Over thermische energie in eenvoudige bewoordingen! Moderne problemen van wetenschap en onderwijs Hoe warmt de lucht in de atmosfeer op?
de belangrijkste fysieke eigenschappen lucht: luchtdichtheid, zijn dynamische en kinematische viscositeit, specifieke warmtecapaciteit, thermische geleidbaarheid, thermische diffusie, Prandtl-getal en entropie. De eigenschappen van lucht worden gegeven in tabellen, afhankelijk van de temperatuur bij normale atmosferische druk.
Luchtdichtheid versus temperatuur
Een gedetailleerde tabel met dichtheidswaarden voor droge lucht bij verschillende temperaturen en normale atmosferische druk wordt gepresenteerd. Wat is de dichtheid van lucht? De dichtheid van lucht kan analytisch worden bepaald door de massa te delen door het volume dat het inneemt. onder bepaalde omstandigheden (druk, temperatuur en vochtigheid). Het is ook mogelijk om de dichtheid te berekenen met behulp van de ideale. Hiervoor moet je weten absolute druk en luchttemperatuur, evenals zijn gasconstante en molair volume. Met deze vergelijking kunt u de dichtheid van lucht in droge toestand berekenen.
op de praktijk, om erachter te komen wat de dichtheid van lucht is bij verschillende temperaturen, is het handig om kant-en-klare tabellen te gebruiken. Bijvoorbeeld de gegeven tabel met dichtheidswaarden atmosferische lucht afhankelijk van zijn temperatuur. De luchtdichtheid in de tabel wordt uitgedrukt in kilogram per kubieke meter en wordt gegeven in het temperatuurbereik van min 50 tot 1200 graden Celsius bij normale atmosferische druk (101325 Pa).
t, °С | ρ, kg / m 3 | t, °С | ρ, kg / m 3 | t, °С | ρ, kg / m 3 | t, °С | ρ, kg / m 3 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
-50 | 1,584 | 20 | 1,205 | 150 | 0,835 | 600 | 0,404 |
-45 | 1,549 | 30 | 1,165 | 160 | 0,815 | 650 | 0,383 |
-40 | 1,515 | 40 | 1,128 | 170 | 0,797 | 700 | 0,362 |
-35 | 1,484 | 50 | 1,093 | 180 | 0,779 | 750 | 0,346 |
-30 | 1,453 | 60 | 1,06 | 190 | 0,763 | 800 | 0,329 |
-25 | 1,424 | 70 | 1,029 | 200 | 0,746 | 850 | 0,315 |
-20 | 1,395 | 80 | 1 | 250 | 0,674 | 900 | 0,301 |
-15 | 1,369 | 90 | 0,972 | 300 | 0,615 | 950 | 0,289 |
-10 | 1,342 | 100 | 0,946 | 350 | 0,566 | 1000 | 0,277 |
-5 | 1,318 | 110 | 0,922 | 400 | 0,524 | 1050 | 0,267 |
0 | 1,293 | 120 | 0,898 | 450 | 0,49 | 1100 | 0,257 |
10 | 1,247 | 130 | 0,876 | 500 | 0,456 | 1150 | 0,248 |
15 | 1,226 | 140 | 0,854 | 550 | 0,43 | 1200 | 0,239 |
Bij 25°C heeft lucht een dichtheid van 1,185 kg/m 3 . Bij verwarming neemt de dichtheid van lucht af - de lucht zet uit (het specifieke volume neemt toe). Bij een temperatuurstijging tot bijvoorbeeld 1200°C wordt een zeer lage luchtdichtheid bereikt, gelijk aan 0,239 kg/m 3 , wat 5 keer minder is dan zijn waarde bij kamertemperatuur. In het algemeen maakt de vermindering van de verwarming het mogelijk dat een proces zoals natuurlijke convectie plaatsvindt en wordt dit bijvoorbeeld gebruikt in de luchtvaart.
Als we de dichtheid van lucht vergelijken met, dan is lucht drie ordes van grootte lichter - bij een temperatuur van 4 ° C is de dichtheid van water 1000 kg / m 3 en de dichtheid van lucht is 1,27 kg / m 3. Het is ook noodzakelijk om de waarde van de luchtdichtheid onder normale omstandigheden te noteren. Normale omstandigheden voor gassen zijn die waaronder hun temperatuur 0 ° C is en de druk gelijk is aan de normale atmosferische druk. Dus volgens de tabel luchtdichtheid onder normale omstandigheden (bij NU) is 1.293 kg/m 3.
Dynamische en kinematische viscositeit van lucht bij verschillende temperaturen
Bij het uitvoeren van thermische berekeningen is het noodzakelijk om de waarde van de luchtviscositeit (viscositeitscoëfficiënt) bij verschillende temperaturen te kennen. Deze waarde is nodig om de Reynolds-, Grashof-, Rayleigh-getallen te berekenen, waarvan de waarden het stroomregime van dit gas bepalen. De tabel toont de waarden van de coëfficiënten van dynamic μ en kinematisch ν luchtviscositeit in het temperatuurbereik van -50 tot 1200°C bij atmosferische druk.
De viscositeit van lucht neemt aanzienlijk toe met toenemende temperatuur. De kinematische viscositeit van lucht is bijvoorbeeld gelijk aan 15,06 10 -6 m 2 / s bij een temperatuur van 20 ° C, en met een temperatuurstijging tot 1200 ° C wordt de viscositeit van de lucht gelijk aan 233,7 10 -6 m 2 / s, dat wil zeggen, het neemt 15,5 keer toe! De dynamische viscositeit van lucht bij een temperatuur van 20°C is 18,1·10 -6 Pa·s.
Wanneer lucht wordt verwarmd, nemen de waarden van zowel de kinematische als de dynamische viscositeit toe. Deze twee grootheden zijn met elkaar verbonden door de waarde van luchtdichtheid, waarvan de waarde afneemt wanneer dit gas wordt verwarmd. Een toename van de kinematische en dynamische viscositeit van lucht (evenals van andere gassen) tijdens verwarming gaat gepaard met een intensere trilling van luchtmoleculen rond hun evenwichtstoestand (volgens de MKT).
t, °С | μ 10 6 , Pa s | ν 10 6, m 2 / s | t, °С | μ 10 6 , Pa s | ν 10 6, m 2 / s | t, °С | μ 10 6 , Pa s | ν 10 6, m 2 / s |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
-50 | 14,6 | 9,23 | 70 | 20,6 | 20,02 | 350 | 31,4 | 55,46 |
-45 | 14,9 | 9,64 | 80 | 21,1 | 21,09 | 400 | 33 | 63,09 |
-40 | 15,2 | 10,04 | 90 | 21,5 | 22,1 | 450 | 34,6 | 69,28 |
-35 | 15,5 | 10,42 | 100 | 21,9 | 23,13 | 500 | 36,2 | 79,38 |
-30 | 15,7 | 10,8 | 110 | 22,4 | 24,3 | 550 | 37,7 | 88,14 |
-25 | 16 | 11,21 | 120 | 22,8 | 25,45 | 600 | 39,1 | 96,89 |
-20 | 16,2 | 11,61 | 130 | 23,3 | 26,63 | 650 | 40,5 | 106,15 |
-15 | 16,5 | 12,02 | 140 | 23,7 | 27,8 | 700 | 41,8 | 115,4 |
-10 | 16,7 | 12,43 | 150 | 24,1 | 28,95 | 750 | 43,1 | 125,1 |
-5 | 17 | 12,86 | 160 | 24,5 | 30,09 | 800 | 44,3 | 134,8 |
0 | 17,2 | 13,28 | 170 | 24,9 | 31,29 | 850 | 45,5 | 145 |
10 | 17,6 | 14,16 | 180 | 25,3 | 32,49 | 900 | 46,7 | 155,1 |
15 | 17,9 | 14,61 | 190 | 25,7 | 33,67 | 950 | 47,9 | 166,1 |
20 | 18,1 | 15,06 | 200 | 26 | 34,85 | 1000 | 49 | 177,1 |
30 | 18,6 | 16 | 225 | 26,7 | 37,73 | 1050 | 50,1 | 188,2 |
40 | 19,1 | 16,96 | 250 | 27,4 | 40,61 | 1100 | 51,2 | 199,3 |
50 | 19,6 | 17,95 | 300 | 29,7 | 48,33 | 1150 | 52,4 | 216,5 |
60 | 20,1 | 18,97 | 325 | 30,6 | 51,9 | 1200 | 53,5 | 233,7 |
Let op: wees voorzichtig! De viscositeit van lucht wordt gegeven tot de macht 106 .
Specifieke warmtecapaciteit van lucht bij temperaturen van -50 tot 1200°С
Een tabel met de soortelijke warmtecapaciteit van lucht bij verschillende temperaturen wordt gepresenteerd. De warmtecapaciteit in de tabel wordt gegeven bij constante druk (isobare warmtecapaciteit van lucht) in het temperatuurbereik van min 50 tot 1200°C voor droge lucht. Wat is de soortelijke warmtecapaciteit van lucht? De waarde van de soortelijke warmtecapaciteit bepaalt de hoeveelheid warmte die moet worden geleverd aan één kilogram lucht bij constante druk om de temperatuur met 1 graad te verhogen. Om bijvoorbeeld bij 20°C 1 kg van dit gas met 1°C te verwarmen in een isobaar proces, is 1005 J warmte nodig.
De soortelijke warmtecapaciteit van lucht neemt toe naarmate de temperatuur stijgt. De afhankelijkheid van de massawarmtecapaciteit van lucht van de temperatuur is echter niet lineair. In het bereik van -50 tot 120°C verandert de waarde praktisch niet - onder deze omstandigheden is de gemiddelde warmtecapaciteit van lucht 1010 J/(kg deg). Volgens de tabel is te zien dat de temperatuur een significant effect begint te krijgen vanaf een waarde van 130°C. De luchttemperatuur beïnvloedt echter de specifieke warmtecapaciteit veel zwakker dan de viscositeit. Dus bij verwarming van 0 tot 1200°C neemt de warmtecapaciteit van lucht slechts 1,2 keer toe - van 1005 tot 1210 J/(kg deg).
Opgemerkt moet worden dat de warmtecapaciteit van vochtige lucht hoger is dan die van droge lucht. Als we lucht vergelijken, is het duidelijk dat water een hogere waarde heeft en het watergehalte in de lucht leidt tot een toename van de soortelijke warmte.
t, °С | Cp, J/(kg gr.) | t, °С | Cp, J/(kg gr.) | t, °С | Cp, J/(kg gr.) | t, °С | Cp, J/(kg gr.) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
-50 | 1013 | 20 | 1005 | 150 | 1015 | 600 | 1114 |
-45 | 1013 | 30 | 1005 | 160 | 1017 | 650 | 1125 |
-40 | 1013 | 40 | 1005 | 170 | 1020 | 700 | 1135 |
-35 | 1013 | 50 | 1005 | 180 | 1022 | 750 | 1146 |
-30 | 1013 | 60 | 1005 | 190 | 1024 | 800 | 1156 |
-25 | 1011 | 70 | 1009 | 200 | 1026 | 850 | 1164 |
-20 | 1009 | 80 | 1009 | 250 | 1037 | 900 | 1172 |
-15 | 1009 | 90 | 1009 | 300 | 1047 | 950 | 1179 |
-10 | 1009 | 100 | 1009 | 350 | 1058 | 1000 | 1185 |
-5 | 1007 | 110 | 1009 | 400 | 1068 | 1050 | 1191 |
0 | 1005 | 120 | 1009 | 450 | 1081 | 1100 | 1197 |
10 | 1005 | 130 | 1011 | 500 | 1093 | 1150 | 1204 |
15 | 1005 | 140 | 1013 | 550 | 1104 | 1200 | 1210 |
Thermische geleidbaarheid, thermische diffusie, Prandtl-getal van lucht
De tabel toont fysieke eigenschappen van atmosferische lucht zoals thermische geleidbaarheid, thermische diffusie en het Prandtl-getal, afhankelijk van de temperatuur. De thermofysische eigenschappen van lucht worden gegeven in het bereik van -50 tot 1200°C voor droge lucht. Volgens de tabel is te zien dat de aangegeven eigenschappen van lucht sterk afhankelijk zijn van de temperatuur en dat de temperatuurafhankelijkheid van de beschouwde eigenschappen van dit gas anders is.
Bij het ontwerpen van een luchtverwarmingssysteem worden kant-en-klare luchtverwarmers gebruikt.
Voor de juiste selectie van de benodigde apparatuur is het voldoende om te weten: het benodigde vermogen van de luchtverwarmer, die vervolgens in het toewordt gemonteerd, de luchttemperatuur aan de uitlaat van de luchtverwarmerinstallatie en de koelvloeistofstroom tarief.
Om de gemaakte berekeningen te vereenvoudigen, wordt een online rekenmachine voor het berekenen van de basisgegevens voor de juiste selectie van een verwarming onder uw aandacht gebracht.
- Thermische kracht van de verwarming kW. Voer in de velden van de rekenmachine de initiële gegevens in over het luchtvolume dat door de verwarmer gaat, gegevens over de temperatuur van de lucht die de inlaat binnenkomt en de vereiste temperatuur van de luchtstroom bij de uitlaat van de verwarmer.
- uitlaat luchttemperatuur:. In de daarvoor bestemde velden moet u de initiële gegevens invoeren over het volume verwarmde lucht, de temperatuur van de luchtstroom bij de inlaat van de installatie en de warmteafgifte van de verwarming die tijdens de eerste berekening is verkregen.
- Koelvloeistof verbruik. Om dit te doen, voert u de initiële gegevens in de velden van de online calculator in: het thermisch vermogen van de installatie verkregen tijdens de eerste berekening, de temperatuur van de koelvloeistof die aan de inlaat van de verwarming wordt geleverd en de temperatuurwaarde aan de uitlaat van de apparaat.
Berekening van het verwarmingsvermogen
Verwarming van de atmosfeer (luchttemperatuur).
De atmosfeer ontvangt meer warmte van het onderliggende aardoppervlak dan rechtstreeks van de zon. Warmte wordt overgedragen aan de atmosfeer door middel van moleculaire thermische geleidbaarheid:,convectie, het vrijkomen van soortelijke verdampingswarmte bij condensatie waterdamp in de atmosfeer. Daarom neemt de temperatuur in de troposfeer gewoonlijk af met de hoogte. Maar als het oppervlak meer warmte aan de lucht afgeeft dan het in dezelfde tijd ontvangt, koelt het af en koelt de lucht erboven ook af. In dit geval stijgt de luchttemperatuur met de hoogte. Zo'n positie heet temperatuur inversie . Het kan in de zomer 's nachts worden waargenomen, in de winter - boven het besneeuwde oppervlak. Temperatuurinversie is gebruikelijk in de poolgebieden. De reden voor de inversie, naast het afkoelen van het oppervlak, kan verplaatsing zijn warme lucht koude lucht die eronder stroomt of koude lucht die naar de bodem van intermountain-bassins stroomt.
In een rustige troposfeer daalt de temperatuur met de hoogte met gemiddeld 0,6 ° voor elke 100 m. Wanneer droge lucht stijgt, neemt deze indicator toe en kan deze 1 ° per 100 m bereiken, en wanneer vochtige lucht stijgt, neemt deze af. Dit wordt verklaard door het feit dat de opstijgende lucht uitzet en hieraan energie (warmte) wordt uitgegeven, en wanneer vochtige lucht opstijgt, condenseert waterdamp en komt er warmte vrij.
De temperatuur van de opstijgende lucht verlagen - de belangrijkste reden voor de vorming van wolken . De dalende lucht, die onder hoge druk valt, wordt gecomprimeerd en de temperatuur stijgt.
Temperatuur lucht verandert periodiek overdag en het hele jaar door.
BIJ zijn dagelijkse gang er is één maximum (in de middag) en één minimum (vóór zonsopgang). Van de evenaar tot de polen nemen de dagelijkse amplitudes van temperatuurschommelingen af. Maar tegelijkertijd zijn ze altijd groter over land dan over de oceaan.
BIJ jaarlijkse cursus temperatuur- lucht op de evenaar - twee maxima (na de equinoxen) en twee minima (na de zonnewendes). Op tropische, gematigde en polaire breedtegraden - één maximum en één minimum. De amplitudes van jaarlijkse schommelingen in de luchttemperatuur nemen toe met toenemende breedtegraad. Op de evenaar zijn ze minder dan dagelijks: 1-2°C boven de oceaan en tot 5°C - boven land. Op tropische breedtegraden - over de oceaan - 5 ° C, over land - tot 15 ° C. BIJ gematigde breedtegraden van 10-15°C boven de oceaan tot 60°C of meer over land. Op de poolstreken heerst de negatieve temperatuur, de jaarlijkse schommelingen bereiken 30-40 ° C.
Het juiste dagelijkse en jaarlijkse verloop van de luchttemperatuur, als gevolg van veranderingen in de hoogte van de zon boven de horizon en de lengte van de dag, wordt bemoeilijkt door niet-periodieke veranderingen die worden veroorzaakt door de beweging van luchtmassa's met verschillende temperaturen. Het algemene patroon van temperatuurverdeling in onderste laag troposfeer-zijn afname in de richting van de evenaar naar de polen.
Als gemiddelde jaarlijkse luchttemperatuur alleen afhing van de breedtegraad, zou de verspreiding op het noordelijk en zuidelijk halfrond hetzelfde zijn. In werkelijkheid wordt de verdeling echter aanzienlijk beïnvloed door verschillen in de aard van het onderliggende oppervlak en de overdracht van warmte van lage breedtegraden naar hoge breedtegraden.
Als gevolg van warmteoverdracht is de luchttemperatuur aan de evenaar lager en aan de polen hoger dan zonder dit proces. Zuidelijk halfrond kouder dan het noorden, voornamelijk vanwege het met ijs en sneeuw bedekte land nabij de Zuidpool. Gemiddelde temperatuur lucht in de onderste laag van twee meter voor de hele aarde +14°C, wat overeenkomt met het gemiddelde jaarlijkse temperatuur lucht bij 40°N
AFHANKELIJKHEID VAN LUCHTEMPERATUUR VAN GEOGRAFISCHE LATITUDE
De verdeling van de luchttemperatuur nabij het aardoppervlak wordt weergegeven door middel van isothermen - lijnen die plaatsen met dezelfde temperatuur verbinden. Isothermen vallen niet samen met parallellen. Ze buigen en bewegen van het vasteland naar de oceaan en vice versa.
luchtdruk
Lucht heeft massa en gewicht en oefent daarom druk uit op het oppervlak dat ermee in contact komt. De druk die de lucht uitoefent op aardoppervlak en alle objecten erop heten luchtdruk . Deze is gelijk aan het gewicht van de bovenliggende luchtkolom en is afhankelijk van de luchttemperatuur: hoe hoger de temperatuur, hoe lager de druk.
De druk van de atmosfeer op het onderliggende oppervlak is gemiddeld 1.033 g per 1 cm 2 (meer dan 10 ton per m 2 ). De druk wordt gemeten in millimeters kwik, millibar (1 mb = 0,75 mm Hg) en hectopascal (1 hPa = 1 mb). Met de hoogte neemt de druk af: In de onderste laag van de troposfeer, tot een hoogte van 1 km, neemt deze af met 1 mm Hg. Kunst. voor elke 10 m. Hoe hoger, hoe langzamer de druk afneemt. normale druk op oceaanniveau - 760 mm. Rechts Kunst.
De algemene drukverdeling op het aardoppervlak heeft een zonale karakter:
Seizoen |
over het vasteland |
over de oceaan |
|
Op equatoriale breedtegraden |
|||
Op tropische breedtegraden |
|||
Laag |
hoog |
||
Op gematigde breedtegraden |
hoog |
Laag |
|
Laag |
|||
Op poolbreedten |
|||
Zo wisselen zowel in de winter als de zomer, en over de continenten en over de oceaan, zones van hoge en lage druk af. De drukverdeling is duidelijk zichtbaar op de isobarenkaarten van januari en juli. isobaren - lijnen die plaatsen met gelijke druk verbinden. Hoe dichter ze bij elkaar zijn, hoe sneller de druk verandert met de afstand. De hoeveelheid verandering in druk per afstandseenheid (100 km) wordt genoemd drukgradiënt .
De verandering in druk wordt verklaard door de beweging van lucht. Het stijgt waar er meer lucht is en daalt waar de lucht weggaat. belangrijkste reden luchtbeweging - de verwarming en koeling van het onderliggende oppervlak. Terwijl de lucht van het oppervlak opwarmt, zet het uit en snelt het omhoog. Nadat het een hoogte heeft bereikt waarop de dichtheid groter is dan de dichtheid van de omringende lucht, verspreidt het zich naar de zijkanten. Daarom neemt de druk op het warme oppervlak af (equatoriale breedtegraden, tropische breedtegraden op het vasteland in de zomer). Maar tegelijkertijd neemt het toe in aangrenzende gebieden, hoewel de temperatuur daar niet veranderde (tropische breedtegraden in de winter).
Boven het koude oppervlak koelt de lucht af en condenseert, en klampt zich vast aan het oppervlak (polaire breedtegraden, het continentale deel van gematigde breedtegraden in de winter). Aan de bovenkant neemt de dichtheid af en komt er lucht van opzij. De hoeveelheid boven het koude oppervlak neemt toe, de druk erop neemt toe. Tegelijkertijd, waar de lucht is vertrokken, neemt de druk af zonder de temperatuur te veranderen. Verwarmen en afkoelen van lucht vanaf het oppervlak gaat gepaard met herverdeling en drukverandering.
Op equatoriale breedtegraden druk is altijd verminderd. Dit komt door het feit dat de lucht die vanaf het oppervlak wordt verwarmd, stijgt en vertrekt naar tropische breedtegraden, waardoor daar een verhoogde druk ontstaat.
Boven het koude oppervlak in het Noordpoolgebied en Antarctica druk verhoogd. Het wordt gecreëerd door lucht die van gematigde streken naar de plaats van gecondenseerde koude lucht komt. De uitstroom van lucht naar de polaire breedtegraden is de reden voor de afname van de druk in gematigde breedtegraden.
Dientengevolge, banden van lage (equatoriale en gematigde) en hoge bloeddruk(tropisch en polair). Afhankelijk van het seizoen verschuiven ze iets naar het zomerhalfrond (“de zon volgen”).
Polaire gebieden met hoge druk zetten in de winter uit en krimpen in de zomer, maar bestaan het hele jaar door. Lagedrukgordels blijven het hele jaar bestaan in de buurt van de evenaar en op gematigde breedten van het zuidelijk halfrond.
In de winter, op de gematigde breedtegraden van het noordelijk halfrond, loopt de druk over de continenten sterk op en "breekt" de lagedrukgordel. Gesloten lagedrukgebieden bestaan alleen boven de oceanen - IJslands en Aleoeten dieptepunten. Over de continenten, integendeel, winter hoogtepunten :Aziatisch (Siberisch) en Noord Amerikaan. In de zomer, op de gematigde breedtegraden van het noordelijk halfrond, wordt de lagedrukgordel hersteld.
Een enorm lagedrukgebied met een centrum op tropische breedtegraden vormt zich in de zomer boven Azië - Aziatisch Laag. Op tropische breedtegraden zijn de continenten altijd warmer dan de oceanen en is de druk erop lager. Daarom zijn er boven de oceanen: subtropische hoogtepunten :Noord-Atlantische Oceaan (Azoren), Noordelijke Stille Oceaan, Zuidelijke Atlantische Oceaan, Zuidelijke Stille Oceaan en Zuid-Indiaas.
Dus als gevolg van verschillende verwarming en koeling van de continentale en wateroppervlakken (het continentale oppervlak warmt sneller op en koelt sneller af), de aanwezigheid van warme en koude stromingen en andere oorzaken op aarde, behalve riemen luchtdruk gesloten gebieden met lage en hoge druk kunnen voorkomen.
1. Warmteverbruik voor toevoerluchtverwarming
Q t \u003d L ∙ ρ lucht. met lucht. ∙(t int. - t uit.),
waar:
lucht. is de luchtdichtheid. De dichtheid van droge lucht bij 15°C op zeeniveau is 1.225 kg/m³;
met lucht – soortelijke warmtecapaciteit van lucht gelijk aan 1 kJ/(kg∙K)=0,24 kcal/(kg∙°С);
t int. – luchttemperatuur aan de uitgang van de verwarming, °С;
t uit. - buitenluchttemperatuur, °С (luchttemperatuur van de koudste periode van vijf dagen met een beveiliging van 0,92 volgens Building Climatology).
2. Koelvloeistofdebiet voor de verwarming
G \u003d (3.6 ∙ Q t) / (s in ∙ (t pr -t arr)),
waar:
3.6 - conversiefactor W naar kJ/h (om het debiet in kg/h te verkrijgen);
G - waterverbruik voor verwarming van de kachel, kg / h;
Q t - thermisch vermogen van de verwarming, W;
c c - soortelijke warmtecapaciteit van water, gelijk aan 4,187 kJ / (kg ∙ K) \u003d 1 kcal / (kg ∙ ° С);
t pr. - koelvloeistoftemperatuur (rechte lijn), ° С;
t uit. – temperatuur warmtedrager (retourleiding), °C.
3. De keuze van de buisdiameter voor het verwarmen van de kachel:
Waterverbruik voor de verwarming , kg/u4. I-d diagram van het luchtverwarmingsproces
Het proces van het verwarmen van de lucht in de heater verloopt bij d=const (bij een constant vochtgehalte).
Verandering in rookgasrecirculatie . Gasrecirculatie wordt veel gebruikt om het bereik van de temperatuurregeling van oververhitte stoom uit te breiden en maakt het mogelijk de temperatuur van de oververhitte stoom te handhaven, zelfs bij lage belasting van de keteleenheid. Sinds kort wint ook rookgasrecirculatie aan populariteit als methode om NOx-vorming te verminderen. Het wordt ook gebruikt om de rookgassen te recirculeren in de luchtstroom vóór de branders, wat effectiever is in termen van het onderdrukken van de vorming van NOx.
De introductie van relatief koude gerecirculeerde gassen in het onderste deel van de oven leidt tot een afname van de warmteopname van de en tot een toename van de gastemperatuur aan de uitlaat van de oven en in de convectieve gaskanalen, inclusief het rookgas temperatuur. Een toename van de totale stroom rookgassen in het gedeelte van het gaspad vóór de selectie van gassen voor recirculatie draagt bij aan een toename van de warmteoverdrachtscoëfficiënten en warmteabsorptie van convectieve verwarmingsoppervlakken.
Rijst. 2.29. Veranderingen in stoomtemperatuur (curve 1), heteluchttemperatuur (curve 2) en rookgasverliezen (curve 3) afhankelijk van het aandeel rookgasrecirculatie r.
Op afb. 2.29 toont de kenmerken van de TP-230-2-keteleenheid met een verandering in het aandeel van gasrecirculatie naar het onderste deel van de oven. Hier het aandeel recycling
waarbij V rc het volume van de voor recirculatie afgevoerde gassen is; V r - het gasvolume op het selectiepunt voor recirculatie zonder rekening te houden met V rc. Zoals te zien is, leidt een verhoging van het aandeel recirculatie met elke 10% tot een verhoging van de rookgastemperatuur met 3-4°C, Vr - met 0,2%, stoomtemperatuur - met 15 ° C, en de aard van de afhankelijkheid is bijna lineair. Deze verhoudingen zijn niet eenduidig voor alle ketels. Hun waarde hangt af van de temperatuur van de gerecirculeerde gassen (de plaats van gasinname) en de wijze van introductie ervan. De afvoer van gerecirculeerde gassen in het bovenste deel van de oven heeft geen invloed op de werking van de oven, maar leidt tot een aanzienlijke verlaging van de temperatuur van de gassen in het gebied van de oververhitter en als gevolg daarvan tot een afname in de temperatuur van de oververhitte stoom, hoewel het volume van verbrandingsproducten toeneemt. Het afvoeren van gassen in het bovenste deel van de oven kan worden gebruikt om de oververhitter tegen schokken te beschermen. hoge temperatuur gassen en verminderen oververhitting slakken.
Uiteraard leidt het gebruik van gasrecirculatie niet alleen tot een afname van het rendement. bruto, maar ook efficiëntie netto van de keteleenheid, omdat dit een toename van het elektriciteitsverbruik voor eigen behoeften veroorzaakt.
Rijst. 2.30. Afhankelijkheid van warmteverliezen bij mechanische onderverbranding van de temperatuur van hete lucht.
Verandering van de hete luchttemperatuur. De verandering in heteluchttemperatuur is het gevolg van een verandering in de bedrijfsmodus van de luchtverwarmer onder invloed van factoren zoals veranderingen in temperatuurverschil, warmteoverdrachtscoëfficiënt, gas- of luchtstroom. Het verhogen van de temperatuur van de hete lucht verhoogt, zij het licht, het niveau van warmteafgifte in de oven. De heteluchttemperatuur heeft een significant effect op de eigenschappen van ketels die werken op brandstof met een lage vluchtige output. Een afname van tg.v verslechtert in dit geval de omstandigheden voor brandstofontsteking, de wijze van drogen en malen van de brandstof, leidt tot een verlaging van de temperatuur van het luchtmengsel bij de inlaat van de branders, wat kan leiden tot een toename van verliezen bij mechanische onderverbranding (zie Fig. 2.30).
. Wijzigen van de voorverwarmtemperatuur van de lucht. Luchtvoorverwarmen voordat de luchtverwarmer wordt gebruikt om de temperatuur van de wand van de verwarmingsoppervlakken te verhogen om het corrosieve effect van rookgassen daarop te verminderen, vooral wanneer brandstoffen met een hoog zwavelgehalte worden verbrand. Volgens PTE mag bij het verbranden van zwavelhoudende stookolie de luchttemperatuur voor buisvormige luchtverwarmers niet lager zijn dan 110 ° C, en voor regeneratieve - niet lager dan 70 ° C.
Het voorverwarmen van lucht kan worden uitgevoerd door hete lucht te recirculeren naar de inlaat van de blaasventilatoren, maar in dit geval neemt het rendement van de keteleenheid af als gevolg van een toename van het elektriciteitsverbruik voor de explosie en een stijging van de temperatuur van de de rookgassen. Daarom is het raadzaam om de lucht boven 50°C te verwarmen in kachels die werken op selectieve stoom of heet water.
Bij luchtvoorverwarmen neemt de warmteopname van de luchtverwarmer af door een afname van het temperatuurverschil, terwijl de rookgastemperatuur en het warmteverlies toenemen. Voor het voorverwarmen van lucht zijn ook extra energiekosten nodig voor de luchttoevoer naar de luchtverwarmer. Afhankelijk van het niveau en de methode van luchtvoorverwarming, voor elke 10 ° C luchtvoorverwarming, is het rendement bruto veranderingen met ongeveer 0,15-0,25%, en de temperatuur van de rookgassen - met 3-4,5 ° C.
Aangezien het aandeel warmte dat voor luchtvoorverwarming wordt afgenomen in verhouding tot de warmteafgifte van ketels vrij groot is (2-3,5%), is de keuze van het optimale luchtverwarmingsschema van groot belang.
Koude lucht
Rijst. 2.31. Schema van tweetraps luchtverwarming in verwarmers met netwerkwater en selectieve stoom:
1 - netwerkverwarmers; 2 - de eerste fase van luchtverwarming met netwerkwater van het verwarmingssysteem; 3 - de tweede fase van luchtverwarming pzrom; 4 - pomp voor het toevoeren van retournetwerkwater aan verwarmingstoestellen; 5 - netwerkwater voor luchtverwarming (regeling voor de zomerperiode); 6 - netwerkwater voor luchtverwarming (regeling voor de winterperiode).
- Runentraining: waar te beginnen?
- Runen voor beginners: definitie, concept, beschrijving en uiterlijk, waar te beginnen, werkregels, functies en nuances bij het gebruik van runen Hoe runen te leren begrijpen
- Hoe maak je een huis of appartement schoon van negativiteit?
- zal al je mislukkingen wegvagen, dingen van de grond halen en alle deuren openen voor zijn meester!