Завдання на самостійну роботу

1. Вивчити основні поняття теплотехніки.

2. Вивчити поняття природньої циркуляції води.

3. Вивчити поняття про тиск рідини у відкритій та закритій посудині.

Вступ.

Теплотехніка — загальнотехнічна дисципліна, яка вивчає методи отримання перетворення, передачі та використання теплоти, а також принцип дії і конструктивні особливості тепло- та парогенераторів теплових машин, агрегатів і пристроїв. Отже, процеси нагрівання чи охолодження, які відбуваються в закритих середовищах та обладнанні — вивчає теплотехніка. В данній темі розглянемо основні поняття про теплотехніку.

1. Теплота, одиниці її вимірювання. Способи передачі тепла. Теплопередача між продуктами згоряння і рідиною ( газом ) через розподільну стінку. Основні фактори, що впливають на величину коефіцієнта теплопередачі.

Теплота — являє собою безладний рух часток (молекул, атомів, електронів і т.д.). У якості її одиниці виміру широко використається калорія (кал) — кількість теплоти, необхідне для нагрівання 1г води на 1°С (від 19,5 до 20,5°С) при атмосферному тиску. У системі одиниць СИ одиницею виміру теплоти є джоуль (Дж) - універсальна одиниця роботи, енергії й кількості теплоти. Для практичних цілей у більшості випадків застосовують кратні одиниці: 1 кілоджоуль (кдж) = 1000 Дж; 1 мегаджоуль (МДж) = 1 000 000 Дж; 1 гигаджоуль (ГДж) = 1000000000 Дж.

Співвідношення між калорією й джоулем:

1 кал = 4,1868 Дж = 4,2 Дж.

Енергія — здатність тіла або системи тіл робити роботу. Це різні форми руху матерії, залежно від яких прийнято розрізняти механічну, теплову, електричну, хімічну, ядерну та іншу енергію.

Роботу, виконану за одиницю часу, називають потужністю. Виміряється вона у ватах (Вт). 1 Вт = 1 Дж/с.

Теплоємність — це кількість тепла, який необхідно повідомити тілу (газу), щоб підвищити температуру на 1°С. Розрізняють теплоємність масову (Cm) і об'ємну (Cv).

Під питомою масовою (об'ємною) теплоємністю розуміють кількість тепла, необхідне для нагрівання одиниці маси (об’єму) на 1 градус. Одиниці виміру: Cm — ккал/(кг-°С), в одиницях СИ—кДж/(кг.К); Сv—ккал/(м³.°С), у системі одиниць СИ—кДж/(м³-К). Знаючи питому теплоємність речовини, кількість теплоти Q, що йде на нагрівання або охолодження тіла, можна розрахувати по формулі:

Q = cm (t₂- t₁),

де с - питома теплоємність, ккал/(кг °С), кдж/(кг.К);

m- маса тіла, кг;

t₂ — t₁ — різниця кінцевої та початкової температур, °С (К).

У котельних установках тепло від продуктів згоряння газу огороджуючим топку і газоходи конструкціям та через них воді, пару, повітрю передається трьома способами: випромінюванням (радіацією), теплопровідністю та конвекцією.

Випромінювання (радіація) — передача тепла від одного тіла іншому на відстані за допомогою електромагнітних хвиль, наприклад, від факела палаючого газу поверхням нагрівання котла (трубам, барабану, чавунним секціям).

Теплопровідність — вид теплопередачі, при якому передача тепла має атомно-молекулярний характер і відбувається без макроскопічних рухів у тілі (у стінці труби елемента казана від зовнішньої поверхні до внутрішнього).

Речовини мають різну теплопровідність. Так, теплопровідність накипу більш ніж в 40, а сажі більш ніж в 200 разів нижче теплопровідності чавуну та сталі. Відкладення сажі на зовнішніх поверхнях котлоагрегату затрудняє передачу тепла від продуктів згоряння до поверхонь нагрівання і приводить до перевитрати газу.

Конвекція (конвективний теплообмін) — це передача енергії у формі теплоти переміщенням і перемішуванням нагрітих мас рідини або газу. Прикладом конвекції є розповсюдження тепла по всій кімнаті від гарячої батареї.

Нагріте повітря легшає і піднімається нагору, а на його місце надходить остигле важке. У такий спосіб здійснюється вільна (природна) конвекція. Якщо вода, що нагрілася в трубах казана, рухається під дією насосів або гаряче повітря подається механічними пристроями, таку конвекцію називають змушеною (штучної).