Стадии охлаждения тел. Понятие регулярного режима.

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 14Следующая ⇒

Теорию регулярного режима разработал Г. М. Кондратьев. Процесс охлаждения тела в среде с постоянной температурой t_ж и постоянным коэффициентом теплоотдачи α можно разделить на три режима:

1) неупорядоченный — на процесс влияет начальное распределение температуры в теле;

2) регулярный — в любой точке тела относительная скорость изменения температуры, называемая темпом охлаждения (нагревания) остается постоянной и не зависит от времени;

3) стационарный — температура во всех точках тела равна температуре среды (тепловое равновесие).

В регулярном режиме темп охлаждения (нагревания), m, , определенный по двум моментам времени и , равен

, (4.19) где и —избыточные температуры в любой точке тела в моменты времени и .

Темп охлаждения т зависит от физических свойств тела, его размеров и формы, коэффициента теплоотдачи и не зависит от времени и координат.

Первая теорема Г. М. Кондратьева для регулярного режима выражается формулой

, (4.20) где F и V — площадь поверхности и объем тела; ψ — коэффициент неравномерности распределения температуры в теле, определяемый следующим образом:

, (4.21) где — модифицированная форма числа Bi; K — коэффициент формы тела, м².

Коэффициент ψ зависит от условий процесса на поверхности тела при Вi< 0, 1 ψ = 1 (температуры, усредненные по поверхности и объему тела, одинаковы), при Вi> 100 ψ = 0 (температура поверхности тела равна температуре среды).

Вторая теорема Г. М. Кондратьева: при высокой интенсивноститеплоотдачи темп охлаждения пропорционален коэффициенту температуропроводности материала тела а, м²/с:

. (4.22)

Коэффициент формы К. различных тел:

для шара радиусом

; (4.23)

для цилиндра длиной l и радиусом r₀

; (4.24)

для параллелепипеда со сторонами a, b, c

. (4.25)

40) Сложные виды теплообмена- теплоотдача, теплопередача через стенку: конвективный теплообмен, радиционно-конвективный теплообмен-общая картина, примеры.

ТЕПЛООТДАЧА - теплообмен (конвективный или лучистый) между поверхностью тела и окружающей средой. Интенсивность теплоотдачи характеризуется коэффициентом теплоотдачи, равным плотности теплового потока на поверхности раздела, отнесенной к температурному напору между средой и поверхностью.

Передача теплоты конвекцией осуществляется перемещением в пространстве неравномерно нагретых объемов жидкости или газов. В дальнейшем изложении обе среды объединены одним наименованием — жидкость. Обычно при инженерных расчетах определяется конвективный теплообмен между жидкостью и твердой стенкой, называемый теплоотдачей. Согласно закону Ньютона—Рихмана, тепловой поток Q от стенки к жидкости пропорционален поверхности теплообмена и разности температур между температурой твердой стенки t_c и температурой жидкости t_ж:

С явлением конвекции связаны процесс охлаждение продуктов вхолодильнике. Газ фреон, циркулирующий по трубкам холодильника, охлаждает воздух в верхней части холодильной камеры. Холодный воздух, опускаясь, охлаждает продукты, а затем снова поднимается вверх. Раскладывая продукты в холодильнике, старайтесь не затруднять циркуляцию воздуха. Решетка сзади холодильника предназначается для отвода тепла, образующегося при сжатии газа в компрессоре. Механизм ее охлаждения также конвективный, поэтому надо оставлять пространство за холодильником свободным для конвективных потоков. С явлением конвекции связана работа отопительной системы дома. Отопительная система жилого дома также работает с помощью конвекции. Горячая вода, поступающая в дом, или нагретая в котле, поднимается вверх, а затем спускается по трубам и распределяется по жилым помещениям, отдавая тепло в радиаторах или конвекторах.

Радиационно-конвективный перенос теплоты является наиболее юбщим случаем сложного- теплообмена; при этом теплота переносится ие только радиацией, но и теплопроводностью, и конвекцией.

Рассмотрим радиационно-конвективный перенос теплоты при турбулентном движении излучающей среды внутри цилиндрического канала. Канал имеет диаметр d=2r0, длина его равна /, температура поверхности неизменна и равна Тс. Среда имеет заданную температуру на входе, физические свойства, не зависящие от температуры, и равномерное распределение осредненной скорости wx по сечению канала. Процесс теплообмена является установившимся во времени. Требуется определить распределение температуры в излучающей среде и тепловой поток

Число Во характеризует радиационно-конвективный теплообмен; чем меньше его величина, тем большую роль играет лучистый перенос в среде по сравнению с конвективным.

Обычно процессы сложного теплообмена делят на три основные разновидности: радиационный теплообмен в движущейся (но нетеплапроводной) среде, радиацион-но-'кондуктивный и радиационно-конвективный теплообмен.

Тепловые и атомные электростанции

Приведите классификацию ТЭС по виду используемой первичной природной энергии и по виду отпускаемой. Расшифровка ГРЭС. Примеры типов электростанции в регионе.

По виду используемой первичной природной энергии существуют следующие типы тепловых электростанций:

- тепловые электростанции на органическом топливе (уголь, мазут, природный газ, горючие сланцы и др.); такие электрические станции получили название ТЭС (в узком смысле слова); основные разновидности тепловых электростанций на органическом топливе – это пылеугольные и газомазутные ТЭС; для пылеугольных станций резервным топливом может быть газ;

- тепловые электростанции на ядерном топливе, т.е. атомные электростанции (АЭС);

- тепловые электростанции, использующие нетрадиционные и возобновляемые источники энергии (НВИЭ), в частности, энергию прямого солнечного излучения. Отметим, что первоисточником почти всех видов первичной природной энергии является Солнце. Например, уголь образовался в земной коре из продуктов органического происхождения, прежде всего растительности, а ее рост происходит за счет солнечной энергии. Причиной океанских приливов является вращение Луны вокруг Земли, а последней - вокруг Солнца. Течение рек обусловлено испарением воды с поверхности крупных водоемов за счет солнечной энергии и последующим выпадением осадков в виде дождя, снега.

Рассмотрим использование энергии прямого солнечного излучения для выработки электрической энергии. Солнечные электростанции (СЭС) имеют также другое название – гелиоэлектростанции (ГеЭС). На примере СЭС можно показать главный отличительный признак, по которому те или иные электрические станции относят или не относят к тепловым. Если на электростанции солнечная энергия сначала преобразуется в тепловую путем фокусирования солнечных лучей (т.е. концентрирования потока энергии) и выработки рабочего пара на турбину, то такая станция является тепловой. Но возможен и другой способ выработки электроэнергии на СЭС – путем прямого преобразования энергии солнечного излучения в электрическую с помощью полупроводниковых материалов; в этом случае электростанция не относится к ТЭС.

Таким образом, тепловыми называются электрические станции, на которых происходит преобразование какой-либо первичной природной энергии сначала в тепловую, а в конечном счете - в электрическую энергию.Среди тепловых электростанций, использующих НВИЭ, наряду с СЭС можно назвать геотермальные ТЭС (ГеоТЭС), использующие энергию подземных горячих источников, и биогазовые теплоэлектростанции, для которых топливом являются газообразные продукты разложения органических веществ животного происхождения.

По виду отпускаемой энергии ТЭС подразделяются на два основных типа:

- конденсационные электростанции (КЭС), предназначенные для выработки только электрической энергии;

- теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), отпускающие потребителям и электрическую, и тепловую энергию на основе комбинированного производства электроэнергии и теплоты турбинами таких электростанций.

ТЭЦ строятся в основном в крупных городах, где имеются значительная производственная тепловая нагрузка и расход теплоты на отопление и горячее водоснабжение. В небольших населенных пунктах строительство ТЭЦ целесообразно только при наличии промышленных предприятий-потребителей технологического пара.

ТЭЦ должны быть расположены вблизи потребителей теплоты, поскольку передача тепловой энергии экономически целесообразна на небольшие расстояния – как с горячей водой, так и в особенности с паром.

ТЭЦ бывают трех типов в зависимости от характера тепловой нагрузки:

- промышленного типа (отпускают пар промышленным потребителям для технологических целей);

- отопительного типа (для отопления и горячего водоснабжения);

- промышленно-отопительного типа (имеют и производственную, и отопительную тепловую нагрузку).

Две основныеразновидности КЭС – это ГРЭС (государственная районная электростанция) и АЭС. ГРЭС – это КЭС на органическом, а АЭС - на ядерном топливе.

ГРЭС не строятся в крупных городах - там нужны ТЭЦ из-за большой тепловой нагрузки. АЭС располагаются на расстоянии не менее чем несколько десятков километров от значительных населенных пунктов, каковыми считаются региональные центры и другие большие города.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒