Основы теплопередачи

В общем случае тепло может передаваться нагретому телу теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Теплопроводность - это процесс перехода тепла внутри тела, осуществляемый непосредственным соприкосновением отдельных его не перемещающихся частиц; он может происходить в твердом, жидком и газообразном теле.

Конвекция - это процесс теплообмена в движущихся массах жидких и газообразных тел, происходящий путем перемещения частиц и их взаимного перемешивания; он сопровождается и теплопроводностью в самом теплоносителе.

Тепловое излучение - это процесс распространения энергии электромагнитными волнами. При передаче теплоты излучением тепловая энергия горячего тела превращается в энергию излучения. Энергия излучения, встречая на своем пути какое-либо тело, частично или полностью может опять превратится в тепловую энергию, воспринимаемую этим телом.

Совокупное действие теплопроводности, конвекции и теплового излучения при теплообмене называется теплопередачей.

Во всех частях парового котла участвуют все виды распространения тепла. Однако в зависимости от теплового источника и конструкции котла в разных его частях преобладает один из указанных способов распространения- тепла. Так, например, поверхность нагрева, обращенная к топке, воспринимает преимущественно тепло, излучаемое факелом пламени или раскаленным горящим слоем твердого топлива, и ее называют лучевоспринимающей (радиационной) поверхностью. В других частях котла тепло от газов передается поверхностям нагрева преимущественно конвекцией; такие поверхности называются конвективными. Поверхности нагрева, которые не расположены на пути движения газов и воспринимают в основном энергию излучения, называются экранными поверхностями. Процесс теплообмена и горения топлива в топке котла схематически показан на рисунок 6.3.

1. Площадь поверхности нагрева - это площадь поверхности всех металлических стенок котла, которая с одной стороны обогревается пламенем горящего топлива и дымовыми газами, а с другой стороны омывается водой. Этот параметр позволяет судить о размерах котла. Он обозначается буквой Н и обозначается в м² со стороны, омываемой газами. В современных главных ПК Н ≈ 500 - 1000 м2, а вспомогательных - 10-1000 м².

Рисунок 6.3 - Схема теплообмена в топке котла:

1 - лучевоспринимающая поверхность; 2 - кирпичная обмуровка; 3 - раскаленные газы;

4 - факел пламени или слой раскаленного топлива.

Основные характеристики паровых котлов

2. Паропроизводительность ПК — это количество пара, производимое котлом в единицу времени при заданных параметрах пара (Р и t°C); обозначается она буквой Д и измеряется в тоннах/час (т/час) или в кг/час, кг/сек. Паропроизводительность главных ПК 5-60 т/ч, вспомогательных 0,5 - 12 т/час.

3. Удельный паросъем представляет собой количество пара т/м2*час или кг/м²*час получаемого с 1 м² поверхности нагрева в единицу времени:

d=Д/Н

Удельный паросъем характеризуется интенсивностью работы котла. На современных судах с каждого метра поверхности нагрева снимается до 0,06 т/час пара.

4. К параметрам пара относятся рабочее давление Р и температура. Состояние перегретого пара определяют два параметра - давление Р и t°C, а насыщенного Р, t°C и степень сухости х или влажности.

В установках с паровыми машинами применяется пар с избыточным давлением 1,5-2 МПа и температурой 300 - 370°С, а для паровых турбин параметры пара в современных ПК вырабатываются до Р = 4,0 - 4,2 МПа и t°C = 420 - 450.

5. Коэффициент полезного действия - КПД - это отношение количества теплоты, использованной для получения пара к теплоте, выделившейся при сгорании топлива в ПК. Для вспомогательных ПК КПД - 0,76 - 0,82, а для главных ПК - до 0,93 - 0,96.

Это значит, что во вспомогательных ПК 76 - 82% теплоты ушло на парообразование, у главных ПК - 0,93 - 0,96.

7. Температура питательной воды на входе в пароводяной коллектор - 40 - 60°С.

8. Сухая масса ПК (без воды) и с водой и , кг, т.

9. Относительное водосодержание g_B = /Д, кг/кн*час (Д - паропроизводительность).