Топлината и методите на нейното предаване - studopediya

Концепцията на топлина. Топлоносители (вода, пара, горивни газове и въздух, и т.н.), както и всички органи се състоят от молекули, които изпълняват случаен движение. Това движение се нарича топлинно движение, и енергията на това движение - на вътрешната енергия на тялото. Колкото по-висока телесна темпера-тура, толкова повече неговата вътрешна енергия.

Ако две тела с различна температура се поставят в контакт, на вътрешната енергия на страхотно тяло е спонтанно предава по-малко горещо тяло. В процеса на прехвърляне на вътрешната енергия се нарича обмен на топлина. и количеството на предаваната (получени) на вътрешната енергия - топлина. Количеството топлина е пряко пропорционална на температурната разлика между телата, и зависи от природата на процеса за пренос на топлина.

Следните видове пренос на топлина: радиация, проводимост и конвекция.

Радиационна (лъчиста топлина), - предаване на вътрешната енергия на горещо тяло под формата на електромагнитна енергия на потока. Облъчването студеното тяло електромагнитна енергия се превръща в топлинна енергия и температурата се повишава на тялото. Излъчвателен пренос на топлина е основният топлопренасяне в пещите на котела. От продуктите на горещо горене (температурата им е 1400-1700 0 ° С) на 2 m на стойност топлинния поток на пещта стена попада в 100-300 кВт. За да се създаде такъв лъчиста поток да се намира от 1000 до 3000 крушки 100 вата м 2 на една повърхност всяка и ги включат едновременно. В други устройства, топлоелектрически централи ролята на излъчващ топлинен пренос е по-малко видими.

Плътността на вода е 1000 кг / м 3. му топлопроводимост е 80 пъти по-ниска и топлопроводимостта беше 15 пъти по-висока от термичната проводимост на минерална вата. Следователно омокря порести материали имат по-висока топлопроводимост от сух.

Конвекция (конвективния топлина) - е прехвърлянето на топлинния поток от продуктите от горенето, въздух или вода от една зона в друга. Ако горещ поток в контакт със студена повърхност, той се нагрява и се охлажда. Ако температурата на повърхността на стената над температурата на потока на стената се охлажда и потокът се нагрява тяло.

Интензитетът на конвективен пренос на топлина е пропорционална на скоростта на потока: по-бързо движеща се поток, толкова повече се охлажда или загрява. Например, дограма силикон и са опаковани, за да се намали скоростта топлопредаване чрез конвекция. В конвекция фиксиран слой въздух отсъства, и топлината се предава чрез проводимостта на прозореца.

Отоплителните системи в разпространението на топлина в същото време участват всички видове пренос на топлина. Например, потокът топла вода в отоплителния радиатор дава нагряване на вътрешната стена на радиатора чрез конвекция. Излъчвателен пренос на топлина в течности отсъства. През стената на радиатора на топлина се простира проводимост. Чрез топлина дадено разстояние от външната повърхност на радиатора главно чрез конвекция и е много по-малко радиация. Ако температурата на водата на входа на желязо радиатор е 95 0 ° С, на изхода 70 0 ° С и температурата 18 0 С, след това 1 m 2 на радиатора на въздух е 435 ккал / час на топлина. В този случай трябва да премине през радиатора 17,4 кг / час вода, което съответства на определена скорост вода.

Единици за топлина. Според закона за запазване на енергията на топлината изчезва и се превръща в други форми на енергия: механични, химически, електрически, електромагнитни.

Тъй количествено всички източници са равни, тогава всички от тях, включително термично, измерена в същата физическа количество -. Joule, J. Това устройство се измери количеството енергия, включени в международната система на дялове на физически величини със съкращение SI. Заедно с тази система функционира една стара система временно гравитационни метричната система единици, при който топлината се измерва vkal, работят кгм конски сили и вт якост на KGF (кг сила) и други.

джаул връзка с калории следният:

Тъй като тези единици са много малки, техните кратни (кило, мега, Giga-калорични, GJ) се прилагат:

1 = 10 ккал 3 кал; 1Mkal = 10 юни кал; 1Gkal = 10 септември изч.

Нелогично определена стойност се използва кДж, MJ и GJ.

Единицата за мощност е 1W SI = 1J / секунда. От кратните използва все повече от 1 квт и 1 MW.

В съвременните условия на количеството топлина (топлинна мощност и топлина, енергийни единици) често се изразява в ккал / ч iGkal / ч. и топлинна мощност в кВт iMVt. За прехода от количеството топлина за топлинна мощност количество топлина се умножава с фактор от 1,163. Например:

860 ккал / ч х 1,163 = 1 kW; 1Gkal / ч х 1,163 = 1,163 MW MW

В. Количеството топлина, която е необходима, за да доведе, например, вода или въздух, за да им се загрява до температура Т1 до Т2 може да се определи с формулата:

където С - топлинна мощност, равна на: вода - 1.0 ккал / кг · ° С, въздух - 0,3 Kcal / m 3 °;

V - консумация на вода в кг / ч или въздух в m 3 / час;

t1, t2 - начална и крайна температура на топлоносителя, 0 ° С

параметри на състоянието на топлоносители. Чрез нагряване или охлаждане се използват състояние промени охладителните и контрола, в общи такива параметри, като абсолютната температура и абсолютното налягане.

Абсолютна температура. Температура характеризира степента на нагряване на тялото и е индикация за средния интензитет на молекулното движение. Когато тялото е загрята интензивността на увеличенията на молекули и при охлаждане - се намалява. състояние тяло когато охлажда когато молекулите му са фиксирани, характеризиращ нула градуса Келвин термодинамична международен мащаб. Температура в Келвин нарича абсолютна.

На практика температурата се измерва с термометър, чиито показания са изразени в градуси по Целзий. Следователно, абсолютната температура се изчислява по формулата:

От това следва, че формула нула градуса в Келвин е при 273.15 0 ° С под нулата по Целзий. Когато нула Келвин молекули са фиксирани и не термично движение. Когато съществува нула градуса Целзий топлинна молекулно движение, тялото има вътрешна енергия и може да му се даде на друг орган, ако температурата е под тази нула. Следователно, температурата, измерена в градуси по Келвин, отговаря на термично състояние на организма и се характеризира с вярно.

Задача. Определяне на промяната на налягането в контейнера, когато температурата се увеличава от 20 до 40 0 ​​С, например 2 пъти. Обаче, абсолютната температура се увеличава 293-313 К, или 1.07 пъти. Правилен отговор: Увеличението на налягане е право пропорционална на абсолютната температурна промяна, т.е. 1.07 пъти.

Абсолютно налягане. Налягане нарича silaF. който действа върху единица площ от повърхността S по нормален към него:

В международната система на дялове на сила на единица приет един N (нютон) на единица площ на 1 м 2 за единица налягане от 1 Pa (Pascal), т.е.

Уставният за единици за временно ползване старата система единици QGSM налягане са 1 кгс / см 2 1 метър вода. Чл. 1 mm вода. ва .. 1 kg / т2. Комуникацията между звената на налягане е посочено в следните системи:

10 m на вода. Чл. = 1 кгс / см 2 = 10 3 Ра, 1 mm вода. Чл. = 1 кг / m 2 = 10 Ра, 1 Pa = 0.1 mm вода. Чл.

Па множество единици (килограм и megapascal), използвани поради малкото количество Паскал:

1 ИОС = 1,000 Pa; 1 МРа = 10 6 Ра. След 1MPa = 10 кгс / см 2 и 1 кгс / ст2 = 0.1 МРа.

Фиг.1. Измерване на свръхналягане и подналягане течност (вода) манометър U-образна форма и размер вакуум

Ако работното P флуид под налягане вътре в съда над атмосферното Б. се нарича съкращения. Стойността rizb свръхналягане уреди измерват и затова често се наричат ​​габарит. Налягането, което е по-ниско от Б. rvak наречен вакуумно налягане или вакуум и се измерва с уред за измерване на вакуум. Фиг. 1 rizb свръхналягане и подналягане rvak течни колони съответстват vysotoyh мм.

Вакуум габарити и са изложени на налягането работен флуид и атмосферното налягане на въздуха, т.е. барометрично налягане.

В примера U-образна течност манометър (вакуумметър) може да се покаже, че свръхналягане е разликата на налягането работен флуид и барометричното налягане:

и vakuumetricheskoe (вакуум) - разликата на барометричното налягане и налягането на работния флуид:

В първия случай течност налягането работа, р е сумата на барометричното налягане и показанията на манометъра и втората - тяхното разликата:

Параметър на състояние е работното налягане течност в съда (тръба), който се нарича абсолютно налягане. За неговото определение използва четения и изчислява формули, дадени по-горе.

Цел: Да се ​​определи колко пъти увеличеното налягане на парата в котела при стрелба на котела в началото на процеса показа 0.5 MPa габарит и в края на процеса - 1 МРа. барометричното налягане в двата случая е 0.1 МРа.

Решение. Налягането на манометър е увеличил в 2 пъти. Отговорът е неправилен, тъй като Не напълно да отчита реалното състояние на двойката. Правилен отговор: абсолютно налягане на парите варира от 0,6 = (0,5 + 0,1) до 1,1 = (1 +0,1) МРа и повишена 1.83 пъти. Грешката е малко повече от 9%.

Ефект на натиск върху кипяща вода. Както е известно точка на кипене на водата зависи от абсолютното налягане, при което се съхранява вода. Например, при атмосферно налягане, е равна на 100 0 ° С увеличаване на налягането, водата кипи при по-висока температура, и обратно, намаляване на налягането се понижава точката на кипене. Така при налягане от 1.4 МРа (14kgs / ст2) температурата на кипене е 194 0 ° С и при налягане от 0,03 MPa (0,3 кгс / см 2) - 70 0 С

Налягането, при което се свежда вода се нарича насищане налягане. За избягване на кипене на водата в тръбите на вода под налягане в него трябва да бъде по-високо от налягането на насищане. При температура от 150 0 С водно налягане предотвратява на кипене на водата трябва да бъде по-голяма от 0,5 МРа (5 кгс / см 2 и 50 m на вода. Член). и при 115 0 ° С - над 0,17 МРа (. 1,7 кгс / см 2 и 17 m на вода) има 0,5 МРа и 0,17 МРа насищане налягане при температури от 150 и 115 0 ° С съответно. При образуването на пара в тръбите възникне хидравличен удар, прекъсване на доставката на вода, смяна на водата протича през тръбопроводи на отоплителната система, може би унищожаването на тръбопроводи и оборудване. Съгласно правилата (p.9.3.21) за предотвратяване на кипене на налягането на водата при високи точки на загряване на вода при температура над 100 0 С трябва да бъде по-голяма от очакваната не по-малко от 0,05 МРа (0,5 кгс / см 2 или 5 m вода. с.).

Горещата вода с ниско налягане на входа на помпата може да предизвика кипене на водата в помпата и, като резултат, прекъсвания във вода, както и изпускане на въздух на отоплителната система. Наличието на въздух може да се изключи системата е в експлоатация. Съгласно правилата (p.9.3.20) налягането в тръбата за връщане трябва да надвишава статичното налягане поне 0.05 МРа (0,5 кгс / см 2 или 5 м воден стълб).