Generalizzazione dei dati sulle perdite di calore dalle caldaie ad acqua calda all'ambiente. Calore ambientale

L'ambiente che ci circonda - aria, acqua, terra - contiene un'enorme quantità di calore. L'energia termica è associata al movimento caotico delle molecole del mezzo ed è pari a zero solo a temperatura assoluta zero (T = 0 K). A temperature ordinarie T ~ 300 K, è uguale a W = mCT, dove m è la massa del mezzo, C è la sua capacità termica specifica. A causa della sua enorme massa, questa energia è sufficiente a soddisfare tutti i bisogni dell’umanità. Questo è ciò che stanno cercando di utilizzare nei dispositivi chiamati macchine a moto perpetuo del secondo tipo.

Le macchine a moto perpetuo del secondo tipo non violano la legge di conservazione dell'energia (la prima legge della termodinamica), poiché la prendono non dal nulla, ma dall'ambiente. Contraddicono un'altra legge fondamentale della natura: la seconda legge della termodinamica, secondo la quale il lavoro in un motore termico può essere ottenuto solo in presenza di una differenza di temperatura. La presenza di energia è una condizione necessaria ma non sufficiente per il suo utilizzo pratico. Ad esempio, se c'è un lago d'alta montagna pieno d'acqua, ma non c'è la possibilità di drenarlo in un bacino con un livello inferiore, qui non è possibile costruire una centrale idroelettrica, poiché è impossibile ottenere un flusso d'acqua che fa girare le turbine. Se è presente un conduttore con potenziale elettrico positivo, è necessario un secondo conduttore con potenziale inferiore o negativo per produrre la corrente che accende la lampadina. La stessa cosa vale per il calore: affinché un motore termico possa funzionare sfruttando l'energia dell'ambiente, è necessario “drenare” la sua energia termica, che richiede un oggetto con una temperatura inferiore, chiamato frigorifero.

Secondo la termodinamica, la massima efficienza di un motore termico può essere raggiunta nel ciclo di Carnot, dove si trova

Efficienza = (Tn – Tx)/Tn. (1)

Qui Tn e Tx sono le temperature del riscaldatore e del frigorifero. Dalla (1) segue che l'efficienza è sempre inferiore all'unità. In condizioni di equilibrio, quando non c'è differenza di temperatura nell'ambiente, cioè Tn = Tx, rendimento = 0. Pertanto nessuna macchina termica può funzionare in condizioni di equilibrio termico, nonostante la presenza di una sufficiente quantità di calore disperso nell'ambiente. Le turbine delle centrali elettriche, i motori a vapore, i motori a combustione interna e altre fonti di energia termica attiva producono lavoro riscaldando il gas ad alte temperature Tn e rilasciandolo nell'ambiente a una temperatura inferiore Tx, ma per il riscaldamento siamo costretti a bruciare carburante. Gli inventori delle macchine a moto perpetuo si sforzano di ottenere energia ecologica, gratuita e illimitata senza bruciare carburante, con le stesse Tn e Tx. Su cosa contano?

Molti sono convinti che il secondo principio sia falso. Il presidente della Società di Fisica Russa V.G. Rodionov intitolò il suo articolo “Il collasso della seconda legge della termodinamica” e E.G. Oparin nel suo libro – “Fondamenti fisici dell’energia senza combustibile. I limiti della seconda legge della termodinamica." La maggior parte cerca di concentrare l'energia termica interna dispersa dell'ambiente in un unico punto, aggirando il secondo principio. Allo stesso tempo, citano F. Engels, il quale, criticando le conclusioni della seconda legge sull'inevitabilità della morte termica dell'Universo, ha affermato: “Il calore emesso nello spazio mondiale deve essere in grado in qualche modo di... trasformarsi in un'altra forma di movimento in cui può nuovamente concentrarsi e cominciare a funzionare attivamente” (Dialettica della Natura, 1975, p. 22).

Poiché le macchine a moto perpetuo del secondo tipo non contraddicono la dialettica e i classici del marxismo, il 10 giugno 1954, con decreto del Presidium dell'Accademia delle Scienze dell'URSS, iniziarono a essere studiate ufficialmente. Il lavoro fu affidato alla direzione di P.K. Oshchepkov.

Pavel Kondratievich Oshchepkov (1908-1992) negli anni '30 era impegnato nel rilevamento radio di aerei, in cui il maresciallo M.N. Tuchacevskij. Tuttavia, il metodo di rilevamento scelto “sulla base dell’applicazione creativa del metodo dialettico marxista” (p. 88) mediante l’attenuazione del segnale quando un aereo vola tra un trasmettitore e un ricevitore radio (come usava A.S. Popov ai suoi tempi) non differiva per meglio è dal metodo allora emergente del radar a impulsi. Le attività dell'ingegnere Oshchepkov e del maresciallo Tukhachevskij hanno danneggiato la capacità di difesa del nostro paese. Pertanto, nel 1937, Oshchepkov fu condannato a 10 anni per sabotaggio e il suo capo fu condannato alla pena capitale. In una cella di prigione, sognando il calore, Oshchepkov, nelle sue parole, scoprì la legge della concentrazione dell'energia, secondo la quale "la concentrazione e la deconcentrazione dell'energia nella natura devono esistere in unità dialettica".

Dopo il suo rilascio, Oshchepkov fu trattato gentilmente dalla leadership di Krusciov, divenne dottore in scienze tecniche, professore, lavoratore onorato di scienza e tecnologia della RSFSR, direttore dell'Istituto di introscopia dell'Accademia delle scienze, ma continuò a impegnarsi nel sabotaggio attività. Considerando le parole di F. Engels come un'indicazione per l'azione, nel 1967, nel suo istituto, creò un dipartimento di macchine a moto perpetuo del secondo tipo e l'Istituto pubblico di inversione dell'energia (ENIN), nel lavoro di cui migliaia di Sono stati coinvolti scienziati e ingegneri di diverse città. Oshchepkov si è posto un compito specifico: “Trovare processi che consentano la conversione diretta e immediata dell'energia termica dello spazio circostante in energia elettrica... Scoperta di metodi per la concentrazione artificiale, concentrazione dell'energia dispersa per restituirla forme attive...”. Compagno di Oshchepkov M.P. Krivykh ha formulato questo compito in versi:

Qui abbiamo bisogno di un metodo molto audace,
Quindi quel calore di equilibrio
Senza sforzo e abilmente
La concentrazione scorreva.

Naturalmente l’istituto non ha raggiunto alcuna concentrazione di energia (e non avrebbe potuto farlo). Per il lavoro di Oshchepkov, sancito dall’Accademia delle Scienze e che disonora la scienza sovietica, i principali accademici sono costretti a giustificarsi davanti alla comunità scientifica mondiale sul quotidiano Pravda (21 e 22 novembre 1959, 22 giugno 1987). Forse l'unica macchina a moto perpetuo funzionante fu l'apparato mostrato dallo stesso Oshchepkov ai giornalisti avidi di sensazioni. Così lo descrive il corrispondente del quotidiano Moskovsky Komsomolets S. Kashnikov. “Sul tavolo c'è una piccola installazione: un filo sottile, appena visibile agli occhi, è collegato da un lato a un misuratore elettrico e dall'altro al nulla. Nessuna fonte di corrente... E l'apparecchio segnala: la corrente scorre! L'energia viene direttamente dall'aria. Il calore dell’ambiente viene convertito nell’energia del movimento degli elettroni e senza differenza di temperatura”. In effetti, il cablaggio fungeva da antenna che riceveva segnali da stazioni radio, centri televisivi, rumori industriali e interferenze di rete. È improbabile che il professore non lo sapesse, ma riuscì a ingannare il giornalista analfabeta di fisica.

Riguardo al coefficiente di efficienza che odiava, Oshchepkov scrive: "Il valore di questo coefficiente fondamentalmente non può essere inferiore al 100% - ciò significherebbe la scomparsa dell'energia fornita all'apparato" (p. 264). Infatti, insieme al lavoro utile, parte dell'energia spesa va sempre perduta inutilmente.

Gli appassionati continuano a lavorare alla creazione di macchine a moto perpetuo del secondo tipo nel 21° secolo. Hanno persino aperto la propria accademia delle scienze, chiamata Accademia Internazionale delle Inversioni Energetiche. computer. Oshchepkova. Membro a pieno titolo di questa accademia E.G. Oparin scrive che “Il mondo è strutturato in modo completamente diverso da come lo vediamo attraverso il prisma dei dogmi della termodinamica, che P.K. Oshchepkov pose correttamente il problema della concentrazione dell'energia ambientale. La soluzione a questo problema non è vietata dalla natura e aprirà un’era qualitativamente nuova di energia senza combustibili”. E il teorico delle macchine a moto perpetuo del secondo tipo, Candidato alle Scienze Tecniche N.E. Zaev crede: "L'abbondanza di energia... potrebbe non derivare affatto dall'abbondanza di fuoco, ma dall'altro lato... Concentratori di energia ambientale (IES, caessors) su una varietà di principi: questa è la base dell'energia di abbondanza." Nel 1991 affermò che “il rendimento effettivo della ricerca (cassors) sarà raggiunto tra 3 e 5 anni”. Sono trascorsi più di 20 anni da allora, ma per qualche motivo non sono esistiti dispositivi realmente funzionanti.

La natura non può essere ingannata. La seconda legge della termodinamica ne garantisce la stabilità. L'energia si dissipa da sola. Se la concentrazione spontanea di energia cosmica, del vuoto, dell'aria o di qualche altra energia fosse possibile, allora i coaguli di energia che apparivano inaspettatamente qua e là avrebbero bruciato molto tempo fa tutti gli esseri viventi, compresi noi.
Tuttavia, gli inventori stanno lavorando. E come si suol dire, quello che cerchi, lo troverai sempre. NON. Zaev creò macchine a moto perpetuo del secondo tipo utilizzando ferroelettrici e ferriti, che, secondo lui, erano operative, e le brevettò. L'aumento della potenza in uscita rispetto a quella in ingresso è stato fino a 10 volte. La Società Russa di Fisica ha classificato i "cassors" di Zaev tra i progetti tecnici "di importanza economica nazionale prioritaria nel campo dell'energia" e il loro autore è diventato il vincitore del premio di questa società. Tuttavia, è riuscito a ottenere il risultato annunciato misurando in modo incompetente la potenza di uscita di una corrente non sinusoidale.

È in corso la ricerca del ciclo di funzionamento di un motore termico per il miglior ciclo di Carnot, in cui l'efficienza non sarebbe inferiore, secondo la formula (1), ma superiore all'unità. Ciò è stato fatto dal candidato di scienze fisiche e matematiche del Centro di Mosca del Servizio meteorologico statale B.V. Karasev. L'efficienza del suo ciclo del motore termico dovrebbe essere 3 o anche più, garantendo il funzionamento senza carburante dell'apparato più semplice contenente un cilindro 1 riempito con aria ordinaria 3 e un pistone 2 semovente al suo interno (Fig. 1). Inutile dire che c'è anche un manovellismo, un albero motore e un volano. Il risultato positivo del calcolo è stato ottenuto grazie al fatto che l'autore ha commesso un errore elementare nel calcolo dell'efficienza, che qui, infatti, è sempre inferiore a uno.

Riso. 1. Motore Karasev

Si scopre che è possibile non inventare nuovi cicli, ma limitarsi al vecchio ciclo di Carnot e creare una macchina a moto perpetuo basata su di esso. Per fare ciò è sufficiente sostituire nella formula (1) l'efficienza non con la temperatura assoluta in Kelvin, ma con la temperatura utilizzata nella vita di tutti i giorni in gradi Celsius, come ha fatto l'inventore di Omsk V. Fedorov. Ad esempio, prendendo Tn = 20 oC e Tx = -180 oC, ha ottenuto un'efficienza = 10, cioè 1000%. Il design del motore è simile al precedente (Fig. 1), e come fluido di lavoro viene utilizzata la stessa aria. Ora, come osserva l’autore, possiamo aggirare la “mafia petrolifera planetaria” e salvare la civiltà dal disastro ambientale. Tuttavia, se le temperature del riscaldatore e del frigorifero, come previsto, sono espresse in Kelvin nella formula (1): Tn = 293 K, Tx = 93 K, l'efficienza del ciclo sarà pari al 68%. Di conseguenza non riceveremo alcuna energia, e per muovere il pistone saremo costretti a fare lavoro o a bruciare lo stesso olio.

Il noto “confutatore” della fisica, candidato di fisica e matematica, professore associato della SFU S.A. Gerasimov nei suoi articoli afferma che la seconda legge della termodinamica “si distingue per il suo carattere capriccioso”. “Quasi ognuno di noi ha a casa sia un frigorifero che un riscaldatore, ma nessuno di noi ha notato che hanno iniziato a muoversi durante il funzionamento. Al contrario, l’assenza di un frigorifero o di un riscaldamento non significa assenza di movimento”. Su questa base propone un piano di gravità sotto forma di un foglio, di cui un lato è liscio e l'altro ruvido (Fig. 2). Questo tappeto volante non viene sollevato da un motore che brucia carburante, ma dall'impatto delle molecole d'aria, la cui forza sul lato ruvido differisce presumibilmente del 10% o più dalla forza con cui l'atmosfera preme su una superficie liscia.

Riso. 2. Il tappeto magico di Gerasimov

Di conseguenza, secondo i calcoli di Gerasimov, un metro quadrato di “tappeto” può sollevare 10 tonnellate di carico. Sebbene l’autore non abbia realizzato un modello del piano gravitazionale, afferma tuttavia che “ciò che è possibile si manifesterà sicuramente non solo sulla carta, ma anche sotto forma di un dispositivo tecnico appropriato”. Purtroppo l'assistente professore ha dimenticato (o non conosceva) il corso di fisica scolastica, secondo il quale la pressione dell'aria su entrambi i lati del foglio è la stessa.

Anche gli scienziati dell'Istituto di fisica generale dell'Accademia russa delle scienze S.I. non sopportano la seconda legge. Yakovlenko, S.A. Mayorov e A.N. Tkachev. Il loro esperimento al computer ha dimostrato che il plasma di Coulomb isolato termicamente si riscalda da solo senza influenze esterne. Per qualche motivo non realizzarono una stufa “eterna” basata su questo principio, anche se avrebbero potuto diventare famosi e fare soldi.
La seconda legge afferma che è impossibile concentrare l’energia termica, cioè movimento meccanico caotico delle particelle del mezzo e ottenimento di lavoro grazie a ciò. È possibile utilizzare l'energia della radiazione elettromagnetica che si forma in un mezzo quando le sue molecole entrano in collisione tra loro? Questa radiazione elettromagnetica termica occupa un'ampia gamma di frequenze e si trova nella regione infrarossa dello spettro a temperatura ambiente, spostandosi nella regione visibile a temperature ambiente superiori a 500 - 1000 ° C. La radiazione elettromagnetica può essere concentrata utilizzando lenti, specchi e reticoli di diffrazione dell'intervallo di lunghezze d'onda appropriato.

L'ingegnere E. Shu di Noginsk in "Technology for Youth" n. 2/2003 ha proposto di utilizzare una piattaforma girevole in una macchina a moto perpetuo come quella usata da P.N. Lebedev per misurare la pressione leggera. Un lato delle lame è specchiato e l'altro è annerito. Secondo l'autore, la piattaforma girevole dovrebbe ruotare, poiché la pressione della radiazione elettromagnetica sul lato dello specchio, da cui vengono riflessi i fotoni, è doppia rispetto al lato nero, da cui vengono assorbiti. L'inoperabilità del dispositivo è evidente, poiché il lato annerito delle lame stesse emette fotoni e bilancia la pressione con il loro rinculo.

Per sviluppare la mente di un lettore curioso, io stesso ho proposto una troika di macchine a moto perpetuo che “concentrano” la radiazione elettromagnetica dell'ambiente. Uno di questi è mostrato in Fig. 3.

Riso. 3.

In una stanza termicamente isolata 1 c'è una turbina 2 con pale a specchio 3. Da un lato della turbina c'è un concentratore di radiazione elettromagnetica - uno specchio concavo 4, e dall'altro c'è una parete 5 della stanza, dipinta di nero . La radiazione proveniente dalla parete cade sul lato della lama 3 rivolto verso la parete 5, mentre la radiazione concentrata dallo specchio 4 cade sul lato opposto. Poiché la pressione delle onde elettromagnetiche è direttamente proporzionale alla densità di energia (o al numero di fotoni incidenti), quindi, a differenza del dispositivo Shu, la pressione sui diversi lati delle scapole avremo diverse. Quindi, se si considera che il diametro dello specchio è di 1 m e la lama è di 1 cm, la densità di radiazione e, di conseguenza, la pressione sul lato dello specchio sarà 10.000 volte maggiore rispetto al lato opposto, dove cade il flusso non concentrato. Di conseguenza, appare una forza differenziale e la turbina dovrebbe iniziare a ruotare. Per migliorare l'effetto, concentratori simili possono essere indirizzati su altre lame. Naturalmente, la forza risultante è molto piccola, ma P.N. Il giradischi di Lebedev girava! E, soprattutto, il fatto stesso di lavorare senza riscaldamento e frigorifero, a causa dell'energia interna dell'ambiente!

La seconda versione di tale motore contiene una caldaia a vapore annerita 1, sulla quale la radiazione elettromagnetica termica proveniente dalle pareti di una stanza termicamente isolata 3 (l'ambiente) viene focalizzata dalle lenti 2 (Fig. 4)

Riso. 4.

La caldaia 1 è collegata tramite tubi al motore a vapore 4, il cui frigorifero è l'ambiente. Poiché la densità del flusso focalizzato di radiazione elettromagnetica termica proveniente dall'ambiente incidente sulle pareti della caldaia è migliaia di volte maggiore di quello non focalizzato, la temperatura della caldaia inizierà a salire e diventerà maggiore della temperatura dell'ambiente e le pareti della stanza A. L'equilibrio termodinamico si avrà alla temperatura T, quando il potere radiante delle pareti della caldaia sarà pari a quello incidente. Quando è in equilibrio la caldaia non consuma energia dall’ambiente. Ora riempiamo la caldaia con un liquido bollente ad una temperatura Tk, che si trova da qualche parte tra A e T. Il liquido inizierà a bollire e il suo vapore aziona la macchina 4. Il liquido bollente manterrà la temperatura della caldaia a un livello Tk, inferiore al T di equilibrio. Di conseguenza, l'equilibrio termodinamico non sarà raggiunto e l'energia di radiazione incidente sulla caldaia sarà sempre maggiore dell'energia da essa emessa. In questo modo, una fornitura continua di energia dall'ambiente alla caldaia garantirà il funzionamento eterno del motore a vapore senza alcun consumo di carburante.
Non è meglio convertire direttamente la radiazione elettromagnetica concentrata proveniente dall’ambiente in corrente elettrica, ad esempio utilizzando celle fotovoltaiche (Fig. 5)? Qui la radiazione infrarossa dell'ambiente 3 (ad esempio le pareti di una stanza), focalizzata dallo specchio 4, cade sulla fotocellula 1, dove viene convertita in corrente elettrica diretta al carico 2.

Riso. 5

I fotorilevatori rilevano anche la radiazione di fondo (“relitta”) proveniente dall'Universo, sebbene il suo livello sia molto inferiore al nostro e corrisponda alla radiazione di un corpo nero con una temperatura di soli 2,7 K. Pertanto, è possibile che quest'ultima opzione funzioni anche nello spazio.
Se a qualcuno sono piaciute queste mie idee "folli" e costruisce il primo prototipo funzionante al mondo di una macchina a movimento perpetuo, allora questo, secondo V.K. Oshchepkova, "in termini di conseguenze pratiche... può essere paragonato solo alla scoperta da parte dell'uomo primitivo di metodi per produrre artificialmente il fuoco". Sfortunatamente, anche le mie macchine a moto perpetuo non funzionano, il che non richiede esperimenti per verificarle. Il fatto è che la radiazione elettromagnetica dell'ambiente è isotropa: cade da tutti i lati con la stessa intensità e quindi è impossibile focalizzarla con una lente, uno specchio o un altro dispositivo.

Pertanto, tutti i tentativi di renderci felici con l’energia gratuita prelevata dall’ambiente di equilibrio sono inutili e rimarranno il sogno degli inventori, che sprecano il loro tempo lavorativo. Per ottenere lavoro o elettricità dal calore è necessaria una differenza di temperatura, che si ottiene mediante riscaldamento o esiste in natura, ad esempio nelle fonti geotermiche.

LETTERATURA

1. V.G. Rodionov. Il crollo della seconda legge della termodinamica. ZhRFM, 1996, n. 1 – 12, pag. 5 – 16
2. Ad esempio Oparin. Fondamenti fisici dell'energia senza combustibile. Limitazioni del secondo principio della termodinamica. M., Editoriale URSS, 2004
3. P.K. Oshchepkov. Vita e sogno. M., operaio di Mosca, 1977, 1984
4. S. Kashnikov. Una normale macchina a moto perpetuo. Mosca Komsomolets, 5.09.1980
5. N.E. Zaev. Ravvicinata gamma di energia. ZhRFM, 1991, n. 1, pag. 12 - 21
6. NE Zaev. Condizioni per la generazione di energia mediante dielettrici non lineari e ferriti. ZhRFM, 1991, n. 1, pag. 49 – 52; Nuovi aspetti della fisica. M., Beneficio pubblico, 1996, pag. 73 – 77; Pensiero russo, 1992, n. 2, p. 7 – 28
7. Domande per invenzioni n. 3601725, 3601726
8. ZhRFM, 1997, n. 1 – 12, pag. 97 – 98
9. V. Petrov. Macchine a moto perpetuo del 21° secolo. Etere come fonte di energia. Ingegnere, 2010, n. 8, pag. 24 – 25
10. B.V. Karasev. Metodi per estrarre lavoro da un ambiente a temperatura costante (secondo messaggio). Sabato “K.E. Ciolkovskij: ricerca scientifica. eredità." Kaluga, 2008, pag. 264 – 265
11. V. Petrov. Macchine a moto perpetuo del 21° secolo. Aria e sabbia come combustibile. Ingegnere, 2010, n. 5, pag. 22 - 23
12. V. Fedorov. Motori acquatici. Ingegnere, 2003, n. 7, pag. 12 – 14
13. V. Petrov. Per quanto riguarda l'articolo di V. Fedorov “Motori ad acqua”. Ingegnere, 2003, n. 12, pag. 5
14. S. Gerasimov. Levitazione: mito, realtà o paradosso? Ingegnere, 2009, n. 12, pag. 6 – 9
15. S. Gerasimov. Diffusione diffusa, portanza e secondo principio della termodinamica. Ingegnere, 2010, n. 10, pag. 2 – 5
16. SA Gerasimov. Sulla levitazione e sullo screening nella dinamica dei gas. Domande di fisica applicata, 2005, n. 12
17. SA Gerasimov. Diffusione diffusa e levitazione gasdinamica. Alta tecnologia moderna, 2010, n. 1
18. O. Lebedev. È possibile infrangere la seconda legge della termodinamica? Inventore e innovatore, 1995, n. 1, p. 18
19. V. Petrov. Del corpo nero e dello specchio. Tecnologia per i giovani, 2004, n. 2, pag. 15
20. V. Petrov. Utilizzo del calore ambientale. Ingegnere, 2011, n. 4, pag. 24 - 26

IN. UN. Vinogradov- Saltykov, Nazionale Università cibo tecnologie (G. Kiev), IN. G. Fedorov, Aprire internazionale Università sviluppo persona "Ucraina" (G. Kiev), IN. P. Martsenko, Ramo Kievenergia "Zhilteploenergo" (G. Kiev)

È dimostrato che le perdite di calore effettive dalle superfici esterne delle caldaie ad acqua calda q 5 sono significativamente inferiori alle perdite standard, che sono state determinate da grafici o tabelle compilati per caldaie a vapore ad alto rendimento mediante estrapolazione alla regione di bassa produttività termica di caldaie. Questa diminuzione di q 5 è spiegata dalle temperature più basse delle superfici esterne del rivestimento. Pertanto, quando la caldaia a vapore DKVR passa alla modalità acqua calda, le condizioni di temperatura di tutti gli elementi della caldaia cambiano, il che porta ad una diminuzione delle perdite di calore nell'ambiente.

Per determinare q 5 sono state effettuate misurazioni dirette della densità del flusso termico q dalle superfici esterne della caldaia utilizzando contatori di calore di piccole dimensioni e a bassa inerzia. La distribuzione delle perdite di calore sulle singole superfici delle caldaie a vapore e ad acqua calda si è rivelata non uniforme, pertanto, per calcolare q 5, sono stati misurati i valori locali di q all'interno di ciascuna superficie, combinando il metodo del gradiente per la ricerca delle massime perdite di calore e il metodo di scansione, nonché l'utilizzo di metodi statistici per calcolare la media dei dati sperimentali sulla superficie e nel tempo

Mediando in questo modo il valore di q (W/m2) per ciascun elemento F (m2) della superficie esterna della caldaia è stato utilizzato per calcolare q5:

dove QhР è il potere calorifico inferiore del gas per massa utile, J/m 3 ; B - consumo di gas, m 3 /s.

Gli esperimenti sono stati condotti, di regola, in condizioni di funzionamento industriale delle caldaie, ad es. la loro performance differiva da quella nominale. Pertanto, abbiamo testato la dipendenza inversa delle perdite di calore dalla potenza termica effettiva della caldaia, che è accettata per le caldaie a vapore:

dove D e q 5 sono le prestazioni effettive della caldaia e la perdita di calore dalle superfici esterne, D H e q 5 H sono gli stessi per le condizioni nominali.

Per testare (2), sono stati condotti esperimenti su una caldaia KVG-6.5, le cui pareti anteriore e laterale, dopo aver smantellato il rivestimento in mattoni, sono state sostituite con lastre di fibra refrattaria ShPGT-450. Per modificare la prestazione termica della caldaia è stata modificata la portata del gas e, di conseguenza, l'aumento della temperatura dell'acqua in caldaia, mantenendo costante la portata dell'acqua. Nell'intervallo di variazioni di D, il massimo possibile per le condizioni di funzionamento della caldaia, si è rivelata valida la formula (2): il ricalcolo utilizzandola per tutto il D effettivo ha dato quasi lo stesso valore q 5 H = 0,185%. Per la caldaia KVG-6.5 con rivestimento tradizionale, i test hanno evidenziato una perdita di calore q 5 H = 0,252%. Sostituendo completamente il rivestimento con lastre SPGT-450 e sigillando accuratamente le giunzioni tra di loro, si può contare su una riduzione del q 5 e del consumo di gas dello 0,10-0,15%. Con una massiccia sostituzione del rivestimento durante le riparazioni, ciò può dare un contributo significativo al risparmio di energia e risorse, poiché una riduzione del consumo di gas dello 0,1% nel sistema della filiale di Kievenergo “Zhilteploenergo” porta ad un risparmio di gas di 1300 m3/giorno. .

Le conclusioni sono state confermate che le perdite di calore effettive dalle superfici esterne delle caldaie per acqua calda sono molte volte inferiori a quelle standard. Pertanto, gli sviluppatori di caldaie compatte TVG, dipendenti dell'Istituto del gas dell'Accademia nazionale delle scienze dell'Ucraina, hanno misurato con termometri di superficie durante i test di accettazione la temperatura media delle superfici esterne delle pareti della caldaia e q 5 è stata calcolata utilizzando formule note. Per le caldaie TVG-4 e TVG-8, le perdite standard sono del 2% e le perdite calcolate aumentano quando il carico viene ridotto dal nominale al minimo pratico, per TVG-4 dallo 0,54 all'1%, per TVG-8 dallo 0,33 al 0,94%. Pertanto, nel 2000 l'Istituto ha raccomandato alle organizzazioni che utilizzano caldaie di questo tipo di assumere il valore medio q 5 = 0,75%.

Conclusioni simili sono state raggiunte durante lo studio delle caldaie KVG sviluppate presso l'Istituto del gas dell'Accademia nazionale delle scienze dell'Ucraina. Per determinare q5 è stata utilizzata anche qui la formula (1), ma al posto di 2(cjF) abbiamo sostituito qF K, dove F K è la superficie esterna totale dell'isolamento termico della caldaia. Il valore medio di q è stato calcolato utilizzando la formula:

In questo caso, la densità del flusso di calore dalla superficie esterna dell'isolamento all'aria q o e dalla superficie interna all'aria q T è determinata dalle formule:

dove a è il coefficiente totale di trasferimento di calore all'ambiente; t 0 , t T , t B - temperature della superficie esterna, interna e dell'aria; R è la resistenza termica totale degli strati di rivestimento; R 0 = 1/a 0 .

Si consiglia di determinare i valori di t T e t 0 mediante misurazioni dirette o mediante il metodo di calcolo, R - calcolato in base allo spessore e alla conduttività termica degli strati isolanti, e a 0 - secondo il noto Kammerer formule per superfici piane e cilindriche.

Nel calcolare q 0 e q T, i loro valori differivano in modo significativo, sebbene durante il funzionamento stazionario della caldaia fossero quasi gli stessi. Il motivo per cui è risultato q T >q 0 può essere spiegato dal fatto che, a causa dell'inevitabile circolazione forzata dell'aria nel locale caldaia, i valori effettivi di a 0 sono superiori del 12-15% rispetto a quelli calcolati, come è stato dimostrato mostrato dalle misurazioni dirette di q 0 e (t 0 - t B sulla caldaia a vapore TGMP-314A. A causa di questa differenza in q 0 e q T, KK viene introdotto in (3) - un fattore di correzione per l'errore delle misurazioni e calcoli q 0 e q T, che si consiglia di prendere nell'intervallo 0,3-0,7 Apparentemente, con uguale fiducia in entrambe le quantità, è necessario prendere la loro metà.

Per tenere conto delle ulteriori perdite di calore attraverso i ponti termici, viene introdotto il coefficiente KM = 0,2-0,4.

Oltre all'introduzione di K K e KM, si propone di aumentare q 5 del 10-20% per tenere conto delle perdite di calore attraverso la superficie inferiore (inferiore) difficile da raggiungere della caldaia, nonché per tenere conto la quota delle perdite dalle superfici esterne che ritorna ai camini del forno e della caldaia insieme all'aria del locale caldaia.

Nonostante le differenze significative nei metodi per determinare q 5 in e , i risultati sono stati simili, il che dà motivo di generalizzare questi risultati e il loro utilizzo nella stesura di documenti normativi. La figura mostra la dipendenza di q 5 dalla potenza termica nominale delle caldaie per il riscaldamento dell'acqua NIISTU-5, NIISTU-5x2, TVG-4, TVG-8, KVG-4, KVG-6.5, nonché KVG-4, KVG -6.5, KVGM -10 e KVGM-50. I dati di e sono leggermente inferiori ai corrispondenti dati di , tuttavia tale differenza è pienamente giustificata da diversi metodi di ricerca.

Letteratura

1. Fedorov IN. G., Vinogradov- Saltykov IN. UN., Martsenko IN. P. Misurazione perdite Calore da all'aperto superfici acqua calda caldaie // Ecotecnologie E risparmio di risorse. 1997. № 3. CON. 66-68.

2. Martsenko IN. P., Fedorov IN. G. Efficienza isolante scherma acqua calda caldaie // Ballo studentesco. ingegneria del riscaldamento. 2000. T. 22, № 2. CON. 78-80.

3. FedorioV IN. G., Vinogradov- Saltikov IN. UN., Martsenko IN. P. Rozpodiol consumo di calore Di giardini recintati scaldabagnoiodi loro Taparovich caldaiaioV / UDUKHT. A., 1998. 16 Con. Dip. V DNTB UK- RAionessuno dei due23.03.98, № 142.

4. Fedorov IN. G., Pleskonos UN. A. Pianificazione E implementazione esperimenti V cibo industria. M.: cibo. ballo studentesco- c'è, 1980. 240 Con.

5. MarczakI. E., Golyshev L. IN., MysakI. CON. Metodologia definizioni perdite Calore vapore caldaia V ambiente// Ingegneria dell'energia termica. 2001. № 10. CON. 67-70.

6. Zalkind E. M. Materiali muratura E calcolo scherma vapore caldaie. M.: Energia, 1972. 184 Con.

7. CammererJ.S. Erleuchtungen zu den VDI - Rechtlinien fuerWaerme - und Kalteschutz - Brennstoff - Waerme - Kraft.1958. Bd.10, № 3. S.119-121.

8. Fedorov IN. G., Vinogradov- Saltykov IN. UN., Novik M. E. Termometria all'aperto superfici caldaia TGMP-314 UN // Ecotecnologie E risparmio di risorse. 1999. № 4. CON. 77-79.

Per riducendo il consumo di caloreè necessario un rigore rigoroso contabilità delle perdite di calore negli impianti tecnologici e nelle reti di riscaldamento. Le perdite di calore dipendono dal tipo di apparecchiature e tubazioni, dal loro corretto funzionamento e dal tipo di isolamento.

La perdita di calore (W) viene calcolata utilizzando la formula

A seconda del tipo di attrezzatura e tubazione, la resistenza termica totale è:

per una tubazione isolata con uno strato di isolamento:

per una tubazione isolata con due strati di isolamento:

per gli apparecchi tecnologici a pareti piane o cilindriche multistrato di diametro superiore a 2 m:

per gli apparecchi tecnologici a pareti piane o cilindriche multistrato di diametro inferiore a 2 m:

trasportatore alla parete interna della tubazione o dell'apparato e dalla superficie esterna della parete nell'ambiente, W/(m 2 - K); Xtr,?. st, Xj - conduttività termica, rispettivamente, del materiale della tubazione, dell'isolamento, delle pareti dell'apparato, dell'i-esimo strato della parete, W/(m K); 5 ST. — spessore della parete dell'apparecchio, m.

Il coefficiente di trasferimento del calore è determinato dalla formula

o secondo l'equazione empirica

Il trasferimento di calore dalle pareti di una tubazione o di un apparato all'ambiente è caratterizzato dal coefficiente a n [W/(m 2 K)], che è determinato mediante criteri o equazioni empiriche:

secondo le equazioni criterio:

I coefficienti di trasferimento del calore a b i a n sono calcolati utilizzando criteri o equazioni empiriche. Se il refrigerante caldo è acqua calda o vapore condensato, allora a in > a n, ovvero R B< R H , и величиной R B можно пренебречь. Если горячим теплоносителем является воздух или перегретый пар, то а в [Вт/(м 2 - К)] рассчитывают по критериальным уравнениям:

secondo le equazioni empiriche:

L'isolamento termico di dispositivi e tubazioni è realizzato con materiali a bassa conduttività termica. Un isolamento termico ben scelto può ridurre la perdita di calore nello spazio circostante del 70% o più. Inoltre, aumenta la produttività degli impianti termici e migliora le condizioni di lavoro.

L'isolamento termico di una tubazione è costituito principalmente da uno strato, ricoperto superiormente per resistenza da uno strato di lamiera (acciaio per coperture, alluminio, ecc.), intonaco secco a base di malte cementizie, ecc. Se viene utilizzato uno strato di copertura metallico, la sua resistenza termica può essere trascurata. Se lo strato di copertura è in gesso, la sua conduttività termica differisce leggermente dalla conduttività termica dell'isolamento termico. In questo caso lo spessore dello strato di rivestimento è mm: per tubi con diametro inferiore a 100 mm - 10; per tubi con diametro 100-1000 mm - 15; per tubi di grande diametro - 20.

Lo spessore dell'isolamento termico e dello strato di copertura non deve superare lo spessore massimo, a seconda dei carichi di massa sulla tubazione e delle sue dimensioni complessive. Nella tabella La tabella 23 mostra i valori dello spessore massimo dell'isolamento della tubazione del vapore raccomandati dalle norme di progettazione dell'isolamento termico.

Isolamento termico dei dispositivi tecnologici può essere monostrato o multistrato. Perdita di calore attraverso termica

l'isolamento dipende dal tipo di materiale. La perdita di calore nelle condotte è calcolata per 1 e 100 m di lunghezza della tubazione, nelle apparecchiature tecnologiche - per 1 m 2 della superficie dell'apparecchio.

Uno strato di contaminanti sulle pareti interne delle tubazioni crea ulteriore resistenza termica al trasferimento di calore nello spazio circostante. Le resistenze termiche R (m. K/W) durante il movimento di alcuni liquidi refrigeranti hanno i seguenti valori:

Nelle tubazioni che forniscono soluzioni tecnologiche ai dispositivi e liquidi refrigeranti caldi agli scambiatori di calore, sono presenti parti sagomate in cui parte del calore del flusso viene disperso. La perdita di calore locale (W/m) è determinata dalla formula

I coefficienti di resistenza locale dei raccordi della tubazione hanno i seguenti valori:

Durante la compilazione della tabella. 24 il calcolo delle perdite di calore specifiche è stato effettuato per tubazioni in acciaio senza saldatura (pressione< 3,93 МПа). При расчете тепловых потерь исходили из следующих данных: тем-

la temperatura dell'aria nella stanza è stata assunta pari a 20 °C; la sua velocità durante la convezione libera è 0,2 m/s; pressione del vapore - 1x10 5 Pa; temperatura dell'acqua - 50 e 70 °C; l'isolamento termico è realizzato con uno strato di cordone di amianto, = 0,15 W/(m K); coefficiente di scambio termico a„ = 15 W/(m 2 - K).

Esempio 1. Calcolo delle perdite di calore specifiche in una tubazione di vapore.

Esempio 2. Calcolo delle perdite di calore specifiche in una tubazione non isolata.

Condizioni specificate

Tubazione in acciaio con un diametro di 108 mm. Diametro nominale d y = 100 mm. Temperatura vapore 110°C, temperatura ambiente 18°C. Conduttività termica dell'acciaio X = 45 W/(m K).

I dati ottenuti indicano che l'uso dell'isolamento termico riduce di 2,2 volte le perdite di calore per 1 m di lunghezza della tubazione.

Le dispersioni termiche specifiche, W/m2, nelle apparecchiature tecnologiche per la concia e la produzione di feltro sono:

Esempio 3. Calcolo delle dispersioni termiche specifiche nei dispositivi tecnologici.

1. Il tamburo “Gigante” è in larice.

2. Asciugatrice di Hirako Kinzoku.

3. Barca per la tintura dei berretti. Realizzato in acciaio inossidabile [k = 17,5 W/(m-K)]; non c'è isolamento termico. Dimensioni complessive della scialuppa 1,5 x 1,4 x 1,4 m Spessore parete 8 ST = 4 mm. Temperatura di processo t = = 90 °C; aria in officina / av = 20 °C. Velocità dell'aria nell'officina v = 0,2 m/s.

Il coefficiente di scambio termico a può essere calcolato come segue: a = 9,74 + 0,07 At. A /av = 20 °C a è 10-17 W/(m 2 K).

Se la superficie del liquido di raffreddamento dell'apparecchio è aperta, le perdite di calore specifiche da questa superficie (W/m2) vengono calcolate utilizzando la formula

Il servizio industriale "Capricorn" (Gran Bretagna) propone di utilizzare il sistema "Alplas" per ridurre le perdite di calore dalle superfici aperte dei liquidi di raffreddamento. Il sistema si basa sull'utilizzo di sfere galleggianti cave in polipropilene che ricoprono quasi completamente la superficie del liquido. Gli esperimenti hanno dimostrato che a una temperatura dell'acqua in un serbatoio aperto di 90 ° C, le perdite di calore quando si utilizza uno strato di palline sono ridotte del 69,5%, due strati del 75,5%.

Esempio 4. Calcolo delle perdite di calore specifiche attraverso le pareti di un'unità di essiccazione.

Le pareti dell'unità di essiccazione possono essere realizzate in vari materiali. Considera i seguenti progetti di pareti:

1. Due strati di acciaio 5 ST = 3 mm di spessore con isolamento tra loro sotto forma di pannello di amianto 5 I = 3 cm di spessore e conduttività termica X U = 0,08 W/(m K).

Il flusso di calore Q p attraverso la superficie S st delle pareti dell'essiccatore viene calcolato utilizzando l'equazione del trasferimento di calore:

Q p = k*Δt avg *S st,

Il coefficiente di scambio termico k si calcola utilizzando la formula per una parete multistrato:

dove δ e λ sono rispettivamente lo spessore e il coefficiente di conducibilità termica dei vari strati di rivestimento e isolamento termico.

Troviamo il valore del criterio Re:

Re=v*l/υ=2,5 m/s*1,65 m/29*10 -6 m 2 /s=142241

Nu=0,66*Re 0,5 *Pr 0,33 =0,66*142241 0,5 *1,17 0,33 =262,2.

Coefficiente di scambio termico α dall'agente essiccante alla superficie interna delle pareti:

α 1 =Nu* λ/l=262,2*3,53*10 -2 W/(m*K)/1,65 m=5,61 W/m 2 *K.

Il coefficiente totale di scambio termico per convezione e irraggiamento dalla parete esterna all'aria circostante:

α 2 =9,74+0,07*(t st -t c),

dove t cf è la temperatura della parete esterna, t st =40 0 C,

t in – temperatura dell'aria ambiente, t in = 20 0 C,

α 2 =9,74+0,07*(40 0 C-20 0 C)=11,14 W/m 2 *K.

In base alla temperatura dei gas selezioniamo lo spessore del rivestimento (Tabella 3.1)

rivestimenti –

argilla refrattaria – 125 mm

acciaio – 20 mm

chamotte – 1,05 W/m*K

acciaio - 46,5 W/m*K

Troviamo il coefficiente di scambio termico:

Determiniamo la superficie del muro S st:

S m =π*d*l=3,14*1,6 m*8 m=40,2 m 2 ,

Q p =2.581 W/(m 2 *K)*89 0 C*40.2 m 2 =9234 W.

La perdita di calore specifica nell’ambiente è determinata dalla formula:

dove W è la massa di umidità rimossa dal materiale essiccato in 1 s.

q p =9234 W/0,061 kg/s=151377,05 W*s/kg.

2.3. Calcolo del riscaldatore per l'asciugatura all'aria

La quantità totale di calore Q 0 viene calcolata utilizzando la formula:

Q0 =L*(I1 -I0)

Q 0 =2,46 kg/s *(159 kJ/kg +3,35 kJ/kg)=399,381 kW

Calcoliamo la differenza di temperatura media utilizzando la formula dell'equazione logaritmica:

dove Δt m =t 1 -t 2n

Δt b =t 1 -t 2k

t 1 - temperatura del vapore di riscaldamento (pari alla temperatura di saturazione del vapore a una determinata pressione).

Ad una pressione di 5,5 atm. t1 =154,6 0 C (st.550)

t 2н, t 2к - temperatura dell'aria all'ingresso del calorimetro e all'uscita da esso, t 2к =150 0 С; t2n = -7,70C.

Δt b =154,6 0 C+7,7 0 C=162,3 0 C,

Δt m =154,6 0 С-150 0 С=4,6 0 С,

La superficie di scambio termico S t del calorimetro è determinata dall'equazione dello scambio termico:

S t =Q 0 /k Δt medio,

dove k è il coefficiente di scambio termico, che per i riscaldatori alettati viene applicato in funzione della velocità della massa d'aria ρ*v. Sia ρ*v =3 kg/m 2 *s; allora k=30 W/m 2 *k.

Trovare il numero n richiesto di sezioni del riscaldatore:

n k. = S t / S s,

dove S ñ è la superficie di scambio termico della sezione.

Prendiamo un riscaldatore alettato:

Poiché il numero effettivo di sezioni viene scelto con un margine del 15-20%, allora n =6,23+6,23*0,15=7,2≈8 sezioni.

Si calcola la velocità di massa dell'aria nel riscaldatore:

dove L è la portata dell'aria assolutamente secca,