Теплотехника что такое – Теплотехника – это… Что такое Теплотехника?

Теплотехника - это... Что такое Теплотехника?

        отрасль техники, занимающаяся получением и использованием теплоты в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и в быту.

         Получение теплоты. Основным источником теплоты, используемой человечеством (70-е гг. 20 в.), является природное органическое топливо, выделяющее теплоту при сжигании. Различают твёрдое, жидкое и газообразное топливо. Наиболее распространённые виды твёрдого топлива — угли (каменные и бурые, антрациты), Горючие сланцы, Торф. Природное жидкое топливо — Нефть, однако непосредственно нефть редко используется для получения теплоты. На нефтеперерабатывающих предприятиях из нефти вырабатывают Бензин — горючее для автомобильных и поршневых авиационных двигателей; Керосин — для реактивной авиации и для некоторых поршневых двигателей; различные типы дизельного топлива (См. Дизельное топливо) и Мазуты, применяемые в основном на тепловых электростанциях. Газообразное топливо — природный газ, состоящий из метана и др. углеводородов (см. Газы горючие). Топливом в сравнительно небольших масштабах служит также древесина (Дрова и древесные отходы). В середине 20 в. разрабатываются методы сжигания промышленных и бытовых отходов с целью их уничтожения и одновременного получения теплоты.          Важнейшая характеристика топлива — удельная Теплота сгорания.
Для сравнительных расчётов используется понятие топлива условного (См. Топливо условное) с теплотой сгорания 29308 кдж/кг (7000 ккал/кг).          Для сжигания топлива служат различные технические устройства — топки (См. Топка), печи (См. Печь), камеры сгорания (См. Камера сгорания). В топках и печах топливо сжигается при давлении, близком к атмосферному, а в качестве окислителя обычно используется воздух. В камерах сгорания давление может быть выше атмосферного, а окислителем может служить воздух с повышенным содержанием кислорода (обогащенный воздух), кислород и т. д.          Теоретически для сгорания топлива необходимо стехиометрическое количество кислорода. Например, при горении метана CH4 осуществляется след. реакция: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O. Из этого уравнения следует, что на 1
кмоль
(16 кг) CH4 требуется 2 кмоля (64 кг) O2, то есть на 1 кг CH4 — 4кг O2. На практике для полного сгорания нужно несколько большее количество окислителя. Отношение действительного количества окислителя (воздуха), использованного для горения, к теоретически необходимому называется коэффициентом избытка окислителя (воздуха) α. При сгорании топлива его химическая энергия переходит во внутреннюю энергию продуктов сгорания, в результате чего эти продукты нагреваются. Температура, которую приобрели бы продукты сгорания, если бы не отдавали теплоту во вне (Адиабатный процесс), называется теоретической температурой горения. Эта температура зависит от вида топлива и окислителя, их начальной температуры и от коэффициента избытка окислителя. Для большинства природных топлив (окислитель — воздух) теоретическая температура горения составляет 1500—2000 °С; её повышает предварительный подогрев топлива и окислителя. Максимальная теоретическая температура горения наблюдается при коэффициенте избытка окислителя α≈0,98.

         В топках происходит отвод теплоты от горящего топлива, поэтому температура продуктов сгорания оказывается ниже теоретической температуры.

         Уголь обычно сжигают в топках. При относительно малых количествах необходимого топлива используют слоевые топки (См. Слоевая топка), где уголь в виде кусков сжигают на колосниковой решётке, сквозь которую продувается воздух. Для сжигания значит. количеств угля (нескольких сот т в час) применяют камерные топки (См. Камерная топка). В них уголь, предварительно превращенный в порошок с размером частиц 50—300 мкм, подаётся в смеси с воздухом через пылеугольные горелки. Мазутные топки (См. Мазутная топка) и газовые топки (См. Газовая топка) аналогичны пылеугольным и отличаются конструкцией горелок или форсунок.          Наряду с органическим топливом с середины 20 в. для получения теплоты применяется Ядерное топливо, или ядерное горючее. Основным видом ядерного горючего является изотоп урана 235U, содержание которого в естественном уране около 0,7%. При делении 1 кг 235U выделяется около 84․109кдж (20․109ккал) в основном в виде кинетической энергии осколков деления ядер и нейтронов. В ядерном реакторе (См. Ядерный реактор) эта энергия превращается в теплоту, отбираемую теплоносителем. В подавляющем большинстве реакторов (70-е гг. 20 в.) цепная ядерная реакция поддерживается за счёт тепловых нейтронов. Получают распространение реакторы на быстрых нейтронах, или реакторы-размножители (См. Реактор-размножитель)
,
в которых в качестве ядерного топлива может использоваться 238U и торий 232Th, которые, кроме теплоты, производят ещё и новое ядерное горючее 239Pu и 233U. Теплоносителями в реакторах на тепловых нейтронах обычно служат вода, тяжёлая вода, углекислота; в реакторах на быстрых нейтронах — жидкий натрий, инертные газы и т. д. Кроме органического и ядерного топлива, некоторое практическое значение в качестве источника теплоты имеют геотермическая и солнечная энергия. Геотермическая энергия проявляется в существовании горячих подземных вод, часто выходящих на поверхность в районах с повышенной вулканической активностью, и в общем повышении температуры земных недр с глубиной. Это возрастание температуры характеризуется геотермическим градиентом (См. Геотермический градиент), численно равным повышению температуры в градусах на 100
м
глубины; в среднем для доступных непосредственному измерению глубин он равен 0,03 °С/м. Если теплота горячих источников уже утилизируется, например в СССР построена (1966) Паужетская Геотермическая электростанция мощностью 5 Мвт, то возможность использования теплоты земных недр (1975) пока только издается.          Мощный источник теплоты — Солнце, посылающее на Землю поток энергии мощностью в 1,8․1017вт. Однако плотность солнечной энергии на поверхности Земли мала и составляет около 1 квт/м2. Ещё не разработаны приемлемые с технико-экономической точки зрения схемы и установки для улавливания солнечного излучения в значительных масштабах. Однако в ряде районов солнечная энергия применяется для опреснения воды, нагревания воды для с.-х. (парники, теплицы) и бытовых нужд, а в ряде случаев — для производства электроэнергии.          Важное значение с точки зрения экономии природного топлива придаётся использованию вторичных тепловых ресурсов, например нагретых отходящих газов металлургических печей или двигателей внутреннего сгорания, теплота которых обычно утилизируется в котлах-утилизаторах (См. Котёл-утилизатор).         
Использование теплоты. Генерированная различными способами теплота может либо непосредственно потребляться каким-либо технологическим процессом (теплоиспользование), либо перерабатываться в др. виды энергии (Теплоэнергетика). Цели и методы отрасли Т. — теплоиспользования — многообразны. Широко применяется нагрев в металлургии. Например, чугун из железной руды получают в доменной печи, в которой восстановление окиси железа углеродом происходит при температурах около 1500 °С; теплота выделяется при горении кокса. Сталь из чугуна вырабатывается в мартеновских печах (См. Мартеновская печь) при температуре около 1600 °С, которая поддерживается в основном в результате сжигания жидкого или газообразного органического топлива. При получении стали в Конвертере в чугун вдувают кислород; необходимая температура создаётся в результате окисления углерода, содержащегося в чугуне. В литейном производстве теплота, необходимая для поддержания требуемой температуры в печи, генерируется либо в результате сжигания в печи топлива (чаще всего газа или мазута), либо за счёт электроэнергии.          Нагрев до той или иной температуры характерен для большинства процессов химической технологии, пищевой промышленности и пр. Подвод или отвод теплоты осуществляется в Теплообменниках, Автоклавах
,
сушильных установках, выпарных устройствах, дистилляторах, ректификационных колоннах, реакторах и т. п. с помощью теплоносителей. При этом, если в аппарате требуется поддерживать достаточно высокую температуру, теплоносителем могут быть непосредственно продукты сгорания органического топлива. Однако в большинстве случаев применяются промежуточные теплоносители, которые отбирают теплоту от продуктов сгорания топлива и передают её веществу, участвующему в технологическом процессе, либо отбирают теплоту от этого вещества и передают её в др. часть установки или в окружающую среду. Наиболее часто применяются следующие теплоносители: вода и водяной пар, некоторые органические вещества, например даутерм (см. Дифенил), Кремнийорганические соединения, минеральные масла, расплавленные соли, жидкие металлы, воздух и др. газы.

         Конструктивные схемы теплообменников весьма разнообразны и зависят от их назначения, уровня температур и типа теплоносителя. По принципу действия различают рекуперативные теплообменники, в которых теплота от одного вещества (теплоносителя) к другому передаётся через твёрдую, обычно металлическую, стенку; регенеративные теплообменники, в которых теплота воспринимается и отдаётся специальной насадкой, поочерёдно омываемой нагревающим и нагреваемым телами; смесительные теплообменники, в которых передача теплоты осуществляется при соприкосновении веществ. Наиболее распространены трубчатые рекуперативные теплообменники, где один из теплоносителей протекает внутри труб, а другой — в межтрубном пространстве. Основные характеристики рекуперативных теплообменников: размер поверхности теплообмена и коэффициент теплопередачи, представляющий собой количество теплоты, передаваемой через 1

м2 поверхности теплообмена при разности температур между теплоносителями в 1 °С. Этот коэффициент для данного теплообменника зависит от типа теплоносителей, их параметров и скоростей движения.

         Значительная доля получаемой теплоты в холодное время года идёт на бытовое потребление, то есть компенсацию потерь теплоты через стены зданий, потерь, связанных с вентиляцией помещений и прочее. В большинстве городов СССР используется Отопление от ТЭЦ и от центральных котельных. В этом случае на ТЭЦ или в котельной устанавливаются бойлеры, в которых подогревается сетевая вода, направляемая в дома для отопления. В качестве отопительных приборов (См. Отопительные приборы) применяются либо металлические оребрённые теплообменники (Радиаторы)
,
устанавливаемые непосредственно в помещении, либо трубчатые нагреватели, вмонтированные в стеновые панели.          В отдельных зданиях используется индивидуальное отопление. В этом случае в подвальном помещении здания размещается Водогрейный котёл, и нагретая в нём вода в результате естественной циркуляции протекает через отопительные приборы. В сельской местности в жилых домах используется печное отопление. В районах с дешёвой электроэнергией иногда применяют Электрическое отопление с помощью электрических Калориферов, электрокаминов и др. С теоретической точки зрения непосредственное отопление с помощью электроэнергии нецелесообразно, так как, например, с помощью теплового насоса (См. Тепловой насос) можно получить для целей отопления больше теплоты, чем затрачено электроэнергии. При этом на отопление пойдёт как количество теплоты, которое эквивалентно затраченной электроэнергии, так и некоторое количество теплоты, которое будет отобрано от окружающей среды и «поднято» на более высокий температурный уровень. Однако тепловые насосы не получили распространения в связи с их высокой стоимостью.          Для получения механической работы за счёт теплоты применяют тепловые двигатели (См. Тепловой двигатель)
основные энергетические агрегаты заводских, транспортных и пр. теплосиловых установок; в электрическую энергию теплота преобразуется в магнитогидродинамических генераторах (См. Магнитогидродинамический генератор) и термоэлектрических генераторах (См. Термоэлектрический генератор) и т. д. В середине 70-х гг. 20 в. в мире на производство электроэнергии расходуется около 30% всей получаемой теплоты.          Теоретические основы теплотехники. Процессы генерации и использования теплоты базируются на теоретических основах Т. — технической термодинамике (См. Термодинамика) и теплопередаче (См. Теплопередача).          В термодинамике рассматриваются свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями. Равновесное состояние полностью характеризуется небольшим числом физических параметров. Например, состояние однородных жидкости или газа определяется заданием двух из трёх величин: температуры, объёма, давления (см. Клапейрона уравнение, Ван-дер-Ваальса уравнение). Энергетическая эквивалентность теплоты и работы устанавливается первым началом термодинамики (См. Первое начало термодинамики)
.
Второе начало термодинамики определяет необратимость макроскопических процессов, протекающих с конечной скоростью, и лимитирует максимальное значение кпд при преобразовании теплоты в работу.          Теплопередача изучает теплообмен (процессы переноса теплоты) между теплоносителями через разделяющие их пространство или твёрдую стенку, через поверхность раздела между ними. В теплотехнических устройствах теплота может передаваться лучистым теплообменом (См. Лучистый теплообмен), конвекцией (См. Конвекция), Теплопроводностью.          Лучистый теплообмен (теплообмен излучением) характерен для топок и камер сгорания, а также для некоторых печей. Общая энергия, излучаемая каким-либо телом, пропорциональна температуре тела в четвёртой степени (см. Стефана - Больцмана закон излучения). При данной температуре наибольшее количество энергии отдаёт Абсолютно чёрное тело. Реальные тела характеризуются излучательной способностью (интегральной или спектральной), показывающей, какую долю от энергии абсолютно чёрного тела излучает данное тело (во всём диапазоне волн или в узкой полосе, соответствующей определённой длине волны) при той же температуре. Интегральная излучательная способность твёрдых тел обычно лежит в пределах от 0,3 до 0,9. Газы при нормальных температурах имеют очень малую излучательную способность, возрастающую с увеличением толщины излучающего слоя.          Теплообмен конвекцией осуществляется в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества. С помощью конвекции ведётся нагревание или охлаждение жидкостей или газов в различных теплотехнических устройствах, например, в воздухонагревателях и экономайзерах котлоагрегатов. Теплообмен конвекцией наиболее характерен для случая омывания твёрдой стенки турбулентным потоком жидкости или газа. При этом теплота к стенке или от неё переносится за счёт турбулентного перемешивания потока (см. Турбулентное течение). Интенсивность этого процесса характеризуется коэффициентом теплоотдачи. См. также Конвективный теплообмен.          Теплообмен теплопроводностью характерен для твёрдых тел и для ламинарных потоков жидкости и газа (см. Ламинарное течение), омывающих твёрдую стенку. Теплота при этом переносится в результате микроскопического процесса обмена энергией между молекулами или атомами тела. На практике процесс переноса теплоты часто обусловливается совместным действием перечисленных видов теплообмена.

         Лит.: Мелентьев Л. А., Стырикович М. А., Штейнгауз Е. О., Топливно-энергетический баланс СССР, М.—Л., 1962; Общая теплотехника, М.— Л., 1963; Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С., Теплопередача, 3 изд., М., 1975; Хазен М. М., Казакевич Ф. П., Грицевский М. Е., Общая теплотехника, М., 1966; Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е., Техническая термодинамика, 2 изд., М., 1974; Стырикович М. А., Мартынова О. И., Миропольский З. Л., Процессы генерации пара на электростанциях, М., 1969.

         В. А. Кириллин, Э. Э. Шпильрайн.

dic.academic.ru

теплотехника - это... Что такое теплотехника?

отрасль техники, занимающаяся получением и использованием теплоты в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и в быту. Основным источником теплоты, используемой человеком, является природное органическое топливо, выделяющее теплоту при сжигании. Различают твёрдое, жидкое и газообразное топливо. Наиболее распространённые виды твёрдого топлива – угли (каменные и бурые, антрациты), горючие сланцы, торф. Природное жидкое топливо – нефть, однако непосредственно нефть редко используется для получения теплоты. На нефтеперерабатывающих предприятиях из неё вырабатывают бензин – горючее для автомобильных и поршневых авиационных двигателей; керосин – для реактивной авиации и для некоторых поршневых двигателей; различные типы дизельного топлива и мазуты, применяемые в основном на тепловых электростанциях. Газообразное топливо – природный газ, состоящий из метана и других углеводородов. Топливом в сравнительно небольших масштабах служит также древесина (дрова и древесные отходы). С сер. 20 в. разрабатываются методы сжигания промышленных и бытовых отходов с целью их уничтожения и одновременного получения теплоты. Для сжигания топлива служат различные технические устройства: топки, печи, камеры сгорания. В топках и печах топливо сжигается при давлении, близком к атмосферному, а окислителем обычно служит воздух. В камерах сгорания давление может быть выше атмосферного, а окислителем могут служить воздух с повышенным содержанием кислорода (обогащённый воздух), кислород и т. д. При сгорании топлива его химическая энергия переходит во внутреннюю энергию продуктов сгорания, в результате чего эти продукты нагреваются. Уголь обычно сжигают в топках. При относительно малых количествах необходимого топлива используют слоевые топки, где уголь в виде кусков сжигают на колосниковой решётке, сквозь которую продувается воздух. Для сжигания значительных количеств угля (нескольких сотен тонн в час) применяют камерные топки. В них уголь, предварительно превращённый в порошок с размером частиц 50—300 мкм, подаётся в смеси с воздухом через пылеугольные горелки. Мазутные и газовые топки аналогичны пылеугольным и отличаются конструкцией горелок или форсунок.

Наряду с органическим топливом с сер. 20 в. для получения теплоты используется ядерное горючее. Основным видом ядерного горючего является изотоп урана 235 U. При делении 235 U выделяется в основном кинетическая энергия осколков деления ядер и нейтронов. В ядерном реакторе эта энергия превращается в теплоту, отбираемую теплоносителем. В подавляющем большинстве реакторов цепная ядерная реакция поддерживается за счёт тепловых нейтронов. Получают распространение реакторы на быстрых нейтронах, или реакторы-размножители, в которых в качестве ядерного топлива может использоваться 238 U и торий 232 Th, которые, кроме теплоты, производят ещё и новое ядерное горючее 239 Pu и 233 U. Теплоносителями в реакторах на тепловых нейтронах обычно служат вода, тяжёлая вода, углекислота; в реакторах на быстрых нейтронах – жидкий натрий, инертные газы и т. д.

Мощным источником теплоты является Солнце, посылающее на Землю поток энергии мощностью в 1.8x1017 Вт. Однако плотность солнечной энергии на поверхности Земли мала и составляет ок. 1 кВт/мІ. В ряде районов солнечная энергия применяется для опреснения воды, нагревания воды для сельского хозяйства (парники, теплицы) и бытовых нужд, а в ряде случаев – для производства электроэнергии. Полученная различными способами теплота может либо непосредственно потребляться каким-либо технологическим процессом (теплоиспользование), либо перерабатываться в другие виды энергии (теплоэнергетика). Цели и методы теплоиспользования многообразны. Широко применяется нагрев в металлургии. Напр., чугун из железной руды получают в доменной печи, в которой восстановление окиси железа углеродом происходит при температуре ок. 1500 °C. Сталь из чугуна вырабатывается в мартеновских печах при температуре ок. 1600 °C, которая поддерживается в основном в результате сжигания жидкого или газообразного органического топлива. В литейном производстве теплота, необходимая для поддержания требуемой температуры в печи, генерируется либо в результате сжигания в печи топлива (чаще всего газа или мазута), либо за счёт электроэнергии. Нагрев осуществляется в большинстве процессов химической технологии, пищевой промышленности и пр. Подвод или отвод теплоты осуществляется в теплообменниках, автоклавах, сушильных установках, выпарных устройствах, дистилляторах и т. д. Значительная доля получаемой теплоты в холодное время года идёт на бытовое потребление, т. е. на компенсацию потерь теплоты через стены зданий, потерь, связанных с вентиляцией помещений и пр. В большинстве городов России используется отопление от ТЭЦ и от центральных котельных. Для получения механической работы за счёт теплоты применяют тепловые двигатели – основные энергетические агрегаты заводских, транспортных и других теплосиловых установок.

Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн. 2006.

dic.academic.ru

ТЕПЛОТЕХНИКА - это... Что такое ТЕПЛОТЕХНИКА?

  • теплотехника — теплотехника …   Орфографический словарь-справочник

  • Теплотехника — Теплотехника  общетехническая дисциплина, изучающая методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принцип действия и конструктивные особенности тепло и парогенераторов тепловых машин, агрегатов и устройств.… …   Википедия

  • ТЕПЛОТЕХНИКА — отрасль науки и техники, охватывающая методы получения и использования тепловой энергии. теплота генерируется в топках котельных установок, печах, камерах сгорания путем сжигания органического топлива; в ядерных реакторах; используется также… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ТЕПЛОТЕХНИКА — ТЕПЛОТЕХНИКА, и, жен. Раздел науки и техники, занимающийся получением и использованием тепловой энергии. | прил. теплотехнический, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • теплотехника — сущ., кол во синонимов: 1 • бальнеотеплотехника (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • теплотехника — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN heat technologythermal technology …   Справочник технического переводчика

  • Теплотехника — (теплофизика) строительная – научная дисциплина, рассматривающая процессы передачи тепла, переноса влаги и проникновения воздуха в здания и их конструкции и разрабатывающая инженерные методы расчёта этих процессов; раздел строительной… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Теплотехника —         отрасль техники, занимающаяся получением и использованием теплоты в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и в быту.          Получение теплоты. Основным источником теплоты, используемой человечеством (70 е гг. 20 в.), является …   Большая советская энциклопедия

  • теплотехника — и; ж. Отрасль техники, занимающаяся вопросами получения и использования тепла в промышленности, сельском хозяйстве, быту. Проблемы, вопросы теплотехники. Перспективы развития теплотехники. // Комплекс учебных дисциплин по изучению методов… …   Энциклопедический словарь

  • теплотехника — šiluminė technika statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. heat engineering; heat technology vok. Wärmetechnik, f rus. теплотехника, f pranc. technique de chaleur, f …   Automatikos terminų žodynas

  • dic.academic.ru

    Теплотехника что это? Значение слова Теплотехника

    Значение слова Теплотехника по Ефремовой:

    Теплотехника — 1. Раздел науки и техники, занимающийся вопросами получения и использования тепла в промышленности, сельском хозяйстве, быту.
    2. Комплекс учебных дисциплин по изучению методов получения, преобразования и использования теплоты.

    Значение слова Теплотехника по Ожегову:

    Теплотехника — Раздел науки и техники, занимающийся получением и использованием тепловой энергии

    Теплотехника в Энциклопедическом словаре:

    Теплотехника — отрасль науки и техники, охватывающая методы получения ииспользования тепловой энергии. Теплота генерируется в топках котельныхустановок, печах, камерах сгорания путем сжигания органического топлива. вядерных реакторах. используется также теплота земных недр, излучениеСолнца. Преобразованием теплоты в др. виды энергии занимаетсятеплоэнергетика.

    Значение слова Теплотехника по словарю Ушакова:

    ТЕПЛОТЕХНИКА
    теплотехники, мн. нет, ж. (тех.). Отдел техники, занимающийся вопросами рационального использования топлива и пара.

    Определение слова «Теплотехника» по БСЭ:

    Теплотехника — отрасль техники, занимающаяся получением и использованием теплоты в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и в быту.
    Получение теплоты. Основным источником теплоты, используемой человечеством (70-е гг. 20 в.), является природное органическое топливо, выделяющее теплоту при сжигании. Различают твёрдое, жидкое и газообразное топливо. Наиболее распространённые виды твёрдого топлива — угли (каменные и бурые, антрациты), Горючие сланцы, Торф. Природное жидкое топливо — Нефть, однако непосредственно нефть редко используется для получения теплоты. На нефтеперерабатывающих предприятиях из нефти вырабатывают Бензин — горючее для автомобильных и поршневых авиационных двигателей. Керосин — для реактивной авиации и для некоторых поршневых двигателей. различные типы дизельного топлива и Мазуты, применяемые в основном на тепловых электростанциях. Газообразное топливо — природный газ, состоящий из метана и др. углеводородов (см. Газы горючие). Топливом в сравнительно небольших масштабах служит также древесина (Дрова и древесные отходы). В середине 20 в. разрабатываются методы сжигания промышленных и бытовых отходов с целью их уничтожения и одновременного получения теплоты.
    Важнейшая характеристика топлива — удельная Теплота сгорания. Для сравнительных расчётов используется понятие топлива условного с теплотой сгорания 29308 кдж/кг (7000 ккал/кг).
    Для сжигания топлива служат различные технические устройства — топки, печи, камеры сгорания. В топках и печах топливо сжигается при давлении, близком к атмосферному, а в качестве окислителя обычно используется воздух. В камерах сгорания давление может быть выше атмосферного, а окислителем может служить воздух с повышенным содержанием кислорода (обогащенный воздух), кислород и т. д.
    Теоретически для сгорания топлива необходимо стехиометрическое количество кислорода. Например, при горении метана CH4 осуществляется след. реакция: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O. Из этого уравнения следует, что на 1 кмоль (16 кг) CH4 требуется 2 кмоля (64 кг) O2, то есть на 1 кг CH4 — 4кг O2. На практике для полного сгорания нужно несколько большее количество окислителя. Отношение действительного количества окислителя (воздуха), использованного для горения, к теоретически необходимому называется коэффициентом избытка окислителя (воздуха) &alpha..
    При сгорании топлива его химическая энергия переходит во внутреннюю энергию продуктов сгорания, в результате чего эти продукты нагреваются. Температура, которую приобрели бы продукты сгорания, если бы не отдавали теплоту во вне (Адиабатный процесс), называется теоретической температурой горения. Эта температура зависит от вида топлива и окислителя, их начальной температуры и от коэффициента избытка окислителя. Для большинства природных топлив (окислитель — воздух) теоретическая температура горения составляет 1500-2000°C. её повышает предварительный подогрев топлива и окислителя. Максимальная теоретическая температура горения наблюдается при коэффициенте избытка окислителя &alpha.&asymp.0,98.
    В топках происходит отвод теплоты от горящего топлива, поэтому температура продуктов сгорания оказывается ниже теоретической температуры.
    Уголь обычно сжигают в топках. При относительно малых количествах необходимого топлива используют слоевые топки, где уголь в виде кусков сжигают на колосниковой решётке, сквозь которую продувается воздух. Для сжигания значит. количеств угля (нескольких сот т в час) применяют камерные топки. В них уголь, предварительно превращенный в порошок с размером частиц 50-300 мкм, подаётся в смеси с воздухом через пылеугольные горелки. Мазутные топки и газовые топки аналогичны пылеугольным и отличаются конструкцией горелок или форсунок.
    Наряду с органическим топливом с середины 20 в. для получения теплоты применяется Ядерное топливо, или ядерное горючее. Основным видом ядерного горючего является изотоп урана 235U, содержание которого в естественном уране около 0,7%. При делении 1 кг 235U выделяется около 84·109 кдж (20·109 ккал) в основном в виде кинетической энергии осколков деления ядер и нейтронов.
    В ядерном реакторе эта энергия превращается в теплоту, отбираемую теплоносителем. В подавляющем большинстве реакторов (70-е гг. 20 в.) цепная ядерная реакция поддерживается за счёт тепловых нейтронов. Получают распространение реакторы на быстрых нейтронах, или реакторы-размножители, в которых в качестве ядерного топлива может использоваться 238U и торий 232Th, которые, кроме теплоты, производят ещё и новое ядерное горючее 239Pu и 233U. Теплоносителями в реакторах на тепловых нейтронах обычно служат вода, тяжёлая вода, углекислота. в реакторах на быстрых нейтронах — жидкий натрий, инертные газы и т. д.
    Кроме органического и ядерного топлива, некоторое практическое значение в качестве источника теплоты имеют геотермическая и солнечная энергия. Геотермическая энергия проявляется в существовании горячих подземных вод, часто выходящих на поверхность в районах с повышенной вулканической активностью, и в общем повышении температуры земных недр с глубиной. Это возрастание температуры характеризуется геотермическим градиентом, численно равным повышению температуры в градусах на 100 м глубины. в среднем для доступных непосредственному измерению глубин он равен 0,03°C/м. Если теплота горячих источников уже утилизируется, например в СССР построена (1966) Паужетская Геотермическая электростанция мощностью 5 Мвт, то возможность использования теплоты земных недр (1975) пока только издается.
    Мощный источник теплоты — Солнце, посылающее на Землю поток энергии мощностью в 1,8·1017 вт. Однако плотность солнечной энергии на поверхности Земли мала и составляет около 1 квт/мІ. Ещё не разработаны приемлемые с технико-экономической точки зрения схемы и установки для улавливания солнечного излучения в значительных масштабах. Однако в ряде районов солнечная энергия применяется для опреснения воды, нагревания воды для с.-х. (парники, теплицы) и бытовых нужд, а в ряде случаев — для производства электроэнергии.
    Важное значение с точки зрения экономии природного топлива придаётся использованию вторичных тепловых ресурсов, например нагретых отходящих газов металлургических печей или двигателей внутреннего сгорания, теплота которых обычно утилизируется в котлах-утилизаторах (См. Котёл-утилизатор).
    Использование теплоты. Генерированная различными способами теплота может либо непосредственно потребляться каким-либо технологическим процессом (теплоиспользование), либо перерабатываться в др. виды энергии (Теплоэнергетика). Цели и методы отрасли Т. — теплоиспользования — многообразны. Широко применяется нагрев в металлургии. Например, чугун из железной руды получают в доменной печи, в которой восстановление окиси железа углеродом происходит при температурах около 1500°C. теплота выделяется при горении кокса. Сталь из чугуна вырабатывается в мартеновских печах при температуре около 1600°C, которая поддерживается в основном в результате сжигания жидкого или газообразного органического топлива. При получении стали в Конвертере в чугун вдувают кислород. необходимая температура создаётся в результате окисления углерода, содержащегося в чугуне. В литейном производстве теплота, необходимая для поддержания требуемой температуры в печи, генерируется либо в результате сжигания в печи топлива (чаще всего газа или мазута), либо за счёт электроэнергии.
    Нагрев до той или иной температуры характерен для большинства процессов химической технологии, пищевой промышленности и пр. Подвод или отвод теплоты осуществляется в Теплообменниках, Автоклавах, сушильных установках, выпарных устройствах, дистилляторах, ректификационных колоннах, реакторах и т. п. с помощью теплоносителей. При этом, если в аппарате требуется поддерживать достаточно высокую температуру, теплоносителем могут быть непосредственно продукты сгорания органического топлива. Однако в большинстве случаев применяются промежуточные теплоносители, которые отбирают теплоту от продуктов сгорания топлива и передают её веществу, участвующему в технологическом процессе, либо отбирают теплоту от этого вещества и передают её в др. часть установки или в окружающую среду. Наиболее часто применяются следующие теплоносители: вода и водяной пар, некоторые органические вещества, например даутерм (см. Дифенил), Кремнийорганические соединения, минеральные масла, расплавленные соли, жидкие металлы, воздух и др. газы.
    Конструктивные схемы теплообменников весьма разнообразны и зависят от их назначения, уровня температур и типа теплоносителя. По принципу действия различают рекуперативные теплообменники, в которых теплота от одного вещества (теплоносителя) к другому передаётся через твёрдую, обычно металлическую, стенку. регенеративные теплообменники, в которых теплота воспринимается и отдаётся специальной насадкой, поочерёдно омываемой нагревающим и нагреваемым телами. смесительные теплообменники, в которых передача теплоты осуществляется при соприкосновении веществ. Наиболее распространены трубчатые рекуперативные теплообменники, где один из теплоносителей протекает внутри труб, а другой — в межтрубном пространстве. Основные характеристики рекуперативных теплообменников: размер поверхности теплообмена и коэффициент теплопередачи, представляющий собой количество теплоты, передаваемой через 1мІ поверхности теплообмена при разности температур между теплоносителями в 1°C. Этот коэффициент для данного теплообменника зависит от типа теплоносителей, их параметров и скоростей движения.
    Значительная доля получаемой теплоты в холодное время года идёт на бытовое потребление, то есть компенсацию потерь теплоты через стены зданий, потерь, связанных с вентиляцией помещений и прочее. В большинстве городов СССР используется Отопление от ТЭЦ и от центральных котельных. В этом случае на ТЭЦ или в котельной устанавливаются бойлеры, в которых подогревается сетевая вода, направляемая в дома для отопления. В качестве отопительных приборов применяются либо металлические оребрённые теплообменники (Радиаторы), устанавливаемые непосредственно в помещении, либо трубчатые нагреватели, вмонтированные в стеновые панели.
    В отдельных зданиях используется индивидуальное отопление. В этом случае в подвальном помещении здания размещается Водогрейный котёл, и нагретая в нём вода в результате естественной циркуляции протекает через отопительные приборы. В сельской местности в жилых домах используется печное отопление. В районах с дешёвой электроэнергией иногда применяют Электрическое отопление с помощью электрических Калориферов, электрокаминов и др. С теоретической точки зрения непосредственное отопление с помощью электроэнергии нецелесообразно, так как, например, с помощью теплового насоса можно получить для целей отопления больше теплоты, чем затрачено электроэнергии. При этом на отопление пойдёт как количество теплоты, которое эквивалентно затраченной электроэнергии, так и некоторое количество теплоты, которое будет отобрано от окружающей среды и
    «поднято» на более высокий температурный уровень. Однако тепловые насосы не получили распространения в связи с их высокой стоимостью.
    Для получения механической работы за счёт теплоты применяют тепловые двигатели — основные энергетические агрегаты заводских, транспортных и пр. теплосиловых установок. в электрическую энергию теплота преобразуется в магнитогидродинамических генераторах и термоэлектрических генераторах и т. д. В середине 70-х гг. 20 в. в мире на производство электроэнергии расходуется около 30% всей получаемой теплоты.
    Теоретические основы теплотехники. Процессы генерации и использования теплоты базируются на теоретических основах Т. — технической термодинамике и теплопередаче.
    В термодинамике рассматриваются свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями. Равновесное состояние полностью характеризуется небольшим числом физических параметров. Например, состояние однородных жидкости или газа определяется заданием двух из трёх величин: температуры, объёма, давления (см. Клапейрона уравнение, Ван-дер-Ваальса уравнение). Энергетическая эквивалентность теплоты и работы устанавливается первым началом термодинамики. Второе начало термодинамики определяет необратимость макроскопических процессов, протекающих с конечной скоростью, и лимитирует максимальное значение кпд при преобразовании теплоты в работу.
    Теплопередача изучает теплообмен (процессы переноса теплоты) между теплоносителями через разделяющие их пространство или твёрдую стенку, через поверхность раздела между ними. В теплотехнических устройствах теплота может передаваться лучистым теплообменом, конвекцией, Теплопроводностью.
    Лучистый теплообмен (теплообмен излучением) характерен для топок и камер сгорания, а также для некоторых печей. Общая энергия, излучаемая каким-либо телом, пропорциональна температуре тела в четвёртой степени (см. Стефана — Больцмана закон излучения). При данной температуре наибольшее количество энергии отдаёт Абсолютно чёрное тело. Реальные тела характеризуются излучательной способностью (интегральной или спектральной), показывающей, какую долю от энергии абсолютно чёрного тела излучает данное тело (во всём диапазоне волн или в узкой полосе, соответствующей определённой длине волны) при той же температуре. Интегральная излучательная способность твёрдых тел обычно лежит в пределах от 0,3 до 0,9. Газы при нормальных температурах имеют очень малую излучательную способность, возрастающую с увеличением толщины излучающего слоя.
    Теплообмен конвекцией осуществляется в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества. С помощью конвекции ведётся нагревание или охлаждение жидкостей или газов в различных теплотехнических устройствах, например, в воздухонагревателях и экономайзерах котлоагрегатов. Теплообмен конвекцией наиболее характерен для случая омывания твёрдой стенки турбулентным потоком жидкости или газа. При этом теплота к стенке или от неё переносится за счёт турбулентного перемешивания потока (см. Турбулентное течение). Интенсивность этого процесса характеризуется коэффициентом теплоотдачи. См. также Конвективный теплообмен.
    Теплообмен теплопроводностью характерен для твёрдых тел и для ламинарных потоков жидкости и газа (см. Ламинарное течение), омывающих твёрдую стенку. Теплота при этом переносится в результате микроскопического процесса обмена энергией между молекулами или атомами тела. На практике процесс переноса теплоты часто обусловливается совместным действием перечисленных видов теплообмена.
    Лит.: Мелентьев Л. А., Стырикович М. А., Штейнгауз Е. О., Топливно-энергетический баланс СССР, М.-Л., 1962. Общая теплотехника, М.- Л., 1963. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С., Теплопередача, 3 изд., М., 1975. Хазен М. М., Казакевич Ф. П., Грицевский М. Е., Общая теплотехника, М., 1966. Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е., Техническая термодинамика, 2 изд., М., 1974. Стырикович М. А., Мартынова О. И., Миропольский З. Л., Процессы генерации пара на электростанциях, М., 1969.
    В. А. Кириллин, Э. Э. Шпильрайн.



    xn----7sbbh7akdldfh0ai3n.xn--p1ai

    теплотехника - это... Что такое теплотехника?

  • теплотехника — теплотехника …   Орфографический словарь-справочник

  • Теплотехника — Теплотехника  общетехническая дисциплина, изучающая методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принцип действия и конструктивные особенности тепло и парогенераторов тепловых машин, агрегатов и устройств.… …   Википедия

  • ТЕПЛОТЕХНИКА — отрасль науки и техники, охватывающая методы получения и использования тепловой энергии. теплота генерируется в топках котельных установок, печах, камерах сгорания путем сжигания органического топлива; в ядерных реакторах; используется также… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ТЕПЛОТЕХНИКА — ТЕПЛОТЕХНИКА, теплотехники, мн. нет, жен. (тех.). Отдел техники, занимающийся вопросами рационального использования топлива и пара. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • ТЕПЛОТЕХНИКА — ТЕПЛОТЕХНИКА, и, жен. Раздел науки и техники, занимающийся получением и использованием тепловой энергии. | прил. теплотехнический, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • теплотехника — сущ., кол во синонимов: 1 • бальнеотеплотехника (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • теплотехника — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN heat technologythermal technology …   Справочник технического переводчика

  • Теплотехника — (теплофизика) строительная – научная дисциплина, рассматривающая процессы передачи тепла, переноса влаги и проникновения воздуха в здания и их конструкции и разрабатывающая инженерные методы расчёта этих процессов; раздел строительной… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Теплотехника —         отрасль техники, занимающаяся получением и использованием теплоты в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и в быту.          Получение теплоты. Основным источником теплоты, используемой человечеством (70 е гг. 20 в.), является …   Большая советская энциклопедия

  • теплотехника — šiluminė technika statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. heat engineering; heat technology vok. Wärmetechnik, f rus. теплотехника, f pranc. technique de chaleur, f …   Automatikos terminų žodynas

  • dic.academic.ru

    ТЕПЛОТЕХНИКА - это... Что такое ТЕПЛОТЕХНИКА?

  • теплотехника — теплотехника …   Орфографический словарь-справочник

  • Теплотехника — Теплотехника  общетехническая дисциплина, изучающая методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принцип действия и конструктивные особенности тепло и парогенераторов тепловых машин, агрегатов и устройств.… …   Википедия

  • ТЕПЛОТЕХНИКА — ТЕПЛОТЕХНИКА, теплотехники, мн. нет, жен. (тех.). Отдел техники, занимающийся вопросами рационального использования топлива и пара. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • ТЕПЛОТЕХНИКА — ТЕПЛОТЕХНИКА, и, жен. Раздел науки и техники, занимающийся получением и использованием тепловой энергии. | прил. теплотехнический, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • теплотехника — сущ., кол во синонимов: 1 • бальнеотеплотехника (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • теплотехника — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN heat technologythermal technology …   Справочник технического переводчика

  • Теплотехника — (теплофизика) строительная – научная дисциплина, рассматривающая процессы передачи тепла, переноса влаги и проникновения воздуха в здания и их конструкции и разрабатывающая инженерные методы расчёта этих процессов; раздел строительной… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Теплотехника —         отрасль техники, занимающаяся получением и использованием теплоты в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и в быту.          Получение теплоты. Основным источником теплоты, используемой человечеством (70 е гг. 20 в.), является …   Большая советская энциклопедия

  • теплотехника — и; ж. Отрасль техники, занимающаяся вопросами получения и использования тепла в промышленности, сельском хозяйстве, быту. Проблемы, вопросы теплотехники. Перспективы развития теплотехники. // Комплекс учебных дисциплин по изучению методов… …   Энциклопедический словарь

  • теплотехника — šiluminė technika statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. heat engineering; heat technology vok. Wärmetechnik, f rus. теплотехника, f pranc. technique de chaleur, f …   Automatikos terminų žodynas

  • dic.academic.ru

    Теплотехника — Википедия. Что такое Теплотехника

    Теплотехника (нем. Wärmetechnik) — общетехническая дисциплина, изучающая методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принцип действия и конструктивные особенности тепло- и парогенераторов тепловых машин, агрегатов и устройств.

    История

    Уже в нижнем палеолите люди (эректусы) освоили огонь, используя его для обогрева (очаг) и приготовления пищи. По сути очаг и стал первым теплогенератором ("производителем тепла"). В эпоху неолита появился глиняный или керамический горшок, который стал аналогом появившегося в эпоху металлов котла[1]. Котёл стал номинальным парогенератором ("производителем пара"). Древнее происхождение имеет тандыр (закрытый очаг) и кузнечный горн (плавильная печь). Во II тыс. до н.э. в печах людям удалось поднять температуру до 900 С, что позволило перейти к плавке железа[2].

    В эпоху Античности появились гипокаусты — отопительные системы римских бань. Одним из первых, кто стал использовать движущую силу пара был римский инженер Герон, который создал эолипил — прототип паровой турбины, которая, однако, выполняла развлекательные функции.

    В эпоху средневековья кузнечный горн постепенно эволюционировал в доменную печь (сначала в Китае, а потом в Европе). В то же время появляется и Дымовая труба

    Дени Папен заметил, что паровой котёл при нагревании создает давление, на этом принципе он в 1690 году создал паровой механизм по поднятию тяжести, который включал в себя поршень. В 1698 году Севери запатентовал паровой насос. В 1712 году был создан паровой насос Ньюкомена (англ. atmospheric engine). В 1783 году в воздух поднялся аэростат Монгольфьер. В том же году паровая машина была впервые использована для движения баржи "Пироскаф"[3]. Универсальная паровая машина (англ. Steam engine) была изобретена Джеймсом Уаттом 1784 году. В 1803 году Ричард Тревитик изобрел первую модель паровоза (англ. Steam Carriage: паровая карета).

    В 1824 году Сади Карно кладет основы термодинамики (теоретической основы теплотехники), написав трактат «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу».

    В 1859 году появляется первый двигатель внутреннего сгорания, который работал без помощи пара. В 1864 году изобретается Мартеновская печь. В 1882 году в Нью-Йорке была введена в эксплуатацию первая теплоэлектростанция. В 1884 году появляется паровая турбина Парсонса. Параллельно создает паровую турбину Лаваль. В отличие от паровой машины, в паровой турбине пар разгонялся за счет сопла Лаваля разгонялся и крутил лопасти ротора. В 1894 году Хуго Юнкерс стал изготавливать газовый водонагреватель. В 1897 году появляется дизельный двигатель

    C 1930 году в ряде советских технических вузов были созданы кафедры теплотехники (Иркутский государственный технический университет[4], Самарский государственный технический университет[5]). Нередко кафедры теплотехники создавались в результате реорганизации кафедр термодинамики, а затем переименовывались в кафедры теплоэнергетики. С 1966 года существует Московский институт теплотехники

    Структура

    Теоретическими разделами теплотехники, в которых исследуются законы превращения и свойства тепловой энергии, а также процессы распространения теплоты являются техническая термодинамика и теория теплообмена.

    Разновидностью теплотехники является теплоэнергетика. Другим из ответвлений общей теплотехники - строительная теплотехника. Это прикладная дисциплина, изучающая методы тепловой защиты зданий и сооружений, методики расчета теплотехнических показателей и энергоэффективности.

    Примечания

    Литература

    • Бахшиева Л. Т., Кондауров Б. П., Захарова А. А., Салтыкова В. С. Техническая термодинамика и теплотехника / Под ред. проф А. А. Захаровой. — 2-е изд., испр. — М.: Академия, 2008. — 272 с. — (Высшее профессиональное образование). — ISBN 978-5-7695-4999-1.
    • Лариков Н. Н. Теплотехника М.: Стройиздат 1985.
    • Панов В. К. Физические основы теплотехники. Ч. I: Термодинамика. — Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2007. — 208 с. — ISBN 978-5-328-00166-3.
    • Радциг А.А.. История теплотехники. — М.; Л., 1936.

    wiki.sc

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *