Šiluminė technika

*Konvekcija – tai šilumos perdavimas nuo sienos, pro ją tekančiam fluidui. Konvekcija būna dviejų rūšių: natūralioji(susidaro natūraliai dėl šilto ir šalto šilomnešių laukų skirtumo) ir priverstinė(susidaro jeigu fluido cirkuliacija skatinama mechaninėmis priemonėmis, pvz.: vandens siurbliu ar orpūte). *Šilumos mainais galima perduoti didelius aukštos temp šilumos kiekius. Šilumos mainų spinduliavimo intensyvumas labiausiai priklauso nuo spinduliuojančios medž temperatūros ir spinduliuojančio bei spindulius sugeriančio paviršių savybių. Kuras ir jo klasifikavimas. *Kuras – tai bet kokia medž kurią techniškai ir ekonomiškai apdirbant siekima gauti energijos. Kuras skirstomas į organinį ir neorganinį. Organinis kuras į iškastinį ir biokurą. *Oktaninis kuras klasifikuojamas pagal būvį: kietasis, skystasis, dujos. Yra du pagr degieji elementai: anglis ir vandenilis. *Kietasis kuras skiriamas į medieną, anglis, durpes ir kt. Kuo kuras senesnis tuo daugiau jis turi anglies. Degant kietajam kurui skyla jo organinių junginių molekulės ir išsiskiria degūs produktai. Visose kuro rušyse yra tam tikras drėgmės ir pelenų kiekis. Įvairios medienos kuro kaloringumas Q~10000kj/kg. Medienoje gali būti W~50% drėgmės, pelenų kiekis A iki 5%. Medienos pjuvenų granulių kaloringuas siekia 15000kj/kg. *Durpės būna dviejų tipų: gabaritinės ar trupininės, jų kaloringumas būna 6-12k kj/kg. Durpėse gali būti net iki 80 % drėgmės. *Anglys skirstomos į: rusvosios, akens, antracitas. Rusvųjų kaloringumas 6-17k kj/kg, jos yra mažiausiai vertingos. Akmens anglių kaloringumas siekia 21-29k kj/kg. Antracite būna iki 98% elementinės anglies. *Pagr energetikoje naudojamos skystojo kuro rūšys yra naftos produktai. 88% iškastos naftos yra sunaudojama kuro pavidalu. Iš naftos distiliuojama: mazutas 380o, dyzelis 300o, žibalas 250o, benzinas 150o (pradinė 650o). Mazutas naudojamas tik didelės galios sistemose, jis skirtomas į 3 grupes: lb sieringas(>2%), vid sieringumo(0.5-2%), mažo sieringumo(iki 0.5%). Mazuto kaloringumas yra 38-41k kj/kg. *Dujinis kuras skirstomas į gamtines ir dirbtines dujas. Dujinis kuras – įvairių angliavandenilių mišinys. Pagr sudedamoji dalis gamtinių dujų yra metanas CH4, jo dujose gali būti 800-100%. Taip pat gali būti propano, butano ir kt. Gamt dujų kaloringumas siekia 35k kj/kg. Prie dirbtinių dujų priskiriamos SND(LPG). Šios dujos yra aukštesniųjų CH mišinys, didž dalį sudaro propanas ir butanas, kaloringumas 25-28k kj/kg. Prie dirbt dujų priskiriamos įv būdais gautos biodujos. Biodujų kaloringumas yra menkas, ne sturi daug nedegių priemaišų, ypač CO2.. Kuro degimo šiluma(kaloringumas) *Degimo šiluma vad šilumos kiekis, kuris išsiskiria sudegus 1kg kietojo arba skystojo kuro, arba vienam m3 kuro. Naudojamos dvi kuro kaloringumo sąvados: žemutinė degimo temp Qž, aukštutinė Qa. Į žemutinę degimo šilumą neįtraukiamas šilumos kiekis, kuris gali išsiskirti susikondensavusiems dūmusoe esantiems vandens garams, jis įtrauktas į aukštutinę. Naudojamos dvi sutartinio kuro sąvados: anglies ekvivalentas (Qa.e.=29300kj/kg=7000kcal/kg), naftos ekvivalentas (Qn.e.=41800kj/kg=10000kcal/kg) Katilo šilumos balanso lygtis *Daug šilumos prarandama įv nuostolių pavidalu. Katilo šilumos lygtimi vad lygybė tarp katile išsiskyrusios šilumos ir šilumos gautos produkto pavidalu ir prarastos nuostolių pavidalu. Balansas sudaromas vienam kg arba m3 kuro Qd=Q1+(Q2+Q3+Q4+Q5) (Qd-katile išsiskyrusi šiluma, Q1-naudingai sunaudotas šilumos kiekis, Q2-šiluma, kurią iš katilo išneša dūmai, Q3-šilumos nuostoliai dėl kuro nepilno sudegimo, Q4-šilumos nuostoliai dėl mech nesudegimo, Q5-šilumos nuostoliai į aplinką nuo įkaitusių katilo pav.) išreiškus % - q1+q2+q3+q4+q5=100%. *Katile šiluma gali išsiskirti degant kurui, įnešama su pašildytu kuru arba pašildžius kurą. Naudingai panaudota šiluma Q1, jei per sekundę katile pagaminama D kg garo, kurio entalpija hg, o vandens, iš kurios garas yra gaminamas entalpija hm.v. tai Q1=D*(hg-hm.v.) [kj/kg]. Panaudotos šilumos kiekis sunaudoto kuro atžvilgiu aps: Q=Q1/B [kj/kg]. *Šilumos kiekis išnešamas iš katilo su dūmais (Q2)iš katilo išeinančių dūmų temp visada būna didesnė negu aplinkos, todėl dūmai iš katilo išneša didelį šilumos kiekį. Skaičiuojant šilumos nuostolius iš dūmų entalpijos atimama į katilą patenkančio oro entalpija: Q2=h(dūmų)-h(oro)=V(d)*Cp(d)*t(d)-α*Vt(o)*Cp(o). α-oro perteklaisu koef, t(d)-dūmų temp, Cp(d)-dūmų savitoji šiluma, V(d)-tūris. Šilumos nuostoliai su dūmais tuo didesni kuo didesnis iš katilo išeinančių dūmų tūris ir kuo aukštesnė jų temp. Nuostoliai gali siekti 15 ir daugiau % šilumos balanso. *Cheminiai kuro nepilno sudegimo nuostoliai(Q3) kuras katile sudega nepilnai jei kurykloje trūksta oro, arba yra blogai sumaišomas snatykis. Tokiu atveju d0muose gali būti nepilno kuro degimo produktų(CO, CH4, H2). Šiluma, kuri galėjo išsiskirti sudegus šiems produktams sudaro nepilno kuro sudegimo dūminius nuostolius. *Mechaninia nepilno kuro sudegimo nuostoliai(Q4). Labiau galioja kietam kurui. Didžiausi nuostoliai deginant kietajį kurą, o skystąjį ar dujas šių nuostolių beveik nebūna. Dalis kuro yra pašalinama su pelenais, išnešama su dūmais, arba išbyra per ertmes. *Šilumos nuostoliai į aplinką nuo įkaitusių katilo pav(Q5). Katilo paviršiai visad būna aukštesnės temp nei aplinkos. Todėl šie pav konvekcijos ir spinduliavimo būdu atiduoda šilumą aplinkai. Šių nuostolių dydis priklauso nuo katilo šiluminės izoliacijos savybių ir vad kompaktiškumu, katilo išor pav ploto tenka jo galios vienetui [m2/kW]. *Katilo naud koef parodo kiek šilumos gausim sudeginę tam tikrą kuro kiekį. Naud koef vad naudingai panaudotas šilumos ir katile išsiskyrusios šilumos snatykis η=(Q1/Qž)*100%. Vienas būdas žinant naudingai panaudotos šilumos kiekį, kitas atvirkštinis žinant šilumos nuostolius. Galingų energetinių katilų naud koef gali siekti 88-95%. Šilumos generavimo įrenginiai ir jų klasifikavimas *Katiluose, vandens šildytuvuose ir oro šildymo krosnyse cheminė kuro energija verčiama į šiluminę energy. Šilumos generavimo įrenginiai gali būti deginantys arba nedeginantys kuro. Į kurą deginančius įrenginius tiekiamas kuras yra sudeginamas ir šiluma tiesiogiai eprduodama šilumnešiui. Nedeginančiusoe įrenginiuose šiluma šilumnešiui perduodama panaudojant el energijos spirales ar gyvatukus, kur cirkuliuoja aukštesnės temp šiluma. *Katilai būna sudaryti iš kuro degimo sistemos ir šilumlaidžio, kuriame kurui degant išsiskyrusi energija perduodama šilumnešiui. Dar viena svarbi katilo dalis yra valdymo ir suagos įrenginiai. *Kuro degimo įrenginiai yra projketuojami dviem principais: 1-naudojant vanedens vamzdžius, kurias teka šilumnešis, o jų išorę šildo dūmai; 2-naudojant šilumnešiu apiplaunamus paviršius, kuriuos iš kitos pusės šildo dūmai. *Katilai yra kalsifikuojami pagal įv požymius: garo generatoriai naudojami el energy gaminti; žemo arba aukšto garo slėgio; vandens šildymo; oro šildymo. Pagal konstrukciją katilai skirstomi į: vandens vamzdžių; dūmų vamzdžių; būgniniai; sekcijiniai(iš ketaus). Šilumos generavimo įrenginių pasirinkimo principai *pastato šilumos poreikiai susidaro iš: šiluma šildymui; šiluma karšto vandens gamybai; šiluma oro ventiliacijai ir kondencavimui(aušinimui); šilumos poreikiai teologijoms. Aps pastato šlumos poreikius reikai nuspręsti koks šilumnešis bus naudojamas. Dažniausiai vanduo arba jo garas. Taip pat gali būti oras, Elektra ar įv organiniai skysčiai. Garas palyginus su karštu vandeniu turi keletą svarbių privalumų: gaunamas aukštesnės temp šilumnešis; perduodamas didesnis šilumos kiekis, reikai mažesnių matmenų įrenginių; mažesnės el energy sąnaudos. Garas pagal temp ir slėgį būna: sotuss; drėgnasis; sausasis, perkaitintas; labia perkaitintas(dujinis). Sotusis-toks kurio temp lygi vandens virimo temp, esant tam tikram slegiui. Perkaitintas tai toks kurio temp yra aukštesnė. Garas tiekiamas garotiekiais, o susikondensavęs vanduo grąžinamas kitais vamzdynais ir kondensato linijomis. Vanduo priklausomai nuo temp ir slėgio gali būti skystojo, kietojo ar dujinio pavidalo. Dujinio kuro deginimas *Dujų degimo katilai yra klasifikuojami: standartiniai natūralios traukos(n=90%). *Degimui reikalingas oras į natūraliso traukos katilus teka dėl šilto ir šalto oro laukų skirtumo. Dauguma tokių katilų turi pastoviai degantį mažą dujų fakelą, kuris uždega pagr degiklius. Įprastinis katilas būna sudarytas iš: natūraliso traukos dujų degiklio, dujų vožtuvo, pastovaus fakelo, traukos gaubto, apsauginių įrenginų ir šilumlaidžio. *Degiklis – tai įrenginys skirtas tinkamam (kuro ir oro) maišymui. Degimui skirstomas oras būna: pirminis ir antrinis. Dujų ir pirminio oro mišinys iš degiklio iš per jame esančias angas ir išorėje susimaišo su antriniu oru. Antrinis oras reikalingas kad kuras pilnai sudegtų. Normaliai degantis fakelas būna sudarytas iš vidinio ir išorinio fakelo. Didžioji dalis vidinio fakelo sudaryta iš nesudeginto kuro ir oro mišinio. Nesudegęs kuras susimaišo su antriniu oru ir sudega išoriniame fakele. Tinkamai sureguliuotas fakelas būna tuo atveju kai vidinio fakelo aukštis sudaro 70% išorinio fakelo aukščio. *Pagr dujų vožtuvas atidaro ir uždaro dujų tiekimą į degiklius liniją. . degimo produktai iš katilo šalinami per dūmų kanalą. Natūralios traukos katile turi būti traukos gaubtai. Tai yra palaikoma pastovi trauka. Tačiau dėl gaubtų susidaro papildomi nuostoliai, nes į aplinką yra išnešamas šiltas kambario oras. Didžiausia blogybė šių katilų yra snatykinai mažas naud koef. *Priverstinės traukos katiluose oro tiekimą į katilą ir dūmų šalinimas iš jo yra užtikrinamos panaudojant dujų degiklius su ventilaitoriumi. Fakelas yra uždegamas panaudojant el įrenginius. Apsuagos sistemos nutraukia kuro tiekimą užgesus liepsnai. Paleidimo sistema sureguliuota taip kad, paleidžiant katilą, degimo kaera būtų išvėdinta, tai yra pučiamas kurį laiką oras, netiekiant kuro. Taid aroma norint išvengti sprogimo. Priverstines traukos katilų efektyvumas gali būti padidintas padidinus katilo šilumos mainų pav plotą. *Kondensaciniai katilai skiriasi nuo įprastos konstrukcijos katilų tuo, kad juose susikondensavus dūmuose esančius vandens garus yra gaunamas papildomas šilumos kiekis. Galia išgauti apie 10% daugiau šilumos. Dar vienas privalumas, jog esant kai kuriom katilo konstrukcijom, nebūtinas kaminas, o dūmus pašalinti per sienoje įrengtą angą. Skystojo kuro degimas *Pagr skirtumas skystojo kuro katilų nuo dujinio – degikliai. Dažniausiai naudojami elektra valdomi degikliai, kuriuose skystasis kuras yra skaidomas į mažus lašelius, sumaišomas su oru ir priverstinai tiekiamas į degimo kamerą. Jie gali būti kondensaciniai ir ne. Įp konst katilas sudarytas iš: degimo kameros; šilumlaidžio; degiklio; kuro siurblio; katilo valdymo prietaisų. *Katilo darbo ciklas prasideda kai iš temp daviklio yra gaunamas šilumos poreikio signalas. Signalas įjungia degiklį ir katilas pradeda tiekti šilumą. Siurblys tiekia kurą, o oras į katilą tiekiamas degiklyje sumontuotu ventiliatoriumi. Fakelą uždega transformatorius. Katilas turi ir apsaugos sistemas, stebinčias ar neužgeso fakelas. Degant skystojo kuro katilui, susidaro 50% mažiau vandens garų nei dujinio kuro katiluose. Skystasis kuras degiklyje paverčiamas dujomis išpurškiant, išgarinant ar ištaškant. . degikliai būna trijų tipų: išpurškaintys-degikliai būna žemo ar aukšto slėgio(7-10bar); išgarinančių-degiklių privalumas mažos energijos sąnaudos, tačiau jų minusas kad kaupiasi nuosėdos; rotaciniuose-degikliuose kuras ištaškomas panaudojant besisukančius elementus, dažniausiai tai būna lėkįtelės pavidalo elementas, privalumas ats akd kurą galima tiekti mažu slėgiu, ir sąnaudos energijos mažesnės. Kietojo kuro degimas *Kietojo kuro kuryklos būna: sluoksninės ir erdvinės. Sluoksninės būna: nejudančio, judančio, „verdančio“ sluoksnių. Pagr kietojo kuro degimo katilo dalis yra ardynas. Ardynas-iš metalo konstrukcijų surenkamos grotos, ant kurių patalpinats kuras dega, per tarpus tiekiamas oras, ir byra pelenai. Nejudančio sluoksnio kuryklos būna mažo galingumo ir pagr trūkumas kad kuras turi būti tiekiamas pastoviai, galima tai pagerinti įrengiant kuro tiekimo sistemą, arba pirminio degimo kamerą. Judančio sluoksnio katilai būna žymiai didesnio galingumo. Juose įrengiamas mechaniškas judinamas ardynas. Jį gali sudaryti grandinėmis sujungtos plokštės.. ant pasvirusio ardymo yra tiekiamas kuras, jam sudegus, gale pašalinami pelenai. Per tarpus tiekiamas ras. Per didelis oro srautas, gali pradėti judinti kurą, ir taip gausis „verdančio“ ardyno katilas. Tokio tipo ardynuose oras su kuru susimaišo ir degiams tampa labai intensyvus. Deginant kietąjį kurą būtina valyti dūmus, nes jusoe būna tam tikras kiekis kietųjų dalelių. Dūmai valomi įv filtrais ir ciklonais. Pagalbiniai katilinių įrenginiai *Oro šildytuvai naudojami degimui tiekiamo oro šildymui, katilo šalinamiems dūmams. Jie dažnai įrengiami dumų tekėjimo kelio pabaigoje pries pat kaminą. Pašildžius orą katilas veikia efektyviau. Pašildyti orą ypač svarbu jei degimas drėgnas, mažo kaloringumo kuras. Šildytuvai būna: rekuperatoriai ir regeneratoriai. Rekuperaciniai gaminami iš maž skersmens vamzdžių plošto. Vamzdžių viduje teka degimui tiekiamas oras, o šių vamzdžių išorę apiplauna tekantys dūmai. Regeneraciniuose dūmai iš pradžių šildo metalinę arba keraminę įkrovą ir vėliausią įkrovą apiplauna šildomas oras. *Eleonomatreriai yra skirti į katilą nuo vandens šildymui dūmais. Jie būna įrengiami už katilo. Jie gaminami iš špižinių arba plieninių vamzdžių. Špižius atsparesnis korozijai, bet neatsparus mech poveikiui. Plieninių šilumos eprdavimo koef didesnis net keletą kartų. Kondensaciniai eleonomatreriai, vad taip, nes juose dūmai ataušinami iki žemos temp ir pradeda kondensuotis dūmuose esanti drėgmė, todėl juose randamas žymiai didesnis šilumos kiekis. Bet drėgmė padidina paviršiaus koroziją, todėl patartina pav gaminti iš nerudyjančio plieno. *Taip pat galima priskirti ir oro orpūtes, dūmų šalinimo įrenginius, vandens apruošimo sistemą ir kt. Aplinkos tarša susidaranti energijos generavimo metu *Gaminant energiją gali būti teršiamas aplinkos oras, gruntas ir vanduo. Oro teršalai skirstomi į: pagr, dalinuosius, pavojinguosius. Tradiciškai iš visų galimų teršalų išskiriami šie: anglies monoksidas CO; ozonas O3; sieros dioksidas SO2; azoto oksidai NO; kietosios dalelės KD(PM); švinas Pb. *Anglies monoksidas CO. Jis sudaro apie 50% oro taršos. Tai bekvapės bespalvės labai degios dujos. CO susidaro sudegus anglies kurui. Esant idealioms degimo sąlygoms ir tinkamam oro ir kuro santykiui visa kure esanti anglis pilnai oksiduojasi ir susidaro CO2. CO gali sukelti širdies veiklso sutrikimus, didesnė koncentracija – mirtina. *Ozonas O3. tai deguonies izotopas sudaryats iš trijų deguonies atomų. Tai blyškiai melsvos, spec kvapo sprogios ir toksiškos dujos. Ozonas išsiskiria tuo kad jis susidaro netiesiogiai iš kt kuro degimo metu išsiskyrusių teršalų. Pagr pirmtakai ya azoto oksidai ir lakieji organiniai teršalai. Jis sukelia kvėpavimo negalavimus bei yra labai žalingas augalams. Daugiausiai išsiskiria šiltuoju metų laiku. *Sieros dioksidas SO2. tai bespalvės aštraus kvapo ir nuodingos dujos. Susidaro degant sieros turinčiam kurui. Jis yra antras pagal išmetamą kiekį. Jei yra drėgmės susidaro H2SO4 rugštis, jie mažai susidaro sulfatai. Jos nusėda ant žemės sukeldamos taršą rūštimi. *Azoto oksidai NO. Pagr elementai NO, NO2, N2O. Žalingas poveikis labai panašus į SO2. Skiriasi tuo kad augalams tai yra naudinga medžiaga. Tai yra ozono pirmtakai. Jie susidaro kurui degant ypač aukštoje temp, apie 1600C. Pagr šaltinis yra nekuro edgimas, o ore esantis azotas. Pagr būdas išvengti, tai mažinti degimo temp. *Kietosios dalelės. Skiriamos dvi KD rūšys: KD10 ir KD2,5. Apie 10% KD10 dalelių susidaro dėl energ gamybos. Pagr KD2,5 dalelių susidarymo priežastis – kuro degimas ener gamybai. KD dalelės skiriasi tuo akd jos neturi pastovios sudėties. Žmonėms ypač pavojinga KD2,5 nes jos ne tik užteršia plaučius, bet ir patenka į kraują. Atsinaujinančių energijos saltinų naudojimas energejos generavimui. *Šiems šaltiniams priskiriama saulės e, vėjo e, geoterminė e, biomasės e ir kt. Šių šaltinų pranašumas tai kad jie labai mažina aplinkos taršą ir nepriklauso nuo importuojamų produktų. *Saulės e gali būti panaudojama tiesiogiai gaminti elektros e arba šilumos e. Saulės e į el e verčiama foto valtiniuose elementuose. Į šilumos e verčiama terminėse sistemos kolektoriuose. Šios sistemos skirtomos į: žemos vid ir aukštos temp. Žemos temp kolektoriai yra plokšti, naudojami žemo potencialo šilumos e gaminti. Vid temp kolektoriai taip pat dažniausiai būna ploktši ir naudojami karštam vandeniui gaminti. Aukštos temp kolektoriai saulės e sukoncentruoja įvairiais veidrodžiais ir lęšiais. Dažniausiai naudojami el e gaminti. Kolektoriai gali būti pasyvūs, pvz į pietų pusę, kaupiantys e dienos metu, o naktį ją atiduodami. Aktyviose sistemose ciurkuliuoja tam tikas šilumnešis. Kolektoriai dažnai įrengiami ant apstato stogo. Paprasčiausia sistema sudaryta iš vamzdžių patalpintų į dėžę, kuriai cirkuliuoja šilumnešis, sušilęs jis teka į apstato šildymo ar karšto vandens sistemą. Taip pat kolektorius galima panaudot ir pastato aušinimui. *Biomasė – tai bet koks organinis kuras, kuris pastoviai atsinaujina: mediena, šiaudai, buitinės atliekos, aliejus ir kt. Biomasė gali būti tiesiogiai panaudojama kaip kuras arba iš jos galima būti gamina įv kuro rūšys. Biomasė skirstoma į: skystasis ir biokuras, biodujos, kietoji biomasė. Skystasis biokuras: bioalkoholis(metanolis, etanolis), aliejai. Biokuras gali būti deginamas įprastuose skystojo kuro katiluose ir dyz varikliuose. Kietoji biomasė dažn naudojama kaip kuras. Taip pat priskiriama mediena įv formų, degiosios buitinės atliekos, šiaudai, spec auginami medžiai. Biodujos gali būti gaminamos iš įv organinių medž, įv pramoninų atliekų ir kt. Deginamos gali būti katiluose. *Geoterminė e yra išgaunama iš žemės gelmių. Žemos temp šiluma gali būti išgaunama iš paviršinių žemės sluoksnių arba netgi oro. Tai išgauti apdeda šilumos siurbliai. Šilumos siurblų gebėjimas išgauti šilumos energiją yra apibūdinamas taip vadinama energ konversijos koef. Pagr šilumos siurblų trūkumas yra jų kaina, visa sistema vienam namui gali kainuoti apie 30k lt. Jie užkasami maždaug 2m ggylyje. Priklausomai nuo tipo galima išgauti 10-40W šilumos iš 1m2 garintuvo.

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!