3. Основы проведения тепловых расчетов
3.1. Некоторые основные понятия
Скрытая теплота плавления — количество тепла, необходимое для превращения 1 кг вещества при температуре расплавления из твердого состояния в жидкое, выражается в кДж/кг (аналогично определяются теплоты других превращений — разложения веществ; испарения; аллотропических превращений; т. е. превращений из одной фазы в другую, например: α-Fе в β-Fе и др.
Удельная теплоемкость — количество тепла, необходимое для нагревания единицы вещества (1 кг, м3) на 1 К (1°С), выражается в кДж/ (кг*К), кДж/ (м3*К).
Теплоемкость веществ изменяется при изменении температуры, поэтому различают истинную теплоемкость (при данной температуре) и среднюю теплоемкость в интервале температур от t1 до t2 (табл. 3, 4).
Таблица 3. Средняя удельная теплоемкость Суд ср в интервале от 0 °С до температуры плавления 1ПЛ и в жидком состоянии (> tПЛ) и теплота плавления Δ Нпл (тепло, поглощаемое при плавлении)
Материал
|
Cуд. ср , кДж/ (кг*К) |
ΔHпл, кДж/кг |
||
0 оС – tпл |
> tпл |
|||
Сталь |
0,7 |
0,84 |
259,8 |
|
Чугун |
0,745 |
0,88 |
217,9 |
|
Шлак оснорной |
~ 1,2
|
~1,2
|
209,5 |
|
Таблица 4. Средняя удельная теплоемкость газов.
Газ |
С'ср, кДж/ (м3 • °С) при различной температуре, °С |
||||
0 |
1400 |
1500 |
1600 |
1700 |
|
CO |
1,302 |
1,461 |
1,470 |
1,478 |
1,486; |
CO2
|
1,620 |
2,341 |
2,364 |
2,385 |
2,404 |
H2
|
1,278
|
1,361
|
1,369
|
1,377
|
1,386
|
Н2О
|
1,491
|
1,815
|
1,839
|
1,862
|
1,884
|
N2 |
1,333
|
1,437
|
1,447
|
1,455
|
1,462 !
|
O2 |
1,308
|
1,522
|
1,531
|
1,540.
|
1,548
|
Аг
|
0,928
|
0,928
|
0,928
|
0,928
|
0,928 :
|
Физическое тепло (энтальпия) вещества при данной температуре равно количеству тепла, затраченного на нагрев вещества от 0°С до этой температуры (или выделяемого веществом при охлаждении до 0°С); При температуре t°С физическое тепло Qt вещества, находящегося в интервале температур 0 — t°С либо в твердом, либо в жидком, либо в газообразном состоянии определяют по формуле
Qt = CCp*t*G
где Сср—удельная теплоемкость вещества, средняя в интервале температур 0 — t °С, кДж/(кг*°С) или кДж/(м3*°С); G — количество вещества, кг (м3).
Физическое тепло жидкого вещества, имеющего температуру плавления в интервале 0 — t °С, равно:
кДж
где
соответственно температура плавления
вещества, °С и скрытая теплота плавления,
кДж/кг; С,Ср
(т) — средння в интервале от t°
до t
Пл
удельная теплоемкость твердого вещества;
Сср
(ж)
— средняя в интервале от t
пл
до t
удельная теплоемкость жидкого вещества,
кДж/(кг*К).
Теплота сгорания топлива — количество тепла, выделяющегося при сгорании (окислении) 1 кг или 1 м3 топлива, выражается в МДж/кг для твердого и жидкого топлива и в МДж/ м3 для газообразного топлива. Теплота сгорания некоторых видов топлива приведена ниже:
Топливо: Теплота сгорания, МДж/ кг (МДж/ м3)
природный газ (33,5 – 35,6)
мазут 38 – 42
кокс 26 – 32
каменный уголь 23 – 29
антрацит 32 – 33
доменный газ (3,5 – 5,0)
коксовый газ (15 – 19)