Баскаков А.П. (ред.) Теплотехника Энергоатомиздат, 1991 (947482), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Например, если начальные температуры узлов сетки, приведенн)дх на рнс.!4,5, равны й (эти температ(ры из. вестны из начального условия), ) через промежутон времени Ьт будут равны (~, то для любого узла можно составить баланс теплоты, приравняв измене(ие энтальпни с~р,ЬК(б — й) к алгебраической сумме приходящих за время бт ковичеств теплоты АО, по всем теплоправ )дящим стержням.
Так, для пятого узла сетки 2 5 св рва Ув (15 — Гз) = — + Д(2- 5) 4 5 6 5 8 5 (4 — 5) (6 — 5) (8 — Щ ( ! 4 . 1 8 ) Число таких уравнений буде г равно числу узлов, причем дл я всех в ну грен н и х узлов уравнения будут аналог ( ч ным и, а уравнения дл я крайних узл о ) будут учитывать граничные условия .
Решив эт и уравнения от н ас ител ьи о г,', найдем температуру всех узл ов через и р ом еж уток времени бт с н а ч ал а п роцесс,(. Затем полученное распределение температур 115 глс ! 5 (5 — 2! (2 — ) Х( ' ! ! й == — —; аг а61 ' 6'1 Л)2 2 +(! — 4Го — 2ро В() 12. )!! х «ь 116 берется за начальное и решение повторяется. Граничные условия и теплофизиче. ские константы в каждом цикле могут отличаться от предыдуших, если они за. висят от температуры или времени процесса. Многократное повторение расчета позволяет найти распределение температуры в узловых точках в любой момент времени т= й/Лт, где й( — число повторений расчета.
Пример 14.2. Найти изменение во времени распределения температуры и тепловых потоков от боковых поверхностей кирпичной ко. лонпы сечением (Х ! ч и высотой (О и. Уело. вия на поверхностях колонны изображены на рис. (4.6 Теплофиэические свойства кирпичной клз.(чи Х=0,8 Вт/(м ° К), с= =900 Д,к/(кг ° К), р= (700 кг/м'. Началь. иая гемпература 1«=20 С Разобьем поперечное сечение колонны иа девять ячеек и в пределах этих ячеек выберем узловые точки. Узловые точки 1, 4, 7 и 3, Б, р лежат иа поверхностях, температуры которых поддерживаются шжтоянными, следовательно, (, (,=1,=.!ОО С и 1,=1«=1»= =200 'С ! (ерсме44нукг температуру будут иметь только три узла 2, 5, 8. Составим балансовые уравнения этих узлов. Длн центрального узла 5 уравнение баланса ((4.!8) уже записано.
Учитывая, что й 2 =(т 4 5 5 ! )( 5-5 ~~ з — 5 = = — = — и ЛУ»= ( — ! ( — ! ХЕ 661 Х( =6'1, выразим в явном виде температуру 15.' Н 1 =2()«С,се«гойтУ(мг И) Рис. (4.6. К примеру !4.2 15 — — Ро (12+ 14 + 15+ 15) +(! — 4ро) 1ы где Ро=оЛт/6' — число Фурье. Составим уравнение баланса энергии для узла 2, одна иэ границ которого обменииается теплотой с окружающей средой по закону Ньютона (9.!): ~1 — 1 г сгяглрг (12 — 12) = ) — + и -2! 12 12 12 15 2 ~ й«Л(э-2! М вЂ” 2! 1 Я 6 2 2 П вЂ” 2! В(з — 2! Выразим в явном виде температуру Н: 12 — — Ро(1(+12+215+2ВО )+ ай 20 ° 0,5 Здесь В(= — = — '=!2,5.
0,8 Точно так же можно составить и уравнение баланса энергии для восьмого узла, с ток' лишь разницей, что а=о и В(=О, т. е. 15= РО (12+12+215)+((+4ГО) 15. В рассматриваемом нами простейшем (явнпм) методе решения задачи временной интервал Лт нужно выбирать таким, чтобы коэффициент при исходной температуре рассчитываемого узла был положительным. Это ус:юане в данном случае будет выполняться, если Ро(025 Го((-)-05В!)ч.025 Второе условие, очевидно, более «жесткое»( исходя иэ него и нужно выбирать Лт.
Например, при Лт= 1 ч=3600 с 2 6 6 9 117 Результаты расчета к примеру !4.2 Ео= — — —,= — ' — --=7,53 10 ). дт 0,8 3600 з ср бз 900.1700 Обз Ео(1+0500=7,53 !О зХ Х(1+0,5 12,5)=0,0055(0,25 Выбранное значение Лт удовлетворяет углонинч устойчивости решения и, подставив в балансовые уравнения конкретные значения В~ и Ео, получим П=-!э+7.53.10 '(800+26 — 29(э); !з=/э+7,53 !О ' (300+!э+гз — 4(з); !в=!а+7,53 10 з(300+2! — 4(„), В первом цикле расчетз используется начальное условие ге=В=0=20 'С и получаются значения !т, !(, !х через 1 ч после начала процесса (см. таблицу рез)льтатов), затем, принимая полученное распределение гемператур за начальное (формально приравнивая В = В,!х = !В (в = (х) и повторяя расчет многократно, получим распределение температур в любой ннтересуюнгий нас период времени.
Пгюле неноторого числа циклов (в данном случае оноло 300) значения температур перестают изменяться Получается стационарное решение исходной задачи. Если в задаче требуется отыскать только стационарное решение, то начальное распределение температуры, естесзвенно, не задается и его принимают произвольно (например, (в=О'С) Существуют и лругие численные методы решения стационарных и нестационарных задач теплопровопности. Достоинствами рассмотренного здесь метода являются простота, наглядность и возможность реализации даже иа микрокалькуляторах без привлечении больших ЭВМ и сложных стандартных программ. Для решения данной задачи микрокалькуля- тору МК-52 потребовалось около 1,5 ч машинного времени Тепловые потони от поверхностей колонны рассчитываются суммированием тепловых потоков от отдельных узлов, расположенных на данной вонерхности: б (), — (1, — г ) и "-!+(! — ! ) иб!+ 2 +(! — ! ) и -- 1= !1 О(и!+1001, .
Ь На поверхностях 1 и П! условия тепло- обмена не заданы, поэтому придется искать тепловые потони, поступающие ко всем граничным узлам. Температуры этих узлов по. стояины, поэтому теплота н иих не аккучулируется, а вся передается к поверхности !)! ( и г) +(2 1)/( и — з + 6 +( з 4)~ (4 — Б1+ +((з — (т)/))гт . в! = = — 5600+4 (! + 2Н+ 1,), 6 О =(' — !т) м 2 '+('2 — (3)/)(! -1+ +(!з' !ь)/)71з — з!+()з !з)/йга — ч)== = — 12200+4 (!.
+2! + ! ) Результаты расчета тепловых потоков приведены в общей таблице результатпв. Отрицательные тепловые потоки направлены внутрь колонны Правильность стационарного решения можно проверить, просумм трован тепловые потоки от всех поверхностей колон. ны. В идеальном случае сумма долж~ а равняться нулю. Часть треть я ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА ШЛ.
СОСТАВ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ твердого топливд ((8 Глава пятнадцатая ВИДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПЛИВА (По определению Д. И. Менделеева, «топливом называется горючее вещество, умышленно сжигаемое для получения теплоты»~ В данной главе будут рассматриваться органические топлива, применяемые в промышленности и энергетике.)По своему состоянию они делятся на твердые, жидкие и газообразные, а по способу па«учения на естественные и искусственные )) Ископаемые твердые топлива (за исключением сланцев) являются продуктами разложения органической массы растений. Самое молодое иэ них — торф, представляет собой плотную массу, образовавшуюся из перегнивших остатков болотных растений. Следующими по «возрасту» являются бурые угли — землистая или черная однородная масса, которая при длительном хранении на воздухе частично окисляется («выветривается») и рассыпается в порошои.
Затем идут каменные угли, обладающие, как правило, повышенной прочностью и меньшей пори«гостью. Органическая масса наиболее старых из них — антрацитов — претерпела наибольшие изменения и на 93 Я состоит из углерода. Антрацит отличается высокой твердостью. Возобновляемым твердым топливом яв- ляется древесина. Доля ее в энергобалансе мира сейчас чрезвычайно невелика, но в некоторых регионах древесина (а чаще ее отходы) еще используются в качестве топлива. Свойства топлива как горючего материала определяются составом его в с ухом безвольном состоянии (обозначается индексом «да)») *, в который включаются элементы, составляющие органическую массу топлива, и колчеданная сера, сгорающая вместе с органической массой.
Поскольку химический состав твердого топлива сложен и обычно неизвестен, его характеризуют массовым содержанием образующих элементов, определяемым в результате элементного анализа (в английской литературе используется термин цп(ша(е). 4Такнм образом, С«" -)- Н«м+ 0«" -(- 8)«м -)- 3«м = = ) 00 уш где 3, — суммарное содержание горючей серый Собственно горючими в органическом топливе являются углерод, водород и сера.
С увеличением возраста топлива содержание у г л е р о д а увеличивается (от 40 у древесины до 93 «й у антрацита), а водорода — слегка уменьшается (от б до 2 «««). Кислород, каи и осталь- ' дгу аэп — (гее — условное состояние топлива, не содержащего обшей влаги и золы (Стандарт СЗВ 750 — 88, ГОСТ 273!3 — 89). ные элементы, содержится в виде сложных органических соединений Чем боль.
ше в них кислорода, тем большая доля водорода и углерода топлива химически связана с ним, т. е. фактически сгорела, и тем меньше выделится теплоты при сгорании единицы массы. С увеличением возраста топлива Окм уменыпается от 42 у древесины до 2 Я у антрацита. При полном сгорании углерода обри. зуется относительно безвредный диоксид углерода СОх и выделяетсн 32,8 МДж теплоты на 1 кг углерода. При неправильной организации процесса горения (обычно при недостатке воздуха) продуктом сгорания является очень токсичный оксид углерода СО и выделяется всего 9,2 МДж теплоты. При сгорании с е р ы образуется токсичный сернистый ангидрид 5Ох и (в небольших количествах) еще более токсичный серный ангидрид 50з.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
