Литература: [5] с.247-252, [6] с.337-344.
Расчеты объемов воздуха и продуктов сгорания ведутся на основе стехиометрических уравнений окислительных реакций. Итоговые формулы для расчета объемов удобно представить в табличной форме. Следует иметь в виду, что расчет энтальпии продуктов сгорания можно вести по составляющим компонентам или определяя теплоемкость продуктов сгорания, как для смеси газов. Нужно научиться определять теоретическую температуру горения с помощью таблицы и диаграммы H-
.
Вопросы для самопроверки
1. Что называют коэффициентом избытка воздуха?
2. Как рассчитываются объемы воздуха и продуктов сгорания при сжигании твердых и жидких топлив при a=1 и a>1?
3. Как определить энтальпию продуктов сгорания?
4. Что такое теоретическая температура горения топлива?
5. Как определить теоретическую температуру горения по диаграмме H-.
4.2. Котельные установки
4.2.1. Топочные устройства
Классификация топок. Характеристики слоевых и камерных топок. Форсунки и горелки. Понятие о расчете теплообмена в топках.
Литература: [5] с.263-288, [6] с.345-358.
Обратить внимание на особенности процессов горения в неподвижном кипящем слое и факеле и их связь с тепловыми характеристиками топок. Разобрать принципы устройства и действия слоевых и камерных топок, а также форсунок и горелок. Усвоить основы расчета теплообмена в топке.
Вопросы для самопроверки
1. Какие существуют способы сжигания топлива и типы горелок?
2. Назовите основные тепловые характеристики топок?
3. Какие особенности имеют топки с твердым и жидким шлакоудалением?
4. В чем отличие пылеугольных топок от топок для сжигания мазута или газа?
5. Объясните устройство горелок для пылевидного и газообразного топлива, форсунок для мазута.
4.2.2. Котельные агрегаты
Паровые котлы с естественной и принудительной циркуляцией. Водогрейные котлы и котлы-утилизаторы. Конструкции основных элементов теплообменных поверхностей. Тягодутьевые устройства. Предотвращение вредных выбросов в атмосферу. Водоподготовка. Тепловой баланс, КПД и расход топлива котла. Понятие о тепловом расчете конвективных поверхностей. Правила устройства и безопасной эксплуатации котлов. Экологическая безопасность.
Литература: [5] с.253-255, 289-311, [6] с.370-399.
Обратить внимание на изучение устройства вертикально-водотрубных котлов малой производительности, уяснить сущность внутрикотловой гидродинамики и причины нарушения естественной циркуляции. Необходимо понять, что развитие конвективных поверхностей котлов связано с уменьшением тепловых потерь. Ознакомиться с основными методами очистки питательной воды, а также поддержанием солесодержания котловой воды путем осуществления непрерывной продувки. Необходимо уметь составлять тепловой баланс котла, ознакомиться с тепловым расчетом конвективных поверхностей нагрева котла.
Вопросы для самопроверки
1. Как протекают процессы парообразования в котле?
2. Как осуществляется естественная циркуляция, что такое кратность циркуляции?
3. Назовите основные конструктивные элементы котлов.
4. Как обеспечивается тяга в газовоздушном тракте котла?
5. Как предотвратить образование накипи в паровых котлах?
6. Укажите предназначение периодической и непрерывной продувки.
7. Назовите основные тепловые потери в котлах.
4.3. Промышленные хлебопекарные печи
Классификация печей. Способы обогрева пекарной камеры. Особенности процесса выпечки хлеба. Тепломассообмен, формообразование и формирование ароматобразующих веществ при выпечке хлеба. Гигротермическая обработка тестовых заготовок. Тепловой баланс печного агрегата. Теплообмен в пекарной камере. Особенности конструкции канальных печей, печей со сжиганием газа в пекарной камере, с паровым и комбинированным обогревом, электрообогревом.
Литература: [7] с.25-29, 69-99, [8] с.101-163, 262-280.
Необходимо сформировать представление об основных способах обогрева пекарной камеры, трех периодах выпечки хлеба и связи между внешним тепломассообменом и процессами, протекающими в изделиях при выпечке, влиянии увлажнения тестовых заготовок на качество выпечки. Ознакомиться с составлением теплового баланса и особенностями расчета теплообмена в пекарной камере для различных схем обогрева. Изучить конструкции основных типов печей.
Вопросы для самопроверки
1. Назовите основные способы обогрева пекарной камеры.
2. Как изменяется температура в тестовых заготовках в трех периодах выпечки?
3. Какое влияние оказывает увлажнение тестовых заготовок на качество выпечки?
4. Назовите основные составляющие тепловых потерь пекарной камеры хлебопекарной печи.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ
При решении задачи 1 необходимо использовать основные соотношения между параметрами для характерных точек процессов идеальных газов, уравнение состояния и первый закон термодинамики. Значения теплоемкости воздуха принимаются по таблицам [9]. Показатель политропы вычисляется исходя из его понятия. Термодинамические процессы графически представляются совместно в p-v - и T-s - координатах. Начальные и конечные точки адиабатного и политропного процессов обозначаются на этих диаграммах соответствующими цифрами.
Задача 2 решается с помощью i-s-диаграммы для водяного пара [10]. Обратить внимание на особенности расчета процесса изотермического расширения пара по сравнению с идеальными газами. Цикл паротурбинной установки рассчитывается по заданным начальным параметрам пара, вырабатываемого в паровом котле в процессе изобарного подвода теплоты.
В расчетах числа ступеней компрессора по допускаемым в задаче 3 перепадам температур Dt необходимо принимать целое число ступеней. Результаты расчетов мощности привода в одноступенчатом и многоступенчатом компрессорах должны соответствовать графическому изображению процессов.
При решении задачи 4 для нахождения значений энтальпии рабочего тела в характерных точках цикла рекомендуется пользоваться lgp - i - диаграммой или таблицами параметров насыщенного и перегретого пара фреона-12 [11].
В задаче 5 расчеты производятся при барометрическом давлении воздуха, принятом при построении i-d-диаграммы для влажного воздуха.
Задачи 6-10 выполняются по основным разделам курса «Теплотехнические установки». Примеры расчетов приведены в [7, 8, 12].
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Задача 1
Воздух с температурой t1 адиабатно расширяется от начального давления р1 до давления р2. Определить удельный объем, температуру, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, а также работу расширения и техническую работу в адиабатном процессе.
Как изменятся определяемые величины, если при расширении воздуха до того же конечного давления в политропном процессе подводится теплота q=50 кДж/кг.
Исходные данные принять по табл. 1.
Изобразить процессы в p-v, T-S диаграммах.
Таблица 1
Последняя цифра шифра | р1, МПа | t1 , °С | Предпоследняя цифра шифра | р2, МПа |
0 | 2,0 | 180 | 0 | 0,1 |
1 | 2,3 | 110 | 1 | 0,2 |
2 | 2,8 | 140 | 2 | 0,3 |
3 | 3,1 | 170 | 3 | 0,4 |
4 | 3,6 | 130 | 4 | 0,5 |
5 | 4,0 | 200 | 5 | 0,6 |
6 | 4,5 | 160 | 6 | 0,7 |
7 | 4,9 | 190 | 7 | 0,8 |
8 | 5,2 | 150 | 8 | 0,9 |
9 | 5,7 | 120 | 9 | 1,0 |
Задача 2
В пароводяном тракте парового котла паросиловой установки получается влажный водяной пар с давлением р0, МПа и степенью сухости х0. Затем в конструктивных элементах котла влажный пар при подводе теплоты изотермически расширяется до давления р1 , далее в проточной части паровой турбины расширяется до давления р2.
Изобразить процессы в i-s-координатах.
Определить начальную температуру пара, изменение внутренней энергии, работу и подведенную теплоту в процессе изотермического расширения, конечные параметры пара на выходе из турбины, работу цикла и удельный расход пара простейшей паротурбинной установки.
Определить КПД теоретического цикла простейшей паросиловой установки, в которой перегретый пар с параметрами р1, МПа и t1, °С расширяется в турбине до конечного давления в конденсаторе р2, МПа.
Как изменится работа цикла и конечная степень сухости пара, если после подвода теплоты пар дросселируется от давления р1 до давления р1¢.
Изобразить теоретический цикл простейшей паросиловой установки в p-v-, T-s-, i-s-координатах.
Исходные данные принять по табл.2.
Таблица 2
Последняя цифра шифра | р0, МПа | х0 | Предпоследняя цифра шифра | р1, МПа | р1¢, МПа | р2, МПа |
0 | 7,0 | 0,98 | 0 | 2,5 | 1,5 | 0,025 |
1 | 6,0 | 0,97 | 1 | 2,4 | 1,4 | 0,02 |
2 | 5,0 | 0,96 | 2 | 2,2 | 1,3 | 0,01 |
3 | 4,5 | 0,95 | 3 | 2,0 | 1,2 | 0,008 |
4 | 4,0 | 0,94 | 4 | 1,9 | 1,1 | 0,007 |
5 | 3,9 | 0,92 | 5 | 1,6 | 1,0 | 0,006 |
6 | 3,5 | 0,90 | 6 | 1,5 | 0,9 | 0,005 |
7 | 3,0 | 0,89 | 7 | 1,4 | 0,8 | 0,004 |
8 | 2,6 | 0,84 | 8 | 1,3 | 0,7 | 0,003 |
9 | 2,4 | 0,8 | 9 | 1,2 | 0,6 | 0,002 |
Задача 3.
Воздух с начальной температурой t1=20°С сжимается в многоступенчатом поршневом компрессоре от давления р1=0,1 МПа до конечного давления рк, МПа.
Определить количество ступеней компрессора, степень повышения давления в каждой ступени, количество отведенной теплоты в цилиндрах компрессора и промежуточном охлаждении, теоретическую мощность компрессора.
Допустимое повышение температуры воздуха в каждой ступени
D t,°С, показатель политропы сжатия n и расход воздуха G, кг/с указаны в табл. 6.
Как изменится удельная работа и конечная температура воздуха при изотермическом и адиабатном сжатии в одноступенчатом компрессоре.
Изобразить процессы сжатия при одноступенчатом и многоступенчатом сжатии в p-v- и T-s-диаграммах.
Исходные данные принять по табл. 3.
Таблица 3
Последняя цифра шифра | D t,°С | рк, МПа | Предпоследняя цифра шифра | n | G, кг/с |
0 | 165 | 15 | 0 | 1,23 | 0,2 |
1 | 210 | 24 | 1 | 1,32 | 1,2 |
2 | 170 | 16 | 2 | 1,24 | 0,4 |
3 | 205 | 23 | 3 | 1,31 | 1,0 |
4 | 175 | 17 | 4 | 1,25 | 0,3 |
5 | 200 | 22 | 5 | 1,29 | 0,8 |
6 | 180 | 18 | 6 | 1,26 | 0,5 |
7 | 195 | 21 | 7 | 1,28 | 0,9 |
8 | 205 | 19 | 8 | 1,30 | 0,6 |
9 | 190 | 20 | 9 | 1,27 | 0,7 |
Задача 4
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
