Uogólnienie danych o stratach ciepła z kotłów c.w.u. do środowiska. Ciepło otoczenia

Otaczające nas środowisko – powietrze, woda, ziemia zawiera ogromną ilość ciepła. Energia cieplna jest związana z chaotycznym ruchem cząsteczek ośrodka i jest równa zeru tylko przy zerowej temperaturze bezwzględnej (T = 0 K). W zwykłych temperaturach T ~ 300 K jest równy W = mCT, gdzie m to masa medium, C to jego ciepło właściwe. Wobec ogromnej masy ta energia wystarcza na zaspokojenie wszystkich potrzeb ludzkości. To właśnie próbują wykorzystać w urządzeniach zwanych perpetuum mobile drugiego rodzaju.

Maszyny perpetum mobile drugiego rodzaju nie naruszają prawa zachowania energii (pierwsza zasada termodynamiki), ponieważ biorą ją nie z niczego, ale ze środowiska. Przeczą one innej podstawowej zasadzie natury - drugiej zasadzie termodynamiki, zgodnie z którą pracę w silniku cieplnym można uzyskać tylko wtedy, gdy występuje różnica temperatur. Obecność energii jest warunkiem koniecznym, ale niewystarczającym do jej praktycznego wykorzystania. Na przykład, jeśli jest jezioro alpejskie wypełnione wodą, ale nie ma możliwości spuszczenia go do zbiornika o niższym poziomie, to nie można tu zbudować elektrowni wodnej, ponieważ nie można uzyskać przepływu wody, który się obraca turbiny. Jeśli istnieje przewodnik o dodatnim potencjale elektrycznym, to do uzyskania prądu zapalającego żarówkę potrzebny jest drugi przewodnik o niższym lub ujemnym potencjale. Podobnie w przypadku ciepła: aby silnik cieplny działał z energii otoczenia, konieczne jest „odprowadzenie” jego energii cieplnej, do czego potrzebny jest obiekt o niższej temperaturze, zwany lodówką.

Zgodnie z termodynamiką, maksymalną sprawność silnika cieplnego można osiągnąć w cyklu Carnota, gdzie jest

Wydajność = (Tn - Tx) / Tn. (jeden)

Tutaj Tn i Tx to temperatury grzejnika i lodówki. Z (1) wynika, że ​​sprawność jest zawsze mniejsza niż jedność. W warunkach równowagi, gdy nie ma różnicy temperatur w otoczeniu, tj. Tn = Tx, sprawność = 0. W związku z tym żaden silnik cieplny nie może pracować w warunkach równowagi termicznej, pomimo obecności wystarczającej ilości rozpraszanego ciepła. Turbiny elektrowni, parowozów, silników spalinowych i innych istniejących źródeł energii cieplnej wytwarzają pracę poprzez podgrzanie gazu do wysokich temperatur Tn i wypuszczenie go do środowiska o niższej temperaturze Tx, ale do ogrzania zmuszeni jesteśmy spalać paliwo. Wynalazcy maszyn perpetum mobile dążą do uzyskania przyjaznej dla środowiska, darmowej i nieograniczonej energii bez spalania paliwa, przy tym samym Tn i Tx. Na co oni liczą?

Wielu jest przekonanych, że drugie prawo jest błędne. Przewodniczący Rosyjskiego Towarzystwa Fizycznego V.G. Rodionov nazwał swój artykuł „Załamaniem drugiej zasady termodynamiki”, a E.G. Oparin swoją książkę - „Fizyczne podstawy energii bezpaliwowej. Ograniczenie drugiej zasady termodynamiki”. Większość z nich stara się skoncentrować rozproszoną wewnętrzną energię cieplną otoczenia w jednym miejscu, z pominięciem drugiej zasady. Cytują przy tym F. Engelsa, który krytykując wnioski z drugiego prawa o nieuchronności termicznej śmierci Wszechświata, przekonywał: funkcjonować aktywnie” (Dialectics of Nature, 1975, s. 22).

Ponieważ maszyny perpetuum drugiego rodzaju nie są sprzeczne z dialektyką i klasyką marksizmu, 10 czerwca 1954 r. Z rozkazu Prezydium Akademii Nauk ZSRR zaczęto się nimi oficjalnie zajmować. Pracami powierzono kierowanie P.K. Oszczepkow.

Pavel Kondratievich Oshchepkov (1908 - 1992) w latach 30. zajmował się wykrywaniem radiowym samolotów, w których marszałek M.N. Tuchaczewski. Jednak metoda detekcji wybrana „na podstawie twórczego zastosowania marksistowskiej metody dialektycznej” (s. 88) poprzez zanik sygnału podczas lotu samolotu między nadajnikiem a odbiornikiem (jak kiedyś A.S. Popow) uczyniła nie różnią się na lepsze od pojawiającej się metody radaru impulsowego. Działania inżyniera Oszczepkowa i marszałka Tuchaczewskiego zaszkodziły obronności naszego kraju. Dlatego w 1937 roku Oshchepkov został skazany na 10 lat za rozbicie, a jego szef na karę śmierci. W celi więziennej, marząc o cieple, Oshchepkov, według swoich słów, odkrył prawo koncentracji energii, zgodnie z którym „koncentracja i dekoncentracja energii w przyrodzie musi istnieć w jedności dialektycznej”.

Po zwolnieniu Oshchepkov był faworyzowany przez kierownictwo Chruszczowa, został doktorem nauk technicznych, profesorem, honorowym pracownikiem naukowo-technicznym RSFSR, dyrektorem Instytutu Introskopii Akademii Nauk, ale nadal angażował się w działania rozbiórkowe . Traktując słowa F. Engelsa jako wskazówkę do działania, w 1967 r. utworzył w swoim instytucie wydział maszyn perpetuum mobile drugiego rodzaju oraz Publiczny Instytut Inwersji Energii (ENIN), w którego pracę zaangażował tysiące naukowcy i inżynierowie z różnych miast. Oshchepkov postawił konkretne zadanie: „Znaleźć takie procesy, które umożliwiłyby bezpośrednią i natychmiastową konwersję energii cieplnej otaczającej przestrzeni w energię elektryczną ... Odkrywanie sposobów sztucznej koncentracji, koncentracji rozproszonej energii w celu nadania jej nowych aktywnych form ... ”. Kolega Oshchepkov M.P. Krivykh sformułował to zadanie wierszem:

Tutaj potrzebny jest bardzo odważny sposób,
Więc ciepło równowagi
Swobodnie i umiejętnie
Koncentracja płynęła.

Oczywiście instytut nie osiągnął żadnej koncentracji energii (i nie mógł być). Za pracę Oszczepkowa, usankcjonowaną przez Akademię Nauk i hańbiącą naukę radziecką, czołowi akademicy są zmuszeni usprawiedliwiać się przed światową społecznością naukową w gazecie „Prawda” (21 i 22 listopada 1959, 22 czerwca 1987). Być może jedyną działającą perpetuum mobile była aparatura, którą sensacyjnym dziennikarzom zademonstrował sam Oshchepkov. Oto jak opisuje go korespondent gazety Moskovsky Komsomolets S. Kashnikov. „Na stole znajduje się mała instalacja: cienki, ledwo widoczny dla oka drucik jest podłączony z jednej strony do elektrycznego urządzenia pomiarowego, a z drugiej do niczego. Brak źródeł prądu ... A urządzenie pokazuje: prąd płynie! Energia pobierana jest bezpośrednio z powietrza. Ciepło otoczenia zamieniane jest na energię ruchu elektronów i to bez spadku temperatury.” W rzeczywistości okablowanie służyło jako antena, która odbierała sygnały ze stacji radiowych, centrów telewizyjnych, szumów przemysłowych i zakłóceń sieciowych. Jest mało prawdopodobne, że profesor o tym nie wiedział, ale udało mu się oszukać dziennikarza, który był analfabetą w dziedzinie fizyki.

O znienawidzonym przez niego współczynniku wydajności Oshchepkov pisze: „Wartość tego współczynnika nie może w zasadzie być niższa niż 100% - oznaczałoby to zanik energii dostarczanej do aparatu” (s. 264). W rzeczywistości, wraz z pożyteczną pracą, część wydatkowanej energii jest zawsze marnowana bezużytecznie.

Entuzjaści nadal pracują nad stworzeniem maszyn perpetuum mobile drugiego rodzaju w XXI wieku. Otworzyli nawet własną akademię nauk, zwaną Międzynarodową Akademią Inwersji Energii. PC. Oszczepkowa. Pełnoprawny członek tej akademii E.G. Oparin pisze, że „Świat wcale nie jest ułożony tak, jak postrzegamy go przez pryzmat dogmatów termodynamiki, które P.K. Oshchepkov poprawnie postawił problem koncentracji energii środowiskowej. Rozwiązanie tego problemu nie jest zakazane przez naturę i otworzy jakościowo nową erę bezpaliwowej energii.” I teoretyk maszyn perpetum mobile drugiego rodzaju, kandydat nauk technicznych N.E. Zaev uważa: „Obfitość energii… może wcale nie pochodzić z obfitości ognia, ale z drugiej strony… Koncentratory energii środowiskowej (EC, cassors) na różnych zasadach - to jest podstawa energii obfitości”. W 1991 roku stwierdził, że „efektywny wynik badań (cassors) zostanie podany za 3 do 5 lat”. Od tego czasu minęło ponad 20 lat, ale z jakiegoś powodu nie było tak naprawdę działających urządzeń i nie.

Natury nie da się oszukać. Druga zasada termodynamiki zapewnia jej stabilność. Energia po prostu rozprasza się sama. Gdyby możliwa była spontaniczna koncentracja kosmicznej, próżniowej, powietrznej lub jakiejś innej energii, wówczas nieoczekiwanie powstające tu i ówdzie skrzepy energetyczne dawno temu spaliłyby całe życie, łącznie z nami.
Jednak wynalazcy pracują. A jak mówią, czego szukasz, zawsze znajdziesz. NIE. Zaew stworzył maszyny perpetum mobile drugiego rodzaju na ferroelektrykach i ferrytach i według niego działał i opatentował je. Wzrost mocy wyjściowej w stosunku do wejściowej dochodził do niego nawet 10-krotnie. Rosyjskie Towarzystwo Fizyczne klasyfikuje „cassory” Zaewa jako projekty techniczne „o priorytetowym znaczeniu dla gospodarki narodowej w dziedzinie energetyki”, a ich autor został laureatem nagrody tego towarzystwa. Udało mu się jednak osiągnąć zapowiadany wynik, niepiśmiennie mierząc moc wyjściową prądu niesinusoidalnego.

Prowadzone są poszukiwania cyklu pracy silnika cieplnego o najlepszym obiegu Carnota, w którym sprawność nie byłaby mniejsza, zgodnie ze wzorem (1), ale wyższa od jedności. Dokonał tego kandydat nauk fizycznych i matematycznych z Moskiewskiego Centrum Państwowej Służby Meteorologicznej B.V. Karasev. Sprawność jego obiegu silnika cieplnego powinna wynosić 3 lub więcej, zapewniając pracę bez paliwa najprostszego aparatu zawierającego cylinder 1 wypełniony zwykłym powietrzem 3 i samobieżny tłok 2 (rys. 1). Nie trzeba dodawać, że jest też mechanizm korbowy, wał korbowy i koło zamachowe. Pozytywny wynik obliczeń uzyskano dzięki temu, że autor popełnił elementarny błąd przy obliczaniu wydajności, która w rzeczywistości zawsze jest mniejsza niż jeden.

Ryż. 1. Motor Karasev

Okazuje się, że można nie wymyślać nowych cykli, ale ograniczyć się do starego cyklu Carnota i na jego podstawie stworzyć perpetuum mobile. Aby to zrobić, wystarczy we wzorze (1) zastąpić wydajność nie bezwzględną temperaturą w Kelwinach, ale temperaturą używaną w życiu codziennym w stopniach Celsjusza, jak zrobił to wynalazca z Omska W. Fiodorowa. Na przykład, przyjmując Tn = 20 °C, a Tx = -180 °C, otrzymał wydajność = 10, tj. 1000%. Konstrukcja silnika jest podobna do poprzedniej (rys. 1), a jako płyn roboczy stosuje się to samo powietrze. Teraz, jak zauważa autor, możemy ominąć „wszechplanetarną mafię naftową” i ocalić cywilizację przed katastrofą ekologiczną. Jeżeli jednak temperatury nagrzewnicy i lodówki, tak jak powinno, wyrażone są w stopniach Kelvina we wzorze (1): Tn = 293 K, Tx = 93 K, to sprawność cyklu wyniesie 68%. Dzięki temu nie otrzymamy żadnej energii, a żeby poruszyć tłokiem jesteśmy zmuszeni do pracy lub spalania tego samego oleju.

Znany „referent” fizyki, Kandydat Fizyki i Matematyki, Profesor Nadzwyczajny SFU S.A. Gierasimow w swoich artykułach twierdzi, że druga zasada termodynamiki „charakteryzuje się kapryśnym charakterem”. „Prawie każdy z nas ma w domu zarówno lodówkę, jak i grzejnik, ale nikt z nas nie zauważył, że zaczęli się ruszać podczas pracy. I odwrotnie, brak lodówki lub grzejnika wcale nie oznacza braku ruchu. Na tej podstawie proponuje gravillette w postaci arkusza, którego jedna strona jest gładka, a druga chropowata (ryc. 2). Ten magiczny dywan unosi nie silnik spalający paliwo, ale uderzenia cząsteczek powietrza, których siła po szorstkiej stronie różni się rzekomo o 10 procent lub więcej od siły, z jaką atmosfera naciska na gładką powierzchnię.

Ryż. 2. Dywan Gierasimow

W rezultacie, według obliczeń Gierasimowa, jeden metr kwadratowy „dywanu” może unieść 10 ton ładunku. Choć autor nie wykonał modelu samolotu grawitacyjnego, to jednak twierdzi, że „co jest możliwe, z pewnością przejawi się nie tylko na papierze, ale także w postaci odpowiedniego urządzenia technicznego”. Niestety adiunkt zapomniał (lub nie znał) szkolnego kursu fizyki, zgodnie z którym ciśnienie powietrza po obu stronach arkusza jest takie samo.

Naukowcy z Instytutu Fizyki Ogólnej Rosyjskiej Akademii Nauk S.I. również nie tolerują drugiego prawa. Jakowlenko S.A. Mayorov i A.N. Tkaczew. Eksperyment komputerowy wykazał, że izolowana termicznie plazma kulombowska nagrzewa się samoczynnie bez żadnych wpływów zewnętrznych. Z jakiegoś powodu nie stworzyli „wiecznego” grzejnika na tej zasadzie, chociaż mogli stać się sławni i zarabiać pieniądze.
Drugie prawo mówi, że nie można skoncentrować energii cieplnej, tj. chaotyczny ruch mechaniczny cząstek ośrodka i uzyskanie dzięki temu pracy. Czy można wykorzystać energię promieniowania elektromagnetycznego, która powstaje w ośrodku, gdy zderzają się ze sobą jego cząsteczki? To termiczne promieniowanie elektromagnetyczne zajmuje szeroki zakres częstotliwości i leży w zakresie podczerwieni widma w temperaturze pokojowej, przesuwając się do obszaru widzialnego w temperaturze otoczenia powyżej 500 - 1000 ° C. Promieniowanie elektromagnetyczne można skoncentrować za pomocą soczewek, luster, siatek dyfrakcyjnych odpowiedni zakres długości fal.

Inżynier E. Shu z miasta Nogińsk w „Technologii dla młodzieży” nr 2/2003 zasugerował użycie spinnera podobnego do tego używanego przez P.N. Lebiediew do pomiaru ciśnienia światła. Jedna strona ostrzy wykonana jest z lustra, a druga jest poczerniała. Zdaniem autora błystka musi się obracać, gdyż ciśnienie promieniowania elektromagnetycznego po stronie zwierciadła, od której odbijają się fotony, jest dwukrotnie większe niż po stronie czarnej, od której są one pochłaniane. Niesprawność urządzenia jest oczywista, ponieważ poczerniała strona ostrzy sama emituje fotony i poprzez ich powrót równoważy ciśnienie.

Dla rozwoju umysłu dociekliwego czytelnika sam zaproponowałem trójcę perpetuum mobile, które „koncentrują” promieniowanie elektromagnetyczne otoczenia. Jeden z nich pokazano na ryc. 3.

Ryż. 3.

W pomieszczeniu ocieplonym 1 znajduje się turbina 2 z łopatkami lustrzanymi 3. Po jednej stronie turbiny zainstalowany jest koncentrator promieniowania elektromagnetycznego - lustro wklęsłe 4, a po drugiej niech będzie ściana 5 pomieszczenia , malowany na czarno. Po stronie ostrza 3, zwróconej do ściany 5, promieniowanie ściany pada, a po przeciwnej stronie - promieniowanie skoncentrowane przez lustro 4. Ponieważ ciśnienie fal elektromagnetycznych jest wprost proporcjonalne do gęstości energii (lub liczba padających fotonów), wtedy, w przeciwieństwie do urządzenia Shu, ciśnienie po różnych stronach łopatek będziemy mieć różne. Tak więc, jeśli średnica lustra zostanie przyjęta jako równa 1 m, a ostrza - 1 cm, wówczas gęstość promieniowania i odpowiednio ciśnienie z boku lustra będą 10 000 razy większe niż z tyłu, gdzie spada nieskoncentrowany przepływ. W rezultacie pojawia się siła różnicowa, a turbina powinna zacząć się obracać. Aby wzmocnić efekt, podobne koncentratory można skierować na inne ostrza. Oczywiście wynikowa siła jest bardzo mała, ale P.N. Spinner Lebiediewa kręcił się! A co najważniejsze sam fakt podjęcia pracy bez grzejnika i lodówki, ze względu na wewnętrzną energię środowiska!

Druga wersja takiego silnika zawiera poczerniały kocioł parowy 1, na którym termiczne promieniowanie elektromagnetyczne ścian izolowanego termicznie pomieszczenia 3 (środowisko) skupia się za pomocą soczewek 2 (ryc. 4)

Ryż. cztery.

Kocioł 1 jest połączony przewodami z silnikiem parowym 4, którego lodówka jest środowiskiem. Ponieważ gęstość skupionego strumienia cieplnego promieniowania elektromagnetycznego środowiska padającego na ściany kotła jest tysiące razy większa niż nieskoncentrowanego, temperatura kotła zacznie rosnąć i będzie wyższa niż temperatura środowisko i ściany pokoju To. Równowaga termodynamiczna nastąpi w temperaturze T, gdy moc promieniowania ścian kotła zrówna się z mocą padającą. W stanie równowagi kocioł nie zużywa energii środowiskowej. A teraz napełniamy kocioł płynem wrzącym w temperaturze Tk, leżącym gdzieś pośrodku pomiędzy To i T. Ciecz zacznie wrzeć, a jej para będzie napędzać maszynę 4. Wrząca ciecz utrzyma temperaturę kotła na poziomie Tk, mniejszym od równowagi T. Tym samym nie zostanie osiągnięta równowaga termodynamiczna, a energia promieniowania padającego na kocioł będzie zawsze większa od energii przez niego emitowanej. Przeprowadzony w ten sposób ciągły dopływ energii z otoczenia do kotła zapewni wieczną pracę silnika parowego bez jakiegokolwiek zużycia paliwa.
Czy nie lepiej bezpośrednio zamienić skoncentrowane promieniowanie elektromagnetyczne ośrodka na prąd elektryczny, na przykład za pomocą ogniw fotowoltaicznych (rys. 5)? Tutaj promieniowanie podczerwone ośrodka 3 (np. ścian pomieszczenia) skupione przez lustro 4 pada na fotokomórkę 1, gdzie jest zamieniane na prąd elektryczny idący do obciążenia 2.

Ryż. 5

Fotodetektory wychwytują nawet promieniowanie tła („reliktowe”) Wszechświata, chociaż jego poziom jest znacznie niższy niż nasz i odpowiada promieniowaniu ciała doskonale czarnego o temperaturze zaledwie 2,7 K. Dlatego możliwe jest, że ta druga opcja będzie pracować nawet w kosmosie.
Jeśli komuś spodobały się te moje „zwariowane” pomysły i buduje pierwszy na świecie działający model takiej perpetuum mobile, to według V.K. Oshchepkov „pod względem praktycznych konsekwencji ... można porównać tylko z odkryciem przez prymitywnego człowieka sposobów sztucznego rozpalania ognia”. Ku mojemu wielkiemu ubolewaniu, moje perpetuum mobile są również niesprawne, dla których nie ma potrzeby przeprowadzania eksperymentów w celu weryfikacji. Faktem jest, że promieniowanie elektromagnetyczne otoczenia jest izotropowe - pada ze wszystkich stron z taką samą intensywnością, dlatego nie można go zogniskować za pomocą soczewki, lustra lub innego urządzenia.

Zatem wszelkie próby uszczęśliwienia nas darmową energią pobieraną ze środowiska równowagi są bezużyteczne i pozostaną marzeniem wynalazców, marnujących czas pracy na próżno. Aby uzyskać pracę lub energię elektryczną z ciepła, wymagana jest różnica temperatur, którą osiąga się przez ogrzewanie lub występuje w naturze, na przykład w źródłach geotermalnych.

LITERATURA

1. W.G. Rodionow. Upadek drugiej zasady termodynamiki. ZhRFM, 1996, nr 1 - 12, s. 5 - 16
2. Np. Oparin. Fizyczne podstawy energetyki bezpaliwowej. Ograniczenie drugiej zasady termodynamiki. M., Redakcja URSS, 2004
3. P.K. Oszczepkow. Życie i sen. M., pracownik Moskwy, 1977, 1984
4. S. Kasznikow. Zwykła perpetuum mobile. Moskwa Komsomolec, 5.09.1980
5. N.E. Zaewa. Bliski zasięg energii. ZHRFM, 1991, nr 1, s. 12 - 21
6. N.E. Zaewa. Warunek wytwarzania energii przez dielektryki nieliniowe i ferryty. ZHRFM, 1991, nr 1, s. 49 - 52; Nowe aspekty fizyki. M., Pożytek publiczny, 1996, s. 73 - 77; Myśl rosyjska, 1992, nr 2, s. 7 - 28
7. Zgłoszenia wynalazków nr 3601725, 3601726
8. ZHRFM, 1997, nr 1 – 12, s. 97-98
9. W. Pietrow. Maszyny perpetum mobile XXI wieku. Eter jako źródło energii. Inżynier, 2010, nr 8, s. 24 - 25
10. B.V. Karasev. Metody wydobywania pracy ze środowiska o stałej temperaturze (drugi komunikat). w sob. „K.E. Ciołkowski: badania naukowe. dziedzictwo." Kaługa, 2008, s. 264 - 265
11. W. Pietrow. Maszyny perpetum mobile XXI wieku. Powietrze i piasek jako paliwo. Inżynier, 2010, nr 5, s. 22 - 23
12. W. Fiodorow. Silniki wodne. Inżynier, 2003, nr 7, s. 12 - 14
13. W. Pietrow. Odnośnie artykułu V. Fiodorowa „Silniki wodne”. Inżynier, 2003, nr 12, s. 5
14. S. Gierasimow. Lewitacja: mit, rzeczywistość czy paradoks? Inżynier, 2009, nr 12, s. 6 - 9
15. S. Gierasimow. Rozpraszanie dyfuzyjne, siła nośna i druga zasada termodynamiki. Inżynier, 2010, nr 10, s. 2-5
16. S.A. Gierasimow. O lewitacji i ekranowaniu w dynamice gazów. Pytania fizyki stosowanej, 2005, nr 12
17. S.A. Gierasimow. Rozpraszanie dyfuzyjne i dynamiczna lewitacja gazów. Nowoczesne technologie intensywnie wykorzystujące naukę, 2010, nr 1
18. O. Lebiediew. Czy można naruszyć drugą zasadę termodynamiki? Wynalazca i innowator, 1995, nr 1, s. osiemnaście
19. W. Pietrow. O czarnym ciele i lustrze. Technika - młodzież, 2004, nr 2, s. piętnaście
20. W. Pietrow. Wykorzystanie ciepła otoczenia. Inżynier, 2011, nr 4, s. 24 - 26

W. ALE. Winogradów- Saltykov, Krajowy Uniwersytet jedzenie technologie (G. Kijów), W. G. Fiodorow, otwarty międzynarodowy Uniwersytet rozwój człowiek "Ukraina" (G. Kijów), W. P. Martsenko, Oddział Kyivenergo Zhilteploenergo (G. Kijów)

Pokazano, że rzeczywiste straty ciepła z powierzchni zewnętrznych kotłów wodnych q 5 są znacznie mniejsze od strat standardowych, które wyznaczono na podstawie wykresów lub tabel sporządzonych dla kotłów parowych o dużej wydajności poprzez ekstrapolację na obszar małej mocy cieplnej kotłów. Taki spadek q 5 tłumaczy się niższymi temperaturami zewnętrznych powierzchni okładziny. Tak więc, gdy kocioł parowy DKVr zostanie przełączony w tryb ogrzewania wodnego, zmieniają się reżimy temperaturowe wszystkich elementów kotła, co prowadzi do zmniejszenia strat ciepła do otoczenia.

W celu wyznaczenia q 5 dokonano bezpośrednich pomiarów gęstości strumienia ciepła q z zewnętrznych powierzchni kotła za pomocą małogabarytowych ciepłomierzy o szybkim czasie reakcji. Rozkład strat ciepła na poszczególnych powierzchniach kotłów parowych i c.w.u. okazał się nierównomierny, dlatego do obliczenia q 5 mierzono lokalne wartości q w obrębie każdej powierzchni, łącząc gradientową metodę poszukiwania maksymalnych strat ciepła i metoda skanowania, a także wykorzystanie metod statystycznych do uśredniania danych eksperymentalnych na powierzchni i w czasie.

Zatem uśredniając wartość q (W/m2) dla każdego elementu F (m2) powierzchni zewnętrznej kotła wykorzystano do obliczenia q 5:

gdzie QhР - wartość opałowa gazu na masę roboczą, J/m 3 ; B - zużycie gazu, m 3 / s.

Eksperymenty prowadzono z reguły w warunkach przemysłowej eksploatacji kotłów, tj. ich wydajność różniła się od nominalnej. W związku z tym sprawdzono odwrotną zależność strat ciepła od rzeczywistej mocy cieplnej kotła, przyjętej dla kotłów parowych:

gdzie D i q 5 - rzeczywista wydajność kotła i straty ciepła z powierzchni zewnętrznych, DH i q 5 H - takie same dla warunków nominalnych.

W celu weryfikacji (2) przeprowadzono eksperymenty na kotle KVG-6.5, którego ściany przednie i boczne po zdemontowaniu okładziny ceglanej zastąpiono płytami szamotowymi SzPGT-450. Aby zmienić sprawność cieplną kotła, zmieniliśmy przepływ gazu i odpowiednio wzrost temperatury wody w kotle, utrzymując stały przepływ wody. W zakresie zmienności D maksymalna możliwa dla warunków pracy kotła okazała się słuszna formuła (2): przeliczenie według niej dla wszystkich rzeczywistych D dało prawie taką samą wartość q 5 H = 0,185%. Dla kotła KVG-6.5 z tradycyjnym murem badania wykazały straty ciepła q 5 H = 0,252%. Przy całkowitej wymianie wykładziny płytami ShPGT-450 i starannym uszczelnieniu połączeń między nimi można liczyć na zmniejszenie q 5 i zużycia gazu o 0,10-0,15%. Masowa wymiana wykładzin podczas remontów może znacząco przyczynić się do oszczędności energii i zasobów, ponieważ zmniejszenie zużycia gazu o 0,1% w systemie oddziału Kievenergo Zhilteploenergo prowadzi do oszczędności gazu na poziomie 1300 m3/dzień. .

Potwierdziły się wnioski z faktu, że rzeczywiste straty ciepła z powierzchni zewnętrznych kotłów c.w.u. były kilkukrotnie mniejsze od normatywnych. Tak więc twórcy kompaktowych kotłów TVG, pracownicy Instytutu Gazu Narodowej Akademii Nauk Ukrainy, podczas testów akceptacyjnych mierzonych termometrami powierzchniowymi średnia temperatura zewnętrznych powierzchni ścian kotłów i według znanych wzorów obliczona q 5 . Dla kotłów TVG-4 i TVG-8 straty standardowe wynoszą 2%, a obliczone wzrastały wraz ze spadkiem obciążenia od nominalnego do minimalnego celowego dla TVG-4 z 0,54 do 1%, dla TVG-8 z 0,33 do 0,94%. Dlatego też w 2000 roku Instytut zalecił organizacjom obsługującym tego typu kotły przyjęcie średniej wartości q 5 = 0,75%.

Podobne wnioski wyciągnięto w badaniach kotłów KVG opracowanych w Instytucie Gazu Narodowej Akademii Nauk Ukrainy. Do wyznaczenia q 5 zastosowano również wzór (1), ale zamiast 2(cjF) podstawiono qF K, gdzie F K jest całkowitą zewnętrzną powierzchnią izolacji termicznej kotła. Średnia wartość q została obliczona ze wzoru:

Tutaj gęstość strumienia ciepła z zewnętrznej powierzchni izolacji do powietrza q o i od wewnętrznej powierzchni do powietrza q T jest wyznaczana ze wzorów:

gdzie a jest całkowitym współczynnikiem przenikania ciepła do środowiska; t 0 , t T , t B - temperatury powierzchni zewnętrznej, wewnętrznej i powietrza; R to całkowity opór cieplny warstw wykładziny; R 0 \u003d 1 / a 0.

Zaleca się, aby wartości t T i t 0 były określane przez pomiary bezpośrednie lub obliczenia, R - obliczone w zależności od grubości i przewodności cieplnej warstw izolacyjnych, a 0 - zgodnie ze znanymi wzorami Kammerera dla płaskie i cylindryczne powierzchnie.

Przy obliczaniu q 0 i q T ich wartości znacznie się różniły, chociaż są prawie takie same podczas stacjonarnej pracy kotła. Powód, dla którego uzyskano q T > q 0, można wytłumaczyć faktem, że ze względu na nieuniknioną wymuszoną cyrkulację powietrza w kotłowni rzeczywiste wartości 0 są o 12-15% wyższe niż obliczone, ponieważ zostało pokazane przez bezpośrednie pomiary q 0 i (t 0 - t B na kotle parowym TGMP-314A... Ze względu na tę różnicę w q 0 i q T, w (3) wprowadzono K K - współczynnik korekcji dla pomiaru i błędy obliczeniowe q 0 i q T, które zaleca się przyjmować w granicach 0,3-0 7. Podobno z taką samą pewnością w obu wielkościach należy przyjąć ich połówkową sumę.

Aby uwzględnić dodatkowe straty ciepła przez mostki termiczne, wprowadza się współczynnik K M = 0,2-0,4.

Oprócz wprowadzenia K K i K M proponuje się zwiększenie q 5 o 10-20%, aby uwzględnić straty ciepła przez dolną (dolną) trudno dostępną powierzchnię kotła, a także uwzględnić proporcja strat z powierzchni zewnętrznych powracających do paleniska i spalin kotła wraz z powietrzem z kotłowni.

Pomimo znacznych różnic w metodyce wyznaczania q 5 w i , wyniki okazały się podobne, co daje powód do uogólniania tych wyników i wykorzystania ich w przygotowaniu dokumentów regulacyjnych. Rysunek pokazuje zależność q 5 od nominalnej mocy cieplnej kotłów ciepłej wody NISTU-5, NISTU-5x2, TVG-4, TVG-8, KVG-4, KVG-6,5, a także KVG-4, KVG- 6,5, KVGM -10 i KVGM-50. Dane z i leżą nieco niżej niż analogiczne dane z , jednak taka różnica jest w pełni uzasadniona różnymi metodami badawczymi.

Literatura

1. Fiodorow W. G., Winogradów- Saltykov W. ALE., Martsenko W. P. Pomiar straty ciepło z na wolnym powietrzu powierzchnie gorąca woda kotły // Ekotechnologie oraz oszczędność zasobów. 1997. № 3. Z. 66-68.

2. Martsenko W. P., Fiodorow W. G. Efektywność izolacyjny ogrodzenia gorąca woda kotły // Bal studencki. ciepłownictwo. 2000. T. 22, № 2. Z. 78-80.

3. Fedoriw W. G., Winogradów- Saltikov W. ALE., Martsenko W. P. różanyija zużycie ciepła na tereny ogrodzone wieża ciśnieńiich tapar bojleriw / UDUHT. Do., 1998. 16 Z. Dep. w DNTB Wielka Brytania- Raiżaden23.03.98, № 142.

4. Fiodorow W. G., pluskający nos ALE. Do. Planowanie oraz realizacja eksperymenty w jedzenie przemysł. M.: jedzenie. bal studencki- st, 1980. 240 Z.

5. Marchaki. I., Gołyszew Ł. W., MysakI. Z. Metodologia definicje straty ciepło parowy bojler w środowisko// Energetyka cieplna. 2001. № 10. Z. 67-70.

6. Zalkind mi. M. materiały murarstwo oraz obliczenie ogrodzenia parowy kotły. M.: Energia, 1972. 184 Z.

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

8. Fiodorow W. G., Winogradów- Saltykov W. ALE., Novik M. I. termometria na wolnym powietrzu powierzchnie bojler TGMP-314 ALE // Ekotechnologie oraz oszczędność zasobów. 1999. № 4. Z. 77-79.

Do zmniejszenie zużycia ciepła rygorystyczny rozliczanie strat ciepła w urządzeniach technologicznych i sieciach cieplnych. Straty ciepła zależą od rodzaju urządzeń i rurociągów, ich prawidłowej pracy oraz rodzaju izolacji.

Stratę ciepła (W) oblicza się ze wzoru

W zależności od rodzaju sprzętu i rurociągu całkowity opór cieplny wynosi:

dla rurociągu izolowanego z jedną warstwą izolacji:

dla rurociągu izolowanego z dwiema warstwami izolacji:

dla aparatów technologicznych o wielowarstwowych ścianach płaskich lub cylindrycznych o średnicy większej niż 2 m:

dla aparatów technologicznych o wielowarstwowych ścianach płaskich lub cylindrycznych o średnicy mniejszej niż 2 m:

nośnik do wewnętrznej ściany rurociągu lub aparatu oraz od zewnętrznej powierzchni ściany do otoczenia, W/(m 2 - K); X tr, ?. st, Xj - odpowiednio przewodność cieplna materiału rurociągu, izolacji, ścian aparatu, /-tej warstwy ściany, W / (m. K); 5 ŚW. — grubość ścianki aparatu, m.

Współczynnik przenikania ciepła określa wzór

lub zgodnie z równaniem empirycznym

Przekazywanie ciepła ze ścian rurociągu lub aparatury do otoczenia charakteryzuje się współczynnikiem a n [W/(m2K)], który określa się za pomocą równań kryterialnych lub empirycznych:

według równań kryterialnych:

Współczynniki przenikania ciepła ab i an są obliczane zgodnie z równaniami kryterialnymi lub empirycznymi. Jeśli gorącym płynem chłodzącym jest gorąca woda lub para kondensacyjna, to a in > a n, tj. 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:

za pomocą równań empirycznych:

Izolacja termiczna urządzeń i rurociągów wykonana jest z materiałów o niskiej przewodności cieplnej. Dobrze dobrana izolacja termiczna może zmniejszyć straty ciepła do otaczającej przestrzeni o 70% lub więcej. Dodatkowo zwiększa wydajność instalacji termicznych, poprawia warunki pracy.

Izolacja termiczna rurociągu składa się głównie z pojedynczej warstwy, dla wytrzymałości pokrytej wierzchnią warstwą blachy (stal dachowa, aluminium itp.), suchego tynku z zapraw cementowych itp. W przypadku zastosowania warstwy kryjącej z metalu , jego opór cieplny można pominąć. Jeżeli warstwą wierzchnią jest tynk, to jego przewodność cieplna różni się nieznacznie od przewodności cieplnej izolacji termicznej. W tym przypadku grubość warstwy wierzchniej wynosi, mm: dla rur o średnicy mniejszej niż 100 mm - 10; dla rur o średnicy 100-1000 mm - 15; dla rur o dużej średnicy - 20.

Grubość izolacji termicznej i warstwy przykrywającej nie powinna przekraczać grubości granicznej, zależnej od masowych obciążeń rurociągu i jego gabarytów. W tabeli. 23 przedstawia wartości maksymalnej grubości izolacji rurociągów parowych, zalecane przez normy dotyczące projektowania izolacji termicznej.

Izolacja termiczna urządzeń technologicznych może być jednowarstwowy lub wielowarstwowy. Straty ciepła przez termiczne

izolacja zależy od rodzaju materiału. Straty ciepła w rurociągach oblicza się na 1 i 100 m długości rurociągu, w urządzeniach technologicznych - na 1 m2 powierzchni aparatury.

Warstwa zanieczyszczeń na wewnętrznych ściankach rurociągów stwarza dodatkowy opór cieplny przy przenoszeniu ciepła do otaczającej przestrzeni. Opory cieplne R (m.K/W) podczas ruchu niektórych chłodziw mają następujące wartości:

Rurociągi doprowadzające rozwiązania technologiczne do aparatów oraz nośniki ciepła do wymienników ciepła posiadają armaturę, w której tracona jest część ciepła przepływu. Lokalną utratę ciepła (W / m) określa wzór

Współczynniki lokalnej rezystancji kształtek rurociągów mają następujące wartości:

Podczas kompilacji tabeli. 24 przeprowadzono obliczenia jednostkowych strat ciepła dla rurociągów stalowych bez szwu (ciśnienie< 3,93 МПа). При расчете тепловых потерь исходили из следующих данных: тем-

przyjęto temperaturę powietrza w pomieszczeniu równą 20°C; jego prędkość podczas swobodnej konwekcji wynosi 0,2 m/s; ciśnienie pary - 1x10 5 Pa; temperatura wody - 50 i 70 ° C; izolacja termiczna wykonana jest w jednej warstwie kordu azbestowego, = 0,15 W/(m.K); współczynnik przenikania ciepła a„ \u003d 15 W / (m 2 - K).

Przykład 1. Obliczenie jednostkowych strat ciepła w rurociągu parowym.

Przykład 2. Obliczenie jednostkowych strat ciepła w rurociągu nieizolowanym.

Podane warunki

Rurociąg jest stalowy o średnicy 108 mm. Średnica nominalna d y = 100 mm. Temperatura pary 110°C, temperatura otoczenia 18°C. Przewodność cieplna stali X = 45 W / (m. K).

Uzyskane dane wskazują, że zastosowanie izolacji termicznej zmniejsza straty ciepła na 1 m długości rurociągu 2,2 razy.

Właściwe straty ciepła, W/m 2 , w aparaturze technologicznej do produkcji skór i filcowania wynoszą:

Przykład 3. Obliczanie jednostkowych strat ciepła w urządzeniach technologicznych.

1. Bęben Giant wykonany jest z modrzewia.

2. Suszarka firmy "Hirako Kinzoku".

3. Łódka do barwienia beretów. Wykonany ze stali nierdzewnej [k = 17,5 W/(m-K)]; nie ma izolacji termicznej. Całkowite wymiary łodzi to 1,5 x 1,4 x 1,4 m. Grubość ścianki to 8 ST = 4 mm. Temperatura procesu t = = 90 °С; powietrze w warsztacie / śr = 20 °С. Prędkość powietrza w warsztacie v = 0,2 m/s.

Współczynnik przenikania ciepła a można obliczyć w następujący sposób: a = 9,74 + 0,07 At. Przy / cp \u003d 20 ° C a wynosi 10-17 W / (m 2. K).

Jeżeli powierzchnia chłodziwa aparatu jest otwarta, właściwe straty ciepła z tej powierzchni (W / m 2) oblicza się według wzoru

Serwis przemysłowy „Koziorożec” (Wielka Brytania) proponuje zastosowanie systemu „Alplas” w celu zmniejszenia strat ciepła z otwartych powierzchni chłodziw. System oparty jest na wykorzystaniu pustych w środku kulek pływających z polipropylenu, które prawie całkowicie pokrywają powierzchnię cieczy. Eksperymenty wykazały, że przy temperaturze wody w otwartym zbiorniku 90 ° C straty ciepła przy użyciu warstwy kulek zmniejszają się o 69,5%, dwie warstwy - o 75,5%.

Przykład 4. Obliczenie jednostkowych strat ciepła przez ściany suszarni.

Ściany suszarki mogą być wykonane z różnych materiałów. Rozważ następujące konstrukcje ścian:

1. Dwie warstwy stali o grubości 5 ST = 3 mm z izolacją umieszczoną między nimi w postaci płyty azbestowej o grubości 5 A = 3 cm i przewodności cieplnej X i = 0,08 W/(m.K) .

Strumień ciepła Q p przez powierzchnię S st ścian suszarki oblicza się zgodnie z równaniem przenikania ciepła:

Q p \u003d k * Δt cf * S st,

Współczynnik przenikania ciepła k oblicza się ze wzoru na ścianę wielowarstwową:

gdzie δ i λ to odpowiednio grubość i przewodność cieplna różnych warstw wykładziny i izolacji termicznej.

Znajdź wartość kryterium Re:

Re \u003d v * l / υ \u003d 2,5 m / s * 1,65 m / 29 * 10 -6 m 2 / s \u003d 142241

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

Współczynnik przenikania ciepła α od środka osuszającego do wewnętrznej powierzchni ścian:

α 1 \u003d Nu * λ / l \u003d 262,2 * 3,53 * 10 -2 W / (m * K) / 1,65 m \u003d 5,61 W / m 2 * K.

Całkowity współczynnik przenikania ciepła konwekcji i promieniowania od ściany zewnętrznej do otaczającego powietrza:

α 2 \u003d 9,74 + 0,07 * (t st -t c),

gdzie t cf jest temperaturą ściany zewnętrznej, t st \u003d 40 0 ​​​​С,

t in - temperatura otoczenia, t in \u003d 20 0 С,

α 2 \u003d 9,74 + 0,07 * (400 C-20 0 C) \u003d 11,14 W / m2 * K.

W zależności od temperatury gazów dobieramy grubość okładziny (tab. 3.1)

podszewki -

szamot - 125 mm

stal - 20 mm

szamot - 1,05 W / m * K

stal - 46,5 W/m*K

Znalezienie współczynnika przenikania ciepła:

Określamy powierzchnię ściany S st:

S st \u003d π * d * l \u003d 3,14 * 1,6 m * 8 m \u003d 40,2 m 2,

Q p \u003d 2,581 W / (m 2 * K) * 89 0 C * 40,2 m 2 \u003d 9234 W.

Specyficzne straty ciepła do otoczenia określa wzór:

gdzie W jest masą wilgoci usuniętą z suszonego materiału w ciągu 1 sekundy.

q p \u003d 9234 W / 0,061 kg / s \u003d 15137,05 W * s / kg.

2.3. Obliczanie grzałki do suszenia powietrzem

Całkowitą ilość ciepła Q 0 oblicza się według wzoru:

Q 0 \u003d L * (I 1 -I 0)

Q 0 \u003d 2,46 kg / s * (159 kJ / kg + 3,35 kJ / kg) \u003d 399,381 kW

Średnią różnicę temperatur obliczamy ze wzoru z równania logarytmicznego:

gdzie Δt m \u003d t 1 -t 2n

Δt b \u003d t 1 -t 2k

t 1 - temperatura pary grzewczej (równa temperaturze nasycenia pary przy danym ciśnieniu).

Pod ciśnieniem 5,5 atm. t 1 \u003d 154,6 0 С (st 550)

t 2n, t 2k - temperatura powietrza na wlocie i wylocie kalorymetru, t 2k \u003d 150 0 С; t 2n \u003d -7,7 0 C.

Δt b \u003d 154,6 0 C + 7,7 0 C \u003d 162,3 0 C,

Δt m \u003d 154,6 0 С-150 0 С \u003d 4,6 0 С,

Powierzchnię wymiany ciepła S t kalorymetru określa równanie wymiany ciepła:

S t \u003d Q 0 / do Δt por.,

gdzie k jest współczynnikiem przenikania ciepła stosowanym dla nagrzewnic lamelowych w zależności od prędkości masy powietrza ρ*v. Niech ρ * v \u003d 3 kg / m 2 * s; następnie k \u003d 30 W / m2 * k.

Znajdujemy wymaganą liczbę n k. sekcje grzejnika:

n k. \u003d S t / S s,

gdzie S c jest powierzchnią wymiany ciepła przekroju.

Weźmy grzejnik żebrowany:

Ponieważ rzeczywista liczba sekcji jest wybierana z marginesem 15-20%, to n k. \u003d 6,23 + 6,23 * 0,15 \u003d 7,2≈8 sekcji.

Masowa prędkość powietrza w nagrzewnicy jest obliczana:

gdzie L jest natężeniem przepływu absolutnie suchego powietrza,