Die Umwelt um uns herum - Luft, Wasser, Erde enthält eine riesige Menge an Wärme. Thermische Energie ist mit der chaotischen Bewegung der Moleküle des Mediums verbunden und ist nur bei einer absoluten Temperatur von Null (T = 0 K) gleich Null. Bei gewöhnlichen Temperaturen T ~ 300 K ist es gleich W = mCT, wobei m die Masse des Mediums und C seine spezifische Wärme ist. Angesichts der riesigen Masse reicht diese Energie aus, um alle Bedürfnisse der Menschheit zu befriedigen. Das versuchen sie in Perpetuum-Motion-Maschinen der zweiten Art zu nutzen.

Perpetuum mobile der zweiten Art verstoßen nicht gegen den Energieerhaltungssatz (erster Hauptsatz der Thermodynamik), da sie ihn nicht aus dem Nichts, sondern aus der Umwelt beziehen. Sie widersprechen einem weiteren Grundgesetz der Natur – dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, nach dem Arbeit in einer Wärmekraftmaschine nur bei einem Temperaturunterschied geleistet werden kann. Das Vorhandensein von Energie ist eine notwendige, aber nicht hinreichende Bedingung für ihre praktische Verwendung. Wenn es zum Beispiel einen mit Wasser gefüllten Alpensee gibt, aber es keine Möglichkeit gibt, ihn in einen Stausee mit niedrigerem Niveau zu entleeren, dann können Sie hier kein Wasserkraftwerk bauen, da es unmöglich ist, einen rotierenden Wasserfluss zu erhalten Turbinen. Wenn ein Leiter mit positivem elektrischem Potential vorhanden ist, wird ein zweiter Leiter mit niedrigerem oder negativem Potential benötigt, um den Strom zu erhalten, der die Glühbirne zum Leuchten bringt. Ähnlich verhält es sich mit der Wärme: Damit eine Wärmekraftmaschine mit der Energie der Umgebung arbeiten kann, muss ihre Wärmeenergie „abgelassen“ werden, wofür ein Objekt mit niedrigerer Temperatur, ein sogenannter Kühlschrank, benötigt wird.

Laut Thermodynamik kann der maximale Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine im Carnot-Kreisprozess erreicht werden, wo er sich befindet

Wirkungsgrad = (Tn - Tx) / Tn. (ein)

Hier sind Tn und Tx die Temperaturen der Heizung und des Kühlschranks. Aus (1) folgt, dass der Wirkungsgrad immer kleiner als Eins ist. Unter Gleichgewichtsbedingungen, wenn es keinen Temperaturunterschied in der Umgebung gibt, d.h. Tn = Tx, Wirkungsgrad = 0. Daher kann keine Wärmekraftmaschine unter Bedingungen des thermischen Gleichgewichts arbeiten, obwohl eine ausreichende Menge an Wärme abgeführt wird. Turbinen von Kraftwerken, Dampfmaschinen, Verbrennungsmotoren und andere in Betrieb befindliche thermische Energiequellen erzeugen Arbeit, indem sie Gas auf hohe Temperaturen Tn erhitzen und es mit einer niedrigeren Temperatur Tx an die Umgebung abgeben, aber zum Heizen müssen wir Brennstoff verbrennen. Die Erfinder des Perpetuum mobile streben danach, umweltfreundliche, kostenlose und unbegrenzte Energie zu gewinnen, ohne Kraftstoff zu verbrennen, bei gleichem Tn und Tx. Worauf rechnen sie?

Viele sind davon überzeugt, dass das zweite Gesetz falsch ist. Vorsitzender der Russischen Physikalischen Gesellschaft V.G. Rodionov nannte seinen Artikel "Der Zusammenbruch des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik", und E.G. Oparin seinem Buch „Physikalische Grundlagen brennstofffreier Energie. Einschränkung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik“. Die meisten von ihnen versuchen, die verstreute interne Wärmeenergie der Umgebung an einem Ort zu konzentrieren und das zweite Prinzip zu umgehen. Gleichzeitig zitieren sie F. Engels, der die Schlussfolgerungen aus dem zweiten Hauptsatz über die Unausweichlichkeit des thermischen Todes des Universums kritisierte und argumentierte: aktiv zu funktionieren“ (Dialectics of Nature, 1975, S. 22).

Da Perpetuum-Motion-Maschinen der zweiten Art der Dialektik und den Klassikern des Marxismus nicht widersprechen, begannen sie am 10. Juni 1954 im Auftrag des Präsidiums der Akademie der Wissenschaften der UdSSR, offiziell behandelt zu werden. Die Leitung der Arbeiten wurde P.K. Oschtschepkow.

Pavel Kondratievich Oshchepkov (1908 - 1992) beschäftigte sich in den 1930er Jahren mit der Funkortung von Flugzeugen, bei denen Marschall M.N. Tuchatschewski. Die „auf der Grundlage der kreativen Anwendung der marxistischen dialektischen Methode“ (S. 88) gewählte Erkennungsmethode durch Signalschwund während des Fluges eines Flugzeugs zwischen einem Funksender und einem Empfänger (wie es einst A. S. Popov tat) tat dies jedoch sich nicht zum Besseren von dem damals aufkommenden Pulsradar-Verfahren unterscheiden. Die Aktivitäten von Ingenieur Oshchepkov und Marschall Tukhachevsky haben der Verteidigungsfähigkeit unseres Landes geschadet. Daher wurde Oshchepkov 1937 wegen Zerstörung zu 10 Jahren und sein Chef zur Todesstrafe verurteilt. In einer Gefängniszelle, die von Wärme träumte, entdeckte Oshchepkov nach seinen Worten das Gesetz der Energiekonzentration, wonach "Konzentration und Dekonzentration von Energie in der Natur in einer dialektischen Einheit bestehen müssen".

Nach seiner Freilassung wurde Oshchepkov von der Chruschtschow-Führung bevorzugt, wurde Doktor der technischen Wissenschaften, Professor, verehrter Arbeiter für Wissenschaft und Technologie der RSFSR, Direktor des Instituts für Introskopie der Akademie der Wissenschaften, engagierte sich aber weiterhin in zerstörerischen Aktivitäten . Die Worte von F. Engels als Anweisung zum Handeln betrachtend, gründete er 1967 an seinem Institut eine Abteilung für Perpetuum Mobile der zweiten Art und das Öffentliche Institut für Energieinversion (ENIN), an dem er Tausende von Wissenschaftlern und Ingenieuren beteiligte aus verschiedenen Städten. Oshchepkov stellte eine bestimmte Aufgabe: „Solche Prozesse zu finden, die eine direkte und sofortige Umwandlung der thermischen Energie des umgebenden Raums in elektrische Energie ermöglichen würden ... Entdeckung von Wegen der künstlichen Konzentration, Konzentration von gestreuter Energie, um ihr neue aktive Formen zu geben ... ". Kollege von Oshchepkov M.P. Krivykh formulierte diese Aufgabe in Versen:

Hier ist ein sehr mutiger Weg gefragt,
Also diese Gleichgewichtswärme
Locker und gekonnt
Die Konzentration floss.

Natürlich wurde vom Institut keine Energiekonzentration erreicht (und hätte es auch nicht sein können). Für die Arbeit von Oshchepkov, die von der Akademie der Wissenschaften sanktioniert wurde und die sowjetische Wissenschaft blamiert, werden führende Akademiker gezwungen, sich in der Zeitung Pravda (21. und 22. November 1959, 22. Juni 1987) vor der weltweiten wissenschaftlichen Gemeinschaft zu rechtfertigen. Das vielleicht einzige funktionierende Perpetuum Mobile war der Apparat, der sensationellen Journalisten von Oshchepkov selbst vorgeführt wurde. So beschreibt ihn der Korrespondent der Zeitung Moskovsky Komsomolets S. Kashnikov. „Auf dem Tisch steht eine kleine Installation: Ein dünner, für das Auge kaum sichtbarer Draht ist an einem Ende mit einem elektrischen Messgerät verbunden, am anderen Ende mit nichts. Keine Stromquellen ... Und das Gerät zeigt: Der Strom fließt! Energie wird direkt aus der Luft entnommen. Die Wärme der Umgebung wird in Bewegungsenergie von Elektronen umgewandelt, und das ohne Temperaturabfall.“ Tatsächlich diente die Verkabelung als Antenne, die Signale von Radiosendern, Fernsehzentren, Industrielärm und Netzwerkstörungen empfing. Es ist unwahrscheinlich, dass der Professor dies nicht wusste, aber es gelang ihm, einen Journalisten zu täuschen, der Analphabet in Physik war.

Über den von ihm verhassten Wirkungsgrad schreibt Oshchepkov: „Der Wert dieses Koeffizienten kann grundsätzlich nicht unter 100 % liegen – dies würde bedeuten, dass die dem Apparat zugeführte Energie verschwindet“ (S. 264). Tatsächlich wird neben nützlicher Arbeit immer ein Teil der aufgewendeten Energie nutzlos verschwendet.

Enthusiasten arbeiten auch im 21. Jahrhundert an der Schaffung von Perpetuum mobile der zweiten Art. Sie eröffneten sogar ihre eigene Wissenschaftsakademie namens International Academy of Energy Inversions. PC. Oschtschepkowa. Ein ordentliches Mitglied dieser Akademie E.G. Oparin schreibt: „Die Welt ist überhaupt nicht so angeordnet, wie wir sie durch das Prisma der Dogmen der Thermodynamik sehen, die P.K. Oshchepkov hat das Problem der Konzentration von Umweltenergie richtig gestellt. Die Lösung dieses Problems ist von Natur aus nicht verboten und wird eine qualitativ neue Ära der brennstofffreien Energie eröffnen.“ Und der Theoretiker des Perpetuum Mobile der zweiten Art, Kandidat der technischen Wissenschaften N.E. Zaev glaubt: „Energiefülle ... kommt vielleicht nicht von der Fülle des Feuers, aber andererseits ... Konzentratoren von Umweltenergie (ECs, Cassors) auf einer Vielzahl von Prinzipien - dies ist die Grundlage der Energie der Fülle .“ 1991 erklärte er, dass "in 3 bis 5 Jahren ein effektiver Forschungsoutput (Cassors) erzielt werden wird". Seitdem sind mehr als 20 Jahre vergangen, aber aus irgendeinem Grund gab es keine wirklich funktionierenden Geräte, und nein.

Die Natur lässt sich nicht täuschen. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik sorgt für seine Stabilität. Energie verflüchtigt sich einfach von selbst. Wenn eine spontane Konzentration von kosmischer, Vakuum-, Luft- oder einer anderen Energie möglich wäre, dann hätten hier und da unerwartet entstehende Energieklumpen längst alles Leben verbrannt, uns eingeschlossen.
Die Erfinder arbeiten jedoch. Und wie heißt es so schön: Was du suchst, wirst du immer finden. NICHT. Zaev hat Perpetuum Mobiles der zweiten Art auf Ferroelektrika und Ferriten geschaffen und nach seinen Angaben gehandelt und patentiert. Die Steigerung der Ausgangsleistung gegenüber der Eingangsleistung erreichte ihn bis zum 10-fachen. Die Russische Physikalische Gesellschaft stufte Zaevs "Kassoren" als eines der technischen Projekte "von vorrangiger nationaler wirtschaftlicher Bedeutung im Energiebereich" ein, und ihr Autor wurde Preisträger des Preises dieser Gesellschaft. Es gelang ihm jedoch, das angekündigte Ergebnis zu erzielen, indem er analphabetisch die Ausgangsleistung eines nicht sinusförmigen Stroms maß.

Es wird nach dem Betriebszyklus einer Wärmekraftmaschine des besten Carnot-Zyklus gesucht, bei dem der Wirkungsgrad gemäß Formel (1) nicht niedriger, sondern höher als Eins wäre. Dies wurde vom Kandidaten der physikalischen und mathematischen Wissenschaften des Moskauer Zentrums des Staatlichen Meteorologischen Dienstes B.V. Karasew. Der Wirkungsgrad seines Wärmekraftmaschinenzyklus sollte 3 oder sogar mehr betragen, um einen kraftstofffreien Betrieb der einfachsten Vorrichtung sicherzustellen, die einen mit normaler Luft 3 gefüllten Zylinder 1 und einen selbstfahrenden Kolben 2 enthält (Abb. 1). Natürlich gibt es auch einen Kurbeltrieb, eine Kurbelwelle und ein Schwungrad. Das positive Ergebnis der Berechnung kam dadurch zustande, dass dem Autor bei der Berechnung des Wirkungsgrades ein elementarer Fehler unterlaufen ist, der hier tatsächlich immer kleiner als eins ist.

Reis. 1. Motor Karasew

Es stellt sich heraus, dass es möglich ist, keine neuen Zyklen zu erfinden, sondern sich auf den alten Carnot-Zyklus zu beschränken und darauf basierend ein Perpetuum mobile zu schaffen. Dazu reicht es aus, in Formel (1) für den Wirkungsgrad nicht die absolute Temperatur in Kelvin, sondern die im Alltag verwendete Temperatur in Grad Celsius einzusetzen, wie es der Erfinder aus Omsk V. Fedorov getan hat. Nimmt man zum Beispiel Tn = 20 °C und Tx = -180 °C, erhält er einen Wirkungsgrad = 10, d. h. 1000%. Das Motordesign ähnelt dem vorherigen (Abb. 1), und als Arbeitsmedium wird dieselbe Luft verwendet. Jetzt können wir, wie der Autor feststellt, die „Allplanet Oil Mafia“ umgehen und die Zivilisation vor einer ökologischen Katastrophe retten. Wenn jedoch die Temperaturen der Heizung und des Kühlschranks, wie es sein sollte, in Kelvin in Formel (1) ausgedrückt werden: Tn = 293 K, Tx = 93 K, dann beträgt die Zykluseffizienz 68 %. Folglich erhalten wir keine Energie, und um den Kolben zu bewegen, müssen wir Arbeit verrichten oder das gleiche Öl verbrennen.

Der bekannte "Refutter" der Physik, Kandidat für Physik und Mathematik, außerordentlicher Professor der SFU S.A. Gerasimov argumentiert in seinen Artikeln, dass der zweite Hauptsatz der Thermodynamik "durch einen launischen Charakter gekennzeichnet ist". „Fast jeder von uns hat sowohl einen Kühlschrank als auch eine Heizung zu Hause, aber keiner von uns hat gemerkt, dass er sich während der Arbeit bewegt hat. Umgekehrt bedeutet das Fehlen eines Kühlschranks oder einer Heizung nicht das Fehlen jeglicher Bewegung. Darauf aufbauend schlägt er eine Gravillette in Form einer Platte vor, deren eine Seite glatt und die andere rau ist (Abb. 2). Dieser fliegende Teppich wird nicht durch einen Kraftstoff verbrennenden Motor, sondern durch Aufpralle von Luftmolekülen angehoben, deren Kraft auf der rauen Seite angeblich um 10 Prozent oder mehr von der Kraft abweicht, mit der die Atmosphäre auf eine glatte Oberfläche drückt.

Reis. 2. Teppich Gerasimov

Infolgedessen kann ein Quadratmeter "Teppich" nach Gerasimovs Berechnungen 10 Tonnen Fracht heben. Obwohl der Autor kein Modell eines Gravitationsflugzeugs erstellt hat, behauptet er dennoch, dass „was möglich ist, sich definitiv nicht nur auf dem Papier manifestieren wird, sondern auch in Form eines geeigneten technischen Geräts“ . Leider hat der Assistenzprofessor den Schulphysikkurs vergessen (oder nicht gekannt), wonach der Luftdruck auf beiden Seiten des Blattes gleich ist.

Auch Wissenschaftler des Instituts für Allgemeine Physik der Russischen Akademie der Wissenschaften S.I. lassen sich das zweite Gesetz nicht gefallen. Jakowlenko, S.A. Mayorov und A.N. Tkatschow. Ihr Computerexperiment zeigte, dass sich ein thermisch isoliertes Coulomb-Plasma ohne äußere Einflüsse von selbst aufheizt. Aus irgendeinem Grund haben sie nach diesem Prinzip keine „ewige“ Heizung hergestellt, obwohl sie berühmt werden und Geld verdienen könnten.
Der zweite Hauptsatz besagt, dass es unmöglich ist, thermische Energie zu konzentrieren, d.h. chaotische mechanische Bewegung der Teilchen des Mediums und dadurch Arbeit erhalten. Lässt sich die Energie elektromagnetischer Strahlung nutzen, die in einem Medium entsteht, wenn seine Moleküle miteinander kollidieren? Diese thermische elektromagnetische Strahlung nimmt einen breiten Frequenzbereich ein und liegt bei Raumtemperatur im infraroten Bereich des Spektrums und verschiebt sich bei Umgebungstemperaturen über 500 - 1000 ° C in den sichtbaren Bereich. Elektromagnetische Strahlung kann mit Linsen, Spiegeln, Beugungsgittern konzentriert werden den entsprechenden Wellenlängenbereich.

Der Ingenieur E. Shu aus der Stadt Noginsk schlug in „Technologie für die Jugend“ Nr. 2/2003 vor, einen Spinner wie den von P.N. Lebedev, um den Lichtdruck zu messen. Eine Seite der Klingen ist verspiegelt, die andere geschwärzt. Laut dem Autor muss sich das Windrad drehen, da der Druck der elektromagnetischen Strahlung auf der Spiegelseite, von der Photonen reflektiert werden, doppelt so groß ist wie auf der schwarzen Seite, von der sie absorbiert werden. Die Funktionsunfähigkeit des Geräts ist offensichtlich, da die geschwärzte Seite der Klingen selbst Photonen aussendet und durch deren Rückkehr den Druck ausgleicht.

Für die Entwicklung des Geistes eines neugierigen Lesers habe ich selbst eine Dreifaltigkeit von Perpetuum Mobile vorgeschlagen, die die elektromagnetische Strahlung der Umgebung „konzentrieren“. Einer davon ist in Abb. 3.

Reis. 3.

In einem wärmeisolierten Raum 1 befindet sich eine Turbine 2 mit Spiegelblättern 3. Auf einer Seite der Turbine ist ein Konzentrator für elektromagnetische Strahlung installiert - ein Hohlspiegel 4, und auf der anderen Seite sei eine Wand 5 des Raums vorhanden , schwarz lackiert. Auf der der Wand 5 zugewandten Seite der Klinge 3 fällt die Strahlung der Wand und auf der gegenüberliegenden Seite die vom Spiegel 4 konzentrierte Strahlung. Da der Druck elektromagnetischer Wellen direkt proportional zur Energiedichte (oder der Anzahl der einfallenden Photonen), dann wird im Gegensatz zum Shu-Gerät der Druck auf verschiedenen Seiten der Schulterblätter unterschiedlich sein. Wenn also der Durchmesser des Spiegels 1 m und die Lamellen 1 cm betragen, ist die Strahlungsdichte und dementsprechend der Druck von der Seite des Spiegels 10.000-mal größer als von der Rückseite. wo die unkonzentrierte Strömung fällt. Als Ergebnis tritt eine Differenzkraft auf und die Turbine sollte sich zu drehen beginnen. Um den Effekt zu verstärken, können ähnliche Konzentratoren auf andere Schaufeln gerichtet werden. Natürlich ist die resultierende Kraft sehr klein, aber P.N. Lebedevs Spinner drehte sich! Und vor allem die Tatsache, dass Sie aufgrund der inneren Energie der Umgebung ohne Heizung und Kühlschrank arbeiten können!

Die zweite Version eines solchen Motors enthält einen geschwärzten Dampfkessel 1, auf den die thermische elektromagnetische Strahlung der Wände eines wärmeisolierten Raums 3 (Umgebung) durch Linsen 2 fokussiert wird (Abb. 4).

Reis. 4.

Der Kessel 1 ist über Rohre mit der Dampfmaschine 4 verbunden, deren Kältemaschine die Umgebung ist. Da die Dichte des fokussierten Flusses thermischer elektromagnetischer Strahlung der Umgebung, die auf die Wände des Kessels einfällt, tausendmal größer ist als die des unfokussierten, beginnt die Temperatur des Kessels zu steigen und wird höher als die Temperatur der Umgebung und der Wände des Raumes To. Das thermodynamische Gleichgewicht stellt sich bei einer Temperatur T ein, wenn die Strahlungsleistung der Kesselwände gleich der einfallenden Leistung wird. Im Gleichgewicht verbraucht der Kessel keine Umweltenergie. Und jetzt füllen wir den Kessel mit einer Flüssigkeit, die bei einer Temperatur Tk siedet, die irgendwo in der Mitte zwischen To und T liegt. Die Flüssigkeit beginnt zu sieden und ihr Dampf treibt die Maschine 4 an. Die siedende Flüssigkeit hält die Temperatur des Kessels aufrecht auf einem Niveau Tk kleiner als das Gleichgewicht T. Daher wird kein thermodynamisches Gleichgewicht erreicht, und die Energie der auf den Kessel einfallenden Strahlung wird immer größer sein als die von ihm emittierte Energie. Auf diese Weise gewährleistet eine kontinuierliche Energiezufuhr aus der Umgebung zum Kessel den ewigen Betrieb der Dampfmaschine ohne Brennstoffverbrauch.
Ist es nicht besser, die konzentrierte elektromagnetische Strahlung des Mediums direkt in elektrischen Strom umzuwandeln, zum Beispiel mit Photovoltaikzellen (Abb. 5)? Hier fällt die durch den Spiegel 4 fokussierte Infrarotstrahlung des Mediums 3 (z. B. der Wände des Raums) auf die Fotozelle 1, wo sie in einen elektrischen Strom umgewandelt wird, der zur Last 2 fließt.

Reis. 5

Fotodetektoren erfassen sogar die Hintergrundstrahlung („Relikt“) des Universums, obwohl ihr Niveau viel niedriger ist als bei uns und der Strahlung eines schwarzen Körpers mit einer Temperatur von nur 2,7 K entspricht. Daher ist es möglich, dass die letztere Option dies tut sogar im Weltall funktionieren.
Wenn jemand diese "verrückten" Ideen von mir mochte und er das weltweit erste funktionierende Modell eines solchen Perpetuum mobile baut, dann ist dies laut V.K. Oshchepkov, "in Bezug auf die praktischen Konsequenzen ... kann nur mit der Entdeckung der Möglichkeiten des primitiven Menschen, künstlich Feuer zu machen, verglichen werden." Zu meinem großen Bedauern sind auch meine Perpetuum mobile funktionsunfähig, wofür es nicht notwendig ist, Versuche zur Überprüfung durchzuführen. Tatsache ist, dass die elektromagnetische Strahlung der Umgebung isotrop ist - sie fällt von allen Seiten mit der gleichen Intensität ein und kann daher nicht mit einer Linse, einem Spiegel oder einem anderen Gerät fokussiert werden.

Daher sind alle Versuche, uns mit kostenloser Energie aus einer Gleichgewichtsumgebung glücklich zu machen, nutzlos und werden der Traum von Erfindern bleiben, die ihre Arbeitszeit umsonst verschwenden. Um aus Wärme Arbeit oder Strom zu gewinnen, bedarf es einer Temperaturdifferenz, die durch Erhitzen erreicht wird oder in der Natur, beispielsweise in geothermischen Quellen, vorkommt.

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BEIM. SONDERN. Winogradow- Saltykow, National Universität Lebensmittel Technologien (G. Kiew), BEIM. G. Fjodorow, Offen International Universität Entwicklung Mensch "Ukraine" (G. Kiew), BEIM. P. Martsenko, Zweig Kyivenergo Zhilteploenergo (G. Kiew)

Darin wird gezeigt, dass die tatsächlichen Wärmeverluste an den Außenflächen von Heißwasserkesseln q 5 deutlich geringer sind als die Normverluste, die aus Diagrammen oder Tabellen für Großdampfkessel durch Extrapolation in den Bereich kleiner Wärmeleistungen ermittelt wurden von Kesseln. Eine solche Abnahme von q 5 erklärt sich durch niedrigere Temperaturen der Außenflächen der Auskleidung. Wenn also der DKVr-Dampfkessel in einen Wasserheizmodus geschaltet wird, ändern sich die Temperaturregime aller Elemente des Kessels, was zu einer Verringerung des Wärmeverlusts an die Umgebung führt.

Zur Bestimmung von q 5 wurden mit kleinen, schnell ansprechenden Wärmezählern direkte Messungen der Wärmestromdichte q an den Außenflächen des Kessels durchgeführt. Die Verteilung der Wärmeverluste über einzelne Oberflächen von Dampf- und Heißwasserkesseln erwies sich als ungleichmäßig, daher wurden zur Berechnung von q 5 lokale q-Werte innerhalb jeder Oberfläche gemessen, wobei die Gradientenmethode zur Suche nach dem maximalen Wärmeverlust und kombiniert wurde die Scanning-Methode sowie die Verwendung statistischer Methoden zur Mittelung experimenteller Daten über die Oberfläche und über die Zeit .

Daher wurde der Mittelwert von q (W / m 2) für jedes Element F (m 2) der Außenfläche des Kessels verwendet, um q 5 zu berechnen:

wobei QhР - Heizwert des Gases pro Arbeitsmasse, J/m 3 ; B - Gasverbrauch, m 3 / s.

Die Versuche wurden in der Regel unter den Bedingungen des industriellen Kesselbetriebs durchgeführt, d.h. ihre Leistung wich von der Nennleistung ab. Daher wurde die für Dampfkessel akzeptierte umgekehrte Abhängigkeit der Wärmeverluste von der tatsächlichen Wärmeleistung des Kessels überprüft:

wobei D und q 5 - die tatsächliche Leistung des Kessels und der Wärmeverlust von Außenflächen, D H und q 5 H - für Nennbedingungen gleich sind.

Zur Überprüfung von (2) wurden Versuche am Kessel KVG-6.5 durchgeführt, dessen Vorder- und Seitenwände nach Demontage der Ausmauerung durch Schamotte-Faserplatten ShPGT-450 ersetzt wurden. Um die thermische Leistung des Kessels zu ändern, haben wir den Gasdurchsatz und dementsprechend die Erhöhung der Wassertemperatur im Kessel geändert, wobei der Wasserdurchsatz konstant gehalten wurde. Im Bereich der D-Variation, dem für die Betriebsbedingungen des Kessels maximal möglichen, erwies sich Formel (2) als gültig: Die Nachrechnung danach für alle tatsächlichen D ergab fast denselben Wert q 5 H = 0,185 %. Für den KVG-6,5-Kessel mit herkömmlichem Mauerwerk ergaben Tests einen Wärmeverlust q 5 H = 0,252 %. Bei vollständigem Austausch der Auskleidung durch ShPGT-450-Platten und sorgfältiger Abdichtung der Fugen zwischen ihnen kann mit einer Verringerung von q 5 und des Gasverbrauchs um 0,10 bis 0,15% gerechnet werden. Durch den Massenaustausch der Auskleidung während der Reparatur kann dies einen erheblichen Beitrag zur Energie- und Ressourceneinsparung leisten, da eine Reduzierung des Gasverbrauchs um 0,1 % in der Anlage der Filiale Kievenergo Zhilteploenergo zu einer Gaseinsparung von 1300 m3/Tag führt. .

Die Schlussfolgerungen aus der Tatsache, dass die tatsächlichen Wärmeverluste an den Außenflächen von Warmwasserkesseln um ein Vielfaches niedriger waren als die normativen, wurden bestätigt. So haben die Entwickler von Kompaktkesseln TVG, Mitarbeiter des Instituts für Gas der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Ukraine, bei Abnahmetests mit Oberflächenthermometern gemessen die mittlere Temperatur der Außenflächen der Kesselwände und nach den bekannten Formeln berechnet q 5 . Für TVG-4- und TVG-8-Kessel betragen die Standardverluste 2%, und die berechneten erhöhen sich mit einer Abnahme der Last von der Nennlast auf das für TVG-4 zweckmäßige Minimum von 0,54 auf 1%, für TVG-8 von 0,33 auf 0,94 %. Daher empfahl das Institut im Jahr 2000 Betreibern von Kesseln dieser Art, einen Mittelwert von q 5 = 0,75 % anzunehmen.

Ähnliche Schlussfolgerungen wurden in der Studie über KVG-Kessel gezogen, die am Institut für Gas der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Ukraine entwickelt wurden. Zur Bestimmung von q 5 wurde auch hier Formel (1) verwendet, aber statt 2(cjF) wurde qF K eingesetzt, wobei F K die gesamte äußere Fläche der Kesselwärmedämmung ist. Der Mittelwert q wurde nach folgender Formel berechnet:

Dabei wird die Wärmestromdichte von der Außenfläche der Isolierung zur Luft q o und von der Innenfläche zur Luft q T aus den Formeln bestimmt:

wobei a der gesamte Wärmeübertragungskoeffizient an die Umgebung ist; t 0 , t T , t B – Temperaturen der äußeren, inneren Oberfläche und der Luft; R der gesamte Wärmewiderstand der Auskleidungsschichten ist; R 0 \u003d 1 / ein 0.

Es wird empfohlen, die Werte von t T und t 0 durch direkte Messungen oder durch Berechnung zu bestimmen, R - berechnet in Abhängigkeit von der Dicke und Wärmeleitfähigkeit der Dämmschichten und a 0 - nach den bekannten Kammerer-Formeln für flache und zylindrische Oberflächen.

Bei der Berechnung von q 0 und q T unterschieden sich ihre Werte erheblich, obwohl sie im stationären Betrieb des Kessels nahezu gleich sind. Der Grund, warum q T > q 0 erhalten wurde, kann damit erklärt werden, dass aufgrund der unvermeidlichen forcierten Luftzirkulation im Heizraum die tatsächlichen Werte a 0 12-15% höher sind als die berechneten, as wurde durch direkte Messungen von q 0 und (t 0 - t B am Dampfkessel TGMP-314A... gezeigt. Aufgrund dieses Unterschieds in q 0 und q T wird in (3) K K eingeführt - der Korrekturfaktor für die Messung und Berechnungsfehler q 0 und q T, die innerhalb von 0,3-0 7 angenommen werden sollten. Anscheinend sollte man mit dem gleichen Vertrauen in beide Größen ihre Halbsumme nehmen.

Um zusätzliche Wärmeverluste durch Wärmebrücken zu berücksichtigen, wird der Koeffizient K M = 0,2-0,4 eingeführt.

Zusätzlich zur Einführung von K K und K M wird vorgeschlagen, q 5 um 10-20% zu erhöhen, um Wärmeverluste durch die untere (untere) schwer zugängliche Oberfläche des Kessels zu berücksichtigen und auch die zu berücksichtigen Anteil der Verluste von Außenflächen, der zusammen mit der Luft aus dem Heizraum in die Feuerung und die Kesselzüge zurückkehrt.

Trotz signifikanter Unterschiede in der Methodik zur Bestimmung von q 5 in und stellten sich die Ergebnisse als ähnlich heraus, was Anlass gibt, diese Ergebnisse zu verallgemeinern und sie bei der Erstellung von Regulierungsdokumenten zu verwenden. Die Abbildung zeigt die Abhängigkeit von q 5 von der Nennwärmeleistung der Warmwasserkessel NISTU-5, NISTU-5x2, TVG-4, TVG-8, KVG-4, KVG-6,5 sowie KVG-4, KVG- 6.5, KVGM-10 und KVGM-50. Die Daten von und liegen etwas niedriger als die entsprechenden Daten von , ein solcher Unterschied ist jedoch durch unterschiedliche Forschungsmethoden durchaus gerechtfertigt.

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Die Wärmebilanz der Kesseleinheit stellt den Ausgleich zwischen der in die Einheit eintretenden Wärmemenge und ihrem Verbrauch her. Anhand der Wärmebilanz der Kesselanlage wird der Brennstoffverbrauch ermittelt und der Wirkungsgrad berechnet, der das wichtigste Merkmal für die Energieeffizienz des Kessels ist.

In der Kesseleinheit wird die chemisch gebundene Energie des Brennstoffs während des Verbrennungsprozesses in die physikalische Wärme der brennbaren Verbrennungsprodukte umgewandelt. Diese Wärme wird genutzt, um Dampf zu erzeugen und zu überhitzen oder Wasser zu erhitzen. Aufgrund der unvermeidlichen Verluste bei der Wärmeübertragung und Energieumwandlung nimmt das Produkt (Dampf, Wasser etc.) nur einen Teil der Wärme auf. Der andere Teil besteht aus Verlusten, die von der Effizienz der Organisation der Energieumwandlungsprozesse (Brennstoffverbrennung) und der Wärmeübertragung auf das hergestellte Produkt abhängen.

Die Wärmebilanz der Kesseleinheit soll die Gleichheit zwischen der in die Einheit aufgenommenen Wärmemenge und der Summe aus verbrauchter Wärme und Wärmeverlusten herstellen. Die Wärmebilanz der Kesseleinheit wird für 1 kg festen oder flüssigen Brennstoff oder für 1 m 3 Gas erstellt. Die Gleichung, in die die Wärmebilanz der Kesseleinheit für den stationären thermischen Zustand der Einheit geschrieben wird, hat folgende Form:

Q p / p = Q 1 + ∑Q n

Q p / p \u003d Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 (19.3)

Wobei Q p / p die verfügbare Wärme ist; Q 1 - verbrauchte Wärme; ∑Q n - Gesamtverluste; Q 2 - Wärmeverlust mit austretenden Gasen; Q 3 - Wärmeverlust durch chemisches Unterbrennen; Q 4 - Wärmeverlust durch mechanische Unvollständigkeit der Verbrennung; Q 5 - Wärmeverlust an die Umgebung; Q 6 - Wärmeverlust mit der physikalischen Wärme von Schlacke.

Wenn jeder Term auf der rechten Seite von Gleichung (19.3) durch Q p / p geteilt und mit 100% multipliziert wird, erhalten wir die zweite Form der Gleichung, in der die Wärmebilanz der Kesseleinheit:

q 1 + q 2 + q 3 + q 4 + q 5 + q 6 = 100 % (19.4)

In Gleichung (19.4) steht der Wert q 1 für den Wirkungsgrad der Anlage "brutto". Nicht berücksichtigt sind die Energiekosten für die Wartung der Kesselanlage: der Antrieb von Rauchabzügen, Ventilatoren, Speisepumpen und andere Kosten. Der „Netto“-Wirkungsgrad ist kleiner als der „Brutto“-Wirkungsgrad, da er die Energiekosten für den Eigenbedarf der Anlage berücksichtigt.

Der linke ankommende Teil der Wärmebilanzgleichung (19.3) ist die Summe folgender Größen:

Q p / p \u003d Q p / n + Q v.vn + Q Dampf + Q physikalisch (19.5)

wobei Q B.BH die mit Luft pro 1 kg Brennstoff in die Kesseleinheit eingebrachte Wärme ist. Diese Wärme wird berücksichtigt, wenn die Luft außerhalb der Kesseleinheit erwärmt wird (z. B. in Dampf- oder Elektroerhitzern, die vor dem Lufterhitzer installiert sind); wenn die Luft nur im Lufterhitzer erwärmt wird, wird diese Wärme nicht berücksichtigt, da sie zum Ofen der Einheit zurückkehrt; Q Dampf - Wärme, die mit Blasdampf (Düsendampf) pro 1 kg Brennstoff in den Ofen eingebracht wird; Q physikalisch t - physikalische Wärme von 1 kg oder 1 m 3 Brennstoff.

Die mit Luft eingebrachte Wärme errechnet sich aus der Gleichheit

Q V.BH \u003d β V 0 C p (T g.vz - T h.vz)

wobei β das Verhältnis der Luftmenge am Einlass zum Lufterhitzer zur theoretisch notwendigen ist; c p ist die durchschnittliche volumetrische isobare Wärmekapazität von Luft; bei Lufttemperaturen bis 600 K kann mit p \u003d 1,33 kJ / (m 3 K) gerechnet werden; T g.vz - Temperatur der erwärmten Luft, K; T x.vz - die Temperatur kalter Luft, die normalerweise mit 300 K angenommen wird.

Die mit Dampf eingebrachte Wärme zum Versprühen von Heizöl (Düsendampf) ergibt sich aus der Formel:

Q-Paare \u003d W f (if - r)

wobei W f - Verbrauch von Injektordampf, gleich 0,3 - 0,4 kg/kg; i f - Enthalpie des Düsendampfes, kJ/kg; r ist die Verdampfungswärme, kJ/kg.

Physikalische Wärme von 1 kg Brennstoff:

Q physisch t - mit t (T t - 273),

wobei c t die Wärmekapazität des Brennstoffs ist, kJ/(kgK); T t - Kraftstofftemperatur, K.

Der Wert von Q physikalisch. t ist normalerweise unbedeutend und wird selten in Berechnungen berücksichtigt. Ausnahmen sind Heizöl und brennbares Gas mit niedrigem Kaloriengehalt, für die der Wert von Q physical.t signifikant ist und berücksichtigt werden muss.

Wenn Luft und Brennstoff nicht vorgewärmt werden und kein Dampf zur Zerstäubung des Brennstoffs verwendet wird, dann ist Q p / p = Q p / n. Die Wärmeverlustterme in der Wärmebilanzgleichung der Kesseleinheit werden auf der Grundlage der unten angegebenen Gleichungen berechnet.

1. Der Wärmeverlust mit Abgasen Q 2 (q 2) ist definiert als die Differenz zwischen der Enthalpie der Gase am Ausgang der Kesseleinheit und der in die Kesseleinheit (Lufterhitzer) eintretenden Luft, d.h.

wobei V r das Volumen der Verbrennungsprodukte von 1 kg Kraftstoff ist, bestimmt durch die Formel (18.46), m 3 / kg; c р.r, с р.в - durchschnittliche volumetrische isobare Wärmekapazitäten der Verbrennungsprodukte von Brennstoff und Luft, definiert als Wärmekapazitäten des Gasgemisches (§ 1.3) unter Verwendung von Tabellen (siehe Anhang 1); T uh, T x.vz - Temperaturen von Rauchgasen und kalter Luft; a - Koeffizient unter Berücksichtigung von Verlusten durch mechanisches Unterbrennen von Kraftstoff.

Kesselanlagen und Industrieöfen arbeiten in der Regel unter einem gewissen Vakuum, das durch Rauchabzüge und einen Schornstein erzeugt wird. Infolgedessen durch die mangelnde Dichte in den Zäunen sowie durch Inspektionsluken usw. Aus der Atmosphäre wird eine bestimmte Luftmenge angesaugt, deren Volumen bei der Berechnung von I ux berücksichtigt werden muss.

Die Enthalpie der gesamten in das Gerät eintretenden Luft (einschließlich Saugnäpfe) wird durch den Luftüberschusskoeffizienten am Auslass der Anlage α ux = α t + ∆α bestimmt.

Die Gesamtluftansaugung in Kesselanlagen sollte ∆α = 0,2 ÷ 0,3 nicht überschreiten.

Von allen Wärmeverlusten ist Q 2 am bedeutendsten. Der Wert von Q 2 steigt mit einer Erhöhung des Luftüberschussverhältnisses, der Rauchgastemperatur, des Feuchtigkeitsgehalts des festen Brennstoffs und der Ballastierung mit nicht brennbaren Gasen des gasförmigen Brennstoffs. Die Verringerung des Lufteinzugs und die Verbesserung der Verbrennungsqualität führen zu einer gewissen Verringerung des Wärmeverlusts Q 2 . Maßgeblich für den Wärmeverlust der Abgase ist deren Temperatur. Um T uh zu reduzieren, wird die Fläche wärmenutzender Heizflächen – Lufterhitzer und Economizer – vergrößert.

Der Wert von Tx wirkt sich nicht nur auf die Effizienz der Einheit aus, sondern auch auf die Kapitalkosten, die für die Installation von Lufterhitzern oder Economizern erforderlich sind. Mit einer Verringerung von Tx steigt die Effizienz und der Kraftstoffverbrauch und die Kraftstoffkosten sinken. Allerdings vergrößern sich dadurch die Flächen der wärmenutzenden Flächen (bei kleiner Temperaturdifferenz muss die Wärmeaustauschfläche vergrößert werden; siehe § 16.1), wodurch sich die Kosten für die Installation und die Betriebskosten erhöhen. Daher wird für neu konstruierte Kesseleinheiten oder andere wärmeverbrauchende Anlagen der Wert von T uh aus einer technischen und wirtschaftlichen Berechnung bestimmt, die den Einfluss von T uh nicht nur auf die Effizienz, sondern auch auf die Höhe der Kapitalkosten berücksichtigt und Betriebskosten.

Ein weiterer wichtiger Faktor, der die Wahl von Tx beeinflusst, ist der Schwefelgehalt des Kraftstoffs. Bei niedrigen Temperaturen (unterhalb der Abgastaupunkttemperatur) kann Wasserdampf an den Rohren der Heizflächen kondensieren. Bei der Wechselwirkung mit schwefelhaltigen und schwefelhaltigen Anhydriden, die in den Verbrennungsprodukten vorhanden sind, entstehen schweflige und schwefelhaltige Säuren. Dadurch werden die Heizflächen einer intensiven Korrosion ausgesetzt.

Moderne Kesselanlagen und Brennöfen zum Brennen von Baustoffen haben T uh = 390 - 470 K. Beim Verbrennen von Gas und festen Brennstoffen mit geringer Luftfeuchtigkeit T uh - 390 - 400 K, nasse Kohlen

T yx \u003d 410 - 420 K, Heizöl T yx \u003d 440 - 460 K.

Kraftstofffeuchte und nicht brennbare gasförmige Verunreinigungen sind gasbildender Ballast, der die Menge an Verbrennungsprodukten erhöht, die aus der Kraftstoffverbrennung resultieren. Dies erhöht den Verlust Q 2 .

Bei der Verwendung von Formel (19.6) ist zu beachten, dass die Mengen der Verbrennungsprodukte ohne Berücksichtigung der mechanischen Unterverbrennung des Brennstoffs berechnet werden. Die tatsächliche Menge an Verbrennungsprodukten ist unter Berücksichtigung der mechanischen Unvollständigkeit der Verbrennung geringer. Dieser Umstand wird berücksichtigt, indem ein Korrekturfaktor a \u003d 1 - p 4 /100 in Formel (19.6) eingeführt wird.

2. Wärmeverlust durch chemische Unterverbrennung Q 3 (q 3). Die Gase am Ausgang des Ofens können Produkte einer unvollständigen Verbrennung des Brennstoffs CO, H 2 , CH 4 enthalten, deren Verbrennungswärme nicht im Ofenvolumen und weiter entlang des Weges der Kesseleinheit verwendet wird. Die Gesamtverbrennungswärme dieser Gase bestimmt die chemische Unterverbrennung. Die Ursachen für chemisches Unterbrennen können sein:

• Fehlen eines Oxidationsmittels (α<; 1);
• schlechte Vermischung des Brennstoffs mit dem Oxidationsmittel (α ≥ 1);
• ein großer Luftüberschuss;
• geringe oder zu hohe spezifische Energiefreisetzung im Brennraum q v , kW/m 3 .

Der Luftmangel führt dazu, dass ein Teil der brennbaren Elemente der gasförmigen Produkte der unvollständigen Verbrennung des Brennstoffs aufgrund des Fehlens eines Oxidationsmittels möglicherweise überhaupt nicht verbrennt.

Eine schlechte Vermischung von Brennstoff mit Luft ist entweder die Ursache für einen lokalen Sauerstoffmangel in der Verbrennungszone oder umgekehrt für einen großen Sauerstoffüberschuss. Ein großer Luftüberschuss verursacht eine Abnahme der Verbrennungstemperatur, was die Raten der Verbrennungsreaktionen reduziert und den Verbrennungsprozess instabil macht.

Die geringe spezifische Wärmefreisetzung im Ofen (q v = BQ p / n / V t, wobei B der Brennstoffverbrauch ist; V T das Volumen des Ofens) ist die Ursache für eine starke Wärmeabfuhr im Ofenvolumen und führt zu einer Abnahme bei Temperatur. Hohe qv-Werte verursachen auch chemisches Unterbrennen. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass eine bestimmte Zeit erforderlich ist, um die Verbrennungsreaktion abzuschließen, und mit einem deutlich überschätzten Wert von qv die Zeit, die das Luft-Brennstoff-Gemisch im Ofenvolumen (d. H. In der Zone der höchsten Temperaturen) verbringt ) ist unzureichend und führt zum Auftreten brennbarer Bestandteile in den gasförmigen Verbrennungsprodukten. In den Öfen moderner Kesseleinheiten erreicht der zulässige Wert von qv 170 - 350 kW / m 3 (siehe § 19.2).

Bei neu konstruierten Kesseleinheiten werden die Werte von qv in Abhängigkeit von der Art des verbrannten Brennstoffs, der Verbrennungsmethode und der Konstruktion der Verbrennungsvorrichtung gemäß den normativen Daten ausgewählt. Bei Abgleichprüfungen von in Betrieb befindlichen Kesselanlagen wird der Q 3 -Wert anhand von Gasanalysedaten berechnet.

Beim Verbrennen von festen oder flüssigen Brennstoffen kann der Wert von Q 3, kJ / kg, durch die Formel (19.7) bestimmt werden.

3. Wärmeverlust durch mechanische unvollständige Verbrennung des Brennstoffs Q 4 (g 4). Bei der Verbrennung fester Brennstoffe können die Rückstände (Asche, Schlacke) eine gewisse Menge an unverbrannten brennbaren Stoffen (hauptsächlich Kohlenstoff) enthalten. Dadurch geht die chemisch gebundene Energie des Kraftstoffs teilweise verloren.

Der Wärmeverlust aus mechanischer unvollständiger Verbrennung umfasst Wärmeverluste aufgrund von:

• Ausfall kleiner Brennstoffpartikel durch die Lücken im Rost Q CR (q PR);
• Entfernung eines Teils des unverbrannten Brennstoffs mit Schlacke und Asche Q shl (q shl);
• Mitnahme kleiner Brennstoffpartikel durch Rauchgase Q un (q un)

Q 4 - Q pr + Q un + Q sl

Der Wärmeverlust q yn nimmt beim Abfackeln von pulverisiertem Brennstoff sowie beim Verbrennen von nicht backenden Kohlen in einer Schicht auf festen oder beweglichen Rosten große Werte an. Der Wert von q un für Schichtöfen hängt von der scheinbaren spezifischen Energiefreisetzung (Wärmespannung) des Verbrennungsspiegels q R, kW / m 2 ab, d.h. auf die Menge der freigesetzten thermischen Energie, bezogen auf 1 m 2 der brennenden Brennstoffschicht.

Der zulässige Wert von q R BQ p / n / R (B - Brennstoffverbrauch; R - Verbrennungsspiegelfläche) hängt von der Art des verbrannten festen Brennstoffs, der Konstruktion des Ofens, dem Luftüberschusskoeffizienten usw. ab. In Schichtöfen moderner Kesseleinheiten hat der Wert von q R Werte im Bereich von 800 - 1100 kW / m 2. Bei der Berechnung der Kesseleinheiten werden die Werte q R, q 4 \u003d q np + q sl + q un gemäß den Vorschriften übernommen. Bei Gleichgewichtstests wird der Wärmeverlust durch mechanische Unterverbrennung gemäß den Ergebnissen der labortechnischen Analyse trockener fester Rückstände auf ihren Kohlenstoffgehalt berechnet. Normalerweise für Öfen mit manueller Brennstoffbeschickung q 4 = 5 ÷ 10 % und für mechanische und halbmechanische Öfen q 4 = 1 ÷ 10 %. Beim Verbrennen von pulverisiertem Brennstoff in einer Fackel in Kesseleinheiten mittlerer und hoher Leistung q 4 = 0,5 ÷ 5%.

4. Der Wärmeverlust an die Umgebung Q 5 (q 5) hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab und vor allem von der Größe und Konstruktion des Kessels und der Feuerung, der Wärmeleitfähigkeit des Materials und der Wandstärke der Auskleidung, der Thermik Leistung der Kesselanlage, Temperatur der Außenschicht der Auskleidung und Umgebungsluft etc. d.

Der Wärmeverlust an die Umgebung bei Nennleistung wird gemäß den normativen Daten in Abhängigkeit von der Leistung der Kesseleinheit und dem Vorhandensein zusätzlicher Heizflächen (Economizer) bestimmt. Für Dampfkessel mit einer Kapazität von bis zu 2,78 kg / s Dampf q 5 - 2 - 4%, bis zu 16,7 kg / s - q 5 - 1 - 2%, mehr als 16,7 kg / s - q 5 \u003d 1 - 0,5 %.

Wärmeverluste an die Umgebung werden über verschiedene Gaskanäle der Kesseleinheit (Ofen, Überhitzer, Economizer usw.) im Verhältnis zu der von Gasen in diesen Gaskanälen abgegebenen Wärme verteilt. Diese Verluste werden durch Einführung des Wärmeerhaltungskoeffizienten φ \u003d 1 q 5 / (q 5 + ȵ k.a) berücksichtigt, wobei ȵ k.a der Wirkungsgrad der Kesseleinheit ist.

5. Der Wärmeverlust mit der physikalischen Wärme der aus den Feuerungen Q 6 (q 6) entfernten Asche und Schlacke ist unbedeutend und sollte nur für die Schicht- und Kammerverbrennung von Multi-Asche-Brennstoffen (wie Braunkohle, Schiefer), für die es 1 - 1, 5% sind.

Wärmeverlust bei heißer Asche und Schlacke q 6,%, errechnet nach Formel

wo a shl - der Anteil der Brennstoffasche in der Schlacke; С sl - Wärmekapazität der Schlacke; T sl - Schlackentemperatur.

Beim Abfackeln von pulverisiertem Brennstoff ist a shl = 1 - a un (a un ist der Anteil der Brennstoffasche, der mit Gasen aus der Feuerung abgeführt wird).

Bei Schichtfeuerungen a sl shl = a sl + a pr (a pr ist der Anteil der Brennstoffasche im „Dip“). Bei trockener Entschlackung wird die Schlackentemperatur mit Tsh = 870 K angenommen.

Bei der Entfernung von flüssiger Schlacke, die manchmal beim Abfackeln von pulverisiertem Brennstoff beobachtet wird, ist T slug \u003d T ash + 100 K (T ash ist die Temperatur der Asche im flüssigen Schmelzzustand). Bei der geschichteten Verbrennung von Ölschiefer wird der Aschegehalt Ar um den Kohlendioxidgehalt von Karbonaten gleich 0,3 (СО 2) korrigiert, d.h. Der Aschegehalt beträgt A P + 0,3 (CO 2) p / k. Wenn sich die entfernte Schlacke in flüssigem Zustand befindet, erreicht der Wert von q 6 3%.

Bei in der Baustoffindustrie eingesetzten Öfen und Trocknern sind neben den betrachteten Wärmeverlusten auch die Wärmeverluste von Transportmitteln (z. B. Rollwagen) zu berücksichtigen, auf denen das Material einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Diese Verluste können bis zu 4 % oder mehr erreichen.

Somit kann der „Brutto“-Wirkungsgrad definiert werden als

ȵ k.a = g 1 - 100 - ∑q Verluste (19.9)

Wir bezeichnen die vom Produkt (Dampf, Wasser) wahrgenommene Wärme mit Qk.a, kW, dann haben wir:

für Dampfkessel

Q 1 \u003d Q k.a \u003d D (i n.n - i p.n) + pD / 100 (i - i p.v) (19.10)

für Warmwasserboiler

Q 1 \u003d Q k.a \u003d M in mit r.v (T out - T in) (19.11)

Wobei D die Kesselleistung in kg/s ist; i p.p - Enthalpie des überhitzten Dampfes (wenn der Kessel gesättigten Dampf erzeugt, sollte anstelle von i p.v (i p.v.) kJ / kg eingesetzt werden; i p.v - Enthalpie des Speisewassers, kJ / kg; p - Menge des entnommenen Wassers die Kesseleinheit, um den zulässigen Salzgehalt im Kesselwasser aufrechtzuerhalten (das sogenannte kontinuierliche Abblasen des Kessels),%; i - Enthalpie des Kesselwassers, kJ / kg; M in - Wasserdurchfluss durch die Kesseleinheit, kg / s; c r.v - Wärmekapazität des Wassers, kJ/(kgK); Tout - Warmwassertemperatur am Kesselaustritt; Tin - Wassertemperatur am Kesseleintritt.

Der Kraftstoffverbrauch B, kg / s oder m 3 / s, wird durch die Formel bestimmt

B \u003d Q k.a / (Q r / n ȵ k.a) (19.12)

Das Volumen der Verbrennungsprodukte (siehe § 18.5) wird ohne Berücksichtigung von Verlusten durch mechanische Unterverbrennung bestimmt. Daher wird die weitere Berechnung der Kesseleinheit (Wärmetausch im Ofen, Bestimmung der Fläche der Heizflächen in Gaskanälen, Lufterhitzer und Economizer) gemäß der geschätzten Brennstoffmenge Вр durchgeführt:

(19.13)

Beim Verbrennen von Gas und Heizöl B p \u003d B.

Für Reduzierung des Wärmeverbrauchs strikt Berücksichtigung von Wärmeverlusten in Prozessanlagen und Wärmenetzen. Wärmeverluste hängen von der Art der Ausrüstung und Rohrleitungen, ihrem ordnungsgemäßen Betrieb und der Art der Isolierung ab.

Der Wärmeverlust (W) wird nach der Formel berechnet

Abhängig von der Art der Ausrüstung und der Rohrleitung beträgt der Gesamtwärmewiderstand:

für eine isolierte Rohrleitung mit einer Isolationsschicht:

für eine isolierte Rohrleitung mit zwei Isolationsschichten:

für technologische Apparate mit mehrschichtigen flachen oder zylindrischen Wänden mit einem Durchmesser von mehr als 2 m:

für technologische Apparate mit mehrschichtigen flachen oder zylindrischen Wänden mit einem Durchmesser von weniger als 2 m:

Träger zur Innenwand der Rohrleitung oder Apparatur und von der Außenfläche der Wand in die Umgebung, W / (m 2 - K); X tr, ?. st, Xj - Wärmeleitfähigkeit des Materials der Rohrleitung, Isolierung, Wände des Geräts, /-te Wandschicht, W / (m. K); 5 ST. — Wanddicke des Geräts, m.

Der Wärmeübergangskoeffizient wird durch die Formel bestimmt

oder gemäß der empirischen Gleichung

Die Wärmeübertragung von den Wänden der Rohrleitung oder Apparatur an die Umgebung ist durch den Koeffizienten a n [W / (m 2 K)] gekennzeichnet, der durch Kriterien oder empirische Gleichungen bestimmt wird:

nach Kriteriengleichungen:

Die Wärmeübergangszahlen a b und a n werden nach Kriterien oder empirischen Gleichungen berechnet. Wenn das heiße Kühlmittel heißes Wasser oder kondensierender Dampf ist, dann ist a in > a n, d. h. R B< R H , и величиной R B можно пренебречь. Если горячим теплоносителем является воздух или перегретый пар, то а в [Вт/(м 2 - К)] рассчитывают по критериальным уравнениям:

durch empirische Gleichungen:

Die Wärmedämmung von Geräten und Rohrleitungen besteht aus Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit. Eine gut gewählte Wärmedämmung kann den Wärmeverlust an den umgebenden Raum um 70 % oder mehr reduzieren. Darüber hinaus erhöht es die Produktivität thermischer Anlagen und verbessert die Arbeitsbedingungen.

Die Wärmedämmung der Rohrleitung besteht hauptsächlich aus einer einzigen Schicht, die zur Verstärkung mit einer Schicht aus Blech (Dachstahl, Aluminium usw.), Trockenputz aus Zementmörtel usw. bedeckt ist. Bei Verwendung einer Deckschicht aus Metall, dessen thermischer Widerstand vernachlässigt werden kann. Wenn die Deckschicht Putz ist, dann weicht ihre Wärmeleitfähigkeit geringfügig von der Wärmeleitfähigkeit einer Wärmedämmung ab. In diesem Fall beträgt die Dicke der Deckschicht mm: für Rohre mit einem Durchmesser von weniger als 100 mm - 10; für Rohre mit einem Durchmesser von 100-1000 mm - 15; für Rohre mit großem Durchmesser - 20.

Die Dicke der Wärmedämmung und der Deckschicht sollte in Abhängigkeit von den Massenbelastungen der Rohrleitung und ihrer Gesamtabmessungen die Grenzdicke nicht überschreiten. Im Tisch. 23 zeigt die Werte der maximalen Dicke der Isolierung von Dampfleitungen, die von den Normen für die Auslegung der Wärmedämmung empfohlen werden.

Wärmedämmung von technologischen Geräten kann einschichtig oder mehrschichtig sein. Wärmeverlust durch Therm

Die Isolierung hängt von der Art des Materials ab. Wärmeverluste in Rohrleitungen werden für 1 und 100 m Rohrleitungslänge berechnet, in Prozessanlagen - für 1 m 2 der Apparateoberfläche.

Eine Schmutzschicht an den Innenwänden von Rohrleitungen schafft zusätzlichen thermischen Widerstand gegen die Wärmeübertragung in den umgebenden Raum. Die Wärmewiderstände R (m. K / W) während der Bewegung einiger Kühlmittel haben die folgenden Werte:

Rohrleitungen, die technologische Lösungen zu Apparaten und heiße Wärmeträger zu Wärmetauschern führen, haben Armaturen, in denen ein Teil der Strömungswärme verloren geht. Der lokale Wärmeverlust (W / m) wird durch die Formel bestimmt

Die lokalen Widerstandskoeffizienten von Rohrleitungsarmaturen haben folgende Werte:

Beim Zusammenstellen der Tabelle. 24 Berechnung der spezifischen Wärmeverluste wurde für nahtlose Stahlrohrleitungen durchgeführt (Druck< 3,93 МПа). При расчете тепловых потерь исходили из следующих данных: тем-

die Lufttemperatur im Raum wurde mit 20 °C angenommen; seine Geschwindigkeit bei freier Konvektion beträgt 0,2 m/s; Dampfdruck – 1 × 10 5 Pa; Wassertemperatur - 50 und 70 ° C; Wärmedämmung besteht aus einer Schicht Asbestschnur, = 0,15 W / (m. K); Wärmedurchgangskoeffizient а„ \u003d 15 W / (m 2 - K).

Beispiel 1. Berechnung spezifischer Wärmeverluste in einer Dampfleitung.

Beispiel 2. Berechnung spezifischer Wärmeverluste in einer ungedämmten Rohrleitung.

Gegebene Bedingungen

Die Rohrleitung ist aus Stahl mit einem Durchmesser von 108 mm. Nenndurchmesser d y = 100 mm. Dampftemperatur 110°C, Umgebungstemperatur 18°C. Wärmeleitfähigkeit von Stahl X = 45 W / (m. K).

Die erhaltenen Daten zeigen, dass die Verwendung von Wärmedämmung die Wärmeverluste pro 1 m Rohrleitungslänge um das 2,2-fache reduziert.

Spezifische Wärmeverluste, W/m 2 , in technologischen Apparaten der Leder- und Filzherstellung sind:

Beispiel 3. Berechnung spezifischer Wärmeverluste in technologischen Geräten.

1. Die Riesentrommel ist aus Lärche.

2. Trocknerfirma "Hirako Kinzoku".

3. Langboot zum Färben von Baskenmützen. Aus Edelstahl [k = 17,5 W/(m-K)]; es gibt keine Wärmedämmung. Die Außenmaße des Langbootes betragen 1,5 x 1,4 x 1,4 m. Die Wandstärke beträgt 8 ST = 4 mm. Prozesstemperatur t = = 90 °C; Luft in der Werkstatt / av = 20 °С. Luftgeschwindigkeit in der Werkstatt v = 0,2 m/s.

Der Wärmedurchgangskoeffizient a lässt sich wie folgt berechnen: a = 9,74 + 0,07 At. Bei / cp \u003d 20 ° C beträgt a 10-17 W / (m 2. K).

Wenn die Oberfläche des Kühlmittels des Geräts offen ist, werden die spezifischen Wärmeverluste von dieser Oberfläche (W / m 2) nach der Formel berechnet

Der Industriedienst „Capricorn“ (Großbritannien) schlägt vor, das „Alplas“-System einzusetzen, um Wärmeverluste von offenen Oberflächen von Kühlmitteln zu reduzieren. Das System basiert auf der Verwendung von hohlen Schwimmkugeln aus Polypropylen, die die Oberfläche der Flüssigkeit fast vollständig bedecken. Experimente haben gezeigt, dass bei einer Wassertemperatur in einem offenen Tank von 90 ° C die Wärmeverluste bei Verwendung einer Kugelschicht um 69,5% und zwei Schichten um 75,5% reduziert werden.

Beispiel 4. Berechnung der spezifischen Wärmeverluste durch die Wände der Trocknungsanlage.

Die Wände des Trockners können aus verschiedenen Materialien bestehen. Betrachten Sie die folgenden Wandstrukturen:

1. Zwei Stahlschichten mit einer Dicke von 5 ST = 3 mm mit dazwischen liegender Isolierung in Form einer Asbestplatte mit einer Dicke von 5 And = 3 cm und einer Wärmeleitfähigkeit X und = 0,08 W / (m. K) .

Inhaltsverzeichnis zum Thema „Stoffwechsel- und Energieregulation. Rationelle Ernährung. Grundstoffwechsel. Körpertemperatur und ihre Regulation.“:
1. Energiekosten des Körpers unter Bedingungen körperlicher Aktivität. Der Koeffizient der körperlichen Aktivität. Arbeitserhöhung.
2. Regulation von Stoffwechsel und Energie. Stoffwechselregulationszentrum. Modulatoren.
3. Die Konzentration von Glukose im Blut. Schema der Regulierung der Glukosekonzentration. Hypoglykämie. Hypoglykämisches Koma. Hunger.
4. Ernährung. Ernährungsnorm. Das Verhältnis von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten. Energiewert. Kaloriengehalt.
5. Ernährung von schwangeren und stillenden Frauen. Babynahrungsration. Verteilung der Tagesration. Ballaststoffe.
6. Rationelle Ernährung als Faktor zur Erhaltung und Stärkung der Gesundheit. Gesunden Lebensstil. Essmodus.
7. Körpertemperatur und ihre Regulierung. Homöothermisch. Poikilotherm. Isotherme. Heterotherme Organismen.
8. Normale Körpertemperatur. homöothermischer Kern. Poikilothermische Schale. Wohlfühltemperatur. Körpertemperatur des Menschen.
9. Wärmeerzeugung. primäre Wärme. Endogene Thermoregulation. sekundäre Wärme. kontraktile Thermogenese. nicht zitternde Thermogenese.

Es gibt folgende Möglichkeiten der Wärmeübertragung durch den Körper für die Umwelt: Strahlung, Wärmeleitung, Konvektion und Verdunstung.

Strahlung- Dies ist eine Methode der Wärmeübertragung an die Umgebung durch die Oberfläche des menschlichen Körpers in Form von elektromagnetischen Wellen im Infrarotbereich (a = 5-20 Mikrometer). Die vom Körper durch Strahlung an die Umgebung abgegebene Wärmemenge ist proportional zur Fläche der Strahlung und der Differenz zwischen den durchschnittlichen Temperaturen der Haut und der Umgebung. Die Strahlungsoberfläche ist die Gesamtoberfläche der Körperteile, die mit Luft in Kontakt kommen. Bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40-60 % gibt der Körper eines erwachsenen Menschen etwa 40-50 % der abgegebenen Wärme durch Strahlung ab. Die Wärmeübertragung durch Strahlung nimmt mit abnehmender Umgebungstemperatur zu und mit zunehmender Umgebungstemperatur ab. Bei konstanter Umgebungstemperatur nimmt die Strahlung von der Körperoberfläche mit steigender Hauttemperatur zu und mit abnehmender Hauttemperatur ab. Wenn die Durchschnittstemperaturen der Hautoberfläche und der Umgebung ausgeglichen sind (die Temperaturdifferenz wird gleich Null), wird die Wärmeübertragung durch Strahlung unmöglich. Es ist möglich, die Wärmeübertragung des Körpers durch Strahlung zu reduzieren, indem die Oberfläche der Strahlung reduziert wird („Körper zu einer Kugel falten“). Wenn die Umgebungstemperatur die durchschnittliche Hauttemperatur übersteigt, erwärmt sich der menschliche Körper durch die Absorption von Infrarotstrahlen, die von umgebenden Objekten emittiert werden.

Reis. 13.4. Arten der Wärmeübertragung. Die Wege der Wärmeübertragung durch den Körper an die äußere Umgebung können bedingt in „nasse“ Wärmeübertragung, die mit der Verdunstung von Schweiß und Feuchtigkeit von Haut und Schleimhäuten verbunden ist, und in „trockene“ Wärmeübertragung, die nicht mit Flüssigkeit verbunden ist, unterteilt werden Verlust.

Wärmeleitung- eine Methode der Wärmeübertragung, die beim Kontakt, Kontakt des menschlichen Körpers mit anderen physischen Körpern stattfindet. Die auf diese Weise vom Körper an die Umgebung abgegebene Wärmemenge ist proportional zur Differenz der mittleren Temperaturen der sich berührenden Körper, der Fläche der sich berührenden Oberflächen, der Zeit des thermischen Kontakts und der Wärmeleitfähigkeit der Kontaktierung Karosserie. Trockene Luft, Fettgewebe zeichnen sich durch eine geringe Wärmeleitfähigkeit aus und sind Wärmeisolatoren. Die Verwendung von Kleidung aus Stoffen, die eine große Anzahl kleiner, unbeweglicher "Luftblasen" zwischen den Fasern enthalten (z. B. Wollstoffe), ermöglicht es dem menschlichen Körper, die Wärmeableitung durch Wärmeleitung zu reduzieren. Mit Wasserdampf gesättigte feuchte Luft, Wasser zeichnet sich durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit aus. Daher wird der Aufenthalt einer Person in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit bei niedriger Temperatur von einem Anstieg des Körperwärmeverlusts begleitet. Auch verliert nasse Kleidung ihre Isolationseigenschaften.

Konvektion- eine Methode zur Wärmeübertragung des Körpers, bei der Wärme durch sich bewegende Luftpartikel (Wasser) übertragen wird. Die Wärmeableitung durch Konvektion erfordert einen Luftstrom um die Körperoberfläche mit einer Temperatur, die niedriger ist als die der Haut. Gleichzeitig erwärmt sich die mit der Haut in Kontakt stehende Luftschicht, verringert ihre Dichte, steigt auf und wird durch kältere und dichtere Luft ersetzt. Bei einer Lufttemperatur von 20 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40–60 % gibt der Körper eines Erwachsenen etwa 25–30 % der Wärme durch Wärmeleitung und Konvektion (Grundkonvektion) an die Umgebung ab. Mit zunehmender Bewegungsgeschwindigkeit von Luftströmen (Wind, Belüftung) nimmt auch die Intensität der Wärmeübertragung (erzwungene Konvektion) erheblich zu.

Die Abgabe von Wärme aus dem Körper durch Wärmeleitung, Konvektion und izlu cheniya, zusammengerufen "trockene" Wärmeabfuhr, wird unwirksam, wenn sich die durchschnittlichen Temperaturen der Körperoberfläche und der Umgebung angleichen.

Wärmeübertragung durch Verdunstung- Dies ist eine Möglichkeit für den Körper, Wärme an die Umgebung abzugeben, die durch die Verdunstung von Schweiß oder Feuchtigkeit von der Hautoberfläche und Feuchtigkeit von den Schleimhäuten der Atemwege verursacht wird ("nasse" Wärmeübertragung). Beim Menschen wird über die Schweißdrüsen der Haut ständig Schweiß abgesondert („spürbarer“ oder drüsiger Wasserverlust), die Schleimhäute der Atemwege werden befeuchtet („nicht wahrnehmbarer“ Wasserverlust) (Abb. 13.4). Gleichzeitig wirkt sich der „spürbare“ Wasserverlust des Körpers stärker auf die durch die Verdunstung abgegebene Gesamtwärmemenge aus als der „nicht wahrnehmbare“.

Bei einer Umgebungstemperatur von etwa 20 ° C beträgt die Verdunstung von Feuchtigkeit etwa 36 g / h. Da 0,58 kcal Wärmeenergie für die Verdunstung von 1 g Wasser in einer Person aufgewendet werden, lässt sich dies durch Verdunstung leicht berechnen Der Körper eines Erwachsenen gibt unter diesen Bedingungen etwa 20 % der gesamten abgegebenen Wärme an die Umgebung ab. Eine Erhöhung der Außentemperatur, körperliche Arbeit, längerer Aufenthalt in wärmeisolierender Kleidung verstärken das Schwitzen und können bis zu 500-2000 g ansteigen / h Wenn die Außentemperatur die durchschnittliche Hauttemperatur überschreitet, kann der Körper keine Wärmestrahlung, Konvektion und Wärmeleitung an die äußere Umgebung abgeben.Der Körper beginnt unter diesen Bedingungen, Wärme von außen aufzunehmen und nur so abzuleiten Wärme dient dazu, die Verdunstung von Feuchtigkeit von der Körperoberfläche zu erhöhen.Eine solche Verdunstung ist möglich, solange die Umgebungsluftfeuchtigkeit weniger als 100 % beträgt.hohe Luftfeuchtigkeit und niedrige Luftgeschwindigkeit, wenn Schweiß, der keine Zeit hat zu verdunsten, zu verschmelzen und von der Körperoberfläche abzufließen, wird die Wärmeübertragung durch Verdunstung weniger effektiv.