teplotekhnika (852911), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Таким образом, подобная конструкция имеет высокую эффективную теплопроводность. Одним из принципиальных недо-статков термосифона является возврат конденсата в зону испарения засчет гравитационных сил, вследствие чего зона испарения всегда должнанаходиться ниже зоны конденсации.Тепловая труба (рис. 13.8, б) по конструкции аналогична термосифону, но в тепловой трубе на внутренней стенке укреплен фитиль 6, сделанный, например, из нескольких слоев тонкой сетки, и конденсат 4 возвращается в испаритель под действием капиллярных сил. В тепловой трубена расположение испарителя не накладывается никаких ограничений, иона может работать при любой ориентации.
Если испаритель тепловойтрубы оказывается в нижней точке, гравитационные силы будут действовать в одном направлении с капиллярными. Термин тепловая труба применяется таюке к высокоэффективным теплопередаюшим устройствам,в которых возврат конденсата осуществляется другими способами, на273а1\2/б3/°:'І'І'Ё'1':°:':°:°:°:°===':°:':°:'І':':':°:°:':__› 46вой трубы:І- фитиль; 2 - стенка трубы; 3 -"о фитнлю; 4 __возврат жидкостипар; 5, 7- соответственно участки.;.;.;.;.;.;.;.;.;.;.;.;._.:.:.;.;.;.;.;.;.;.;.;7Рис.13.9. Продольное (а) ипоперечное (б) сечения тепло-5КОНДЄ НСаЦИИИИСІІарЄНИЯ;6 _адиабатный участок; 8 - паровойканалпример под действием центробежной силы.Некоторым методам возврата конденсата соответствуют следующиевиды теплообменных устройств:Гравитация .......................термосифонКапиллярные силы ................стандартная тепловая трубаЦентробежная сила ................
вращаюшаяся ›› ››Электростатические объемные силы .электрогидродинамическаятепловая трубаМагнитные объемные силы ......... магнитогидродинамическаятепловая трубаОсмотические силы ............... осмотическая тепловая трубаТепловая труба (рис. 13.9) имеет участок испарения 7 и участок конденсации 5. В случае необходимости, обусловленной внешними требованиями, труба может иметь еше одну зону - адиабатный участок 6, разделяющий испаритель и конденсатор.
В поперечном сечении тепловая труба состоит из стенки 2 корпуса, фитиля І и парового канала 8.Эффективность тепловой трубы часто определяется с помошью понятия «эквивалентная теплопроводность». Например, цилиндрическаятепловая труба, показанная на рис. 13.9, б, в которой в качестве рабочейжидкости используется вода при температуре 150 °С, будет иметь теплопроводность в сотни раз большую, чем медь. Теплопередаюшая способность тепловой трубы может быть очень большой; в тепловых трубах налитии при температуре І 500 °С в осевом направлении может быть передан тепловой поток 10 + 20 кВт/см2. При соответствующем выборе рабочей жидкости и материала корпуса могут быть созданы тепловые трубыдля работы в интервале температур 4 2300 К.Цилиндрические тепловые трубы применимы во многих случаях, нодля удовлетворения специальных требований могут быть созданы трубыдругих конфигураций.Высокая эффективная теплопроводность тепловых труб - не единственное их свойство.
Тепловая труба характеризуется также способностьюдействовать как трансформатор теплового потока (рис. 13.10) и изотер274ЮРис. 13.10. Схема работы тепловойтрубы как трансформатора тепловогопотока:І, 2 - соответственно подвод и отвод теплоты; 3, 4 - соответственно низкий и высокий тепловые потоки,__›+-`т__›І|мичностью поверхности при низком термическом сопротивлении. Поверхность конденсации тепловой трубы в этом случае работает практически при постоянной температуре.
Если на некотором участке возникает местный тепловой сток, то количество конденсируюшегося в этом месте пара увеличивается и за счет этого температура поддерживается напрежнем уровне.Области применения тепловых труб очень разнообразны. Тепловыетрубы используются, например, для охлаждения криогенных мишеней вядерных ускорителях, для охлаждения электронного оборудования, в установках для кондиционирования зданий, в печах, при охлаждении инагреве двигателей и т.п.275РАЗДЕЛ 3ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯТЕПЛОТЬІГЛАВА 14ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ТОПЛИВА И ОСНОВЫ ИХ ГОРЕНИЯ14.1.
Классификация топлив. Элементарный состав.Формулы пересчетаОрганическое ископаемое топливо (твердое, жидкое, газообразное) яв-ляется в настоящее время и по прогнозам до 2030 г. основным источником энергии (теплоты) для промышленного использования, а также длятранспортных двигателей.) Под топливом понимают вещества, выделяюшие в результате тех илииных преобразований тепловую энергию, которая используется в техниЁіеских Целях.По принципу выделения энергии различают две группы топлив: химическое, выделяюшее энергию в результате окисления горючих элементов, и ядерное, выделяюшее энергию при делении ядер.В настоящее время в мире преимущественно используется химическое или органическое топливо, являющееся источником около 70%всей вырабатываемой энергии.При использовании топлив находят применение как выделяемаяэнергия - теплота, так и их химические свойства.
Поэтому топлива могут быть разделены на энергетические и технологические.Энергетическое топливо предназначено для сжигания с целью непосредственного получения тепловой энергии или ее преобразования в механическую и (или) электрическую энергии.Технологическое топливо используется для ведения высокотемпературных технологических процессов (нагрев, обжиг, плавление и др.) ихимической переработки для получения искусственного топлива (кокса)и технических продуктов (например, при сжигании кокса в доменныхпечах используются восстановительные свойства углерода).По агрегатному состоянию все топлива делятся на твердые, жидкие игазообразные, а по способу получения или добычи - на природные и производные (искусственные).
Кроме древесины, все виды природных топливпредставляют собой горючие ископаемые. Искусственное топливо получают путем переработки природного. Методы переработки весьма раз276Таблица 14.1Классификация основных видов химических топливХарактер топливаПриродноеИскусственноеТвердоеДревесина, тоРФ,горючие сланцы,бурый уголь, каменный уголь, антрацитПолукокс, кокс,торфяные и угольные брикетыВиды топливЖидкоеГазообразноеПриродный газ,попутные газынефтяных месторожденийБензин, лигроин, Нефтяной, полукеросин, газойль, коксовый, коксомоторные топлива, вый, генераторный, доменныйгазотурбинноегазы, газ подземтопливо, мазут,ной газификациипечное бытовоеуглейтопливоНефть, газовыеконденсатынообразны и зависят от характеристики и назначения конечного продукта, в их основе лежат физико-механические воздействия на исходныйпродукт: дробление, помол, нагрев, перегонка и т.д.
Основные виды химических топлив представлены в табл. 14.1.При проведении химического анализа топлива определяются долиразличных химических элементов и составляющих его веществ, т.е. элементарный состав. Органическое топливо состоит из сложных соединений различных элементов: углерода (С), водорода (Н), кислорода (О),серы (Ѕ), азота (М) и других, а таюке балласта в виде влаги (И) и мине-ральных компонентов, не участвующих в процессе горения и способствующих образованию золы (А).Все виды топлив состоят из горючей и негорючей частей (балласта).
Кгорючим элементам относятся углерод, водород и горючая сера: к негорючей части - кислород, азот, влага, зола и негорючая сера.Уалерод (С) является главной горючей составляющей всех топлив.При полном сгорании углерода тепловыделение составляет33,5- 103 кДж/кг. Тепловая ценность топлива определяется содержанием внем углерода.
Так, в древесине и торфе его доля достигает 58%, в угле имазуте - 90%. При термохимической переработке топлив углерод служит основой для образования вторичных органических веществ и составляет основную часть важного искусственного технологического топлива - кокса.Водород (Н) - вторая важнейшая горючая составляющая любого топлива. Тепловыделение при его сгорании зависит от агрегатного состояния (жидкое или парообразное) конечного продукта горения водородаводы - и может достигать 142-103 кДж/кг. С увеличением возраста твердого топлива содержание в нем водорода падает.277Кислород (О) - является балластной примесью в топливе, так как сни-жает его тепловую ценность.
Кроме того, он связывает в топливе водород, обесценивая и его. В твердых топливах с небольшим химическимвозрастом содержание кислорода может достигать 30% и выше, а в большинстве жидких моторных топлив оно не превышает І,5%.Азот (М) также балластирует топливо, снижая содержание в нем горючих веществ. В составе твердого топлива его содержится до І,5%, вжидких - менее 1%.Сера (Ѕ) входит в топливо в трех видах - сера органическая (Ѕорг),входящая в состав его органических соединений, сера колчеданная (ЅК),входящая в состав сульфидов, главным образом пирита и марказита(РеЅ2), и сера сульфатная (Ѕс), входящая в состав различного вида сульфатов, например СаЅО4, М3504, РеЅО4 и др.Первые две составляющие серы горят - это так называемая летучая(горючая) сера: Ѕл = Ѕорг + Ѕк.Сульфатная сера в горении топлива не участвует, так как уже находится в соединении с кислородом.
В связи с этим она включается во внешний негорючий остаток - золу. Суммарное содержание серы во всех трехсоединениях носит название серы общей - Ѕобш = Ѕорг + ЅК + Ѕс = ЅЛ ++ Ѕс. Сера является вредной составляющей топлива, так как при ее сгорании образуются окислы: сернистый ангидрид (502) и серный ангидрид(503). Особенно вреден 503, который, соединяясь с влагой, дает в качестве конечного продукта серную кислоту: ЅО3 + Н2О = Н2ЅО4. Она вызывает интенсивную коррозию металла котельных агрегатов, двигателейвнутреннего сгорания, строительных конструкций и т.д. Выбросы ЅО2 иЅО3 в атмосферу оказывают вредное влияние на окружающую среду.Минеральные компоненты (А)І являются главной балластной состав-ляющей топлива, входящей в состав остаточного продукта полного егорания топлива - золы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
