого топлива (пылеугольные топки).

Газомазутные топки.

Котельные установки

Общие сведения о котельных установках.

Принцип действия и устройство котельного агрегата.

Естественная и принудительная циркуляция в котельных агрегатах. Прямоточные котельные агрегаты.

Конструкции и принцип действия паровых котельных агрегатов: вертикально-цилиндрические, вертикально-водотрубные, экранного типа. Водогрейные котлы, котлы-утилизаторы.

Тепловой баланс котельного агрегата. КПД и расход топлива.

Основные потери теплоты в котельном агрегате.

Теплоснабжение промышленных предприятий. Теплоносители и их сравнительная характеристика: продукты сгорания топлива (дымовые газы), водяной пар, горячая вода, другие теплоносители. Источники теплоснабжения предприятий.

ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Требования к выполнению и оформлению контрольных работ студентов-заочников определяются исходя из того, что контрольная работа является учебной работой. В контрольной работе студент показывает уровень усвоения дисциплины, который оценивается рецензентом. Требования к оформлению контрольной работы предполагают также знакомство с правилами и нормами оформления инженерной документации и технической литературы.

1 В контрольной работе необходимо выписать полностью условие задачи и исходные данные, которые выбираются по варианту (две последние цифры шифра).

Решение задач необходимо сопровождать кратким пояснительным текстом. В нем даются обоснования выбираемых величин, выполняемых действий, принятых допущений и т.д., поясняются величины, используемые в формулах, с указанием их размерности.

3 Следует избегать применения готовых частных или промежуточных вычислительных формул. Необходимо указывать, из каких основных исходных законов и уравнений и как они получены, обосновывать их применение.

4 Все вычисления необходимо производить в единицах СИ. Схема записи расчетов: обозначение определяемой величины – формула – подставленные числовые значения – результат – размерность. Например:

Q = k (t₁ – t₂) F= 846 (36,5 – 27,8) 4,6 = 33940 Вт = 33,94 кВт

Перевод значений величин из практических несистемных единиц в единицы СИ рекомендуется выполнить до осуществления вычислений по формуле. Переводить значения величин из единиц СИ в практические несистемные единицы рекомендуется после получения готового результата.

5 Следует обращать внимание на грамотность записи вычислений. При подстановке численных значений в формулу не допускаются предварительные вычисления (в уме), расшифровка величин или изменение формулы. В случае применения несистемных практических единиц измерения, переводные коэффициенты в формулах необходимо пояснить с указанием размерностей соответствующих величин, из-за которых эти коэффициенты появляются.

6 Необходимо давать ссылку на источник используемой справочной информации (значений величин, формул, рекомендаций). Для общеизвестных теоретических и математических формул ссылки на источники не даются. В ссылке первой цифрой указывается номер источника в списке литературы. Примеры оформления ссылок: [5]; [2, с.48]; [3, рис.12]; [4, табл.6].

7 Следует по возможности дать краткую оценку полученных результатов и их анализ.

8 Для замечаний рецензента в тетради нужно оставлять поля.

9 В конце работы обязательно указать список используемой литературы, выполненный в соответствии с СТБ 1.441.5 – 96, поставить дату, подпись.

Работы, не удовлетворяющие указанным требованиям, не рецензируются.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Задача 1

Для заданного процесса изменения состояния идеального газа определить начальные и конечные параметры состояния(р, υ, T) и массу газа. Определить также для 1 кг идеального газа теплоту процесса, работу изменения объема, располагаемую внешнюю работу, изменение внутренней энергии и энтальпии.

Изобразить процесс в рυ– и Ts – диаграммах. Исходные данные выбрать из таблицы 1.

Ответить на вопрос: - Чем отличается удельная газовая постоянная R от газовой постоянной mR (универсальной газовой постоянной)?

Указания

1 Теплоемкость газа считать не зависящей от температуры. Мольные теплоемкости выбрать из таблицы А.1 в зависимости от атомности газа.

2 Удельную газовую постоянную R определять по значениям универ-сальной газовой постоянной и молярной массы газа.

3 Параметры другого не заданного состояния определять, используя со-отношения параметров для идеальных газов (законы идеальных газов).

4 Значения теплоты и работы процесса, изменений внутренней энергии и энтальпии определить по исходным формулам через параметры состояния. Выражения для первого закона термодинамики использовать только для анализа полученных результатов и их проверки.

Таблица 1 – Исходные данные к задаче 1

Последняя цифра шифра	Процесс	р1, бар	t1, 0С	р2, бар	t2, С	Предпос-ледняя цифра шифра	V1, м3	Газ
	υ = const	1,8		5,6	-		3,4	воздух
	р = const	6,4		-			5,3	О2
	T = const	4,5		1,2	-		6,4	СО
	q = 0	1,8	-	8,5			2,2	N2
	р = const	2,4		-			2,8	CO2
	υ = const	6,5	-	3,5			5,4	SO2
	q = 0	-		1,2			4,7	СО2
	р = const	4,3		-			3,6	воздух
	υ = const	5,8		1,4			6,3	N2
	T = const	3,4		16,4	-		4,2	О2

Задача 2

Водяной пар с заданными начальными параметрами, обозначенными индексом 1, перегревается при постоянном давлении в пароперегревателе, где его температура повышается на величину Δt. После пароперегревателя пар дросселируется до давления р₃ = 1,6 бар.

С помощью таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара [5] определить: начальное состояние пара, второй параметр состояния (давление или температуру) насыщенного пара; степень сухости пара; удельные объем, энтальпию, энтропию и внутреннюю энергию пара в начальном состоянии; массу насыщенного влажного пара (m), кипящей воды (m'₁) и сухого насыщенного пара (m"₁), если задан объем, занимаемый паром (V₁); объем кипящей воды (V'₁) и объем сухого насыщенного пара (V"₁) в начальном состоянии.

С помощью hs-диаграммы водяного пара определить конечные параметры и состояние пара в каждом процессе (р, υ, t, h, s), количество теплоты и работу расширения пара в процессе перегрева и величину перегрева пара Dt_пер после дросселирования. Изобразить процессы в hs-диаграмме.

Исходные данные выбрать из таблицы 2.

Ответить на вопросы

1 В каком состоянии пар называют насыщенным и перегретым?

2 Какое состояние вещества называют влажным паром?

Указание – Величина перегрева пара равна Dt_пер = t – t_н.

Таблица 2 – Исходные данные к задаче 2

Последняя цифра шифра	t1, ºС	р1, МПа	υ1, м3/кг	h1, кДж кг	s1, кДж кг·К	Предпо-следняя цифра шифра	V1, м3	Δt, ºС
		-	-		-		4,0
	-	0,7	-	-	5,9		3,8
		-	0,22	-	-		3,5
	-	0,4	-		-		3,2
		-	-	-	5,7		2,5
	-	1,2	0,14	-	-		2,2
		-	-		-		3,0
	-	0,9	-	-	5,8		2,4
		-	0,45	-	-		2,8
	-	0,6	-		-		2,0

Задача 3

Стальная стенка толщиной d, коэффициент теплопроводности которой l = 51 Вт/(м·К), с одной стороны омывается горячими газами с температурой t_ж1. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке a₁. С другой стороны стенка омывается водой с температурой t_ж2. Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде a₂.

Определить коэффициент теплопередачи от газов к воде, плотность теплового потока (удельный тепловой поток) и температуры на поверхностях стенки для двух случаев:

- стенка чистая;

- стенка покрыта слоем накипи толщиной d_н, с коэффициентом теплопроводности l_н = 0,7 Вт/(м·К).

Для случая, когда стенка покрыта слоем накипи, определить также температуру на поверхности соприкосновения стенки и накипи.

При решении задачи стенку считать плоской.

Ответить на вопросы

1 К чему приводит появление накипи на стенке? Проиллюстрировать ответ анализом результатов расчетов.

2 При каких значениях отношения диаметров трубы d₂/d₁ и с какой погрешностью цилиндрическую стенку в расчетах можно приближенно считать плоской?

Данные для решения задачи выбрать из таблицы 3.

Таблица 3 – Исходные данные к задаче 3

Последняя цифра шифра	d, мм	dн, мм	tж1, ºС	Пред-последняя цифра шифра	tж2, ºС	α1, Вт/(м2·К)	α2, Вт/(м2·К)
		2,0
		2,2
		2,5
		1,6
		1,8
		2,8
		2,4
		1,4
		1,5
		1,2

Задача 4

В паровом калорифере воздух в количестве V_н, м³/ч нагревается от температуры t₂' до t₂''. Давление греющего пара р_1, степень сухости х_1. Температура конденсата на выходе из калорифера t_к.

Определить: необходимую поверхность нагрева и расход пара, если задан коэффициент теплопередачи k. Изобразить графики изменения температуры пара и воздуха.

Ответить на вопросы

1 Как влияет схема движения теплоносителей (прямоточная, противоточная, другие) на теплопередачу в теплообменных аппаратах?

2 Как влияет схема движения теплоносителей на теплопередачу в калорифере при условиях задачи и почему?

Данные для решения задачи выбрать из таблицы 4.

Указания

1 Объемный расход воздуха V_н задан при нормальных условиях (нор-мальные условия: р_н » 1 бар и t_н = 0 ºС).

2 Температура пара в процессе конденсации остается постоянной и только после конденсации происходит охлаждение конденсата. Поэтому уравнение теплового баланса для пара может быть записано только через энтальпии.

3 Энтальпию влажного пара рекомендуется вычислить, пользуясь термо-динамическими таблицами воды и водяного пара [5].

4 Энтальпию конденсата определить по его температуре t_к как энтальпию воды в состоянии насыщения h'.

5 При вычислении среднего логарифмического температурного напора понижением температуры при охлаждении конденсата пренебречь. Температуру горячего теплоносителя во всем аппарате считать постоянной, равной температуре насыщения (t^'₁ ≈ t^"₁ = t_н).

Таблица 4 – Исходные данные к задаче 4

Последняя цифра шифра	Vн, м3/ч	р1, бар	х1	k, Вт/(м2·К)	Предпослед- няя цифра шифра	t'2, ºС	t"2, ºС	tк, ºС
		4,0	0,97
		3,6	0,98
		3,8	0,94
		1,6	0,96
		3,7	0,99
		3,5	0,95
		2,4	0,96
		4,5	0,93
		4,2	0,97
		2,7	0,98

Задача 5

Задано топливо, величина присоса воздуха по газовому тракту ∆α, температура уходящих газов t_ух, давление пара в котле р, паропроизводительность котельного агрегата D и температура питательной воды t_пв.

Определить: состав рабочей массы топлива и его низшую теплоту сгорания (по формуле Менделеева), значение коэффициента избытка воздуха на выходе из котлоагрегата α_yx, теоретический (при α = 1,0) и действительный (при α_yx) объемы воздуха и продуктов сгорания 1кг (1м³) топлива. Вычислить энтальпию уходящих газов при заданной температуре уходящих газов t_yx и α_yx и потерю теплоты с уходящими газами q₂.

Составить тепловой баланс котельного агрегата, определить КПД брутто, расход натурального и условного топлива (кг/с и т/ч для твердого и жидкого топлива, м³/с и м³/ч для газообразного топлива).

Непрерывной продувкой котлоагрегата пренебречь.

Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 5.

Указания

1 Элементарный состав топлива приведен в таблицах А.2 и А.3.

2 Коэффициент избытка воздуха в топке α_т принимается в зависимости от вида топлива и типа топки по таблице А.6.

3 Энтальпия газов и воздуха приведена в таблице А.4.

4 Потерю теплоты с уходящими газами (q₂ %) определить по формуле

H_yx - H_воз

q₂ = ─────── (100-q₄),

Q_н^Р

где Н_ух – энтальпия уходящих газов при t_yx и α_yx;

Н_воз – энтальпия воздуха, поступающего в котлоагрегат при α_yx,

Н_воз = α_yxVºс_рвt_х.в,

Vº – теоретическй объем сухого воздуха;

С_рв – изобарная объемная теплоемкость воздуха, с_рв = 1,3 кДж/(м³·К);

t_х.в – температура холодного воздуха, равная 30ºС;

Q_н^p – низшая теплота сгорания топлива по рабочей массе; для газообразного топлива применяется низшая теплота сгорания по сухой массе Q_н^с;

q₄ – потери теплоты от механической неполноты сгорания, %.

5 Потери теплоты от химической и механической неполноты сгорания q₃ и q_4;; принять согласно таблице А.6 в зависимости от вида топлива и типа топки.

6. Потери теплоты от наружного охлаждения определить по таблице А.5 в зависимости от паропроизводительности котла.

6 Потери с физической теплотой шлаков (q₆ %) определить по формуле

q₆ = а_шлА^р(сt)_зл/ Q_н^p,

где а_шл – доля золы топлива в шлаке, а_шл = 1 – а_ун;

а_ун – доля золы топлива, уносимой с газами; для слоевых топок выбирается из таблицы А.6.

Энтальпию золы (сt)_золы принимают для сухого шлака при температуре 600ºС, (сt)_зл = 560 кДж/кг.

7 Считать, что котельный агрегат производит сухой насыщенный пар.

8 Расход топлива В кг/с(м³/с) без учета непрерывной продувки опреде-лить по формуле

,

где D – паропроизводительность котельного агрегата, кг/с;

h_п – энтальпия пара, выходящего из котельного агрегата , кДж/кг; в задаче в соответствии с указанием 7 принять h_п = h"

h_пв – энтальпия питательной воды, кДж/кг;

- КПД брутто котельного агрегата.

Значения величин h и h_п.в берутся по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [5].

Если значение подставляется в процентах, в формуле расхода топлива необходимо добавить множитель 100.

Таблица 5 – Исходные данные к задаче 5

Послед-няя цифра шифра	Вид топлива	Δα	tух, ºС	D, т/ч	Пред-последняя цифра шифра	р, МПа	tn.в, ºС
	Челябинский уголь Б3	0,20		20,0		2,2
	Газ «Саратов-Москва»	0,24		10,0		1,4
	Мазут сернистый	0,19		4,0		2,0
	Донецкий уголь Г	0,26		2,5		0,5
	Газ «Дашава-Киев»	0,23		6,5		1,8
	Ткибульский уголь Г	0,18		10,0		1,6
	Подмосковный уголь Б2	0,21		8,0		0,7
	Мазут малосернистый	0,15		25,0		1,2
	Кузнецкий уголь Д	0,17		12,0		2,4
	Газ «Ставрополь-Москва»	0,15				0,9

ЛИТЕРАТУРА

1. Нащокин, В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: учеб. пособие: - 2-е изд. / В.В. Нащокин. – М.: Высшая школа, 1975. – 496 с.

2. Баскаков, А.П. Теплотехника / А.П. Баскаков, В.В. Берг, О.К. Витт и др.; Под ред. А.П. Баскакова. – М.: Энергоиздат, 1991. – 224 с

3. Андрианова, Т.Н. Сборник задач по технической термодинамике: учеб. пособие / Т.Н. Андрианова, Б.В. Дзампов, В.Н. Зубарев, С.А. Ремизов, Н.Я. Филатов. – М.: Изд-во МЭИ, 2000. –356 с.

4. Краснощеков, Е.А. Задачник по теплопередаче / Е. А. Краснощеков, А.С. Сукомел. – М.: Энергия, 1975. – 288 с.

5. Александров, С.Л. Термодинамические свойства воды и водяного пара / С.Л. Александров, Б.А. Григорьев. – М.: Изд-во МЭИ, 1999. – 168 с.

Приложение А

(справочное)

Таблица А.1 – Мольные теплоемкости идеальных газов по молекулярно-кинетической теории

Газы	μcu , кДж/кмоль·К	μcр, кДж/кмоль·К	k = cр/сu
Одноатомные	12,5	20,8	1,667
Двухатомные	20,8	29,1	1,4
Трех- и многоатомные	29,1	37,4	1,286

Таблица А.2 – Элементарный состав рабочей массы некоторых твердых и жидких топлив

Месторождение, марка	Состав по массе, %
Ср	Нр	Sр	Nр	Oр	Wр	Aр
Уголь донецкий Г	55,2	3,8	3,2	1,0	5,8	8,0
Уголь кузнецкий Д	58,7	4,2	0,6	1,9	9,7		13,2
Уголь подмосковный Б2	28,7	2,2	2,7	0,6	8,6		25,2
Уголь челябинский Б3	37,3	2,8	2,0	0,9	10,5		29,5
Уголь ткибульский Г	45,4	3,5	1,3	0,9	8,9		27,0
Мазут малосернистый	84,65	11,7	0,6	-	0,3	3,0	0,05
Мазут сернистый	83,8	11,2	1,4	-	0,5	3,0	0,1

Таблица А.3 – Состав некоторых природных горючих газов

Название газопровода	Состав сухого газа по объему, %
СН4	С2Н6	С2Н8	С4Н10	С5Н12	N2	СО2
Саратов-Москва	84,5	3,8	1,9	0,9	0,3	7,8	0,8
Ставрополь-Москва	93,8	2,0	0,8	0,3	0,1	2,6	0,4
Дашава-Киев	88,9	10,3	0,1	0,1	-	0,4	0,2

Таблица А.4 – Энтальпия 1м³ газов и воздуха и 1кг золы

t, ºC	(ct)RO2, кДж/нм3	(ct)N2, кДж/нм3	(ct)H2O, кДж/нм3	(ct)возд, кДж/нм3	(ct)золы, кДж/кг
	170,0	129,6	151,0	130,0	81,0
	207,4	155,6	181,6	156,2	98,8
	226,1	168,6	196,9	169,3	107,7
	244,8	181,6	212,2	182,4	116,6
	263,5	194,6	227,5	195,5	125,5
	282,2	207,6	242,8	208,6	134,4
	301,0	220,7	258,2	221,8	143,3

Таблица А.5 – Потери теплоты от наружного охлаждения котлов

с хвостовыми поверхностями (q₅)

Паропроизводи-тельность D, кг/с	q5, %	Паропроизводи-тельность D, кг/с	q5, %
1,0	3,1	5,0	1,35
1,5	2,6	6,0	1,2
2,0	2,2	7,0	1,1
2,5	2,0	8,0	1,0
3,0	1,8	10,0	0,9
3,5	1,7	15,0	0,8
4,0	1,55	20,0	0,7
4,5	1,45	25,0	0,6

Таблица А.6 – Основные характеристики некоторых топок

промышленных котлов

Тип топки	Вид топлива	Коэффициент избытка воздуха, αт	Потери теплоты	Доля золы топлива в уносе, аун
q3 от химической неполноты сгорания, %	q4 от механической неполноты сгорания, %
Слоевые с неподвижной колосниковой решеткой (D ≤ 10 т/ч)	Каменные угли	1,4	0,5-1,0	5,5-6,5	0,11-0,2
Бурые угли	1,4	0,5-1,0	6,0–8,0	0,15-0,25
Слоевые с цепной колосниковой решеткой (D ≥ 10 т/ч)	Каменные угли	1,3	0,5-1,0	5,5-6,5	0,11-0,2
Бурые угли	1,3	0,5-1,0	6,0–8,0	0,15-0,25
Камерные (газомазутные)	Мазут	1,1	0,5-1,0	-	-
Газ	1,1	0,5-1,0	-	-

Учебное издание

ТЕПЛОТЕХНИКА

Программа курса, методические указания и контрольные задания

для студентов специальнос<