Способ передачи теплоты.

Различают, три способа переноса теплоты:

- теплопроводность

- излучение (радиация)

- конвекция

Теплопроводность - перенос теплоты вследствие теплового движе­ния молекул, атомов и свободных электронов, например, в твердых телах, тонких неподвижных слоях жидкости и газа.

Каждое вещество имеет свою теплопроводность она зависит от хими­ческого состава, пористости, влажности материала.

Хорошей теплопроводностью обладают металлы, незначительной те­плопроводностью обладает воздух. Слабо проводят теплоту пористые тела (асбест, сажа, накипь)

Накипь уменьшает передачу тепла от стенки котла к воде, в резуль­тате стенки перегреваются, что может привести к разрыву труб котла. На­кипь в 30-50 раз хуже проводит тепло, чем сталь.

Сажа затрудняет передачу тепла от топочных газов к стенке котла, что приводит к перерасходу топлива, снижению выработки пара или горячей воды. Сажа проводит тепло хуже стали в100 раз.

Количественной характеристикой теплопроводности является коэф­фициент теплопроводности (X): количество теплоты, передаваемые через единицу поверхности нагрева в единицу времени при разности t в ГС и толщине стенки 1 м.

1 ккал ^. м/м ^2.ч ^. град = 1,163 вт/м-град (в системе СИ)

Коэффициент теплопроводности ( ):

медь - 330 ккал ^. м/м ^2.ч ^. град

чугун — 5 4 ккал ^. м/м ^2.ч ^. град

сталь -39 ккал ^. м/м ^2.ч ^. град

асбест - 0,15 ккал ^. м/м ^2.ч ^. град

сажа - 0,05-0, ккал ^. м/м ^2.ч ^. град

накипь - 0,07-2 ккал ^. м/м ^2.ч ^. град

воздух - 0,02 ккал ^. м/м ^2.ч ^. град

Конвекция- перенос теплоты вследствие перемещения неравномер­но нагретых слоев жидкости или газов относительно поверхности какого-либо тела. Различают конвекцию естественную и принудительную.

Естественная конвекция - свободное движение жидкости или газов за счет разности плотностей неравномерно нагретых слоев.

Принудительная конвекция - вынужденное движение жидкости или газов за счет давления или разрежения, создаваемых насосами, дымосо­сами и вентиляторами.

Например: дымовые газы движутся за счет разрежения в топке, соз­даваемого дымовой трубкой или дымососам, а вода в трубах движется с помощью циркуляционных насосов.

Передача тепла конвекцией характерна только для жидкостей и газов.

Способы увеличения конвективного теплообмена:

1. Увеличение скорости потока

2. Турбулизация (завихрение)

3. Увеличение поверхности нагрева (оребрение)

4. Увеличение разности температур между греющей и нагреваемой
средами

5. Противоточное движение сред

Излучение (радиация) - передача теплоты от одного тела к другому электромагнитными волнами: происходит превращение тепловой энергии в лучистую и наоборот, лучистой в тепловую.

Например: передача теплоты от факела топлива к поверхности наг­рева котла. Радиация - наиболее эффективный способ передачи теплоты, особенно если изучающее тело имеет высокую температуру, а лучи на­правлены перпендикулярно к нагреваемой поверхности. Для увеличения теплообмена излучением в топках котлов выкладываются специальные щели, горки, форкамеры, которые одновременно являются излучателями теплоты и стабилизаторами горения.

Теплопередача.

Рассмотренные выше 3 вида теплообмена в чистом виде встреча­ются редко. Практически один вид теплообмена сопровождается другим. В котле присутствуют все три вида теплообмена, который называется сложным теплообменом.

В топке котла:

А) от факела горелки к внешней поверхности труб котла- излучением.

Б) от образующихся дымовых газов к стенке –конвекцией

В)от внешней поверхности стенки трубы к внутренней- теплопроводностью.

Г) от внутренней поверхности стенки трубы к воде, циркуляцией вдоль поверхности – конвекцией.

Основной вид передачи тепла в топке- излучение ,поэтому трубы в топке- радиационные.

В газоходах котла:

Основной вид теплообмена между дымовыми газами и водой конвективный. Излучения нет.

При некотором сгорании топлива образуется сажа, оседающая на наружной поверхности труб. Сажа содержит растворенные примеси, образующие при нагреве твердый осадок, на внутренней поверхности труб. Накипь и сажа обладает низкой теплопроводностью.(накипь в 30-59 раз; сажа – в 100 раз хуже проводит тепло ,чем сталь.).

В результате ухудшается теплообмен между дымовыми газами и водой ,что влияет на работу котла.

Теплоемкость.

Теплоемкостьюназывается способность тела поглощать теплоту. Для того, чтобы два различных вещества с одинаковой массой нагреть до одинаковой температуры, нужно затратить различное количество теплоты.

Например: на нагревание воды нужно затратить теплоты в 10 раз больше, чем на нагревание до той же температуры такого же количества железа, следовательно, каждое тело обладает своей теплоемкостью. Удель­ная теплоемкость воды - равна 1 ккал/кг*град. (теплоемкость единица массы).

Удельная теплоемкость водянного пара зависит от температуры и давления, при которых происходит нагрев. Удельная теплоемкость стали равна 0,11 ккал/кг*град, удельная теплоемкость кирпича равна 0,22 ккал/кг*град. Количество тепла, которое необходимо сообщить веществу (телу) для нагрева до определенной температуры определяется:

Q- количество тепла

m- масса тела (кг)

с - удельная теплоемкость [ккал/кг*град.]

t₁- начальная температура (°С)

t₂- конечная температура (°С).