Материал: Нагрев и нагревательные устройства. курс лекций. Гольцев А.М., Бойко А.Ю

Если меньше , то - больше , то

Пример №7. Определить калориметрическую температуру горения природного газа, сухой состав которого, а также влажность газа и воздуха указаны в примере №6, коэффициент расхода воздуха 1.05. Дополнительные условия: газ и воздух перед сжиганием газа подогреты до температуры 100^ос.

3. Теплотворная способность газа

(14)

; ;

q – тепловой эффект реакции окисления газа, выбирается из справочника.

4. Энтальпия продуктов горения

(15)

По справочнику при температуре 100^ос определяются теплоемкости газов.

; ; ; ;

Тогда:

Теплоемкость воздуха при температуре 100^ос составит 1.302 кДж/м³

Тогда

. (16)

Задаемся ориентировочно С . При этой температуре ; ; ;

Определяем .

Сравниваем с . меньше , следовательно, надо принять за . .

Вопросы для самоподготовки:

1. Как определить количество воздуха, необходимого для полного сгорания топлива?

2. Как определить состав и объем продуктов горения?

3. Как определить температуру горения топлива?

Лекция №3

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В РАБОЧЕМ ПРОСТРАНСТВЕ ПЕЧИ

3.1 Основные понятия и определения теории теплопередач.

Тепловое состояние любого объема: твердого тела, системы тел, газа или жидкости в некотором объеме характеризуется распределением температур – температурным полем.

Температурное поле может быть равномерным, если

, (17)

где - температура;

- координаты точки,

Или неравномерным, если указанные условия не выполняются. Может быть стационарным, если

(18)

Или переменным, если

, (19)

где - время.

В неравномерном температурном поле всегда могут быть точки с одинаковой температурой. Геометрическое место точек с одинаковой температурой есть изотермическая поверхность. Направление наибольшего изменения температуры в каждой точке изотермической поверхности есть нормаль к ней. Изменение температуры в направлении нормали к изотермической поверхности – температурный градиент:

, (20)

где n – направление нормали и изотермической поверхности.

В неравномерно нагретом теле происходит перенос тепловой энергии из области с более высокой температурой в область с более низкой температурой.

Количество переносного тепла в единицу времени есть тепловой поток Q, .

Тепловой поток, проходящий через единицу площади изотермической поверхности, есть удельный тепловой поток

, , (20)

где - площадь изотермической поверхности.

Установлено (Фурье), удельный тепловой поток есть функция температурного градиента

, (21)

где - коэффициент пропорциональности, именуемый коэффициентом теплопроводности материала.

(22)

Для изменения теплового состояния одинаковых по массе , но различных по природе тел затрачивается различное количество тепловой энергии. Количество тепловой энергии, необходимое для нагрева тела характеризуется его теплоемкостью

, , (23)

где - количество тепловой энергии.

Обычно теплоемкость относится к единице массы или молекулярной массе

, , (24)

где - удельная теплоемкость

или ,

где - молекулярная масса;

- молекулярная теплоемкость.

Удельная теплоемкость газов может быть определена при постоянном объеме - . Интенсивность изменения температуры при переносе тепла характеризуется коэффициентом температуропроводности -

, , (25)

где - плотность.

3.2 Теплопередача конвекцией.

Заключается в переносе тепла движущимися частицами газа или жидкости. Природа сил, возбуждающих движения, различна. Конвекция считается свободной, если движение происходит вследствие разностей плотностей нагретых и холодных элементарных объемов.

Конвекция является вынужденной, если движение в газе (жидкости) возникает под действием внешнего источника (вентилятор, насос и т.д.). Удельный тепловой поток конвективной теплопередачи между газом и твердым телом по закону Ньютона пропорционален разности их температур. При нагреве твердого тела

, , (26)

где - удельный тепловой поток конвективной теплопередачи;

- коэффициент теплоотдачи конвекцией;

- температура газа при ^оС, ^оК;

- температура поверхности твердого тела, ^оС, ^оК.

Коэффициент теплопередачи конвекцией является функцией многих переменных

форма поверхности).

Он устанавливается опытным путем или применением критериев подобия тепловых процессов:

- Рейнольдса;

- Нуссельса;

- Прандлтя;

- Грассгофа;

- Пекле,

где - скорость газа;

- размер газового потока;

- кинематическая вязкость;