Lingkungan di sekitar kita - udara, air, bumi mengandung sejumlah besar panas. Energi panas dikaitkan dengan gerakan kacau molekul medium dan sama dengan nol hanya pada suhu mutlak nol (T = 0 K). Pada suhu biasa T ~ 300 K, itu sama dengan W = mCT, di mana m adalah massa medium, C adalah panas spesifiknya. Mengingat massanya yang sangat besar, energi ini cukup untuk memenuhi semua kebutuhan umat manusia. Inilah yang mereka coba gunakan dalam perangkat yang disebut mesin gerak abadi jenis kedua.

Mesin gerak abadi jenis kedua tidak melanggar hukum kekekalan energi (hukum pertama termodinamika), karena mereka mengambilnya bukan dari ketiadaan, tetapi dari lingkungan. Mereka bertentangan dengan hukum dasar alam lainnya - hukum kedua termodinamika, yang menurutnya bekerja dalam mesin panas hanya dapat diperoleh jika ada perbedaan suhu. Kehadiran energi adalah kondisi yang diperlukan tetapi tidak cukup untuk penggunaan praktisnya. Misalnya, jika ada danau alpine yang berisi air, tetapi tidak ada kemungkinan mengalirkannya ke reservoir dengan level yang lebih rendah, maka Anda tidak dapat membangun pembangkit listrik tenaga air di sini, karena tidak mungkin mendapatkan aliran air yang berputar. turbin. Jika terdapat penghantar dengan potensial listrik positif, maka untuk memperoleh arus yang menyalakan bola lampu diperlukan penghantar kedua yang potensial listriknya lebih rendah atau negatif. Demikian pula, dalam panas: agar mesin panas bekerja dari energi lingkungan, perlu untuk "menguras" energi panasnya, yang diperlukan benda dengan suhu lebih rendah, yang disebut lemari es.

Menurut termodinamika, efisiensi maksimum mesin kalor dapat dicapai dalam siklus Carnot, di mana

Efisiensi = (Tn - Tx) / Tn. (satu)

Di sini Tn dan Tx adalah suhu pemanas dan lemari es. Dari (1) berikut bahwa efisiensi selalu kurang dari satu. Dalam kondisi setimbang, ketika tidak ada perbedaan suhu di lingkungan, mis. Tn = Tx, efisiensi = 0. Oleh karena itu, tidak ada mesin kalor yang dapat bekerja di bawah kondisi kesetimbangan termal, meskipun terdapat cukup banyak kalor yang hilang. Turbin pembangkit listrik, mesin uap, mesin pembakaran internal, dan sumber energi panas operasi lainnya menghasilkan kerja dengan memanaskan gas ke suhu tinggi Tn dan melepaskannya ke lingkungan dengan suhu Tx yang lebih rendah, tetapi untuk pemanasan kami terpaksa membakar bahan bakar. Para penemu mesin gerak abadi berusaha untuk mendapatkan energi yang ramah lingkungan, bebas dan tidak terbatas tanpa membakar bahan bakar, dengan Tn dan Tx yang sama. Apa yang mereka andalkan?

Banyak yang yakin bahwa hukum kedua itu salah. Ketua Masyarakat Fisik Rusia V.G. Rodionov menyebut artikelnya "Runtuhnya hukum kedua termodinamika", dan E.G. Oparin bukunya - “Fondasi fisik energi bebas bahan bakar. Batasan hukum kedua termodinamika”. Kebanyakan dari mereka mencoba untuk memusatkan energi panas internal yang tersebar dari lingkungan di satu tempat, melewati prinsip kedua. Pada saat yang sama, mereka mengutip F. Engels, yang mengkritik kesimpulan dari hukum kedua tentang keniscayaan kematian termal Semesta, berargumen: berfungsi secara aktif” (Dialectics of Nature, 1975, hlm. 22).

Karena mesin gerak abadi jenis kedua tidak bertentangan dengan dialektika dan klasik Marxisme, pada 10 Juni 1954, atas perintah Presidium Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet, mereka mulai ditangani secara resmi. Pekerjaan itu dipercayakan untuk dipimpin oleh P.K. Oshchepkov.

Pavel Kondratievich Oshchepkov (1908 - 1992) pada 1930-an terlibat dalam deteksi radio pesawat, di mana Marsekal M.N. Tukhachevsky. Namun, metode deteksi yang dipilih "berdasarkan penerapan kreatif metode dialektis Marxis" (, hal. 88) dengan memudarkan sinyal selama penerbangan pesawat antara pemancar radio dan penerima (seperti yang pernah dilakukan A.S. Popov) tidak berbeda menjadi lebih baik dari metode radar pulsa yang muncul saat itu. Aktivitas insinyur Oshchepkov dan Marsekal Tukhachevsky merusak kemampuan pertahanan negara kita. Karena itu, pada tahun 1937, Oshchepkov dijatuhi hukuman 10 tahun karena merusak, dan bosnya dijatuhi hukuman mati. Di sel penjara, memimpikan kehangatan, Oshchepkov, dalam kata-katanya, menemukan hukum konsentrasi energi, yang menurutnya "konsentrasi dan dekonsentrasi energi di alam harus ada dalam kesatuan dialektis."

Setelah dibebaskan, Oshchepkov disukai oleh kepemimpinan Khrushchev, menjadi doktor ilmu teknis, profesor, pekerja terhormat sains dan teknologi RSFSR, direktur Institut Introskopi Akademi Ilmu Pengetahuan, tetapi terus terlibat dalam kegiatan perusakan. . Mempertimbangkan kata-kata F. Engels sebagai indikasi untuk bertindak, pada tahun 1967, di institutnya, ia menciptakan departemen mesin gerak abadi jenis kedua dan Institut Pembalikan Energi Publik (ENIN), yang karyanya melibatkan ribuan ilmuwan dan insinyur dari berbagai kota. Oshchepkov menetapkan tugas khusus: “Untuk menemukan proses seperti itu yang akan memungkinkan konversi langsung dan segera dari energi panas ruang sekitarnya menjadi energi listrik ... Menemukan cara konsentrasi buatan, konsentrasi energi yang tersebar untuk memberikannya bentuk aktif baru ... ". Rekan Oshchepkov M.P. Krivykh merumuskan tugas ini dalam syair:

Di sini diperlukan cara yang sangat berani,
Sehingga panas kesetimbangan
Tenang dan terampil
Konsentrasi mengalir.

Tentu saja, tidak ada konsentrasi energi yang dicapai oleh institut (dan tidak mungkin). Untuk karya Oshchepkov, yang disetujui oleh Akademi Ilmu Pengetahuan dan mempermalukan sains Soviet, para akademisi terkemuka dipaksa untuk membenarkan diri mereka sendiri kepada komunitas ilmiah dunia di surat kabar Pravda (21 dan 22 November 1959, 22 Juni 1987). Mungkin satu-satunya mesin gerak abadi yang beroperasi adalah peralatannya, yang ditunjukkan kepada jurnalis sensasional oleh Oshchepkov sendiri. Beginilah cara koresponden surat kabar Moskovsky Komsomolets S. Kashnikov menggambarkannya. “Ada instalasi kecil di atas meja: kabel tipis, hampir tidak terlihat oleh mata, terhubung di satu ujung ke alat pengukur listrik, dan di ujung lainnya tidak ada apa-apanya. Tidak ada sumber arus ... Dan perangkat menunjukkan: arus mengalir! Energi diambil langsung dari udara. Panas lingkungan diubah menjadi energi pergerakan elektron, dan tanpa penurunan suhu.” Bahkan, kabel berfungsi sebagai antena yang menerima sinyal dari stasiun radio, pusat televisi, kebisingan industri, dan gangguan jaringan. Tidak mungkin sang profesor tidak mengetahui hal ini, tetapi ia berhasil menipu seorang jurnalis yang buta huruf dalam fisika.

Tentang faktor efisiensi yang dibencinya, Oshchepkov menulis: "Nilai koefisien ini pada prinsipnya tidak boleh lebih rendah dari 100% - ini berarti hilangnya energi yang disuplai ke peralatan" (, hal. 264). Bahkan, bersama dengan pekerjaan yang bermanfaat, sebagian dari energi yang dikeluarkan selalu terbuang sia-sia.

Penggemar terus bekerja pada penciptaan mesin gerak abadi jenis kedua di abad ke-21. Mereka bahkan membuka akademi ilmu mereka sendiri, yang disebut International Academy of Energy Inversions. komputer. Oshchepkova. Anggota penuh akademi ini E.G. Oparin menulis bahwa “Dunia tidak diatur sama sekali seperti yang kita lihat melalui prisma dogma termodinamika, yang P.K. Oshchepkov dengan benar mengajukan masalah konsentrasi energi lingkungan. Solusi untuk masalah ini tidak dilarang oleh alam dan akan membuka era baru energi bebas bahan bakar secara kualitatif." Dan ahli teori mesin gerak abadi jenis kedua, kandidat ilmu teknik N.E. Zaev percaya: “Kelimpahan energi ... mungkin tidak berasal dari kelimpahan api, tetapi di sisi lain ... Konsentrator energi lingkungan (EC, kastor) pada berbagai prinsip - ini adalah dasar dari energi kelimpahan .” Pada tahun 1991, ia menyatakan bahwa "output penelitian (cassors) yang efektif akan diberikan dalam 3 hingga 5 tahun." Sejak itu, lebih dari 20 tahun telah berlalu, tetapi untuk beberapa alasan tidak ada perangkat yang benar-benar beroperasi, dan tidak ada.

Alam tidak bisa dibohongi. Hukum kedua termodinamika memastikan stabilitasnya. Energi akan hilang dengan sendirinya. Jika konsentrasi spontan kosmik, vakum, udara, atau energi lain dimungkinkan, maka gumpalan energi yang muncul di sana-sini secara tak terduga telah lama membakar semua kehidupan, termasuk kita.
Namun, para penemu sedang bekerja. Dan seperti yang mereka katakan, apa yang Anda cari, Anda akan selalu menemukan. BUKAN. Zaev menciptakan mesin gerak abadi jenis kedua pada feroelektrik dan ferit, dan, menurut dia, bertindak, dan mematenkannya. Peningkatan daya output relatif terhadap input mencapai dia hingga 10 kali lipat. Masyarakat Fisik Rusia mengklasifikasikan "cassors" Zaev sebagai proyek teknis "prioritas kepentingan ekonomi nasional di bidang energi", dan penulisnya menjadi pemenang hadiah masyarakat ini. Namun, ia berhasil mencapai hasil yang diumumkan dengan mengukur daya keluaran arus non-sinusoidal secara buta huruf.

Pencarian sedang dilakukan untuk siklus operasi mesin panas siklus Carnot terbaik, di mana efisiensi tidak akan lebih rendah, menurut rumus (1), tetapi lebih tinggi dari satu. Ini dilakukan oleh kandidat ilmu fisika dan matematika dari Pusat Layanan Meteorologi Negara Moskow B.V. Karasev. Efisiensi siklus mesin panasnya harus 3 atau bahkan lebih, memastikan operasi tanpa bahan bakar dari peralatan paling sederhana yang berisi silinder 1 yang diisi dengan udara biasa 3 dan piston 2 gerak sendiri di dalamnya (Gbr. 1). Tak perlu dikatakan bahwa ada juga mekanisme engkol, poros engkol dan roda gila. Hasil positif dari perhitungan dicapai karena penulis melakukan kesalahan mendasar ketika menghitung efisiensi, yang di sini sebenarnya selalu kurang dari satu.

Beras. 1. Motor Karasev

Ternyata tidak mungkin untuk menciptakan siklus baru, tetapi membatasi diri pada siklus Carnot yang lama dan membuat mesin gerak abadi berdasarkan itu. Untuk melakukan ini, cukup dengan mengganti rumus (1) untuk efisiensi bukan suhu absolut dalam Kelvin, tetapi suhu yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari dalam derajat Celcius, seperti yang dilakukan penemu dari Omsk V. Fedorov. Misalnya, mengambil Tn = 20 °C, dan Tx = -180 °C, ia menerima efisiensi = 10, yaitu. 1000%. Desain mesin mirip dengan yang sebelumnya (Gbr. 1), dan udara yang sama digunakan sebagai fluida kerja. Sekarang, seperti yang dicatat oleh penulis, kita dapat melewati "mafia minyak global" dan menyelamatkan peradaban dari bencana ekologis. Namun, jika suhu pemanas dan lemari es, sebagaimana mestinya, dalam rumus (1) dinyatakan dalam Kelvin: Tn = 293 K, Tx = 93 K, maka efisiensi siklus akan sama dengan 68%. Oleh karena itu, kita tidak akan menerima energi apa pun, dan untuk menggerakkan piston kita dipaksa untuk melakukan kerja atau membakar oli yang sama.

"Penolak" fisika yang terkenal, Kandidat Fisika dan Matematika, Associate Professor SFU S.A. Gerasimov dalam artikelnya berpendapat bahwa hukum kedua termodinamika "dicirikan oleh karakter yang berubah-ubah." “Hampir setiap dari kita memiliki lemari es dan pemanas di rumah, tetapi tidak ada dari kita yang memperhatikan bahwa mereka mulai bergerak selama bekerja. Sebaliknya, tidak adanya lemari es atau pemanas tidak berarti tidak adanya gerakan sama sekali. Berdasarkan ini, ia mengusulkan gravillette dalam bentuk lembaran, satu sisinya halus dan sisi lainnya kasar (Gbr. 2). Karpet ajaib ini diangkat bukan oleh mesin yang membakar bahan bakar, tetapi oleh tumbukan molekul udara, yang gayanya di sisi kasar diduga berbeda 10 persen atau lebih dari gaya yang menekan atmosfer di permukaan yang halus.

Beras. 2. Karpet Gerasimov

Akibatnya, menurut perhitungan Gerasimov, satu meter persegi "karpet" dapat mengangkat 10 ton kargo. Meskipun penulis tidak membuat model pesawat gravitasi, ia tetap mengklaim bahwa "apa pun yang mungkin pasti akan terwujud tidak hanya di atas kertas, tetapi juga dalam bentuk perangkat teknis yang sesuai" . Sayangnya, asisten profesor lupa (atau tidak tahu) pelajaran fisika sekolah, yang menurutnya tekanan udara di kedua sisi lembaran adalah sama.

Para ilmuwan dari Institut Fisika Umum dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia S.I. juga tidak tahan dengan hukum kedua. Yakovlenko, S.A. Mayorov dan A.N. Tkachev. Eksperimen komputer mereka menunjukkan bahwa plasma Coulomb yang terisolasi secara termal memanas dengan sendirinya tanpa pengaruh eksternal. Untuk beberapa alasan, mereka tidak membuat pemanas "abadi" berdasarkan prinsip ini, meskipun mereka bisa menjadi terkenal dan menghasilkan uang.
Hukum kedua menyatakan bahwa tidak mungkin untuk memusatkan energi panas, mis. gerakan mekanis yang kacau dari partikel-partikel medium, dan memperoleh pekerjaan karena ini. Apakah mungkin menggunakan energi radiasi elektromagnetik yang muncul dalam suatu medium ketika molekul-molekulnya saling bertabrakan? Radiasi elektromagnetik termal ini menempati rentang frekuensi yang luas dan terletak pada daerah spektrum inframerah pada suhu kamar, bergeser ke daerah tampak pada suhu sekitar di atas 500 - 1000 ° C. Radiasi elektromagnetik dapat dikonsentrasikan dengan menggunakan lensa, cermin, kisi difraksi rentang panjang gelombang yang sesuai.

Insinyur E. Shu dari kota Noginsk dalam "Teknologi untuk Pemuda" No. 2/2003 menyarankan menggunakan pemintal seperti yang digunakan oleh P.N. Lebedev untuk mengukur tekanan cahaya. Satu sisi bilah dibuat cermin, dan yang lainnya dihitamkan. Menurut penulisnya, pemintal harus berputar, karena tekanan radiasi elektromagnetik di sisi cermin, dari mana foton dipantulkan, dua kali lebih banyak daripada di sisi hitam, dari mana mereka diserap. Ketidakmampuan perangkat jelas, karena sisi bilah yang menghitam itu sendiri memancarkan foton dan, dengan kembalinya, menyeimbangkan tekanan.

Untuk pengembangan pikiran pembaca yang ingin tahu, saya sendiri mengusulkan trinitas mesin gerak abadi yang "memfokuskan" radiasi elektromagnetik lingkungan. Salah satunya ditunjukkan pada gambar. 3.

Beras. 3.

Di ruang berinsulasi panas 1 ada turbin 2 dengan bilah cermin 3. Di satu sisi turbin, konsentrator radiasi elektromagnetik dipasang - cermin cekung 4, dan di sisi lain, biarkan ada dinding 5 ruangan , dicat hitam. Di sisi bilah 3, menghadap dinding 5, radiasi dinding jatuh, dan di sisi yang berlawanan - radiasi terkonsentrasi oleh cermin 4. Karena tekanan gelombang elektromagnetik berbanding lurus dengan kerapatan energi (atau jumlah foton insiden), maka, berbeda dengan perangkat Shu, tekanan pada sisi yang berbeda dari tulang belikat kita akan berbeda. Jadi, jika diameter cermin diambil sama dengan 1 m, dan bilah - 1 cm, maka kerapatan radiasi, dan, dengan demikian, tekanan dari sisi cermin akan 10.000 kali lebih besar daripada dari sisi belakang, di mana aliran tidak terkonsentrasi jatuh. Akibatnya, gaya diferensial muncul, dan turbin harus mulai berputar. Untuk meningkatkan efeknya, konsentrator serupa dapat diarahkan ke bilah lain. Tentu saja, gaya yang dihasilkan sangat kecil, tetapi P.N. Pemintal Lebedev berputar! Dan yang paling penting, fakta mendapatkan pekerjaan tanpa pemanas dan lemari es, karena energi internal lingkungan!

Versi kedua dari mesin semacam itu berisi ketel uap 1 yang menghitam, di mana radiasi elektromagnetik termal dari dinding ruang berinsulasi panas 3 (lingkungan) difokuskan oleh lensa 2 (Gbr. 4)

Beras. 4.

Ketel 1 dihubungkan dengan pipa ke mesin uap 4, yang lemari esnya adalah lingkungan. Karena kerapatan fluks terfokus radiasi elektromagnetik termal dari insiden lingkungan di dinding boiler ribuan kali lebih besar daripada yang tidak fokus, suhu boiler akan mulai naik dan menjadi lebih tinggi dari suhu boiler. lingkungan dan dinding ruangan To. Kesetimbangan termodinamika akan terjadi pada suhu T, ketika daya radiasi dinding boiler menjadi sama dengan daya datang. Dalam kesetimbangan, boiler tidak mengkonsumsi energi lingkungan. Dan sekarang kita mengisi boiler dengan cairan mendidih pada suhu Tk, terletak di suatu tempat di antara To dan T. Cairan akan mulai mendidih, dan uapnya akan menggerakkan mesin 4. Cairan mendidih akan mempertahankan suhu boiler pada tingkat Tk, kurang dari kesetimbangan T. Oleh karena itu, kesetimbangan termodinamika tidak akan tercapai, dan energi yang datang pada boiler akan selalu lebih besar daripada energi yang dipancarkannya. Dilakukan dengan cara ini, pasokan energi yang terus menerus dari lingkungan ke boiler akan memastikan pengoperasian mesin uap yang kekal tanpa konsumsi bahan bakar.
Bukankah lebih baik untuk secara langsung mengubah radiasi elektromagnetik terkonsentrasi dari medium menjadi arus listrik, misalnya, menggunakan sel fotovoltaik (Gbr. 5)? Di sini, radiasi infra merah dari medium 3 (misalnya, dinding ruangan) yang difokuskan oleh cermin 4 jatuh pada fotosel 1, di mana ia diubah menjadi arus listrik menuju beban 2.

Beras. 5

Fotodetektor bahkan menangkap radiasi latar belakang ("peninggalan") Semesta, meskipun levelnya jauh lebih rendah daripada kita dan sesuai dengan radiasi benda hitam dengan suhu hanya 2,7 K. Oleh karena itu, ada kemungkinan bahwa opsi terakhir akan bekerja bahkan di luar angkasa.
Jika seseorang menyukai ide "gila" saya ini dan dia membangun model kerja pertama di dunia dari mesin gerak abadi, maka ini, menurut V.K. Oshchepkov, "dalam hal konsekuensi praktis ... hanya dapat dibandingkan dengan penemuan manusia primitif tentang cara membuat api secara artifisial." Saya sangat menyesal, mesin gerak abadi saya juga tidak dapat dioperasikan, sehingga tidak perlu melakukan eksperimen untuk memverifikasi. Faktanya adalah bahwa radiasi elektromagnetik lingkungan adalah isotropik - ia jatuh dari semua sisi dengan intensitas yang sama, dan oleh karena itu tidak mungkin untuk memfokuskannya dengan lensa, cermin, atau perangkat lain.

Jadi, semua upaya untuk membuat kita bahagia dengan energi bebas yang diambil dari lingkungan keseimbangan tidak berguna dan akan tetap menjadi impian para penemu, membuang-buang waktu kerja mereka dengan sia-sia. Untuk mendapatkan kerja atau listrik dari panas, diperlukan perbedaan suhu, yang dicapai dengan pemanasan atau ditemukan di alam, misalnya, di sumber panas bumi.

LITERATUR

1. V.G. Rodionov. Runtuhnya hukum kedua termodinamika. ZhRFM, 1996, No. 1 - 12, hal. 5 - 16
2. E.G. Oparin. Fondasi fisik energi bebas bahan bakar. Batasan hukum kedua termodinamika. M., Editorial URSS, 2004
3. PK Oshchepkov. Hidup dan mimpi. M., pekerja Moskow, 1977, 1984
4. S. Kashnikov. Mesin gerak abadi biasa. Moskow Komsomolets, 5.09.1980
5. N.E. Zaev. Jarak dekat energi. ZHRFM, 1991, No. 1, hal. 12 - 21
6. N.E. Zaev. Kondisi untuk menghasilkan energi oleh dielektrik nonlinier dan ferit. ZHRFM, 1991, No. 1, hal. 49 - 52; Sisi baru fisika. M., Kepentingan umum, 1996, hlm. 73 - 77; Pemikiran Rusia, 1992, no.2, hlm. 7 - 28
7. Permohonan Invensi No. 3601725, 3601726
8. ZHRFM, 1997, No. 1 – 12, hal. 97-98
9. V. Petrov. Mesin gerak abadi abad XXI. Eter sebagai sumber energi. Insinyur, 2010, No. 8, hal. 24 - 25
10. BV Karasev. Metode untuk mengekstraksi pekerjaan dari lingkungan dengan suhu konstan (pesan kedua). Pada Sabtu “K.E. Tsiolkovsky: penelitian ilmiah. warisan." Kaluga, 2008, hal. 264 - 265
11. V. Petrov. Mesin gerak abadi abad XXI. Udara dan pasir sebagai bahan bakar. Insinyur, 2010, No. 5, hal. 22 - 23
12. V. Fedorov. Mesin air. Insinyur, 2003, No. 7, hal. 12 - 14
13. V. Petrov. Mengenai artikel oleh V. Fedorov "Mesin air". Insinyur, 2003, No. 12, hal. 5
14. S. Gerasimov. Levitasi: mitos, kenyataan atau paradoks? Insinyur, 2009, No. 12, hal. 6 - 9
15. S. Gerasimov. Hamburan difus, gaya angkat dan hukum kedua termodinamika. Insinyur, 2010, No. 10, hal. 2-5
16. S.A. Gerasimov. Tentang levitasi dan penyaringan dalam dinamika gas. Soal Fisika Terapan, 2005, No. 12
17. S.A. Gerasimov. Hamburan difus dan levitasi dinamis gas. Teknologi sains-intensif modern, 2010, No. 1
18. O. Lebedev. Dapatkah hukum kedua termodinamika dilanggar? Penemu dan inovator, 1995, No. 1, hlm. delapan belas
19. V. Petrov. Tentang benda hitam dan cermin. Teknik - pemuda, 2004, No. 2, hal. limabelas
20. V. Petrov. Menggunakan panas lingkungan. Insinyur, 2011, No. 4, hal. 24 - 26

PADA. TETAPI. Vinogradov- Saltykov, Nasional Universitas makanan teknologi (G. Kiev), PADA. G. Fedorov, Membuka internasional Universitas perkembangan manusia "Ukraina" (G. Kiev), PADA. P. Martsenko, Cabang Kyivenergo Zhilteploenergo (G. Kiev)

Di dalamnya ditunjukkan bahwa kehilangan panas aktual dari permukaan luar ketel air panas q 5 secara signifikan lebih kecil daripada kehilangan standar, yang ditentukan dari grafik atau tabel yang disusun untuk ketel uap berkapasitas tinggi dengan ekstrapolasi ke wilayah keluaran panas rendah. dari boiler. Penurunan q 5 seperti itu dijelaskan oleh suhu yang lebih rendah dari permukaan luar lapisan. Jadi, ketika boiler uap DKVr dialihkan ke mode pemanas air, rezim suhu semua elemen boiler berubah, yang mengarah pada penurunan kehilangan panas ke lingkungan.

Untuk menentukan q5, pengukuran langsung kerapatan fluks panas q dari permukaan luar boiler dilakukan dengan menggunakan pengukur panas respons cepat berukuran kecil. Distribusi kehilangan panas pada permukaan individual ketel uap dan air panas ternyata tidak merata, oleh karena itu, untuk menghitung q 5, nilai lokal q diukur dalam setiap permukaan, menggabungkan metode gradien untuk mencari kehilangan panas maksimum dan metode pemindaian, serta menggunakan metode statistik untuk rata-rata data eksperimen di atas permukaan dan selama waktu .

Jadi rata-rata nilai q (W / m 2) untuk setiap elemen F (m 2) dari permukaan luar boiler digunakan untuk menghitung q 5:

dimana QhР - nilai kalor bersih gas per massa kerja, J/m 3 ; B - konsumsi gas, m 3 / s.

Eksperimen dilakukan, sebagai suatu peraturan, di bawah kondisi operasi industri boiler, mis. kinerja mereka berbeda dari nominal. Oleh karena itu, ketergantungan terbalik dari kehilangan panas pada keluaran panas aktual boiler, yang diterima untuk boiler uap, diverifikasi:

di mana D dan q 5 - kinerja aktual boiler dan kehilangan panas dari permukaan luar, D H dan q 5 H - sama untuk kondisi nominal.

Untuk memverifikasi (2), percobaan dilakukan pada boiler KVG-6.5, dinding depan dan samping yang, setelah membongkar lapisan bata, diganti dengan pelat serat fireclay ShPGT-450. Untuk mengubah kinerja termal boiler, kami mengubah laju aliran gas dan, karenanya, meningkatkan suhu air di boiler, mempertahankan laju aliran air konstan. Dalam kisaran variasi D, maksimum yang mungkin untuk kondisi operasi boiler, rumus (2) ternyata valid: perhitungan ulang menurut itu untuk semua D aktual memberikan nilai yang hampir sama q 5 H = 0,185%. Untuk boiler KVG-6.5 dengan bata tradisional, pengujian menunjukkan kehilangan panas q 5 H = 0,252%. Dengan penggantian lengkap lapisan dengan pelat ShPGT-450 dan penyegelan sambungan yang hati-hati di antara mereka, seseorang dapat mengandalkan penurunan q 5 dan konsumsi gas sebesar 0,10-0,15%. Dengan penggantian massal lapisan selama perbaikan, ini dapat memberikan kontribusi yang signifikan terhadap penghematan energi dan sumber daya, karena pengurangan 0,1% dalam konsumsi gas dalam sistem cabang Kievenergo Zhilteploenergo mengarah pada penghematan gas sebesar 1300 m3/hari. .

Kesimpulan dari fakta bahwa kehilangan panas aktual dari permukaan luar boiler air panas beberapa kali lebih rendah daripada yang normatif dikonfirmasi. Jadi, pengembang TVG boiler kompak, karyawan Institut Gas Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional Ukraina, selama tes penerimaan diukur dengan termometer permukaan suhu rata-rata permukaan luar dinding ketel dan menurut rumus yang diketahui dihitung q 5 . Untuk boiler TVG-4 dan TVG-8, kerugian standar adalah 2%, dan yang dihitung meningkat dengan penurunan beban dari nominal ke kebijaksanaan minimum untuk TVG-4 dari 0,54 menjadi 1%, untuk TVG-8 dari 0,33 menjadi 0,94%. Oleh karena itu, Institut merekomendasikan pada tahun 2000 untuk organisasi yang mengoperasikan boiler jenis ini untuk mengambil nilai rata-rata q 5 = 0,75%.

Kesimpulan serupa dicapai dalam studi boiler KVG yang dikembangkan di Institut Gas Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional Ukraina. Untuk menentukan q 5, rumus (1) juga digunakan di sini, tetapi sebagai pengganti 2(cjF) qF K diganti, di mana F K adalah total luas luar insulasi termal boiler. Nilai rata-rata q dihitung dengan rumus:

Di sini, kerapatan fluks panas dari permukaan luar insulasi ke udara q o dan dari permukaan dalam ke udara q T ditentukan dari rumus:

di mana a adalah koefisien perpindahan panas total ke lingkungan; t 0 , t T , t B - suhu permukaan luar, dalam dan udara; R adalah resistansi termal total dari lapisan lapisan; R 0 \u003d 1 / a 0.

Nilai t T dan t 0 direkomendasikan untuk ditentukan dengan pengukuran langsung atau dengan perhitungan, R - dihitung tergantung pada ketebalan dan konduktivitas termal lapisan insulasi, dan 0 - menurut rumus Kammerer yang terkenal untuk permukaan datar dan silinder.

Saat menghitung q 0 dan q T, nilainya berbeda secara signifikan, meskipun hampir sama selama operasi stasioner boiler. Alasan mengapa q T > q 0 diperoleh dapat dijelaskan oleh fakta bahwa karena sirkulasi udara paksa yang tak terhindarkan di ruang boiler, nilai aktual a 0 adalah 12-15% lebih tinggi dari yang dihitung, sebagai ditunjukkan oleh pengukuran langsung q 0 dan (t 0 - t B pada ketel uap TGMP-314A... Karena perbedaan q 0 dan q T ini, dalam (3) K K diperkenalkan - faktor koreksi untuk pengukuran dan kesalahan perhitungan q 0 dan q T, yang direkomendasikan untuk diambil dalam 0,3-0 7. Rupanya, dengan kepercayaan yang sama pada kedua kuantitas, seseorang harus mengambil setengah jumlah mereka.

Untuk memperhitungkan kehilangan panas tambahan melalui jembatan termal, koefisien K M = 0,2-0,4 diperkenalkan.

Selain pengenalan K K dan K M, diusulkan untuk meningkatkan q 5 sebesar 10-20% untuk memperhitungkan kehilangan panas melalui permukaan boiler yang lebih rendah (bawah) yang sulit dijangkau, dan juga memperhitungkan proporsi kerugian dari permukaan luar yang kembali ke tungku dan cerobong boiler bersama dengan udara dari ruang ketel.

Meskipun perbedaan yang signifikan dalam metodologi untuk menentukan q 5 di dan , hasilnya ternyata serupa, yang memberikan alasan untuk menggeneralisasi hasil ini dan menggunakannya dalam penyusunan dokumen peraturan. Gambar tersebut menunjukkan ketergantungan q 5 pada keluaran panas nominal boiler air panas NIISTU-5, NIISTU-5x2, TVG-4, TVG-8, KVG-4, KVG-6.5, serta KVG-4, KVG- 6.5, KVGM -10 dan KVGM-50. Data dari dan terletak agak lebih rendah dari data yang sesuai dari , Namun, perbedaan seperti itu sepenuhnya dibenarkan oleh metode penelitian yang berbeda.

literatur

1. Fedorov PADA. G., Vinogradov- Saltykov PADA. TETAPI., Martsenko PADA. P. Pengukuran kerugian panas dari di luar ruangan permukaan air panas boiler // Ekoteknologi dan penghematan sumber daya. 1997. № 3. Dengan. 66-68.

2. Martsenko PADA. P., Fedorov PADA. G. Efisiensi isolasi pagar air panas boiler // prom. teknik panas. 2000. T. 22, № 2. Dengan. 78-80.

3. Fedorsayadi PADA. G., Vinogradov- Saltikov PADA. TETAPI., Martsenko PADA. P. kelopak mawarsayaaku konsumsi panas pada area berpagar menara airsayamilik mereka tapar ketelsayadi / UDUHT. Ke., 1998. 16 dengan. dalam. di DNTB Inggris- rasayajuga tidak23.03.98, № 142.

4. Fedorov PADA. G., berhidung percikan TETAPI. Ke. Perencanaan dan penerapan percobaan di makanan industri. M.: makanan. prom- st, 1980. 240 dengan.

5. Marchaki. Dan., GolyshevL. PADA., MysakI. Dengan. Metodologi definisi kerugian panas uap ketel di lingkungan// Rekayasa tenaga termal. 2001. № 10. Dengan. 67-70.

6. Zalkind E. M. bahan batu bata dan perhitungan pagar uap boiler. M.: Energi, 1972. 184 dengan.

7. Kameramen J.S. Erleuchtungen zu den VDI - Rechtlinien fuerWaerme - und Kalteschutz - Brennstoff - Waerme - Kraft.1958. bd.10, № 3. S.119-121.

8. Fedorov PADA. G., Vinogradov- Saltykov PADA. TETAPI., Novik M. Dan. termometri di luar ruangan permukaan ketel TGMP-314 TETAPI // Ekoteknologi dan penghematan sumber daya. 1999. № 4. Dengan. 77-79.

Keseimbangan panas unit boiler menetapkan kesetaraan antara jumlah panas yang masuk ke unit dan konsumsinya. Berdasarkan keseimbangan panas unit boiler, konsumsi bahan bakar ditentukan dan faktor efisiensi dihitung, yang merupakan karakteristik terpenting dari efisiensi energi boiler.

Di unit boiler, energi bahan bakar yang terikat secara kimia selama proses pembakaran diubah menjadi panas fisik dari produk pembakaran yang mudah terbakar. Panas ini digunakan untuk menghasilkan dan memanaskan uap atau air panas. Karena kehilangan yang tak terhindarkan selama perpindahan panas dan konversi energi, produk (uap, air, dll.) hanya menyerap sebagian panas. Bagian lain terdiri dari kerugian yang bergantung pada efisiensi organisasi proses konversi energi (pembakaran bahan bakar) dan perpindahan panas ke produk yang dihasilkan.

Keseimbangan termal unit boiler adalah untuk menetapkan kesetaraan antara jumlah panas yang diterima di unit dan jumlah panas yang digunakan dan kehilangan panas. Neraca panas unit boiler dikompilasi untuk 1 kg bahan bakar padat atau cair atau untuk 1 m 3 gas. Persamaan di mana keseimbangan panas unit boiler untuk keadaan termal kondisi tunak unit ditulis dalam bentuk berikut:

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)

Dimana Q p / p adalah panas yang tersedia; Q 1 - panas yang digunakan; Q n - total kerugian; Q 2 - kehilangan panas dengan gas keluar; Q 3 - kehilangan panas dari pembakaran bahan kimia; Q 4 - kehilangan panas dari ketidaklengkapan mekanis pembakaran; Q 5 - kehilangan panas ke lingkungan; Q 6 - kehilangan panas dengan panas fisik terak.

Jika setiap suku di ruas kanan persamaan (19.3) dibagi dengan Q p / p dan dikalikan 100%, kita mendapatkan bentuk persamaan kedua, di mana neraca panas unit boiler:

q 1 + q 2 + q 3 + q 4 + q 5 + q 6 = 100% (19,4)

Dalam persamaan (19.4), nilai q 1 mewakili efisiensi instalasi "kotor". Ini tidak memperhitungkan biaya energi untuk servis pabrik boiler: penggerak knalpot asap, kipas, pompa umpan, dan biaya lainnya. Faktor efisiensi "bersih" lebih kecil daripada faktor efisiensi "kotor", karena memperhitungkan biaya energi untuk kebutuhan pabrik itu sendiri.

Bagian kiri yang masuk dari persamaan keseimbangan panas (19.3) adalah jumlah dari kuantitas berikut:

Q p / p \u003d Q p / n + Q v.vn + Q uap + Q fisik (19,5)

di mana Q B.BH adalah panas yang dimasukkan ke dalam unit boiler dengan udara per 1 kg bahan bakar. Panas ini diperhitungkan ketika udara dipanaskan di luar unit boiler (misalnya, dalam pemanas uap atau listrik yang dipasang sebelum pemanas udara); jika udara dipanaskan hanya di pemanas udara, maka panas ini tidak diperhitungkan, karena kembali ke tungku unit; Q steam - panas yang dimasukkan ke dalam tungku dengan steam blast (nozzle) per 1 kg bahan bakar; Q fisik t - panas fisik 1 kg atau 1 m 3 bahan bakar.

Panas yang dimasukkan dengan udara dihitung dengan persamaan

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

di mana adalah rasio jumlah udara di saluran masuk ke pemanas udara dengan yang diperlukan secara teoritis; c p adalah kapasitas panas isobarik volumetrik rata-rata udara; pada suhu udara hingga 600 K, dapat dianggap dengan p \u003d 1,33 kJ / (m 3 K); T g.vz - suhu udara panas, K; T x.vz - suhu udara dingin, biasanya diambil sama dengan 300 K.

Panas yang dimasukkan dengan uap untuk menyemprotkan bahan bakar minyak (uap nosel) ditemukan dengan rumus:

Q pasang \u003d W f (i f - r)

di mana W f - konsumsi uap injektor, sama dengan 0,3 - 0,4 kg/kg; i f - entalpi uap nosel, kJ/kg; r adalah panas penguapan, kJ/kg.

Panas fisik 1 kg bahan bakar:

Q fisik t - dengan t (T t - 273),

di mana c t adalah kapasitas panas bahan bakar, kJ/(kgK); T t - suhu bahan bakar, K.

Nilai Q fisik. t biasanya tidak signifikan dan jarang diperhitungkan dalam perhitungan. Pengecualian adalah bahan bakar minyak dan gas yang mudah terbakar berkalori rendah, yang nilai Q fisiknya signifikan dan harus diperhitungkan.

Jika tidak ada pemanasan awal udara dan bahan bakar serta steam tidak digunakan untuk atomisasi bahan bakar, maka Q p / p = Q p / n. Istilah kehilangan panas dalam persamaan keseimbangan panas unit boiler dihitung berdasarkan persamaan yang diberikan di bawah ini.

1. Kehilangan panas dengan gas buang Q 2 (q 2) didefinisikan sebagai perbedaan antara entalpi gas di outlet unit boiler dan udara yang masuk ke unit boiler (pemanas udara), yaitu

di mana V r adalah volume produk pembakaran 1 kg bahan bakar, ditentukan oleh rumus (18,46), m 3 / kg; c .r, .в - kapasitas panas isobarik volumetrik rata-rata dari produk pembakaran bahan bakar dan udara, yang didefinisikan sebagai kapasitas panas campuran gas (§ 1.3) menggunakan tabel (lihat Lampiran 1); T uh, T x.vz - suhu gas buang dan udara dingin; a - koefisien memperhitungkan kerugian dari pembakaran mekanis bahan bakar.

Unit boiler dan tungku industri beroperasi, sebagai suatu peraturan, di bawah beberapa ruang hampa, yang dibuat oleh knalpot asap dan cerobong asap. Akibatnya, melalui kurangnya kepadatan di pagar, serta melalui palka inspeksi, dll. sejumlah udara dihisap dari atmosfer, yang volumenya harus diperhitungkan saat menghitung I ux.

Entalpi semua udara yang masuk ke unit (termasuk cangkir hisap) ditentukan oleh koefisien kelebihan udara di outlet instalasi ux = t + .

Total hisap udara di instalasi boiler tidak boleh melebihi = 0,2 0,3.

Dari semua kehilangan panas, Q2 adalah yang paling signifikan. Nilai Q2 meningkat dengan peningkatan rasio udara berlebih, suhu gas buang, kelembaban bahan bakar padat, dan ballast bahan bakar gas dengan gas yang tidak mudah terbakar. Mengurangi hisapan udara dan meningkatkan kualitas pembakaran menyebabkan beberapa pengurangan kehilangan panas Q 2 . Faktor penentu utama yang mempengaruhi hilangnya panas oleh gas buang adalah suhunya. Untuk mengurangi T eh, area permukaan pemanas yang menggunakan panas - pemanas udara dan economizer - ditingkatkan.

Nilai Tx tidak hanya mempengaruhi efisiensi unit, tetapi juga biaya modal yang diperlukan untuk memasang pemanas udara atau economizer. Dengan penurunan Tx, efisiensi meningkat dan konsumsi bahan bakar dan biaya bahan bakar berkurang. Namun, ini meningkatkan luas permukaan yang menggunakan panas (dengan perbedaan suhu yang kecil, luas permukaan pertukaran panas harus ditingkatkan; lihat 16.1), sebagai akibatnya biaya pemasangan dan biaya operasi meningkat. Oleh karena itu, untuk unit boiler yang baru dirancang atau instalasi pengonsumsi panas lainnya, nilai T uh ditentukan dari perhitungan teknis dan ekonomis, yang memperhitungkan pengaruh T uh tidak hanya pada efisiensi, tetapi juga pada jumlah biaya modal. dan biaya operasional.

Faktor penting lainnya yang mempengaruhi pemilihan Tx adalah kandungan sulfur dari bahan bakar. Pada suhu rendah (kurang dari suhu titik embun gas buang), uap air dapat mengembun pada pipa permukaan pemanas. Ketika berinteraksi dengan anhidrida belerang dan belerang, yang ada dalam produk pembakaran, asam belerang dan sulfat terbentuk. Akibatnya, permukaan pemanas mengalami korosi yang intens.

Unit boiler dan kiln modern untuk pembakaran bahan bangunan memiliki T uh = 390 - 470 K. Saat membakar gas dan bahan bakar padat dengan kelembaban rendah T uh - 390 - 400 K, batubara basah

T yx \u003d 410 - 420 K, bahan bakar minyak T yx \u003d 440 - 460 K.

Kelembaban bahan bakar dan kotoran gas yang tidak mudah terbakar adalah ballast pembentuk gas, yang meningkatkan jumlah produk pembakaran yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar. Hal ini meningkatkan kerugian Q 2 .

Saat menggunakan rumus (19.6), harus diingat bahwa volume produk pembakaran dihitung tanpa memperhitungkan underburning mekanis bahan bakar. Jumlah aktual produk pembakaran, dengan mempertimbangkan ketidaklengkapan mekanis pembakaran, akan lebih sedikit. Keadaan ini diperhitungkan dengan memasukkan faktor koreksi a \u003d 1 - p 4 /100 ke dalam rumus (19.6).

2. Kehilangan panas dari pembakaran bahan kimia Q 3 (q 3). Gas-gas di outlet tungku dapat mengandung produk pembakaran tidak sempurna bahan bakar CO, H 2 , CH 4 , panas pembakaran yang tidak digunakan dalam volume tungku dan selanjutnya di sepanjang jalur unit boiler. Panas total pembakaran gas-gas ini menentukan underburning kimia. Penyebab underburning kimia dapat berupa:

• kekurangan zat pengoksidasi (α<; 1);
• pencampuran bahan bakar dengan oksidator yang buruk (α 1);
• kelebihan udara yang besar;
• pelepasan energi spesifik yang rendah atau terlalu tinggi dalam ruang bakar q v , kW/m 3 .

Kurangnya udara mengarah pada fakta bahwa bagian dari elemen yang mudah terbakar dari produk gas dari pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna mungkin tidak terbakar sama sekali karena kurangnya zat pengoksidasi.

Pencampuran bahan bakar dengan udara yang buruk adalah penyebab kekurangan oksigen lokal di zona pembakaran, atau, sebaliknya, kelebihannya yang besar. Kelebihan udara yang besar menyebabkan penurunan suhu pembakaran, yang mengurangi laju reaksi pembakaran dan membuat proses pembakaran tidak stabil.

Pelepasan panas spesifik rendah di tungku (q v = BQ p / n / V t, di mana B adalah konsumsi bahan bakar; V T adalah volume tungku) adalah penyebab disipasi panas yang kuat dalam volume tungku dan menyebabkan penurunan dalam suhu. Nilai qv tinggi juga menyebabkan underburning kimia. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa waktu tertentu diperlukan untuk menyelesaikan reaksi pembakaran, dan dengan nilai qv yang terlalu tinggi secara signifikan, waktu yang dihabiskan oleh campuran udara-bahan bakar dalam volume tungku (yaitu, di zona suhu tertinggi ) tidak mencukupi dan menyebabkan munculnya komponen yang mudah terbakar dalam produk pembakaran gas. Dalam tungku unit boiler modern, nilai qv yang diizinkan mencapai 170 - 350 kW / m 3 (lihat 19.2).

Untuk unit boiler yang baru dirancang, nilai qv dipilih sesuai dengan data normatif, tergantung pada jenis bahan bakar yang dibakar, metode pembakaran dan desain perangkat pembakaran. Selama uji keseimbangan unit boiler yang beroperasi, nilai Q 3 dihitung menurut data analisis gas.

Saat membakar bahan bakar padat atau cair, nilai Q 3, kJ / kg, dapat ditentukan dengan rumus (19,7)

3. Kehilangan panas dari pembakaran tidak sempurna mekanis bahan bakar Q 4 (g 4). Selama pembakaran bahan bakar padat, residu (abu, terak) mungkin mengandung sejumlah zat mudah terbakar yang tidak terbakar (terutama karbon). Akibatnya, energi bahan bakar yang terikat secara kimia sebagian hilang.

Kehilangan panas dari pembakaran tidak sempurna mekanis termasuk kehilangan panas karena:

• kegagalan partikel kecil bahan bakar melalui celah di kisi Q CR (q PR);
• penghapusan beberapa bagian bahan bakar yang tidak terbakar dengan terak dan abu Q shl (q shl);
• masuknya partikel bahan bakar kecil oleh gas buang Q un (q un)

Q 4 - Q pr + Q un + Q sl

Hilangnya panas q yn mengambil nilai besar selama pembakaran bahan bakar bubuk, serta selama pembakaran batubara non-caking dalam lapisan pada perapian tetap atau bergerak. Nilai q un untuk tungku berlapis tergantung pada pelepasan energi spesifik yang tampak (tekanan panas) dari cermin pembakaran q R, kW / m 2, yaitu. pada jumlah energi panas yang dilepaskan, mengacu pada 1 m 2 dari lapisan bahan bakar yang terbakar.

Nilai yang diizinkan dari q R BQ p / n / R (B - konsumsi bahan bakar; R - area cermin pembakaran) tergantung pada jenis bahan bakar padat yang dibakar, desain tungku, koefisien udara berlebih, dll. Dalam tungku berlapis unit boiler modern, nilai q R memiliki nilai dalam kisaran 800 - 1100 kW / m 2. Saat menghitung unit boiler, nilai q R, q 4 \u003d q np + q sl + q un diambil sesuai dengan bahan peraturan. Selama tes keseimbangan, kehilangan panas dari pembakaran mekanis dihitung berdasarkan hasil analisis teknis laboratorium dari residu padat kering untuk kandungan karbonnya. Biasanya untuk tungku dengan pemuatan bahan bakar manual q 4 = 5 10%, dan untuk tungku mekanis dan semi mekanis q 4 = 1 10%. Saat membakar bahan bakar bubuk dalam suar di unit boiler dengan daya sedang dan tinggi q 4 = 0,5 5%.

4. Hilangnya panas ke lingkungan Q 5 (q 5) tergantung pada sejumlah besar faktor dan terutama pada ukuran dan desain boiler dan tungku, konduktivitas termal bahan dan ketebalan dinding lapisan, termal kinerja unit boiler, suhu lapisan luar lapisan dan udara ambien, dll. d.

Kehilangan panas ke lingkungan pada kapasitas nominal ditentukan sesuai dengan data normatif tergantung pada kekuatan unit boiler dan adanya permukaan pemanas tambahan (penghemat). Untuk ketel uap dengan kapasitas hingga 2,78 kg / s steam q 5 - 2 - 4%, hingga 16,7 kg / s - q 5 - 1 - 2%, lebih dari 16,7 kg / s - q 5 \u003d 1 - 0,5%.

Kehilangan panas ke lingkungan didistribusikan melalui berbagai saluran gas dari unit boiler (tungku, superheater, economizer, dll.) sebanding dengan panas yang dilepaskan oleh gas di saluran gas ini. Kerugian ini diperhitungkan dengan memasukkan koefisien konservasi panas \u003d 1 q 5 / (q 5 + k.a) di mana k.a adalah efisiensi unit boiler.

5. Kehilangan panas dengan panas fisik abu dan terak yang dikeluarkan dari tungku Q 6 (q 6) tidak signifikan, dan harus diperhitungkan hanya untuk pembakaran berlapis dan ruang bahan bakar multi-abu (seperti batubara coklat, serpih), yang 1 - 1, 5%.

Kehilangan panas dengan abu panas dan terak q 6,%, dihitung dengan rumus

di mana shl - proporsi abu bahan bakar dalam terak; sl - kapasitas panas terak; T sl - suhu terak.

Dalam kasus pembakaran bahan bakar bubuk, a shl = 1 - a un (a un adalah proporsi abu bahan bakar yang terbawa dari tungku dengan gas).

Untuk tungku berlapis a sl shl = a sl + a pr (a pr adalah proporsi abu bahan bakar dalam "pencelupan"). Dengan penghilangan terak kering, suhu terak diasumsikan Tsh = 870 K.

Dengan penghilangan terak cair, yang kadang-kadang diamati selama pembakaran bahan bakar bubuk, T slug \u003d T ash + 100 K (T ash adalah suhu abu dalam keadaan cair cair). Dalam kasus pembakaran serpih minyak berlapis, kandungan abu Ar dikoreksi untuk kandungan karbon dioksida karbonat, sama dengan 0,3 (СО 2), mis. kadar abu yang diambil sama dengan A P + 0,3 (CO 2) p/k. Jika terak yang dihilangkan dalam keadaan cair, maka nilai q 6 mencapai 3%.

Dalam tungku dan pengering yang digunakan dalam industri bahan bangunan, selain kerugian panas yang dipertimbangkan, juga perlu memperhitungkan kerugian pemanasan alat transportasi (misalnya, troli) di mana bahan mengalami perlakuan panas. Kerugian ini bisa mencapai hingga 4% atau lebih.

Dengan demikian, efisiensi "kotor" dapat didefinisikan sebagai

k.a = g 1 - 100 - q kerugian (19,9)

Kami menyatakan panas yang dirasakan oleh produk (uap, air) sebagai Qk.a, kW, maka kami memiliki:

untuk ketel uap

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

untuk boiler air panas

Q 1 \u003d Q k.a \u003d M masuk dengan r.v (T keluar - T masuk) (19.11)

Dimana D adalah kapasitas boiler, kg/s; i p.p - entalpi uap super panas (jika boiler menghasilkan uap jenuh, maka alih-alih i p.v kita harus meletakkan (i p.v.) kJ / kg; i p.v - entalpi air umpan, kJ / kg; p - jumlah air yang dikeluarkan dari unit boiler untuk mempertahankan kandungan garam yang diizinkan dalam air boiler (yang disebut blowdown terus menerus dari boiler),%; i - entalpi air boiler, kJ / kg; M dalam - aliran air melalui unit boiler, kg / s; c r.v - kapasitas panas air , kJ/(kgK); Tout - suhu air panas di outlet boiler; Tin - suhu air di inlet boiler.

Konsumsi bahan bakar B, kg / s atau m 3 / s, ditentukan oleh rumus

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

Volume produk pembakaran (lihat 18.5) ditentukan tanpa memperhitungkan kerugian akibat underburning mekanis. Oleh karena itu, perhitungan lebih lanjut dari unit boiler (pertukaran panas di tungku, penentuan luas permukaan pemanas di saluran gas, pemanas udara dan economizer) dilakukan sesuai dengan perkiraan jumlah bahan bakar :

(19.13)

Saat membakar gas dan bahan bakar minyak B p \u003d B.

Untuk pengurangan konsumsi panas ketat akuntansi untuk kehilangan panas dalam peralatan proses dan jaringan panas. Kehilangan panas tergantung pada jenis peralatan dan pipa, operasi yang tepat dan jenis insulasi.

Kehilangan panas (W) dihitung dengan rumus

Tergantung pada jenis peralatan dan pipa, resistansi termal total adalah:

untuk pipa berinsulasi dengan satu lapisan insulasi:

untuk pipa berinsulasi dengan dua lapisan insulasi:

untuk peralatan teknologi dengan dinding datar atau silinder multilayer dengan diameter lebih dari 2 m:

untuk peralatan teknologi dengan dinding datar atau silinder multilayer dengan diameter kurang dari 2 m:

pembawa ke dinding bagian dalam pipa atau peralatan dan dari permukaan luar dinding ke lingkungan, W / (m 2 - K); Xtr, ?. st, Xj - konduktivitas termal, masing-masing, dari bahan pipa, insulasi, dinding peralatan, /-lapisan dinding, W / (m. K); 5 ST. — ketebalan dinding peralatan, m.

Koefisien perpindahan panas ditentukan oleh rumus

atau menurut persamaan empiris

Perpindahan panas dari dinding pipa atau peralatan ke lingkungan ditandai dengan koefisien a n [W / (m 2 K)], yang ditentukan oleh kriteria atau persamaan empiris:

menurut persamaan kriteria:

Koefisien perpindahan panas a b dan a n dihitung menurut kriteria atau persamaan empiris. Jika pendingin panas adalah air panas atau uap yang mengembun, maka a in > a n, yaitu 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:

dengan persamaan empiris:

Isolasi termal perangkat dan saluran pipa terbuat dari bahan dengan konduktivitas termal rendah. Insulasi termal yang dipilih dengan baik dapat mengurangi kehilangan panas ke ruang sekitar hingga 70% atau lebih. Selain itu, ini meningkatkan produktivitas instalasi termal, meningkatkan kondisi kerja.

Isolasi termal pipa terutama terdiri dari satu lapisan, ditutupi di atas untuk kekuatan dengan lapisan lembaran logam (baja atap, aluminium, dll.), Plester kering dari mortar semen, dll. Dalam hal menggunakan lapisan penutup logam, resistansi termalnya dapat diabaikan. Jika lapisan penutup adalah plester, maka konduktivitas termalnya sedikit berbeda dari konduktivitas termal insulasi termal. Dalam hal ini, ketebalan lapisan penutup adalah, mm: untuk pipa dengan diameter kurang dari 100 mm - 10; untuk pipa dengan diameter 100-1000 mm - 15; untuk pipa dengan diameter besar - 20.

Ketebalan insulasi termal dan lapisan penutup tidak boleh melebihi ketebalan pembatas, tergantung pada beban massa pada pipa dan dimensi keseluruhannya. Di meja. 23 menunjukkan nilai ketebalan maksimum insulasi pipa uap, yang direkomendasikan oleh standar untuk desain insulasi termal.

Isolasi termal perangkat teknologi bisa single layer atau multilayer. Kehilangan panas melalui termal

isolasi tergantung pada jenis bahan. Kehilangan panas dalam pipa dihitung untuk 1 dan 100 m panjang pipa, dalam peralatan proses - untuk 1 m 2 permukaan peralatan.

Lapisan kontaminan di dinding bagian dalam pipa menciptakan ketahanan termal tambahan untuk transfer panas ke ruang sekitarnya. Resistansi termal R (m. K / W) selama pergerakan beberapa pendingin memiliki nilai berikut:

Pipa yang memasok solusi teknologi ke peralatan dan pembawa panas panas ke penukar panas memiliki alat kelengkapan di mana bagian dari aliran panas hilang. Kehilangan panas lokal (W / m) ditentukan oleh rumus

Koefisien resistansi lokal alat kelengkapan pipa memiliki nilai berikut:

Saat menyusun tabel. 24 perhitungan kehilangan panas spesifik dilakukan untuk pipa baja seamless (tekanan< 3,93 МПа). При расчете тепловых потерь исходили из следующих данных: тем-

suhu udara di dalam ruangan diambil sama dengan 20 °C; kecepatannya selama konveksi bebas adalah 0,2 m/s; tekanan uap - 1x10 5 Pa; suhu air - 50 dan 70 ° C; isolasi termal dibuat dalam satu lapisan kabel asbes, = 0,15 W / (m. K); koefisien perpindahan panas а„ \u003d 15 W / (m 2 - K).

Contoh 1. Perhitungan kehilangan panas spesifik dalam pipa uap.

Contoh 2. Perhitungan kehilangan panas spesifik dalam pipa yang tidak berinsulasi.

Kondisi yang diberikan

Pipa adalah baja dengan diameter 108 mm. Diameter nominal d y = 100 mm. Suhu uap 110°C, suhu sekitar 18°C. Konduktivitas termal baja X = 45 W / (m. K).

Data yang diperoleh menunjukkan bahwa penggunaan insulasi termal mengurangi kehilangan panas per 1 m panjang pipa sebesar 2,2 kali.

Kehilangan panas spesifik, W/m 2 , dalam peralatan teknologi produksi kulit dan kain kempa adalah:

Contoh 3. Perhitungan kehilangan panas spesifik dalam perangkat teknologi.

1. Drum Raksasa terbuat dari larch.

2. Perusahaan pengering "Hirako Kinzoku".

3. Perahu panjang untuk mewarnai baret. Terbuat dari baja tahan karat [k = 17,5 W/(m-K)]; tidak ada isolasi termal. Dimensi keseluruhan longboat adalah 1,5 x 1,4 x 1,4 m, Tebal dinding 8 ST = 4 mm. Suhu proses t = = 90 °C; udara di bengkel / av = 20 °С. Kecepatan udara di bengkel v = 0,2 m/s.

Koefisien perpindahan panas a dapat dihitung sebagai berikut: a = 9,74 + 0,07 At. Pada / cp \u003d 20 ° C, a adalah 10-17 W / (m 2. K).

Jika permukaan pendingin peralatan terbuka, kehilangan panas spesifik dari permukaan ini (W / m 2) dihitung dengan rumus

Layanan industri "Capricorn" (Inggris Raya) mengusulkan untuk menggunakan sistem "Alplas" untuk mengurangi kehilangan panas dari permukaan pendingin yang terbuka. Sistem ini didasarkan pada penggunaan bola mengambang polipropilen berongga yang hampir menutupi seluruh permukaan cairan. Eksperimen telah menunjukkan bahwa pada suhu air dalam tangki terbuka 90 ° C, kehilangan panas saat menggunakan lapisan bola berkurang 69,5%, dua lapisan - sebesar 75,5%.

Contoh 4. Perhitungan kehilangan panas spesifik melalui dinding tanaman pengering.

Dinding pengering dapat dibuat dari berbagai bahan. Perhatikan struktur dinding berikut:

1. Dua lapis baja dengan ketebalan 5 ST = 3 mm dengan insulasi yang terletak di antaranya berupa pelat asbes dengan ketebalan 5 And = 3 cm dan konduktivitas termal X dan = 0,08 W / (m. K) .

Daftar isi mata kuliah “Pengaturan Metabolisme dan Energi. Nutrisi Rasional. Metabolisme Dasar. Suhu Tubuh dan Pengaturannya.”:
1. Biaya energi tubuh dalam kondisi aktivitas fisik. Koefisien aktivitas fisik. Bekerja meningkat.
2. Pengaturan metabolisme dan energi. Pusat pengaturan metabolisme. Modulator.
3. Konsentrasi glukosa dalam darah. Skema pengaturan konsentrasi glukosa. Hipoglikemia. Koma hipoglikemik. Kelaparan.
4. Nutrisi. Norma nutrisi. Perbandingan protein, lemak dan karbohidrat. nilai energi. Konten kalori.
5. Diet ibu hamil dan menyusui. Ransum makanan bayi. Pembagian jatah harian. Serat makanan.
6. Gizi yang rasional sebagai faktor dalam memelihara dan memperkuat kesehatan. Gaya hidup sehat. Modus makan.
7. Suhu tubuh dan pengaturannya. homeotermik. Poikilotermik. isoterm. Organisme heterotermik.
8. Suhu tubuh normal. inti homeotermal. cangkang poikiloterm. suhu kenyamanan. Suhu tubuh manusia.
9. Produksi panas. kehangatan utama. termoregulasi endogen. kehangatan sekunder. termogenesis kontraktil. termogenesis tidak menggigil.

Ada cara-cara perpindahan panas berikut oleh tubuh: ke lingkungan: radiasi, konduksi panas, konveksi dan penguapan.

Radiasi- ini adalah metode perpindahan panas ke lingkungan oleh permukaan tubuh manusia dalam bentuk gelombang elektromagnetik dari rentang inframerah (a \u003d 5-20 mikron). Jumlah panas yang dikeluarkan oleh tubuh ke lingkungan oleh radiasi sebanding dengan luas permukaan radiasi dan perbedaan antara suhu rata-rata kulit dan lingkungan. Luas permukaan radiasi adalah luas permukaan total dari bagian-bagian tubuh yang bersentuhan dengan udara. Pada suhu sekitar 20 ° C dan kelembaban relatif 40-60%, tubuh orang dewasa menghilang dengan radiasi sekitar 40-50% dari semua panas yang dilepaskan. Perpindahan panas oleh radiasi meningkat dengan penurunan suhu lingkungan dan menurun dengan peningkatannya. Dalam kondisi suhu lingkungan yang konstan, radiasi dari permukaan tubuh meningkat dengan peningkatan suhu kulit dan menurun dengan penurunannya. Jika suhu rata-rata permukaan kulit dan lingkungan disamakan (perbedaan suhu menjadi sama dengan nol), perpindahan panas secara radiasi menjadi tidak mungkin. Dimungkinkan untuk mengurangi perpindahan panas tubuh dengan radiasi dengan mengurangi luas permukaan radiasi ("melipat tubuh menjadi bola"). Jika suhu lingkungan melebihi suhu rata-rata kulit, tubuh manusia, dengan menyerap sinar infra merah yang dipancarkan oleh benda-benda di sekitarnya, menjadi hangat.

Beras. 13.4. Jenis perpindahan panas. Cara perpindahan panas oleh tubuh ke lingkungan eksternal dapat secara kondisional dibagi menjadi perpindahan panas "basah" yang terkait dengan penguapan keringat dan kelembaban dari kulit dan selaput lendir, dan perpindahan panas "kering", yang tidak terkait dengan cairan. kehilangan.

Konduksi panas- metode perpindahan panas yang terjadi selama kontak, kontak tubuh manusia dengan tubuh fisik lainnya. Jumlah panas yang dilepaskan oleh benda ke lingkungan dengan cara ini sebanding dengan perbedaan suhu rata-rata benda yang berkontak, luas permukaan yang berkontak, waktu kontak termal, dan konduktivitas termal benda yang berkontak. tubuh. Udara kering, jaringan adiposa dicirikan oleh konduktivitas termal yang rendah dan merupakan isolator panas. Penggunaan pakaian yang terbuat dari kain yang mengandung sejumlah besar "gelembung" udara kecil yang tidak bergerak di antara serat (misalnya, kain wol) memungkinkan tubuh manusia untuk mengurangi pembuangan panas melalui konduksi. Udara lembab jenuh dengan uap air, air dicirikan oleh konduktivitas termal yang tinggi. Oleh karena itu, tinggal seseorang di lingkungan dengan kelembaban tinggi pada suhu rendah disertai dengan peningkatan kehilangan panas tubuh. Pakaian basah juga kehilangan sifat isolasinya.

Konveksi- metode perpindahan panas tubuh, dilakukan dengan mentransfer panas dengan memindahkan partikel udara (air). Pembuangan panas secara konveksi membutuhkan aliran udara di sekitar permukaan tubuh dengan suhu yang lebih rendah dari kulit. Pada saat yang sama, lapisan udara yang bersentuhan dengan kulit memanas, mengurangi kepadatannya, naik dan digantikan oleh udara yang lebih dingin dan lebih padat. Dalam kondisi ketika suhu udara 20 ° C dan kelembaban relatif 40-60%, tubuh orang dewasa membuang sekitar 25-30% panas ke lingkungan melalui konduksi dan konveksi panas (konveksi dasar). Dengan peningkatan kecepatan pergerakan aliran udara (angin, ventilasi), intensitas perpindahan panas (konveksi paksa) juga meningkat secara signifikan.

Pelepasan panas dari tubuh melalui konduksi panas, konveksi dan izlu cheniya, dipanggil bersama pembuangan panas "kering", menjadi tidak efektif ketika suhu rata-rata permukaan tubuh dan lingkungan menjadi sama.

Perpindahan panas dengan penguapan- ini adalah cara membuang panas oleh tubuh ke lingkungan karena biayanya untuk penguapan keringat atau uap air dari permukaan kulit dan uap air dari selaput lendir saluran pernapasan (perpindahan panas "basah"). Pada manusia, keringat terus-menerus disekresikan oleh kelenjar keringat kulit ("kehilangan air" atau kelenjar,), selaput lendir saluran pernapasan dibasahi ("kehilangan air yang tidak terlihat") (Gbr. 13.4). Pada saat yang sama, kehilangan air yang "terlihat" oleh tubuh memiliki efek yang lebih signifikan pada jumlah total panas yang dilepaskan oleh penguapan daripada yang "tidak terlihat".

Pada suhu sekitar 20 ° C, penguapan uap air sekitar 36 g / jam Karena 0,58 kkal energi panas dihabiskan untuk penguapan 1 g air pada seseorang, mudah untuk menghitungnya, dengan penguapan , tubuh orang dewasa melepaskan dalam kondisi ini ke lingkungan sekitar 20% dari total panas yang hilang Peningkatan suhu eksternal, kerja fisik, lama tinggal di pakaian insulasi panas meningkatkan keringat dan dapat meningkat hingga 500-2000 g / h. Jika suhu luar melebihi suhu rata-rata kulit, maka tubuh tidak dapat melepaskan panas ke lingkungan luar melalui radiasi, konveksi, dan konduksi panas. Tubuh dalam kondisi ini mulai menyerap panas dari luar, dan satu-satunya cara untuk menghilangkan panas adalah untuk meningkatkan penguapan uap air dari permukaan tubuh. Penguapan seperti itu dimungkinkan selama kelembaban udara sekitar tetap kurang dari 100%. kelembaban tinggi dan kecepatan udara rendah, ketika Keringat, tidak sempat menguap, menyatu dan mengalir dari permukaan tubuh, perpindahan panas dengan penguapan menjadi kurang efektif.