- •Кафедра технології та організації ресторанного бізнесу Конспект лекцій
- •Харків 2008
- •Тема 1. Вступ. Основні поняття і визначення.
- •1.1 Вступ
- •1.2. Термодинамічна система.
- •1.3. Параметри стану.
- •1.4 Рівняння стану
- •Тема 2. Перший закон термодинаміки.
- •2.1. Теплота і робота.
- •2.2. Внутрішня енергія.
- •2.3. Перший закон термодинаміки.
- •2.4. Теплоємність газу.
- •2.5. Універсальне рівняння стану ідеального газу.
- •Тема 3. Другий закон термодинаміки.
- •3.1. Основні положення другого закону термодинаміки.
- •3.2. Ентропія.
- •3.3. Цикл і теореми Карно.
- •Тема 4. Термодинамічні процеси.
- •4.1. Метод дослідження термодинамічних процесів.
- •4.2. Ізопроцеси ідеального газу.
- •4.3. Політропний процес.
- •Тема 5. Термодинаміка потоку.
- •5.1. Перший закон термодинаміки для потоку.
- •5.2. Сопло Лаваля.
- •5.3.Дроселювання.
- •Тема 6. Реальні гази. Водяной пар. Вологе повітря.
- •6.1. Властивості реальних газів.
- •6.2. Рівняння стану реального газу.
- •6.3. Поняття про водяну пару.
- •6.4. Характеристики вологого повітря.
- •Тема 7. Термодинамічні цикли.
- •7.1. Цикли паротурбінних установок (пту).
- •7.2. Цикли двигунів внутрішнього згоряння (двс).
- •7.3. Цикли газотурбінних установок (гту).
- •Розділ II. Основи теорії теплообміну.
- •Тема 8. Основні поняття і визначення.
- •Тема 9.Теплопровідність.
- •9.1. Температурне поле. Рівняння теплопровідності.
- •9.2. Стаціонарна теплопровідність через плоску стінку.
- •9.3 Стаціонарна теплопровідність через циліндричну стінку.
- •1 Однорідна циліндрична стінка.
- •Багатошарова циліндрична стінка.
- •2 Багатошарова циліндрична стінка.
- •9.4. Стаціонарна теплопровідність через кульову стінку.
- •Тема 10. Конвективний теплообмін.
- •10.1. Фактори, що впливають на конвективний теплообмін.
- •10.2.Закон Ньютона-Рихмана.
- •10.3. Теорії подібності.
- •10.4. Критеріальні рівняння конвективного теплообміну.
- •10.5. Розрахункові формули конвективного теплообміну.
- •Вільна конвекція в необмеженому просторі.
- •Змушена конвекція.
- •Тема 11. Теплове випромінювання.
- •11.1. Загальні відомості про теплове випромінювання.
- •11.2. Основні закони теплового випромінювання
- •Тема 12.Теплопередача.
- •12.1. Теплопередача через плоску стінку.
- •12.2. Теплопередача через циліндричну стінку.
- •12.3. Типи теплообмінних апаратів.
- •12.4. Розрахунок теплообмінних апаратів.
- •Тема 13. Енергетичне паливо.
- •13.1. Склад палива.
- •13.2. Характеристика палива.
- •13.3. Моторні палива для поршневих двс.
- •Тема 14. Котельні установки.
- •14.1. Котельний агрегат і його елементи.
- •14.2 Топкові пристрої.
- •14.3 Спалювання палива.
- •14.4 Теплотехнічні показники роботи топок.
- •Тема 16.Горіння палива.
- •16.1. Фізичний процес горіння палива.
- •15.2. Визначення теоретичної і дійсної витрати повітря на горіння палива.
- •Тема 17. Компресорні установки.
- •17.1. Об'ємний компресор.
- •17.2. Лопатковий компресор.
- •Тема 17. Питання екології при використанні теплоти.
- •17.1. Токсичні гази продуктів згоряння.
- •17.2. Вплив токсичних газів.
- •17.3. Наслідки парникового ефекту.
- •Перелік літератури Основна
- •Додаткова.
Тема 13. Енергетичне паливо.
13.1. Склад палива.
Паливом називається пальна речовина, використовувана як джерело одержання теплоти в енергетичних, промислових і опалювальних установках.
У залежності від типу реакцій, у результаті яких виділяється теплота з палива, розрізняють органічне і ядерне паливо.
В даний час і за прогнозами до 2030 р. органічне паливо є основним джерелом енергії (теплоти) для промислового використання. Таблиця 13.1.
Споживання органічного палива в1993 р.
Споживач |
Вид палива |
|
||
|
Тверде |
Рідке |
Газоподібне |
|
В усім світі, млрд.т у.п. |
3,21 |
4,29 |
2,66 |
|
Росія, млн.т у.п. |
226 |
232 |
503 |
Примітка: у.п. – умовного палива
В органічних паливах теплота виділяється в результаті хімічної реакції окислювання його пальних частин при участі кисню, а в ядерних паливах – у результаті розпаду ядер важких елементів (урану, плутонію і т.д.). Таблиця 13.2. Класифікація органічних палив по агрегатному стані.
Паливо |
Агрегатний стан |
|
||
|
Тверде |
Рідке |
Газоподібне |
|
Природне |
Дрова, торф, бурі і кам'яні вугілля, антрацит, пальні сланці |
Нафта |
Природний газ |
|
Штучне |
Деревне вугілля, напівкокс, кокс, вугільні і торф'яні брикети |
Мазут, гас, бензин, солярова олія, газойль, грубне паливо |
Гази нафтовий, коксовий, генераторний, доменний, газ підземний газофікацин |
Тверді і рідкі палива складаються з пальних (вуглецю - С, водню - Н, летучої сірки - Sл == Sор + Sк) і не пальних (азоту - N і кисню - О) елементів і баласту (золи - А, вологи - W).
Елементарний склад твердого і рідкого палива дається у відсотках до маси 1 кг палива. При цьому розрізняють робочу, суху, пальну й органічну масу палива.
Робоча маса – це маса і склад палива, у якому надходить до споживача і піддається спалюванню.
Склад робочої, пальної, сухої й органічної маси позначається відповідно індексами "р", "з", "м" і "о" і виражаються наступними рівностями:
Ср + Нр + Sрл + Nр + Oр + Aр + Wр = 100 % (13.1) Сс + Нс + Sсл + Nс + Oс + Aс = 100 % . (13.2) Сг + Нг + Sгл + Nг + Oг = 100 % ; (13.3) Со + Но + Sоорг + Nо + Oо = 100 % . (13.4)
Органічна маса палива у відмінності від пальної маси містить тільки органічну сірку і не включає колчеданну:
Sоорг = Sол - Sок . (13.5)
Коефіцієнти перерахування складу палива з однієї маси в іншу приведені в табл. 13.3. Т а б л и ц а 13.3
Задана маса палива |
Коефіцієнти перерахування на масу |
|
||
|
робочу |
пальну |
суху |
|
Робоча |
1 |
100/[100 - (Ар + Wр)] |
100/(100 - Wр) |
|
Пальна |
[100 - (Ар + Wр)]/100 |
1 |
(100 - Ас)/100 |
|
Суха |
(100 - Wр) / 100 |
100/ (100 - Ас) |
1 |
Газоподібне паливо являє собою суміш пальних і не пальних газів. Пальна частина складається з граничних (HСn2n+2) і неграничних (HСn2n) вуглеводнів, водню Н2, окису вуглецю C, і сірчистого водню (Н2S). До складу не пальних елементів входить азот ( N2) , вуглекислий газ (C2) і кисень (О2).
Склади природних і штучного газоподібних палив різні. Природний газ характеризується високим змістом метану (СH4), а також невеликої кількості інших вуглеводнів: етану (С2H6), пропану (С3H8), бутану (С4H10), етилену (С2H4), і пропилена (С3H6).
У штучних газах вміст пальних складових (водню й окису вуглецю) досягає 25-45 %, у баласті переважають азот і вуглекислота – 55-75 %. Склад газоподібного палива задається в об'ємних частках і в загальному виді можна записати в такий спосіб:
Сn2n+2 + Сn2n + Н2 + З + Н2S + О2 + N2 + З2 = 100% , (13.6)
де Сn2n+2 – граничні вуглеводні; Сn2n – неграничні вуглеводні; Н2S – сірчистий водень. СО – окис вуглецю; с2 - вуглекислий газ.