Mediul din jurul nostru - aer, apă, pământ conține o cantitate imensă de căldură. Energia termică este asociată cu mișcarea haotică a moleculelor mediului și este egală cu zero doar la temperatura absolută zero (T = 0 K). La temperaturi obișnuite T ~ 300 K, este egal cu W = mCT, unde m este masa mediului, C este căldura sa specifică. Având în vedere masa uriașă, această energie este suficientă pentru a satisface toate nevoile omenirii. Acesta este ceea ce încearcă să folosească în dispozitivele numite mașini cu mișcare perpetuă de al doilea fel.

Mașinile cu mișcare perpetuă de al doilea fel nu încalcă legea conservării energiei (prima lege a termodinamicii), deoarece o iau nu din nimic, ci din mediu. Ele contrazic o altă lege de bază a naturii - a doua lege a termodinamicii, conform căreia lucrul într-un motor termic poate fi obținut numai dacă există o diferență de temperatură. Prezența energiei este o condiție necesară, dar nu suficientă pentru utilizarea sa practică. De exemplu, dacă există un lac alpin plin cu apă, dar nu există posibilitatea de a-l scurge într-un rezervor cu un nivel mai jos, atunci nu puteți construi o centrală hidroelectrică aici, deoarece este imposibil să obțineți un debit de apă care se rotește. turbine. Daca exista un conductor cu potential electric pozitiv, atunci pentru a obtine curentul care aprinde becul este nevoie de un al doilea conductor cu potential mai mic sau negativ. În mod similar, în căldură: pentru ca un motor termic să funcționeze din energia mediului, este necesar să-i „scurgi” energia termică, pentru care este nevoie de un obiect cu o temperatură mai scăzută, numit frigider.

Potrivit termodinamicii, randamentul maxim al unui motor termic poate fi atins in ciclul Carnot, unde se afla

Eficiență = (Tn - Tx) / Tn. (unu)

Aici Tn și Tx sunt temperaturile încălzitorului și frigiderului. Din (1) rezultă că eficiența este întotdeauna mai mică decât unitatea. În condiții de echilibru, când nu există nicio diferență de temperatură în mediu, adică. Tn = Tx, randament = 0. Prin urmare, niciun motor termic nu poate funcționa în condiții de echilibru termic, în ciuda prezenței unei cantități suficiente de căldură disipată în jur. Turbinele centralelor electrice, motoarelor cu abur, motoarelor cu ardere internă și a altor surse de energie termică în funcțiune produc lucru prin încălzirea gazului la temperaturi ridicate Tn și eliberarea acestuia în mediu cu o temperatură mai scăzută Tx, dar pentru încălzire suntem nevoiți să ardem combustibil. Inventatorii mașinilor cu mișcare perpetuă se străduiesc să obțină energie ecologică, gratuită și nelimitată, fără a arde combustibil, cu același Tn și Tx. Pe ce se bazează ei?

Mulți sunt convinși că a doua lege este greșită. Președintele Societății Ruse de Fizică V.G. Rodionov și-a numit articolul „Prăbușirea celei de-a doua legi a termodinamicii”, iar E.G. Oparin cartea sa - „Bazele fizice ale energiei fără combustibil. Limitarea celei de-a doua legi a termodinamicii”. Cei mai mulți dintre ei încearcă să concentreze energia termică internă împrăștiată a mediului într-un singur loc, ocolind cel de-al doilea principiu. În același timp, ei îl citează pe F. Engels, care, criticând concluziile din cea de-a doua lege despre inevitabilitatea morții termice a Universului, a susținut: a funcționa activ” (Dialectica naturii, 1975, p. 22).

Întrucât mașinile cu mișcare perpetuă de al doilea fel nu contrazic dialectica și clasicele marxismului, la 10 iunie 1954, din ordinul Prezidiului Academiei de Științe a URSS, au început să fie tratate oficial. Lucrarea a fost încredințată să fie condusă de P.K. Oșcepkov.

Pavel Kondratievich Oshchepkov (1908 - 1992) în anii 1930 a fost angajat în detectarea radio a aeronavelor, în care mareșalul M.N. Tuhacevski. Cu toate acestea, metoda de detectare aleasă „pe baza aplicării creative a metodei dialectice marxiste” (, p. 88) prin estomparea semnalului în timpul zborului unei aeronave între un emițător radio și un receptor (cum a făcut cândva A.S. Popov) a făcut-o. nu diferă în bine de metoda radar cu impulsuri care a apărut atunci. Activitățile inginerului Oshchepkov și ale mareșalului Tuhacevsky au afectat capacitatea de apărare a țării noastre. Prin urmare, în 1937, Oshchepkov a fost condamnat la 10 ani pentru demolare, iar șeful său a fost condamnat la pedeapsa capitală. Într-o celulă de închisoare, visând la căldură, Oshchepkov, în cuvintele sale, a descoperit legea concentrării energiei, potrivit căreia „concentrarea și deconcentrarea energiei în natură trebuie să existe într-o unitate dialectică”.

La eliberarea sa, Oshchepkov a fost favorizat de conducerea Hrușciov, a devenit doctor în științe tehnice, profesor, lucrător onorat în știință și tehnologie al RSFSR, director al Institutului de Introscopie al Academiei de Științe, dar a continuat să se implice în activități de distrugere. . Considerând cuvintele lui F. Engels ca un indiciu de acțiune, în 1967 la institutul său a creat un departament de mașini cu mișcare perpetuă de al doilea fel și Institutul Public de Inversie Energetică (ENIN), în care a implicat mii de oameni de știință și ingineri. din diferite orase. Oshchepkov a stabilit o sarcină specifică: „Să găsească astfel de procese care să permită conversia directă și imediată a energiei termice a spațiului înconjurător în energie electrică... Descoperirea modalităților de concentrare artificială, concentrare a energiei împrăștiate pentru a-i da noi forme active. ...". Colegul lui Oshchepkov M.P. Krivykh a formulat această sarcină în versuri:

Aici este nevoie de o modalitate foarte îndrăzneață,
Deci căldura de echilibru
În largul lui și cu pricepere
Concentrarea curgea.

Desigur, nicio concentrare de energie nu a fost realizată de către institut (și nu ar fi putut fi). Pentru munca lui Oshchepkov, sancționată de Academia de Științe și dezonorând știința sovietică, academicienii de frunte sunt nevoiți să se justifice în fața comunității științifice mondiale în ziarul Pravda (21 și 22 noiembrie 1959, 22 iunie 1987). Poate că singura mașină cu mișcare perpetuă funcțională a fost aparatul, care a fost demonstrat jurnaliştilor senzaţionali de însuşi Oshchepkov. Iată cum îl descrie corespondentul ziarului Moskovsky Komsomolets S. Kashnikov. „Pe masă este o mică instalație: un fir subțire, abia vizibil cu ochiul, este conectat la un capăt la un dispozitiv electric de măsurare, iar la celălalt capăt la nimic. Fără surse de curent... Și aparatul arată: curentul curge! Energia este luată direct din aer. Căldura mediului înconjurător este transformată în energia mișcării electronilor și fără o scădere a temperaturii.” De fapt, cablajul a servit ca o antenă care a primit semnale de la posturi de radio, centre de televiziune, zgomot industrial și interferențe de rețea. Este puțin probabil ca profesorul să nu fi știut acest lucru, dar a reușit să înșele un jurnalist care era analfabet la fizică.

Despre factorul de eficiență urât de el, Oshchepkov scrie: „Valoarea acestui coeficient nu poate fi mai mică de 100% în principiu - aceasta ar însemna dispariția energiei furnizate aparatului” (, p. 264). De fapt, împreună cu munca utilă, o parte din energia cheltuită este întotdeauna irosită inutil.

Entuziaștii continuă să lucreze la crearea mașinilor cu mișcare perpetuă de al doilea fel în secolul XXI. Și-au deschis chiar și propria lor academie de științe, numită Academia Internațională de Inversii Energetice. PC. Oshchepkova. Un membru titular al acestei academii E.G. Oparin scrie că „Lumea nu este aranjată deloc așa cum o vedem noi prin prisma dogmelor termodinamicii, pe care P.K. Oshchepkov a pus corect problema concentrării energiei mediului. Soluția la această problemă nu este interzisă de natură și va deschide o nouă eră calitativ a energiei fără combustibil.” Iar teoreticianul mașinilor cu mișcare perpetuă de al doilea fel, candidat la științe tehnice N.E. Zaev crede: „Abundența de energie ... poate să nu provină din abundența focului, dar pe de altă parte... Concentratorii de energie de mediu (EC, cassoare) pe o varietate de principii - aceasta este baza energiei abundenței .” În 1991, el a afirmat că „un rezultat eficient al cercetării (cassoare) va fi dat în 3 până la 5 ani”. De atunci, au trecut mai bine de 20 de ani, dar din anumite motive nu existau dispozitive cu adevărat funcționale și nu.

Natura nu poate fi păcălită. A doua lege a termodinamicii îi asigură stabilitatea. Energia se risipește de la sine. Dacă ar fi posibilă o concentrare spontană de energie cosmică, de vid, de aer sau de altă energie, atunci cheaguri de energie care au apărut pe neașteptate ici și colo ar fi ars cu mult timp în urmă toată viața, inclusiv pe noi.
Cu toate acestea, inventatorii lucrează. Și după cum se spune, ceea ce cauți, vei găsi mereu. NU. Zaev a creat mașini cu mișcare perpetuă de al doilea fel pe feroelectrice și ferite și, potrivit lui, acționează și le-a brevetat. Creșterea puterii de ieșire în raport cu intrarea a ajuns la el de până la 10 ori. Societatea Rusă de Fizică a clasificat „casoarele” lui Zaev drept unul dintre proiectele tehnice „de importanță economică națională prioritară în domeniul energiei”, iar autorul lor a devenit laureat al premiului acestei societăți. Cu toate acestea, a reușit să obțină rezultatul anunțat prin măsurarea analfabetă a puterii de ieșire a unui curent nesinusoidal.

Se caută ciclul de funcționare al unui motor termic al celui mai bun ciclu Carnot, în care randamentul nu ar fi mai mic, conform formulei (1), ci mai mare decât unitatea. Acest lucru a fost făcut de candidatul la științe fizice și matematice de la Centrul din Moscova al Serviciului Meteorologic de Stat B.V. Karasev. Eficiența ciclului motorului său termic ar trebui să fie de 3 sau chiar mai mult, asigurând funcționarea fără combustibil a celui mai simplu aparat care conține cilindrul 1 umplut cu aer obișnuit 3 și pistonul autopropulsat 2 în el (Fig. 1). Este de la sine înțeles că există și un mecanism de manivelă, un arbore cotit și un volant. Rezultatul pozitiv al calculului a fost obținut datorită faptului că autorul a făcut o greșeală elementară la calcularea eficienței, care aici de fapt este întotdeauna mai mică de unu.

Orez. 1. Motor Karasev

Se dovedește că este posibil să nu inventăm noi cicluri, ci să ne limităm la vechiul ciclu Carnot și să creăm o mașină de mișcare perpetuă pe baza acestuia. Pentru a face acest lucru, este suficient să înlocuiți în formula (1) eficiența nu cu temperatura absolută în Kelvin, ci cu temperatura folosită în viața de zi cu zi în grade Celsius, așa cum a făcut inventatorul de la Omsk V. Fedorov. De exemplu, luând Tn = 20 °C și Tx = -180 °C, el a primit o eficiență = 10, adică. 1000%. Designul motorului este similar cu cel anterior (Fig. 1) și se folosește același aer ca fluid de lucru. Acum, după cum remarcă autorul, putem ocoli „mafia petrolului din întreaga planetă” și putem salva civilizația de catastrofa ecologică. Cu toate acestea, dacă temperaturile încălzitorului și frigiderului, așa cum ar trebui să fie, în formula (1) sunt exprimate în Kelvins: Tn = 293 K, Tx = 93 K, atunci randamentul ciclului va fi egal cu 68%. În consecință, nu vom primi nicio energie, iar pentru a deplasa pistonul suntem nevoiți să lucrăm sau să ardem același ulei.

Cunoscutul „refuter” al fizicii, Candidat la Fizică și Matematică, Conferențiar al SFU S.A. Gerasimov susține în articolele sale că a doua lege a termodinamicii „este caracterizată de un caracter capricios”. „Aproape fiecare dintre noi are acasă atât un frigider, cât și un încălzitor, dar niciunul dintre noi nu a observat că au început să se miște în timpul lucrului. Dimpotrivă, absența unui frigider sau a unui încălzitor nu înseamnă deloc absența mișcării. Pe baza acesteia, el propune o gravilete sub forma unei foi, a cărei latură este netedă, iar cealaltă aspră (Fig. 2). Acest covor magic este ridicat nu de un motor care arde combustibil, ci de impactul moleculelor de aer, a căror forță pe partea aspră diferă cu 10% sau mai mult de forța cu care atmosfera presează pe o suprafață netedă.

Orez. 2. Covor Gerasimov

Drept urmare, conform calculelor lui Gerasimov, un metru pătrat de „covor” poate ridica 10 tone de marfă. Deși autorul nu a realizat un model al unei aeronave gravitaționale, el susține totuși că „orice este posibil se va manifesta cu siguranță nu numai pe hârtie, ci și sub forma unui dispozitiv tehnic adecvat”. Din păcate, asistentul universitar a uitat (sau nu a știut) cursul de fizică școlară, conform căruia presiunea aerului pe ambele părți ale foii este aceeași.

De asemenea, oamenii de știință de la Institutul de Fizică Generală al Academiei Ruse de Științe S.I. nu suportă a doua lege. Yakovlenko, S.A. Mayorov și A.N. Tkaciov. Experimentul lor pe computer a arătat că o plasmă Coulomb izolată termic se încălzește de la sine, fără influențe externe. Din anumite motive, nu au făcut un încălzitor „etern” pe acest principiu, deși ar putea deveni faimoși și să câștige bani.
A doua lege prevede că este imposibil să se concentreze energia termică, adică. mișcarea mecanică haotică a particulelor mediului și obținerea de lucru din acest motiv. Este posibil să se folosească energia radiației electromagnetice care apare într-un mediu atunci când moleculele sale se ciocnesc unele de altele? Această radiație electromagnetică termică ocupă o gamă largă de frecvență și se află în regiunea infraroșu a spectrului la temperatura camerei, deplasându-se în regiunea vizibilă la temperaturi ambientale de peste 500 - 1000 ° C. Radiația electromagnetică poate fi concentrată folosind lentile, oglinzi, rețele de difracție de intervalul de lungimi de undă corespunzător.

Inginerul E. Shu din orașul Noginsk în „Tehnologie pentru tineret” nr. 2/2003 a propus folosirea unui spinner ca cel folosit de P.N. Lebedev pentru a măsura presiunea luminii. O parte a lamelor este făcută în oglindă, iar cealaltă este înnegrită. Potrivit autorului, roata trebuie să se rotească, deoarece presiunea radiației electromagnetice pe partea oglinzii, din care se reflectă fotonii, este de două ori mai mare decât pe partea neagră, de care sunt absorbiți. Inoperabilitatea dispozitivului este evidentă, deoarece partea înnegrită a lamelor însăși emite fotoni și, prin întoarcerea lor, echilibrează presiunea.

Pentru dezvoltarea minții unui cititor curios, eu însumi am propus o trinitate de mașini cu mișcare perpetuă care „concentrează” radiația electromagnetică a mediului. Una dintre ele este prezentată în fig. 3.

Orez. 3.

Într-o cameră izolată termic 1 există o turbină 2 cu palete de oglindă 3. Pe o parte a turbinei este instalat un concentrator de radiații electromagnetice - o oglindă concavă 4, iar pe cealaltă, să existe un perete 5 al încăperii. , vopsit în negru. Pe partea lamei 3, îndreptată spre peretele 5, radiația peretelui cade, iar pe partea opusă - radiația concentrată de oglindă 4. Deoarece presiunea undelor electromagnetice este direct proporțională cu densitatea de energie (sau numărul de fotoni incidenti), apoi, spre deosebire de dispozitivul Shu, presiunea pe diferite părți ale omoplaților vom avea diferită. Deci, dacă diametrul oglinzii este considerat egal cu 1 m, iar lamele - 1 cm, atunci densitatea radiației și, în consecință, presiunea din partea laterală a oglinzii va fi de 10.000 de ori mai mare decât din partea din spate, unde cade fluxul neconcentrat. Ca rezultat, apare o forță diferențială, iar turbina ar trebui să înceapă să se rotească. Pentru a spori efectul, concentratoarele similare pot fi direcționate către alte lame. Desigur, forța rezultată este foarte mică, dar P.N. Învârtitorul lui Lebedev se învârtea! Și cel mai important, însuși faptul de a lucra fără un încălzitor și un frigider, datorită energiei interne a mediului!

A doua versiune a unui astfel de motor conține un cazan de abur înnegrit 1, pe care radiația electromagnetică termică a pereților unei încăperi termoizolate 3 (mediu) este focalizată de lentilele 2 (Fig. 4).

Orez. 4.

Cazanul 1 este conectat prin conducte la motorul cu abur 4, al cărui frigider este mediul. Deoarece densitatea fluxului focalizat de radiație electromagnetică termică a mediului, incidentă pe pereții cazanului, este de mii de ori mai mare decât cea a celui nefocalizat, temperatura cazanului va începe să crească și să devină mai mare decât temperatura. a mediului si peretii camerei To. Echilibrul termodinamic va ajunge la temperatura T, când puterea de radiație a pereților cazanului devine egală cu puterea incidentă. În echilibru, centrala nu consumă energie de mediu. Și acum umplem cazanul cu un lichid care fierbe la o temperatură Tk, situat undeva la mijloc între To și T. Lichidul va începe să fiarbă, iar vaporii lui vor conduce mașina 4. Lichidul care fierbe va menține temperatura cazanului. la un nivel Tk, mai mic decât echilibrul T. Prin urmare, echilibrul termodinamic nu se va realiza, iar energia radiației incidente asupra cazanului va fi întotdeauna mai mare decât energia emisă de acesta. Realizata in acest fel, o alimentare continua cu energie din mediu catre centrala va asigura functionarea vesnica a motorului cu abur fara nici un consum de combustibil.
Nu este mai bine să convertim direct radiația electromagnetică concentrată a mediului în curent electric, de exemplu, folosind celule fotovoltaice (Fig. 5)? Aici, radiația infraroșie a mediului 3 (de exemplu, pereții camerei) focalizată de oglinda 4 cade pe fotocelula 1, unde este transformată într-un curent electric care merge la sarcina 2.

Orez. 5

Fotodetectoarele captează chiar și radiația de fundal („relicve”) a Universului, deși nivelul acestuia este mult mai scăzut decât al nostru și corespunde radiației unui corp negru cu o temperatură de numai 2,7 K. Prin urmare, este posibil ca ultima opțiune să fie lucrează chiar și în spațiu.
Dacă cuiva i-au plăcut aceste idei „nebunești” ale mele și construiește primul model funcțional din lume al unei astfel de mașini cu mișcare perpetuă, atunci aceasta, conform lui V.K. Oshchepkov, „din punct de vedere al consecințelor practice... nu poate fi comparat decât cu descoperirea de către un om primitiv a modalităților de a face focul artificial”. Spre marele meu regret, mașinile mele cu mișcare perpetuă sunt, de asemenea, inoperabile, pentru care nu este necesar să efectuez experimente pentru a verifica. Faptul este că radiația electromagnetică a mediului este izotropă - cade din toate părțile cu aceeași intensitate și, prin urmare, este imposibil să o focalizezi cu o lentilă, o oglindă sau alt dispozitiv.

Astfel, toate încercările de a ne face fericiți cu energie liberă luată dintr-un mediu de echilibru sunt inutile și vor rămâne visul inventatorilor, pierzându-și timpul de lucru în zadar. Pentru a obține muncă sau energie electrică din căldură, este necesară o diferență de temperatură, care se realizează prin încălzire sau se găsește în natură, de exemplu, în sursele geotermale.

LITERATURĂ

1. V.G. Rodionov. Prăbușirea celei de-a doua legi a termodinamicii. ZhRFM, 1996, nr. 1 - 12, p. 5 - 16
2. E.G. Oparin. Bazele fizice ale energiei fără combustibil. Limitarea celei de-a doua legi a termodinamicii. M., Editorial URSS, 2004
3. P.K. Oșcepkov. Viață și vis. M., muncitor de la Moscova, 1977, 1984
4. S. Kashnikov. Mașină obișnuită cu mișcare perpetuă. Moscova Komsomolets, 5.09.1980
5. N.E. Zaev. Gama apropiată de energie. ZHRFM, 1991, nr. 1, p. 12 - 21
6. N.E. Zaev. Condiția de generare a energiei prin dielectrici neliniari și ferite. ZHRFM, 1991, nr. 1, p. 49 - 52; Noi fațete ale fizicii. M., Utilitate publică, 1996, p. 73 - 77; Gândirea rusă, 1992, nr.2, p. 7 - 28
7. Cereri pentru invenții nr. 3601725, 3601726
8. ZHRFM, 1997, Nr. 1 – 12, p. 97-98
9. V. Petrov. Mașinile cu mișcare perpetuă ale secolului XXI. Eterul ca sursă de energie. Inginer, 2010, nr. 8, p. 24 - 25
10. B.V. Karasev. Metode de extragere a muncii dintr-un mediu cu o temperatură constantă (al doilea mesaj). La sat. „K.E. Ciolkovski: cercetare științifică. moștenire”. Kaluga, 2008, p. 264 - 265
11. V. Petrov. Mașinile cu mișcare perpetuă ale secolului XXI. Aerul și nisipul ca combustibil. Inginer, 2010, nr. 5, p. 22 - 23
12. V. Fedorov. Motoare cu apă. Inginer, 2003, nr. 7, p. 12 - 14
13. V. Petrov. Referitor la articolul lui V. Fedorov „Motoare de apă”. Inginer, 2003, nr. 12, p. 5
14. S. Gerasimov. Levitația: mit, realitate sau paradox? Inginer, 2009, nr. 12, p. 6 - 9
15. S. Gerasimov. Imprăștirea difuză, forța de ridicare și a doua lege a termodinamicii. Inginer, 2010, nr. 10, p. 2-5
16. S.A. Gherasimov. Despre levitație și screening în dinamica gazelor. Întrebări de fizică aplicată, 2005, nr. 12
17. S.A. Gherasimov. Imprăștire difuză și levitație dinamică a gazelor. Tehnologii moderne intensive în știință, 2010, nr. 1
18. O. Lebedev. Poate fi încălcat a doua lege a termodinamicii? Inventor și inovator, 1995, nr. 1, p. optsprezece
19. V. Petrov. Despre un corp negru și o oglindă. Tehnica – tineret, 2004, nr.2, p. cincisprezece
20. V. Petrov. Folosind căldura mediului ambiant. Inginer, 2011, nr. 4, p. 24 - 26

LA. DAR. Vinogradov- Saltykov, Naţional universitate alimente tehnologii (G. Kiev), LA. G. Fedorov, Deschis internaţional universitate dezvoltare uman "Ucraina" (G. Kiev), LA. P. Martsenko, Ramura Kyivenergo Zhilteploenergo (G. Kiev)

Se arată că pierderile reale de căldură de pe suprafețele exterioare ale cazanelor de apă caldă q 5 sunt semnificativ mai mici decât pierderile standard, care au fost determinate din grafice sau tabele întocmite pentru cazanele cu abur de mare capacitate prin extrapolare în regiunea cu putere termică scăzută. a cazanelor. O astfel de scădere a q 5 se explică prin temperaturi mai scăzute ale suprafețelor exterioare ale căptușelii. Deci, atunci când cazanul cu abur DKVr este comutat în modul de încălzire a apei, regimurile de temperatură ale tuturor elementelor cazanului se modifică, ceea ce duce la o scădere a pierderilor de căldură în mediu.

Pentru a determina q 5, s-au făcut măsurători directe ale densității fluxului de căldură q de pe suprafețele exterioare ale cazanului folosind contoare de căldură de dimensiuni mici, cu răspuns rapid. Distribuția pierderilor de căldură pe suprafețele individuale ale cazanelor cu abur și apă caldă sa dovedit a fi neuniformă, prin urmare, pentru a calcula q 5, valorile locale ale lui q au fost măsurate în fiecare suprafață, combinând metoda gradientului de căutare a pierderii maxime de căldură. și metoda de scanare, precum și utilizarea metodelor statistice pentru determinarea mediei datelor experimentale la suprafață și în timp.

Astfel, medierea valorii lui q (W / m 2) pentru fiecare element F (m 2) al suprafeței exterioare a cazanului a fost utilizată pentru a calcula q 5:

unde QhР - puterea calorică netă a gazului pe masa de lucru, J/m 3 ; B - consum de gaz, m 3 / s.

Experimentele au fost efectuate, de regulă, în condițiile de funcționare industrială a cazanelor, adică. performanţa lor diferă de cea nominală. Prin urmare, s-a verificat dependența inversă a pierderilor de căldură de puterea termică reală a cazanului, acceptată pentru cazanele cu abur:

unde D și q 5 - performanța reală a cazanului și pierderea de căldură de la suprafețele exterioare, D H și q 5 H - aceeași pentru condițiile nominale.

Pentru a verifica (2), au fost efectuate experimente pe cazanul KVG-6.5, ai cărui pereți frontali și laterali, după demontarea căptușelii de cărămidă, au fost înlocuiți cu plăci din fibre de argilă refractară ShPGT-450. Pentru a modifica performanța termică a cazanului, am modificat debitul de gaz și, în consecință, creșterea temperaturii apei în cazan, menținând constant debitul de apă. În intervalul de variație D, maximul posibil pentru condițiile de funcționare a cazanului, formula (2) s-a dovedit a fi valabilă: recalcularea conform acesteia pentru toate D reale a dat aproape aceeași valoare q 5 H = 0,185%. Pentru cazanul KVG-6.5 cu zidărie tradițională, testele au arătat pierderi de căldură q 5 H = 0,252%. Odată cu înlocuirea completă a căptușelii cu plăci ShPGT-450 și etanșarea atentă a rosturilor dintre ele, se poate conta pe o scădere a q 5 și pe consumul de gaz cu 0,10-0,15%. Odată cu înlocuirea în masă a căptușelii în timpul reparațiilor, aceasta poate aduce o contribuție semnificativă la economisirea energiei și a resurselor, deoarece o reducere de 0,1% a consumului de gaz în sistemul sucursalei Kievenergo Zhilteploenergo duce la economii de gaz de 1300 m3/zi. .

S-au confirmat concluziile din faptul că pierderile efective de căldură de pe suprafețele exterioare ale cazanelor de apă caldă au fost de câteva ori mai mici decât cele normative. Deci, dezvoltatorii cazanelor compacte TVG, angajați ai Institutului de Gaze al Academiei Naționale de Științe a Ucrainei, în timpul testelor de acceptare măsurate cu termometre de suprafață temperatura medie a suprafeţelor exterioare ale pereţilor cazanelor şi după formulele cunoscute calculate q 5 . Pentru cazanele TVG-4 și TVG-8, pierderile standard sunt de 2%, iar cele calculate au crescut cu scăderea sarcinii de la espedientul nominal la minim pentru TVG-4 de la 0,54 la 1%, pentru TVG-8 de la 0,33 la 0,94 %. Prin urmare, Institutul a recomandat în anul 2000 organizațiilor care operează cazane de acest tip să ia o valoare medie de q 5 = 0,75%.

S-a ajuns la concluzii similare în studiul cazanelor KVG dezvoltat la Institutul de Gaze al Academiei Naționale de Științe a Ucrainei. Pentru a determina q 5, aici a fost folosită și formula (1), dar în loc de 2(cjF) a fost înlocuit qF K, unde F K este aria exterioară totală a izolației termice a cazanului. Valoarea medie q a fost calculată prin formula:

Aici, densitatea fluxului de căldură de la suprafața exterioară a izolației la aer q o și de la suprafața interioară la aer q T este determinată din formulele:

unde a este coeficientul total de transfer de căldură către mediu; t 0 , t T , t B - temperaturile suprafeței exterioare, interioare și ale aerului; R este rezistența termică totală a straturilor de căptușeală; R 0 \u003d 1 / a 0.

Se recomandă ca valorile t T și t 0 să fie determinate prin măsurători directe sau prin calcul, R - calculat în funcție de grosimea și conductivitatea termică a straturilor de izolație și a 0 - conform binecunoscutelor formule Kammerer pentru suprafețe plane și cilindrice.

Când se calculează q 0 și q T, valorile lor au diferit semnificativ, deși sunt aproape aceleași în timpul funcționării staționare a cazanului. Motivul pentru care s-a obţinut q T > q 0 poate fi explicat prin faptul că, datorită inevitabilului circulaţie forţată a aerului în camera cazanului, valorile efective a 0 sunt cu 12-15% mai mari decât cele calculate, întrucât a fost arătată prin măsurători directe ale q 0 și (t 0 - t B pe cazanul de abur TGMP-314A... Din cauza acestei diferențe în q 0 și q T, în (3) se introduce K K - factorul de corecție pentru măsurare și erori de calcul q 0 și q T, care se recomandă să fie luate în intervalul 0,3-0 7. Aparent, cu aceeași încredere în ambele cantități, ar trebui să luăm jumătatea sumei lor.

Pentru a lua în considerare pierderile suplimentare de căldură prin punți termice se introduce coeficientul K M = 0,2-0,4.

Pe lângă introducerea K K și K M, se propune creșterea q 5 cu 10-20% pentru a se ține cont de pierderile de căldură prin suprafața inferioară (inferioară) greu accesibilă a cazanului și, de asemenea, să se țină cont de proporţia pierderilor de la suprafeţele exterioare care revine la cuptor şi la coşurile cazanului împreună cu aerul din camera cazanului.

În ciuda diferențelor semnificative în metodologia de determinare a q 5 în și , rezultatele s-au dovedit a fi similare, ceea ce dă motive să generalizăm aceste rezultate și să le folosim în pregătirea documentelor de reglementare. Figura arată dependența lui q 5 de puterea termică nominală a cazanelor de apă caldă NIISTU-5, NIISTU-5x2, TVG-4, TVG-8, KVG-4, KVG-6.5, precum și KVG-4, KVG- 6.5, KVGM -10 și KVGM-50. Datele de la și sunt oarecum mai mici decât datele corespunzătoare din , cu toate acestea, o astfel de diferență este pe deplin justificată de diferite metode de cercetare.

Literatură

1. Fedorov LA. G., Vinogradov- Saltykov LA. DAR., Martsenko LA. P. Măsurare pierderi căldură din în aer liber suprafete apa fierbinte cazane // Ecotehnologii și economisirea resurselor. 1997. № 3. Cu. 66-68.

2. Martsenko LA. P., Fedorov LA. G. Eficienţă izolator garduri apa fierbinte cazane // Balul de absolvire. inginerie termică. 2000. T. 22, № 2. Cu. 78-80.

3. Fedoriîn LA. G., Vinogradov- Saltikov LA. DAR., Martsenko LA. P. rozpodil consumul de căldură pe zone împrejmuite turn de apăial lor tapar cazaniîn / UDUHT. La., 1998. 16 cu. Dep. în DNTB Regatul Unit- rainici23.03.98, № 142.

4. Fedorov LA. G., cu nasul stropit DAR. La. Planificare și implementare experimente în alimente industrie. M.: alimente. balul de absolvire- Sf, 1980. 240 cu.

5. Marchaki. Și., GolishevL. LA., MysakI. Cu. Metodologie definiții pierderi căldură aburi cazan în mediu inconjurator// Ingineria energiei termice. 2001. № 10. Cu. 67-70.

6. Zalkind E. M. materiale zidărie și calcul garduri aburi cazane. M.: Energie, 1972. 184 cu.

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

8. Fedorov LA. G., Vinogradov- Saltykov LA. DAR., Novik M. Și. termometrie în aer liber suprafete cazan TGMP-314 DAR // Ecotehnologii și economisirea resurselor. 1999. № 4. Cu. 77-79.

Bilanțul termic al unității cazanului stabilește egalitatea între cantitatea de căldură care intră în unitate și consumul acesteia. Pe baza bilanțului termic al unității cazanului se determină consumul de combustibil și se calculează factorul de eficiență, care este cea mai importantă caracteristică a eficienței energetice a cazanului.

În unitatea cazanului, energia legată chimic a combustibilului în timpul procesului de ardere este transformată în căldura fizică a produselor de ardere combustibile. Această căldură este folosită pentru a genera și supraîncălzi abur sau încălzi apa. Datorită pierderilor inevitabile în timpul transferului de căldură și conversiei energiei, produsul (abur, apă etc.) absoarbe doar o parte din căldură. Cealaltă parte este formată din pierderi care depind de eficiența organizării proceselor de conversie a energiei (combustie combustibil) și de transferul de căldură către produsul care se produce.

Bilanțul termic al unității cazanului este de a stabili egalitatea între cantitatea de căldură primită în unitate și suma căldurii utilizate și a pierderilor de căldură. Bilanțul termic al unității cazanului este realizat pentru 1 kg de combustibil solid sau lichid sau pentru 1 m 3 de gaz. Ecuația în care bilanțul termic al unității cazanului pentru starea termică în regim de echilibru a unității se scrie în următoarea formă:

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)

Unde Q p / p este căldura disponibilă; Q 1 - căldură folosită; ∑Q n - pierderi totale; Q 2 - pierderi de căldură cu gazele de ieșire; Q 3 - pierderi de căldură din cauza subardere chimică; Q 4 - pierderi de căldură din incompletitudinea mecanică a arderii; Q 5 - pierderi de căldură către mediu; Q 6 - pierdere de căldură cu căldura fizică a zgurii.

Dacă fiecare termen din partea dreaptă a ecuației (19.3) este împărțit la Q p / p și înmulțit cu 100%, obținem a doua formă a ecuației, în care bilanțul termic al unității cazanului:

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

În ecuația (19.4), valoarea q 1 reprezintă randamentul instalației „brut”. Nu ia în considerare costurile energetice pentru întreținerea centralei de cazane: antrenarea aspiratoarelor de fum, ventilatoarelor, pompelor de alimentare și alte costuri. Factorul de eficiență „net” este mai mic decât factorul de eficiență „brut”, deoarece ia în considerare costurile energetice pentru nevoile proprii ale centralei.

Partea din stânga de intrare a ecuației bilanţului termic (19.3) este suma următoarelor mărimi:

Q p / p \u003d Q p / n + Q v.vn + Q abur + Q fizic (19,5)

unde Q B.BH este căldura introdusă în unitatea cazanului cu aer la 1 kg de combustibil. Această căldură este luată în considerare atunci când aerul este încălzit în afara unității cazanului (de exemplu, în încălzitoarele cu abur sau electrice instalate înaintea încălzitorului de aer); dacă aerul este încălzit numai în încălzitorul de aer, atunci această căldură nu este luată în considerare, deoarece se întoarce în cuptorul unității; Q abur - căldură introdusă în cuptor cu abur de explozie (duză) la 1 kg de combustibil; Q fizic t - căldură fizică de 1 kg sau 1 m 3 de combustibil.

Caldura introdusa cu aer se calculeaza prin egalitate

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

unde β este raportul dintre cantitatea de aer de la intrare la încălzitorul de aer și necesarul teoretic; c p este capacitatea termică izobară volumetrică medie a aerului; la temperaturi ale aerului de până la 600 K, poate fi considerat cu p \u003d 1,33 kJ / (m 3 K); T g.vz - temperatura aerului încălzit, K; T x.vz - temperatura aerului rece, de obicei egală cu 300 K.

Căldura introdusă cu aburul pentru pulverizarea păcurului (abur de duză) se găsește după formula:

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

unde W f - consumul de abur al injectorului, egal cu 0,3 - 0,4 kg/kg; i f - entalpia aburului duzei, kJ/kg; r este căldura de vaporizare, kJ/kg.

Căldura fizică a 1 kg de combustibil:

Q t fizic - cu t (T t - 273),

unde c t este capacitatea termică a combustibilului, kJ/(kgK); T t - temperatura combustibilului, K.

Valoarea lui Q fizică. t este de obicei nesemnificativ și rar luat în considerare în calcule. Excepțiile sunt păcura și gazul combustibil cu conținut scăzut de calorii, pentru care valoarea Q fizic.t este semnificativă și trebuie luată în considerare.

Dacă nu există preîncălzire a aerului și a combustibilului, iar aburul nu este utilizat pentru atomizarea combustibilului, atunci Q p / p = Q p / n. Termenii pierderilor de căldură din ecuația bilanţului termic al unităţii cazanului se calculează pe baza ecuaţiilor date mai jos.

1. Pierderea de căldură cu gazele de evacuare Q 2 (q 2) este definită ca diferența dintre entalpia gazelor la ieșirea din unitatea cazanului și aerul care intră în unitatea cazanului (încălzitorul de aer), adică.

unde V r este volumul produselor de ardere a 1 kg de combustibil, determinat prin formula (18,46), m 3 / kg; c р.r, с р.в - capacități termice izobarice volumetrice medii ale produselor de ardere a combustibilului și aerului, definite ca capacități termice ale amestecului de gaze (§ 1.3) folosind tabele (vezi Anexa 1); T uh, T x.vz - temperaturile gazelor de ardere și ale aerului rece; a - coeficient care ține cont de pierderile din subardere mecanică a combustibilului.

Unitățile de cazane și cuptoarele industriale funcționează, de regulă, sub un anumit vid, care este creat de aspiratoarele de fum și un coș de fum. Ca urmare, prin lipsa densității în garduri, precum și prin trape de inspecție etc. din atmosferă este aspirată o anumită cantitate de aer, al cărei volum trebuie luat în considerare la calcularea I ux.

Entalpia întregului aer care intră în unitate (inclusiv ventuze) este determinată de coeficientul de exces de aer la ieșirea din instalație α ux = α t + ∆α.

Aspirația totală a aerului în instalațiile de cazane nu trebuie să depășească ∆α = 0,2 ÷ 0,3.

Dintre toate pierderile de căldură, Q 2 este cea mai semnificativă. Valoarea lui Q 2 crește odată cu creșterea raportului de aer în exces, a temperaturii gazelor de ardere, a umidității combustibilului solid și a balastării combustibilului gazos cu gaze incombustibile. Reducerea aspirației aerului și îmbunătățirea calității arderii conduc la o anumită reducere a pierderilor de căldură Q 2 . Principalul factor determinant care influențează pierderea de căldură de către gazele de eșapament este temperatura acestora. Pentru a reduce T uh, aria suprafețelor de încălzire care utilizează căldură - încălzitoare de aer și economizoare - este mărită.

Valoarea Tx afectează nu numai eficiența unității, ci și costurile de capital necesare instalării aerotermelor sau economizoarelor. Odată cu scăderea Tx, crește eficiența și scad consumul de combustibil și costurile cu combustibilul. Cu toate acestea, aceasta mărește suprafețele suprafețelor care utilizează căldură (cu o diferență mică de temperatură, aria suprafeței de schimb de căldură trebuie mărită; vezi § 16.1), drept urmare costul instalării și costurile de exploatare cresc. Prin urmare, pentru centralele nou proiectate sau alte instalații consumatoare de căldură, valoarea lui T uh este determinată dintr-un calcul tehnic și economic, care ia în considerare influența lui T uh nu numai asupra eficienței, ci și asupra valorii costurilor de capital. și costurile de exploatare.

Un alt factor important care influențează alegerea Tx este conținutul de sulf al combustibilului. La temperaturi scăzute (mai mici decât temperatura punctului de rouă a gazelor de ardere), vaporii de apă se pot condensa pe conductele suprafețelor de încălzire. La interacțiunea cu anhidridele sulfuroase și sulfurice, care sunt prezente în produsele de ardere, se formează acizi sulfuros și sulfuric. Ca urmare, suprafețele de încălzire sunt supuse unei coroziuni intense.

Cazanele moderne și cuptoarele pentru arderea materialelor de construcție au T uh = 390 - 470 K. La arderea gazelor și a combustibililor solizi cu umiditate scăzută T uh - 390 - 400 K, cărbunii umezi

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

Umiditatea combustibilului și impuritățile gazoase incombustibile sunt balastul care formează gaz, care crește cantitatea de produse de ardere rezultate din arderea combustibilului. Aceasta crește pierderea Q 2 .

Când se utilizează formula (19.6), trebuie avut în vedere faptul că volumele de produse de ardere sunt calculate fără a ține cont de arderea mecanică insuficientă a combustibilului. Cantitatea reală de produse de ardere, ținând cont de incompletitudinea mecanică a arderii, va fi mai mică. Această circumstanță este luată în considerare prin introducerea unui factor de corecție a \u003d 1 - p 4 /100 în formula (19.6).

2. Pierderea de căldură de la subardere chimică Q 3 (q 3). Gazele de la ieșirea cuptorului pot conține produse de ardere incompletă a combustibilului CO, H2, CH4, a căror căldură de ardere nu este utilizată în volumul cuptorului și mai departe de-a lungul traseului unității cazanului. Căldura totală de ardere a acestor gaze determină subarderea chimică. Cauzele subardere chimice pot fi:

• lipsa unui agent oxidant (α<; 1);
• amestecare slabă a combustibilului cu oxidantul (α ≥ 1);
• un exces mare de aer;
• eliberare de energie specifică scăzută sau excesiv de mare în camera de ardere q v , kW/m 3 .

Lipsa aerului duce la faptul că o parte din elementele combustibile ale produselor gazoase de ardere incompletă a combustibilului poate să nu ardă deloc din cauza lipsei unui agent oxidant.

Amestecarea slabă a combustibilului cu aerul este cauza fie a unei lipse locale de oxigen în zona de ardere, fie, dimpotrivă, a unui mare exces al acestuia. Un exces mare de aer determină o scădere a temperaturii de ardere, ceea ce reduce viteza reacțiilor de ardere și face procesul de ardere instabil.

Eliberarea scăzută de căldură specifică în cuptor (q v = BQ p / n / V t, unde B este consumul de combustibil; V T este volumul cuptorului) este cauza unei disipări puternice de căldură în volumul cuptorului și duce la o scădere. în temperatură. Valorile ridicate ale qv provoacă, de asemenea, subardere chimică. Acest lucru se explică prin faptul că este necesar un anumit timp pentru a finaliza reacția de ardere și, cu o valoare semnificativ supraestimată a qv, timpul petrecut de amestecul aer-combustibil în volumul cuptorului (adică, în zona cu cele mai înalte temperaturi). ) este insuficientă şi duce la apariţia unor componente combustibile în produşii gazoşi de ardere. În cuptoarele centralelor moderne, valoarea admisibilă a qv ajunge la 170 - 350 kW / m 3 (a se vedea § 19.2).

Pentru unitățile de cazane nou proiectate, valorile qv sunt selectate în funcție de datele normative, în funcție de tipul de combustibil ars, metoda de ardere și proiectarea dispozitivului de ardere. În timpul testelor de echilibru ale unităților de cazan în funcțiune, valoarea Q 3 este calculată în funcție de datele de analiză a gazelor.

La arderea combustibililor solizi sau lichizi, valoarea lui Q 3, kJ / kg, poate fi determinată prin formula (19.7)

3. Pierderea de căldură din arderea mecanică incompletă a combustibilului Q 4 (g 4). In timpul arderii combustibililor solizi, reziduurile (cenusa, zgura) pot contine o anumita cantitate de substante combustibile nearse (in principal carbon). Ca rezultat, energia legată chimic a combustibilului se pierde parțial.

Pierderile de căldură din arderea mecanică incompletă includ pierderile de căldură datorate:

• defectarea particulelor mici de combustibil prin golurile din grătar Q CR (q CR);
• îndepărtarea unei părți a combustibilului nears cu zgură și cenușă Q shl (q shl);
• antrenarea particulelor mici de combustibil de către gazele de ardere Q un (q un)

Q 4 - Q pr + Q un + Q sl

Pierderea de căldură q yn capătă valori mari în timpul arderii combustibilului pulverizat, precum și în timpul arderii cărbunilor neaglomerați în strat pe grătare fixe sau mobile. Valoarea lui q un pentru cuptoarele stratificate depinde de eliberarea de energie specifică aparentă (stresul termic) al oglinzii de ardere q R, kW / m 2, adică. asupra cantității de energie termică degajată, raportată la 1 m 2 din stratul de combustibil care arde.

Valoarea permisă a q R BQ p / n / R (B - consumul de combustibil; R - zona oglinzii de ardere) depinde de tipul de combustibil solid ars, de designul cuptorului, de coeficientul de aer în exces etc. În cuptoarele stratificate ale unităților de cazane moderne, valoarea lui q R are valori în intervalul 800 - 1100 kW / m 2. La calcularea unităților de cazan, valorile q R, q 4 \u003d q np + q sl + q un sunt luate în conformitate cu materialele de reglementare. În timpul testelor de bilanț, pierderea de căldură din subardere mecanică este calculată pe baza rezultatelor unei analize tehnice de laborator a reziduurilor solide uscate pentru conținutul lor de carbon. De obicei, pentru cuptoarele cu încărcare manuală de combustibil q 4 = 5 ÷ 10%, iar pentru cuptoarele mecanice și semi-mecanice q 4 = 1 ÷ 10%. La arderea combustibilului pulverizat într-o flacără în unități de cazan de putere medie și mare q 4 = 0,5 ÷ 5%.

4. Pierderea de căldură către mediu Q 5 (q 5) depinde de un număr mare de factori și în principal de dimensiunea și proiectarea cazanului și a cuptorului, de conductibilitatea termică a materialului și de grosimea peretelui căptușelii, de temperatura performanța unității cazanului, temperatura stratului exterior al căptușelii și aerul ambiant etc. d.

Pierderile de căldură către mediu la capacitatea nominală se determină conform datelor normative în funcție de puterea unității centralei și de prezența suprafețelor de încălzire suplimentare (economizor). Pentru cazane cu abur cu o capacitate de până la 2,78 kg / s abur q 5 - 2 - 4%, până la 16,7 kg / s - q 5 - 1 - 2%, mai mult de 16,7 kg / s - q 5 \u003d 1 - 0,5%.

Pierderile de căldură către mediul înconjurător sunt distribuite prin diverse conducte de gaz ale unității cazanului (cuptor, supraîncălzitor, economizor etc.) proporțional cu căldura degajată de gaze în aceste conducte de gaz. Aceste pierderi sunt luate în considerare prin introducerea coeficientului de conservare a căldurii φ \u003d 1 q 5 / (q 5 + ȵ k.a) unde ȵ k.a este randamentul unității cazanului.

5. Pierderea de căldură cu căldura fizică a cenușii și zgurii îndepărtate din cuptoarele Q 6 (q 6) este nesemnificativă și ar trebui luată în considerare numai pentru arderea stratificată și în cameră a combustibililor cu mai multe cenuși (cum ar fi cărbunele brun, șist), pentru care este 1 - 1, 5%.

Pierderi de căldură cu cenușă fierbinte și zgură q 6,%, calculată prin formula

unde a shl - proporția de cenușă de combustibil în zgură; С sl - capacitatea termică a zgurii; T sl - temperatura zgurii.

În cazul arderii combustibilului pulverizat, a shl = 1 - a un (a un este proporția de cenușă de combustibil transportată din cuptor cu gaze).

Pentru cuptoarele stratificate a sl shl = a sl + a pr (a pr este proporția de cenușă de combustibil în „dip”). La îndepărtarea uscată a zgurii, se presupune că temperatura zgurii este Tsh = 870 K.

Cu îndepărtarea zgurii lichide, care se observă uneori în timpul arderii combustibilului pulverizat, T slug \u003d T cenușă + 100 K (T cenușa este temperatura cenușii în starea de topire lichidă). În cazul arderii stratificate a șisturilor bituminoase, conținutul de cenușă Ar este corectat pentru conținutul de dioxid de carbon al carbonaților, egal cu 0,3 (СО 2), adică. conținutul de cenușă este luat egal cu A P + 0,3 (CO 2) p / k. Dacă zgura îndepărtată este în stare lichidă, atunci valoarea lui q 6 atinge 3%.

În cuptoarele și uscătoarele utilizate în industria materialelor de construcții, pe lângă pierderile de căldură considerate, este necesar să se țină seama și de pierderile de căldură ale dispozitivelor de transport (de exemplu, cărucioarele) pe care materialul este supus unui tratament termic. Aceste pierderi pot ajunge până la 4% sau mai mult.

Astfel, randamentul „brut” poate fi definit ca

ȵ k.a = g 1 - 100 - ∑q pierderi (19,9)

Notăm căldura percepută de produs (abur, apă) ca Qk.a, kW, atunci avem:

pentru cazane de abur

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

pentru cazane de apa calda

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

Unde D este capacitatea cazanului, kg/s; i p.p - entalpia aburului supraîncălzit (dacă cazanul produce abur saturat, atunci în loc de i p.v se pune (i p.v.) kJ / kg; i p.v - entalpia apei de alimentare, kJ / kg; p - cantitatea de apă îndepărtată din unitatea cazanului pentru a menține conținutul de sare permis în apa cazanului (așa-numita purjare continuă a cazanului),%; i - entalpia apei cazanului, kJ / kg; M în - debitul de apă prin unitatea cazanului, kg / s; c r.v - capacitatea termică a apei, kJ/(kgK); Tout - temperatura apei calde la ieșirea cazanului; Tin - temperatura apei la intrarea în cazan.

Consumul de combustibil B, kg / s sau m 3 / s, este determinat de formula

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

Volumul produselor de ardere (vezi § 18.5) se determină fără a lua în considerare pierderile din subardere mecanică. Prin urmare, calculul suplimentar al unității cazanului (schimbul de căldură în cuptor, determinarea suprafețelor de încălzire în conductele de gaz, încălzitorul de aer și economizorul) se efectuează în funcție de cantitatea estimată de combustibil Вр:

(19.13)

Când ardeți gaz și păcură B p \u003d B.

Pentru reducerea consumului de căldură strict contabilizarea pierderilor de căldură în echipamentele de proces și rețelele de căldură. Pierderile de căldură depind de tipul de echipamente și conducte, de funcționarea corectă a acestora și de tipul de izolație.

Pierderea de căldură (W) se calculează prin formula

În funcție de tipul de echipament și conductă, rezistența termică totală este:

pentru o conductă izolată cu un strat de izolație:

pentru o conductă izolată cu două straturi de izolație:

pentru aparatele tehnologice cu pereți multistrat plani sau cilindrici cu un diametru mai mare de 2 m:

pentru aparatele tehnologice cu pereți multistrat plani sau cilindrici cu un diametru mai mic de 2 m:

purtător la peretele interior al conductei sau al aparatului și de la suprafața exterioară a peretelui în mediu, W / (m 2 - K); X tr, ?. st, Xj - conductivitatea termică, respectiv, a materialului conductei, izolația, pereții aparatului, /-lea strat al peretelui, W / (m. K); 5 ST. — grosimea peretelui aparatului, m.

Coeficientul de transfer termic este determinat de formula

sau conform ecuaţiei empirice

Transferul de căldură de la pereții conductei sau ai aparatului către mediu este caracterizat de coeficientul a n [W / (m 2 K)], care este determinat de criterii sau ecuații empirice:

conform ecuatiilor criteriale:

Coeficienții de transfer de căldură a b și a n se calculează după criterii sau ecuații empirice. Dacă lichidul de răcire fierbinte este apă fierbinte sau abur de condensare, atunci a în > a n, adică 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:

prin ecuații empirice:

Izolarea termică a dispozitivelor și conductelor este realizată din materiale cu conductivitate termică scăzută. Izolarea termică bine aleasă poate reduce pierderile de căldură în spațiul înconjurător cu 70% sau mai mult. In plus, creste productivitatea instalatiilor termice, imbunatateste conditiile de lucru.

Izolarea termică a conductei constă în principal dintr-un singur strat, acoperit pentru rezistență cu un strat de tablă (oțel pentru acoperiș, aluminiu etc.), tencuială uscată din mortare de ciment etc. Dacă se folosește un strat de acoperire din metal , rezistenta sa termica poate fi neglijata. Dacă stratul de acoperire este ipsos, atunci conductivitatea sa termică diferă ușor de conductibilitatea termică a izolației termice. În acest caz, grosimea stratului de acoperire este, mm: pentru țevi cu un diametru mai mic de 100 mm - 10; pentru țevi cu diametrul de 100-1000 mm - 15; pentru țevi cu un diametru mare - 20.

Grosimea izolației termice și a stratului de acoperire nu trebuie să depășească grosimea limită, în funcție de sarcinile de masă asupra conductei și de dimensiunile sale totale. În tabel. 23 prezintă valorile grosimii maxime a izolației conductelor de abur, recomandate de standardele pentru proiectarea izolației termice.

Izolarea termică a dispozitivelor tehnologice poate fi un singur strat sau multistrat. Pierderi de căldură prin termică

izolația depinde de tipul de material. Pierderile de căldură în conducte sunt calculate pentru 1 și 100 m de lungime a conductei, în echipamentele de proces - pentru 1 m 2 din suprafața aparatului.

Un strat de contaminanți pe pereții interiori ai conductelor creează rezistență termică suplimentară la transferul de căldură în spațiul înconjurător. Rezistențele termice R (m. K/W) în timpul deplasării unor lichide de răcire au următoarele valori:

Conductele care furnizează soluții tehnologice aparatelor și purtători de căldură caldă schimbătoarelor de căldură au fitinguri în care se pierde o parte din fluxul de căldură. Pierderea locală de căldură (W / m) este determinată de formula

Coeficienții de rezistență locală a fitingurilor de conducte au următoarele valori:

La alcătuirea tabelului. 24 a fost efectuat calculul pierderilor specifice de căldură pentru conductele din oțel fără sudură (presiune< 3,93 МПа). При расчете тепловых потерь исходили из следующих данных: тем-

temperatura aerului din cameră a fost luată egală cu 20 °C; viteza sa în timpul convecției libere este de 0,2 m/s; presiunea aburului - 1x10 5 Pa; temperatura apei - 50 și 70 ° C; termoizolația se realizează într-un singur strat de cordon de azbest, = 0,15 W / (m. K); coeficientul de transfer termic а„ \u003d 15 W / (m 2 - K).

Exemplul 1. Calculul pierderilor specifice de căldură într-o conductă de abur.

Exemplul 2. Calculul pierderilor specifice de căldură într-o conductă neizolată.

Conditii date

Conducta este din oțel cu diametrul de 108 mm. Diametru nominal d y = 100 mm. Temperatura aburului 110°C, temperatura mediului ambiant 18°C. Conductibilitatea termică a oțelului X = 45 W / (m. K).

Datele obținute indică faptul că utilizarea izolației termice reduce pierderile de căldură la 1 m de lungime a conductei de 2,2 ori.

Pierderile specifice de căldură, W/m 2 , în aparatele tehnologice de producție a pieilor și împâslirii sunt:

Exemplul 3. Calculul pierderilor specifice de căldură în dispozitivele tehnologice.

1. Tamburul Giant este din zada.

2. Firma de uscător „Hirako Kinzoku”.

3. Longboat pentru vopsit berete. Fabricat din oțel inoxidabil [k = 17,5 W/(m-K)]; nu exista izolatie termica. Dimensiunile totale ale ambarcațiunii sunt de 1,5 x 1,4 x 1,4 m. Grosimea peretelui este de 8 ST = 4 mm. Temperatura procesului t = = 90 °C; aer în atelier / av = 20 °С. Viteza aerului în atelier v = 0,2 m/s.

Coeficientul de transfer termic a poate fi calculat astfel: a = 9,74 + 0,07 At. La / cp \u003d 20 ° C, a este 10-17 W / (m 2. K).

Dacă suprafața lichidului de răcire a aparatului este deschisă, pierderile de căldură specifice de pe această suprafață (W / m 2) sunt calculate prin formula

Serviciul industrial „Capricorn” (Marea Britanie) propune utilizarea sistemului „Alplas” pentru a reduce pierderile de căldură de la suprafețele deschise ale lichidelor de răcire. Sistemul se bazează pe utilizarea bilelor plutitoare goale din polipropilenă care acoperă aproape complet suprafața lichidului. Experimentele au arătat că la o temperatură a apei într-un rezervor deschis de 90 ° C, pierderile de căldură la utilizarea unui strat de bile sunt reduse cu 69,5%, două straturi - cu 75,5%.

Exemplul 4. Calculul pierderilor specifice de căldură prin pereții stației de uscare.

Pereții uscătorului pot fi realizați din diverse materiale. Luați în considerare următoarele structuri de perete:

1. Două straturi de oțel cu grosimea de 5 ST = 3 mm cu izolație situată între ele sub forma unei plăci de azbest cu grosimea de 5 și = 3 cm și conductivitate termică X și = 0,08 W / (m. K) .

Cuprins al subiectului „Reglarea metabolismului și energiei. Nutriția rațională. Metabolismul de bază. Temperatura corpului și reglarea ei.”:
1. Costurile energetice ale organismului în condiții de activitate fizică. Coeficientul de activitate fizică. Creștere de lucru.
2. Reglarea metabolismului și a energiei. Centru de reglare metabolică. Modulatori.
3. Concentrația de glucoză în sânge. Schema de reglare a concentrației de glucoză. Hipoglicemie. Comă hipoglicemică. Foame.
4. Nutriție. Norma de nutriție. Raportul dintre proteine, grăsimi și carbohidrați. valoare energetică. Conținut caloric.
5. Dieta femeilor însărcinate și care alăptează. Rație de mâncare pentru bebeluși. Distribuirea rației zilnice. Fibre alimentare.
6. Alimentația rațională ca factor de menținere și întărire a sănătății. Stil de viata sanatos. Modul de mâncare.
7. Temperatura corpului și reglarea acesteia. Homeotermic. Poikilotermic. Izotermă. Organisme heteroterme.
8. Temperatura normală a corpului. miez homeotermic. Înveliș poikilotermic. temperatura de confort. Temperatura corpului uman.
9. Producerea căldurii. căldură primară. termoreglare endogenă. căldură secundară. termogeneza contractila. termogeneza netremurătoare.

Există următoarele moduri de transfer de căldură de către organism la mediu: radiatii, conducerea căldurii, convecțieși evaporare.

Radiația- aceasta este o metodă de transfer de căldură către mediu de către suprafața corpului uman sub formă de unde electromagnetice din domeniul infraroșu (a = 5-20 microni). Cantitatea de căldură disipată de organism în mediu prin radiație este proporțională cu suprafața radiației și diferența dintre temperaturile medii ale pielii și ale mediului. Suprafața de radiație este suprafața totală a acelor părți ale corpului care sunt în contact cu aerul. La o temperatură ambientală de 20 ° C și o umiditate relativă de 40-60%, corpul unei persoane adulte disipează prin radiație aproximativ 40-50% din toată căldura degajată. Transferul de căldură prin radiație crește odată cu scăderea temperaturii ambiante și scade odată cu creșterea acesteia. În condiții de temperatură ambientală constantă, radiația de la suprafața corpului crește odată cu creșterea temperaturii pielii și scade odată cu scăderea acesteia. Dacă temperaturile medii ale suprafeței pielii și ale mediului sunt egalizate (diferența de temperatură devine egală cu zero), transferul de căldură prin radiație devine imposibil. Este posibil să se reducă transferul de căldură al corpului prin radiație prin reducerea suprafeței radiației („plierea corpului într-o minge”). Dacă temperatura ambientală depășește temperatura medie a pielii, corpul uman, prin absorbția razelor infraroșii emise de obiectele din jur, se încălzește.

Orez. 13.4. Tipuri de transfer de căldură. Modalitățile de transfer de căldură de către organism către mediul extern pot fi împărțite condiționat în transfer de căldură „umed” asociat cu evaporarea transpirației și umidității din piele și membranelor mucoase și transfer de căldură „uscat”, care nu este asociat cu fluidul. pierderi.

Conducerea căldurii- o metodă de transfer de căldură care are loc în timpul contactului, contactului corpului uman cu alte corpuri fizice. Cantitatea de căldură degajată de corp mediului înconjurător în acest fel este proporțională cu diferența de temperaturi medii ale corpurilor de contact, aria suprafețelor de contact, timpul de contact termic și conductivitatea termică a contactului. corp. Aerul uscat, țesutul adipos se caracterizează prin conductivitate termică scăzută și sunt izolatori termici. Utilizarea îmbrăcămintei confecționate din țesături care conțin un număr mare de „bule” mici, imobile, de aer între fibre (de exemplu, țesături de lână) permite corpului uman să reducă disiparea căldurii prin conducție. Aerul umed saturat cu vapori de apa, apa se caracterizeaza printr-o conductivitate termica ridicata. Prin urmare, șederea unei persoane într-un mediu cu umiditate ridicată la temperatură scăzută este însoțită de o creștere a pierderii de căldură corporală. Îmbrăcămintea umedă își pierde și proprietățile izolante.

Convecție- o metodă de transfer de căldură al corpului, realizată prin transferul de căldură prin mișcarea particulelor de aer (apă). Disiparea căldurii prin convecție necesită un flux de aer în jurul suprafeței corpului cu o temperatură mai mică decât cea a pielii. În același timp, stratul de aer în contact cu pielea se încălzește, îi reduce densitatea, se ridică și este înlocuit cu aer mai rece și mai dens. În condițiile în care temperatura aerului este de 20 ° C și umiditatea relativă este de 40-60%, corpul unui adult disipează aproximativ 25-30% din căldură în mediu prin conducție și convecție a căldurii (convecție de bază). Odată cu creșterea vitezei de mișcare a fluxurilor de aer (vânt, ventilație), crește semnificativ și intensitatea transferului de căldură (convecție forțată).

Eliberarea de căldură din corp prin conducerea căldurii, convecțieși izlu cheniya, chemați împreună disiparea căldurii „uscate”., devine ineficientă atunci când temperaturile medii ale suprafeței corpului și ale mediului se egalizează.

Transfer de căldură prin evaporare- aceasta este o modalitate de disipare a căldurii de către organism în mediul înconjurător datorită costurilor sale pentru evaporarea transpirației sau a umezelii de la suprafața pielii și a umezelii din mucoasele tractului respirator (transfer de căldură „umed”). La om, transpirația este secretată constant de glandele sudoripare ale pielii („perceptibilă”, sau glandular, pierdere de apă), membranele mucoase ale tractului respirator sunt umezite (pierderea de apă „imperceptibilă”) (Fig. 13.4). În același timp, pierderea „perceptibilă” de apă de către organism are un efect mai semnificativ asupra cantității totale de căldură degajată prin evaporare decât cea „imperceptibilă”.

La o temperatură ambientală de aproximativ 20 ° C, evaporarea umidității este de aproximativ 36 g / h. Deoarece 0,58 kcal de energie termică sunt cheltuite pentru evaporarea a 1 g de apă într-o persoană, este ușor de calculat că, prin evaporare , corpul unui adult degajă în aceste condiții mediului înconjurător aproximativ 20% din căldura totală disipată O creștere a temperaturii exterioare, munca fizică, șederea prelungită în haine termoizolante cresc transpirația și poate crește până la 500-2000 g / h. Dacă temperatura exterioară depășește temperatura medie a pielii, atunci corpul nu poate emite către mediul extern radiații de căldură, convecție și conducție a căldurii.Corpul în aceste condiții începe să absoarbă căldura din exterior și singura modalitate de a disipa căldura este de a crește evaporarea umidității de la suprafața corpului.O astfel de evaporare este posibilă atâta timp cât umiditatea aerului ambiant rămâne sub 100%.umiditate ridicată și viteză scăzută a aerului, când Transpirația, neavând timp să se evapore, să fuzioneze și să se scurgă de pe suprafața corpului, transferul de căldură prin evaporare devine mai puțin eficient.