Розрахунок втрат у довкілля. Узагальнення даних щодо втрат тепла водогрійними котлами у навколишнє середовище

У. А. Виноградів- Салтиків, Національний університет харчових технологій (г. Київ), У. Г. Федоров, Відкритий міжнародний університет розвитку людини "Україна" (г. Київ), У. П. Марценка, Філія Київенерго «Житлотеплоенерго» (г. Київ)

В показано, що фактичні втрати тепла від зовнішніх поверхонь водогрійних котлів q 5 істотно менше нормативних втрат, які визначалися за графіками або таблицями, складеними для парових котлів великої продуктивності екстраполяцією в область малої теплової продуктивності котлів. Таке зниження q 5 пояснюється меншими температурами зовнішніх поверхонь обмуровки. Так, при переведенні парового котла ДКВр на режим водогрійного відбувається зміна температурних режимів всіх елементів котла, що призводить до зниження втрат теплоти в навколишнє середовище.

Для визначення q 5 проводили прямі вимірювання щільності теплового потоку від зовнішніх поверхонь котла за допомогою малогабаритних малоінерційних тепломірів. Розподіл втрат теплоти по окремих поверхнях парових і водогрійних котлів виявився нерівномірним , тому для розрахунку q 5 вимірювали локальні значення q в межах кожної поверхні, комбінуючи градієнтний метод пошуку максимуму теплових втрат і метод сканування, а також використовуючи статистичні методи усереднення часу.

Усереднення таким чином значення q (Вт/м 2) по кожному елементу F (м 2) зовнішньої поверхні котла використовували для розрахунку q 5:

де QhР - нижча теплота згоряння газу на робочу масу, Дж/м3; В – витрата газу, м 3 /с.

Досліди проводили, зазвичай, за умов виробничої експлуатації котлів, тобто. їхня продуктивність відрізнялася від номінальної. Тому перевірили прийняту для парових котлів зворотну залежність теплових втрат від фактичної теплопродуктивності котла:

де D і q 5 - фактична продуктивність котла та втрати тепла від зовнішніх поверхонь, D H та q 5 H - те ж для номінальних умов.

Для перевірки (2) проводили досліди на казані КВГ-6,5, передня та бічні стінки якого після розбирання цегляного обмуровування були замінені шамотно-волокнистими плитами ШПГТ-450. Для зміни теплової продуктивності котла змінювали витрату газу і, відповідно, приріст температури води в котлі, підтримуючи витрату води постійним. У діапазоні зміни D, максимально можливому для умов експлуатації котла, формула (2) виявилася справедливою: перерахунок за нею всім фактичних D дав практично однакову величину q 5 H = 0,185%. Для котла КВГ-6,5 з традиційним обмуровуванням випробування показали втрати теплоти q 5 H = 0,252%. При повній заміні обмуровки на плити ШПГТ-450 і ретельному ущільненні стиків між ними можна розраховувати зниження q 5 і витрати газу на 0,10-0,15%. При масовій заміні обмурівки під час ремонтів це може зробити істотний внесок у енерго- та ресурсозбереження, оскільки зниження витрати газу на 0,1% у системі філії Київенерго «Житлотеплоенерго» призводить до економії газу 1300 м З/добу. .

Були підтверджені висновки з того, що фактичні втрати тепла від зовнішніх поверхонь водогрійних котлів у кілька разів нижчі за нормативні. Так, розробники компактних котлів ТВГ, співробітники Інституту газу НАН України, під час проведення приймально-здавальних випробувань вимірювали поверхневими термометрами середню температуру зовнішніх поверхонь стінок котлів та за відомими формулами розраховували q 5 . Для котлів ТВГ-4 та ТВГ-8 нормативні втрати становлять 2%, а розрахункові підвищувалися при зниженні навантаження від номінального до мінімально доцільного для ТВГ-4 від 0,54 до 1%, для ТВГ-8 від 0,33 до 0,94 %. Тому Інститут рекомендував у 2000 р. організаціям, що експлуатують котли цього типу, набувати середнього значення q 5 = 0,75%.

Таких висновків дійшли при дослідженні котлів КВГ, розроблених в Інституті газу НАН України. Для визначення q 5 тут також використовували формулу (1), Але замість 2(cjF) підставляли qF K де F K - сумарна зовнішня площа термоізоляції котла. Середню величину q розраховували за такою формулою:

Тут густина теплового потоку від зовнішньої поверхні ізоляції до повітря q o і від внутрішньої поверхні до повітря q T визначається з формул:

де а - сумарний коефіцієнт тепловіддачі у довкілля; t 0 , t T , t B - температури зовнішньої, внутрішньої поверхні та повітря; R - сумарний термічний опір шарів обмурівки; R 0 = 1/а 0.

Значення t T і t 0 рекомендується визначати прямими вимірами або розрахунковим методом , R - розраховувати в залежності від товщини та теплопровідності шарів ізоляції, а а 0 - за відомими формулами камери для плоских і циліндричних поверхонь.

При розрахунках q 0 і q T їх значення суттєво відрізнялися, хоча за стаціонарної роботи котла вони майже однакові. Причину того, що у виходило q T >q 0 можна пояснити тим, що внаслідок неминучої вимушеної циркуляції повітря в приміщенні котельної фактичні значення а 0 на 12-15% більше розрахункових, як це було показано прямими вимірами q 0 і (t 0 - t B на паровому котлі ТГМП-314А.. Через цю різницю в q 0 і q T в (3) введений К К - коефіцієнт корекції похибки вимірювань і розрахунків q 0 і q T , який рекомендують брати в межах 0,3-0 7. Мабуть, при однаковій довірі до обох величин потрібно брати їхню напівсуму.

Для врахування додаткової втрати тепла через теплові містки вводиться коефіцієнт КМ = 02-04.

Крім введення К К і К М, пропонується збільшувати q 5 на 10-20% для обліку втрат тепла через нижню (подову) важкодоступну поверхню котла, а також враховувати частку втрат від зовнішніх поверхонь, яка повертається в топку і газоходи котла разом з повітрям із котельні.

Незважаючи на значні відмінності методики визначення q 5 і, результати вийшли схожими, що дає підстави до узагальнення цих результатів та їх використання при складанні нормативних документів. На малюнку представлена ​​залежність q 5 від номінальної теплопродуктивності водогрійних котлів НІІСТУ-5, НІІСТУ-5х2, ТВГ-4, ТВГ-8, КВГ-4, КВГ-6,5, а також КВГ-4, КВГ-6,5, КВГМ -10 і КВГМ-50. Дані і лежать дещо нижче відповідних даних, однак така відмінність цілком виправдана різними методиками досліджень.

Література

1. Федоров У. Г., Виноградів- Салтиків У. А., Марценка У. П. Вимірювання втрат тепла від зовнішніх поверхонь водогрійних котлів // Екотехнології і ресурсозбереження. 1997. № 3. З. 66-68.

2. Марценка У. П., Федоров У. Г. Ефективність ізоляційних огорож водогрійних котлів // Пром. теплотехніка. 2000. Т. 22, № 2. З. 78-80.

3. Федірiв У. Г., Виноградів- Салтіков У. А., Марценка У. П. Розпадiл тепловитрат по огородженнях водогрiінших тапарових котлiв / УДУХТ. До., 1998. 16 з. Деп. в ДНТБ Ук- раiні23.03.98, № 142.

4. Федоров У. Г., Плесконіс А. До. Планування і реалізація експериментів в харчовий промисловості. М.: Їж. пром- сть, 1980. 240 з.

5. МарчакІ. І., ГолишевЛ. У., МисакІ. З. Методика визначення втрати тепла паровим котлом в навколишнє середовище// Теплоенергетика. 2001. № 10. З. 67-70.

6. Залкінд Е. М. Матеріали обмурівки і розрахунок огорож парових котлів. М.: Енергія, 1972. 184 з.

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

8. Федоров У. Г., Виноградів- Салтиків У. А., Новик М. І. Теплометрія зовнішніх поверхонь котла ТДМП-314 А // Екотехнології і ресурсозбереження. 1999. № 4. З. 77-79.

Теплове забруднення відноситься до явищ, при яких відбувається виділення тепла у водоймища або в атмосферне повітря. При цьому підвищується температура набагато вища за середню норму. Теплове забруднення природи пов'язане з діяльністю людини та викидами парникових газів, що є основною причиною глобального потепління.

Джерела теплового забруднення атмосфери

Виділяються дві групи джерел:

• природні - це лісові пожежі, вулкани, суховії, процеси розкладання живих та рослинних організмів;
• Антропогенні – це нафтогазопереробка, промислова діяльність, теплоенергетика, атомна енергетика, транспорт.

Щорічно в атмосферу Землі в результаті діяльності людини надходить близько 25 млрд тонн оксиду вуглецю, 190 млн тонн оксиду сірки, 60 млн тонн оксиду азоту. Половина всіх цих відходів додається внаслідок діяльності енергетичної галузі, промисловості та металургії.

За останні роки збільшилась кількість вихлопних газів від автомобілів.

Наслідки

У містах-мегаполісах із великими промисловими підприємствами атмосферне повітря відчуває сильне теплове забруднення. До нього надходять речовини, які мають вищу температуру, ніж повітряний шар навколишньої поверхні. Температура промислових викидів завжди вища за середню приземного шару повітря. Наприклад, при лісових пожежах, із вихлопних труб автомобілів, із труб промислових підприємств, при опаленні будинків виділяються потоки теплого повітря з різними домішками. Температура такого потоку приблизно 50-60 ºС. Цей пласт підвищує середньорічну температуру у місті на шість-сім градусів. У містах та над ними формуються «острова теплоти», що призводить до збільшення хмарності, при цьому підвищується кількість опадів та збільшується вологість повітря. При приєднанні до вологого повітря продуктів згоряння утворюється вологий смог (тип лондонського). Екологи стверджують, що протягом останніх 20 років середня температура тропосфери підвищилася на 0,7ºС.

Джерела теплового забруднення ґрунтів

Джерелами теплового забруднення ґрунтів на території великих міст та промислових центрів є:

• газові труби металургійних підприємств; температура досягає 140-150ºС;
• теплотраси, температура близько 60-160 ºС;
• комунікаційні відводи, температура 40-50 ºС.

Наслідки теплового впливу на ґрунтовий покрив

Газові труби, теплотраси та комунікаційні відводи підвищують температуру ґрунту на кілька градусів, що негативно позначається на ґрунтоґрунті. Взимку це веде до танення снігу і, як наслідок, вимороження поверхневих шарів ґрунту, а влітку зворотний процес, відбувається нагрівання верхнього шару ґрунту та його висихання. тісно пов'язаний з рослинністю та живими мікроорганізмами, які мешкають у ньому. Зміна у його складі негативно позначається з їхньої життєдіяльності.

Джерела теплового забруднення гідрологічних об'єктів

Теплове забруднення водойм та прибережних морських територій відбувається в результаті скидання у водойми стічних вод атомними та тепловими електростанціями, промисловими підприємствами.

Наслідки скидів стічних вод

Скидання стічних вод призводить до підвищення температури води у водоймах на 6-7 ºС, площа таких теплих плям може досягати до 30-40 км 2 .

Теплі пласти води утворюють своєрідну плівку на поверхні водної маси, що перешкоджає природному водообміну не перемішуються з донними), зменшується кількість кисню, а потреба організмів у ньому зростає, при цьому збільшується видова кількість водоростей.

Найбільший рівень теплового забруднення вод здійснюється електростанціями. Вода використовується для охолодження турбін АЕС та газового конденсату у ТЕС. Вода, що використовується електростанціями, нагрівається приблизно на 7-8 ºС, після цього вона скидається у прилеглі водойми.

Збільшення температури води у водоймищах негативно позначається на живих організмах. Для кожного є температурний оптимум, у якому населення почувається чудово. У природному середовищі при повільному підвищенні або зниженні температури живі організми поступово пристосовуються до змін, але якщо температура підвищується різко (наприклад, при великому обсязі стокових скидів промисловими підприємствами), то часу для акліматизації організми не мають. Вони одержують тепловий шок, внаслідок якого можуть загинути. Це є одним з найбільш негативних наслідків теплового забруднення для водних організмів.

Але можуть бути й інші, згубніші наслідки. Наприклад, вплив теплового забруднення води обмін речовин. Зі збільшенням температури в організмів збільшується швидкість обміну речовин, зростає потреба у кисні. Але з підвищенням температури води вміст кисню у ній падає. Його нестача призводить до загибелі багатьох видів водних живих організмів. Майже стовідсоткове знищення риб та безхребетних викликає підвищення температури води на кілька градусів у літню пору. При зміні температурного режиму змінюється поведінка риб, порушується природна міграція, відбувається невчасний нерест.

Таким чином, збільшення температури води може змінити видову структуру водойм. Багато видів риб або йдуть із цих територій, або гинуть. Характерні для цих місць водорості змінюються теплолюбні види.

Якщо разом із теплою водою до водойм потрапляють органічні та мінеральні речовини (побутові стоки, змиті з полів мінеральні добрива), відбувається різке розмноження водоростей, вони починають утворювати щільну масу, закриваючи один одного. Внаслідок цього відбувається їх загибель та гниття, що призводить до мору всіх живих організмів водойми.

Вони генерують енергію за допомогою турбін, відпрацьований газ необхідно іноді охолоджувати. Використовувану воду скидають у водоймища. На великих кількість сягає 90 м 3 . Це означає, що у водойму надходить безперервний теплий потік.

Збитки від забруднення водних екосистем

Всі наслідки теплового забруднення водойм завдають катастрофічної шкоди живим організмам і змінюють місце існування самої людини. Внаслідок забруднення завдається шкода:

• естетичний (порушується зовнішній вигляд ландшафтів);
• економічний (ліквідація наслідків забруднення, зникнення багатьох видів риб);
• екологічний (знищуються види водної рослинності та живих організмів).

Обсяги теплих вод, що скидаються електростанціями, постійно зростають, отже, зростатиме і температура водойм. Багато річках, на думку екологів, вона збільшиться на 3-4 °С. Цей процес уже триває. Наприклад, у деяких річках Америки перегрів води становить близько 10-15°С, Англії – 7-10°С, Франції – 5°С.

Теплове забруднення довкілля

Теплове забруднення (теплове фізичне забруднення) - це форма, що виникає внаслідок підвищення температури довкілля. Його причинами є промислові та військові викиди нагрітого повітря, великі пожежі.

Теплове забруднення довкілля пов'язане з роботою підприємств хімічної, целюлозно-паперової, металургійної, деревообробної промисловості, ТЕС та АЕС, які потребують великих обсягів води для охолодження обладнання.

Потужним забруднювачем середовища є транспорт. Близько 80% всіх щорічних викидів посідає автомобілі. Багато шкідливих речовин розсіюються на значні відстані від джерела забруднення.

При спалюванні газу на ТЕС, крім хімічного впливу на атмосферу, відбувається і теплове забруднення. Крім того, приблизно в радіусі 4 км від смолоскипу багато рослин перебувають у пригніченому стані, а в радіусі 100 метрів – гине рослинний покрив.

Щорічно на території Росії утворюється близько 80 млн. тонн різноманітних промислових та побутових відходів, які є джерелом забруднення ґрунтового покриву, рослинності, підземних та поверхневих вод, атмосферного повітря. Крім того, вони є джерелом радіаційного та теплового забруднення природних об'єктів.

Води суші забруднені різноманітними хімічними відходами, які потрапляють туди при змиванні мінеральних добрив, пестицидів із ґрунтів, з каналізаційними та промисловими стоками. У водоймах відбувається теплове та бактеріальне забруднення, гинуть багато видів рослин та тварин.

Будь-яке скидання тепла в природне середовище призводить до зміни температури її компонентів, особливо сильно впливають нижні шари атмосфери, грунт і об'єкти гідросфери.

За оцінками екологів, теплові викиди в довкілля не здатні поки що вплинути на баланс планети, але на конкретну територію вони істотно впливають. Наприклад, температура повітря у великих містах зазвичай дещо вища, ніж поза містом, змінюється тепловий режим річок або озер при скиданні стічних вод теплових електростанцій. Змінюється видовий склад мешканців цих просторів. Для кожних видів існує свій температурний інтервал, у якому вид здатний пристосуватися. Наприклад, форель здатна вижити у теплій воді, але не здатна розмножуватися.

Таким чином, теплові скиди впливають і на біосферу, хоч це і не в масштабі планети, але теж відчутно для людини.

Температурне забруднення ґрунтового покриву загрожує тим, що відбувається тісна взаємодія з тваринами, рослинністю та мікробними організмами. При підвищенні температури грунту, відбувається зміна рослинного покриву на теплолюбніші види, багато мікроорганізмів гинуть, не маючи можливості пристосуватися до нових умов.

Теплове забруднення підземних вод відбувається внаслідок влучення стоків у водоносні горизонти. Це негативно позначається на якості води, її хімічному складі, тепловому режимі.

Теплове забруднення довкілля погіршує умови життя та діяльності людини. У містах при підвищеній температурі у поєднанні з високою вологістю у людей виникають часті головні болі, загальне нездужання, стрибки артеріального тиску. Підвищена вологість призводить до корозії металів, пошкодження каналізаційних відводів, теплопроводів, газових труб тощо.

Наслідки забруднення природного середовища

Можна конкретизувати всі наслідки теплового забруднення навколишнього середовища та виділити основні проблеми, які потребують вирішення:

1.Утворюються теплові острови у великих містах.

2. Утворюється зміг, збільшується вологість повітря та формується постійна хмарність у мегаполісах.

3. Виникають проблеми у річках, озерах та прибережних акваторіях морів та океанів. Через підвищення температурного режиму порушується екологічний баланс, гинуть багато видів риб, водних рослин.

4. Змінюються хімічні та фізичні властивості води. Вона стає непридатною для вживання навіть після очищення.

5. Гинуть або перебувають у пригніченому стані живі організми водойм.

6. Збільшується температура підземних вод.

7. Порушується структура ґрунту та його склад, відбувається пригнічення або знищення рослинності та мікроорганізмів, що мешкають у ній.

Теплове забруднення. Профілактика та заходи його запобігання

Основним заходом запобігання тепловому забруднення довкілля є поступова відмова від використання палива, повний перехід на альтернативну відновлювану енергію: сонячна, вітрова та енергія гідроресурсів.

Для захисту акваторій від теплового забруднення в системі охолодження турбін, необхідно споруджувати водоймища - охолоджувачі, з яких вода після охолодження знову може бути використана в системі охолодження.

В останні десятиліття інженери прагнуть виключити парову турбіну в ТЕС, використовуючи магнітогідродинамічний спосіб перетворення теплової енергії на електричну. Це значно зменшує теплове забруднення прилеглої території та водойм.

Біологи прагнуть виявити межі стійкості біосфери загалом і окремих видів живих організмів, і навіть межі рівноваги біологічних систем.

Екологи у свою чергу вивчають ступінь впливу господарської діяльності людей на природні процеси у навколишньому середовищі та прагнуть знайти способи запобігти негативному впливу.

Захист навколишнього середовища від теплового забруднення

Прийнято розділяти теплове забруднення на планетарне та локальне. У планетарному масштабі забруднення не дуже велике і становить лише 0,018% від сонячної радіації, що надходить на планету, тобто в межах одного відсотка. Проте, сильний вплив теплове забруднення надає природу локальному рівні. Для регулювання цього впливу у більшості промислово-розвинених країн запроваджено межі (ліміти) теплового забруднення.

Як правило, ліміт встановлений для режиму водойм, оскільки саме моря, озера і річки страждають значною мірою від теплового забруднення і приймають його основну частину.

У країнах Європи водоймища не повинні прогріватися більше, ніж на 3 °С від природної температури.

У США в річках нагрівання води не повинно бути білішим ніж на 3 °С, в озерах - 1,6 °С, в акваторіях морів та океанів - 0,8 °С.

У Росії температура води у водоймищах не повинна підвищуватися більш ніж на 3 ° С порівняно із середньою температурою самого спекотного місяця. У водоймах, в яких мешкають лососеві та інші холодолюбні види риб, температура не може бути підвищена більш ніж на 5 ° С, влітку не вище 20 ° С, взимку - 5 ° С.

Масштаби теплового забруднення біля великих промислових центрів є досить значними. Так, наприклад, від промислового центру з кількістю населення 2 млн. чоловік, з АЕС та нафтопереробним заводом теплове забруднення поширюється вдалину на 120 км і на 1 км у висоту.

Екологи пропонують використовувати теплові відходи у господарських потребах, наприклад:

• на зрошення сільгосп земель;
• у тепличному господарстві;
• на підтримку північних акваторій у вільному від льоду стані;
• на перегонку важких продуктів нафтової промисловості та мазуту;
• для розведення теплолюбних видів риб;
• для влаштування штучних ставків, що підігріваються взимку, для диких водоплавних птахів.

У планетарному масштабі теплове забруднення природного середовища опосередковано впливає глобальне потепління клімату. Викиди промисловими підприємствами не впливають на підвищення температури безпосередньо, але призводять до її збільшення внаслідок парникового ефекту.

Для вирішення екологічних проблем та запобігання їх у майбутньому, людство має вирішити низку глобальних завдань та спрямувати всі зусилля на зменшення забруднення повітря, теплового забруднення планети.

Зміст теми "Регуляція обміну речовин та енергії. Раціональне харчування. Основний обмін. Температура тіла та її регуляція.":
1. Енергетичні витрати організму за умов фізичного навантаження. Коефіцієнт фізичної активності. Робоче збільшення.
2. Регуляція обміну речовин та енергії. Центр регулювання обміну речовин. Модулятори
3. Концентрація глюкози у крові. Схема регулювання концентрації глюкози. Гіпоглікемія. Гіпоглікемічна кома. Почуття голоду.
4. Харчування. Норма харчування. Співвідношення білків, жирів та вуглеводів. Енергетична цінність. Калорійність.
5. Раціон вагітних і жінок, що годують. Раціон дитячого харчування. Розподіл добового раціону. Харчові волокна.
6. Раціональне харчування як фактор збереження та зміцнення здоров'я. Здоровий спосіб життя. Режим їди.
7. Температура тіла та її регуляція. Гомойотермні. Пойкілотермні. Ізотермія. Гетеротермні організми.
8. Нормальна температура тіла. Гомойотермне ядро. Пойкілотермна оболонка. Температура комфорту. Температура тіла людини.
9. Теплопродукція. Первинна теплота. Ендогенна терморегуляція. Вторинна теплота. Скоротливий термогенез. Нескоротливий термогенез.

Існують такі шляхи віддачі тепла організмому навколишнє середовище: випромінювання, теплопроведення, конвекціяі випаровування.

Випромінювання- це спосіб віддачі тепла в довкілля поверхнею тіла людини у вигляді електромагнітних хвиль інфрачервоного діапазону (а = 5-20 мкм). Кількість тепла, що розсіюється організмом у навколишнє середовище випромінюванням, пропорційно площі поверхні випромінювання та різниці середніх значень температур шкіри та навколишнього середовища. Площа поверхні випромінювання - це сумарна площа поверхні тих частин тіла, які стикаються з повітрям. При температурі навколишнього середовища 20 ° С і відносній вологості повітря 40-60% організм дорослої людини розсіює шляхом випромінювання близько 40-50% всього тепла, що віддається. Тепловіддача шляхом випромінювання зростає при зниженні температури навколишнього середовища та зменшується при її підвищенні. В умовах постійної температури навколишнього середовища випромінювання з поверхні тіла зростає у разі підвищення температури шкіри та зменшується при її зниженні. Якщо середні температури поверхні шкіри та навколишнього середовища вирівнюються (різниця температур дорівнює нулю), віддача тепла випромінюванням стає неможливою. Зменшити тепловіддачу організму випромінюванням можна рахунок зменшення площі поверхні випромінювання («згортання тіла в клубок»). Якщо температура довкілля перевищує середню температуру шкіри, тіло людини, поглинаючи інфрачервоні промені, що випромінюються навколишніми предметами, зігрівається.

Рис. 13.4. Види тепловіддачі. Шляхи віддачі тепла організмом у зовнішнє середовище можна умовно підрозділити на «вологу» тепловіддачу, пов'язану з випаровуванням поту та вологи зі шкіри та слизових оболонок, і на «суху» тепловіддачу, яка не пов'язана із втратою рідини.

Теплопроведення- спосіб віддачі тепла, що має місце при контакті, дотику тіла людини з іншими фізичними тілами. Кількість тепла, що віддається організмом в навколишнє середовище цим способом, пропорційно різниці середніх температур контактуючих тіл, площі поверхонь контактуючих, часу теплового контакту і теплопровідності контактуючого тіла. Сухе повітря, жирова тканина характеризуються низькою теплопровідністю і є утеплювачами. Використання одягу з тканин, що містять велику кількість маленьких нерухомих «бульбашок» повітря між волокнами (наприклад, вовняні тканини), дає можливість організму людини зменшити розсіювання тепла шляхом теплопровідності. Вологе, насичене водяними парами повітря, вода характеризуються високою теплопровідністю. Тому перебування людини в середовищі з високою вологістю за низької температури супроводжується посиленням тепловтрат організму. Вологий одяг також втрачає свої теплоізолюючі властивості.

Конвекція- спосіб тепловіддачі організму, що здійснюється шляхом перенесення тепла частинками повітря (води), що рухаються. Для розсіювання тепла конвекцією потрібно обтікання поверхні тіла потоком повітря з нижчою температурою ніж температура шкіри. При цьому шар, що контактує зі шкірою повітря, нагрівається, знижує свою щільність, піднімається і заміщається холоднішим і щільнішим повітрям. В умовах, коли температура повітря дорівнює 20 ° С, а відносна вологість - 40-60%, тіло дорослої людини розсіює в навколишнє середовище шляхом теплопроведення та конвекції близько 25-30% тепла (базисна конвекція). При збільшенні швидкості руху повітряних потоків (вітер, вентиляція) значно зростає інтенсивність тепловіддачі (форсована конвекція).

Віддача тепла організмомшляхом теплопроведення, конвекціїі злучення, званих разом «сухою» тепловіддачеюстає неефективною при вирівнюванні середніх температур поверхні тіла та навколишнього середовища.

Тепловіддача шляхом випаровування- це спосіб розсіювання організмом тепла у навколишнє середовище за рахунок його витрати на випаровування поту або вологи з поверхні шкіри та вологи зі слизових оболонок дихальних шляхів («волога» тепловіддача). Людина постійно здійснюється виділення поту потовими залозами шкіри («відчутна», чи залозиста, втрата води), зволожуються слизові оболонки дихальних шляхів («невідчутна» втрата води) (рис. 13.4). При цьому «відчутна» втрата води організмом більш істотно впливає на загальну кількість тепла, що віддається шляхом випаровування, ніж «невідчутна».

При температурі зовнішнього середовища близько 20 "З випаровування вологи становить близько 36 г/год. Оскільки на випаровування 1 г води у людини витрачається 0,58 ккал теплової енергії, неважко підрахувати, що шляхом випаровування організм дорослої людини віддає в цих умовах в навколишнє середовище Підвищення зовнішньої температури, виконання фізичної роботи, тривале перебування в теплоізолюючому одязі посилюють потовиділення і воно може зрости до 500-2000 г / ч. Якщо зовнішня температура перевищує середнє значення температури шкіри, то організм не може віддавати у зовнішнє тепло випромінюванням, конвекцією і теплопроводом.Організм у цих умовах починає поглинати тепло ззовні, і єдиним способом розсіювання тепла стає посилення випаровування вологи з поверхні тіла. високої вологості та малої швидкості руху повітря, коли ка Якщо поту, не встигаючи випаруватися, зливаються і стікають з поверхні тіла, тепловіддача шляхом випаровування стає менш ефективною.

У навколишньому середовищі – повітрі, воді, землі міститься величезна кількість тепла. Теплова енергія пов'язана з хаотичним рухом молекул середовища і дорівнює нулю тільки за абсолютної нульової температури (Т = 0 К). При нормальних температурах Т ~ 300 До, вона дорівнює W = mCT, де m – маса середовища, З – її питома теплоемкость. Зважаючи на величезну масу, цієї енергії достатньо для задоволення всіх потреб людства. Ось її і намагаються використовувати в апаратах, званих вічними двигунами другого роду.

Вічні двигуни другого роду не порушують закону збереження енергії (першого початку термодинаміки), тому що беруть її не з нічого, а з навколишнього середовища. Вони суперечать іншому основному закону природи - другому початку термодинаміки, згідно з яким роботу в тепловій машині можна отримувати лише за наявності перепаду температур. Наявність енергії є необхідною, але не достатньою умовою для її практичного використання. Наприклад, якщо є високогірне озеро, наповнене водою, але немає можливості її зливу у водойму з нижчим рівнем, то гідроелектростанцію тут не побудуєш, тому що не можна отримати водного потоку, що обертає турбіни. Якщо є провідник з позитивним електричним потенціалом, то для отримання струму, що запалює лампочку, необхідний другий провідник з нижчим або негативним потенціалом. Аналогічно і в теплоті: щоб теплова машина запрацювала від енергії середовища, необхідний «злив» її теплової енергії, для чого потрібен об'єкт з нижчою температурою, що називається холодильником.

Згідно з термодинамікою, максимальний коефіцієнт корисної дії теплової машини може бути досягнутий у циклі Карно, де він становить

ККД = (Тн - Тх) / Тн. (1)

Тут Тн і Тх - температури нагрівача та холодильника. З (1) випливає, що ККД завжди менше одиниці. У рівноважних умовах, як у навколишньому середовищі немає різниці температур, тобто. Тн = Тх, ККД = 0. Тому ніяка теплова машина в умовах теплової рівноваги працювати не може, незважаючи на наявність достатньої кількості розсіяного тепла. Турбіни електростанцій, парові машини, двигуни внутрішнього згоряння та інші діючі теплові джерела енергії виконують роботу за рахунок нагрівання газу до високих температур Тн та його викиду в навколишнє середовище з нижчою температурою Тх, але для нагрівання ми змушені спалювати паливо. Винахідники ж вічних двигунів прагнуть отримати екологічно чисту, безоплатну і безмежну енергію без спалювання палива, при однакових Тн і Тх. На що вони розраховують?

Багато хто переконаний, що другий початок неправильний. Голова Російського фізичного товариства В.Г. Родіонов так і назвав свою статтю «Крах другого початку термодинаміки», а Є.Г. Опарін свою книгу - Фізичні основи безпаливної енергетики. Обмеженість другого початку термодинаміки». Більшість же намагаються концентрувати розсіяну внутрішню теплову енергію навколишнього середовища в одному місці, оминаючи другий початок. При цьому цитують Ф. Енгельса, який, критикуючи висновки з другого початку про неминучість теплової смерті Всесвіту, стверджував: «Випромінена у світовий простір теплота повинна мати можливість якимось шляхом… перетворитися на іншу форму руху, в якій вона може знову зосередитися та почати активно функціонувати» (Діалектика природи, 1975, с. 22).

Оскільки вічні двигуни другого роду не суперечать діалектиці та класику марксизму, то 10 червня 1954 року за постановою Президії АН СРСР ними почали займатися офіційно. Роботи доручено очолити П.К. Ощепкову.

Павло Кіндрійович Ощепков (1908 – 1992) у 1930-х роках займався радіовиявленням літаків, у чому йому всіляко сприяв маршал М.М. Тухачевський. Однак обраний «на основі творчого застосування марксистського діалектичного методу» (, с. 88) спосіб виявлення завмирання сигналу при прольоті літака між радіопередавачем і приймачем (як свого часу у А.С. Попова) відрізнявся не в кращу сторону від імпульсного, що тоді зароджувався. метод радіолокації. Діяльність інженера Ощепкова та маршала Тухачевського завдавала шкоди обороноздатності нашої країни. Тому в 1937 за шкідництво Ощепков був засуджений на 10 років, а його шеф засуджений до вищої міри покарання. У тюремній камері, мріючи про тепло, Ощепков, за його словами, відкрив закон концентрації енергії, згідно з яким «концентрація та деконцентрація енергії у природі мають існувати у діалектичній єдності».

Вийшовши волю, Ощепков був обласканий хрущовським керівництвом, став доктором технічних наук, професором, заслуженим діячем науку й техніки РРФСР, директором Інституту інтроскопії АН, але продовжив займатися шкідницькою діяльністю. Вважаючи слова Ф. Енгельса вказівкою до дії, він у 1967 році за свого інституту створив відділ вічних двигунів другого роду та Громадський інститут енергетичної інверсії (ЕНІН), до роботи якого залучив тисячі вчених та інженерів із різних міст. Ощепков поставив конкретне завдання: «Відшукати такі процеси, які б здійснити пряме і безпосереднє перетворення теплової енергії навколишнього простору в енергію електричну… Відкриття способів штучного зосередження, концентрації розсіяної енергії з метою надання їй знову активних форм…» . Соратник Ощепкова М.П. Кривих сформулював це завдання у віршах:

Тут спосіб потрібен дуже сміливий,
Щоб рівноважне тепло
Невимушено та вміло
На концентрацію текло.

Звичайно, ніякої концентрації енергії інститутом досягнуто не було (та й не могло бути). За роботи Ощепкова, санкціоновані Академією наук і ганьблять радянську науку, провідні академіки змушені виправдовуватися перед світовим науковим загалом у газеті «Правда» (21 і 22 листопада 1959 р., 22 червня 1987 р.). Мабуть, єдиним вічним двигуном, що діє, був апарат, який демонструвався ласим до сенсації журналістам самим Ощепковим. Ось як його описує кореспондент газети "Московський комсомолець" С. Кашніков. «На столі невелика установка: тоненький, ледь помітний оком проводок одним кінцем з'єднаний з електровимірювальним приладом, а іншим кінцем – ні з чим. Жодних джерел струму... А прилад показує: струм йде! Енергія береться прямо з повітря. Тепло довкілля перетворюється на енергію руху електронів, причому без перепаду температури». Насправді проводок служив антеною, що приймає сигнали радіостанцій, телецентрів, промислові шуми та наведення мережі. Навряд чи професор цього не знав, але неписьменного у фізиці журналіста йому вдалося обдурити.

Про ненависний йому коефіцієнт корисної дії Ощепков пише: «Нижче 100 % значення цього коефіцієнта важливо бути неспроможна – це означало б зникнення енергії, що підводиться до апарату» (, с. 264). Насправді поряд із корисною роботою частина витраченої енергії завжди втрачається марно.

Ентузіасти продовжують роботи зі створення вічних двигунів другого роду та у XXI столітті. Вони навіть відкрили свою академію наук, яку назвали Міжнародною академією енергетичних інверсій ім. П.К. Ощепкова. Справжній член цієї академії Є.Г. Опарін пише, що «Світ влаштований зовсім не так, як ми бачимо його крізь призму догм термодинаміки, що П.К. Ощепковим було правильно поставлено проблему концентрації енергії довкілля. Вирішення цієї проблеми не заборонене природою і відкриє якісно нову еру безпаливної енергетики». А теоретик вічних двигунів другого роду кандидат технічних наук Н.Є. Заєв вважає: «Енергетичний достаток… може прийти зовсім не від достатку вогню, а з іншого боку… Концентратори енергії навколишнього середовища (КЕСи, кесори) на різних принципах – ось основа енергетики достатку» . 1991 року він заявив, що «ефективний вихід дослідження (кесорів) дадуть у 3 – 5 років». З того часу минуло понад 20 років, але реально діючих апаратів чомусь як не було, так і немає.

Природу обдурити не можна. Другий початок термодинаміки забезпечує її стабільність. Енергія сама по собі тільки розсіюється. Якби мимовільна концентрація космічної, вакуумної, повітряної чи якоїсь іншої енергії була можлива, то енергетичні згустки, що несподівано виникають то тут, то там давно б спалили все живе, в тому числі і нас.
Проте винахідники працюють. А як кажуть, що шукаєш, то завжди знайдеш. Н.Є. Заєв створив вічні двигуни другого роду на сегнетоелектриках і феритах, причому за його словами діючі, і патентував їх. Збільшення вихідної потужності щодо вхідної в нього сягало 10 раз. Російським фізичним суспільством «кесори» Заєва віднесено до технічних проектів, «мають пріоритетне народногосподарське значення у сфері енергетики» , які автор став лауреатом премії цього товариства. Однак оголошеного результату йому вдалося досягти шляхом безграмотного вимірювання вихідної потужності несинусоїдального струму.

Ведуться пошуки циклу роботи теплової машини кращого циклу Карно, в якому ККД був не нижче, згідно з формулою (1), а вище одиниці. Це зробив кандидат фізмат наук із Московського центру державної метеорологічної служби Б.В. Карасьов. ККД його циклу теплової машини повинен становити 3 і навіть більше, забезпечуючи роботу без палива найпростішого апарату, що містить циліндр 1, наповнений звичайним повітрям 3, і поршень 2, що саморухається в ньому (рис. 1). Зрозуміло, що також є кривошипно-шатунний механізм, колінчастий вал і маховик. Позитивний результат розрахунку досягнутий за рахунок того, що автор припустився елементарної помилки при розрахунку ККД, який і тут насправді завжди менше одиниці.

Рис. 1. Мотор Карасьова

Можна, виявляється, не винаходити нових циклів, а обмежитися старим циклом Карно і створити вічний двигун з його основі. Для цього достатньо у формулі (1) для ККД підставляти не абсолютну температуру в Кельвінах, а температуру, що використовується в побуті, в градусах Цельсія, як це зробив винахідник з м. Омська В. Федоров. Наприклад, взявши Тн = 20 оС, а Тх = -180 оС він отримав ККД = 10, тобто. 1000%. Конструкція двигуна аналогічна до попередньої (рис. 1), а в якості робочого тіла використовується те ж повітря. Тепер, як зазначає автор, ми можемо обійти всепланетну нафтову мафію і врятувати цивілізацію від екологічної катастрофи. Однак, якщо температури нагрівача та холодильника, як і належить, у формулі (1) виразити в Кельвінах: Тн = 293 К, Тх = 93 К, то ККД циклу дорівнюватиме 68 %. Отже, ніякої енергії ми не отримаємо, і для переміщення поршня змушені виконувати роботу або спалювати ту ж нафту.

Відомий «заперечувач» фізики кандидат фізмат наук, доцент ЮФУ С.О. Герасимов у своїх статтях стверджує, що другий початок термодинаміки «відрізняється примхливим характером». «Майже у кожного з нас удома є і холодильник, і нагрівач, але щось ніхто з нас не помічав, щоби при роботі вони починали рухатися. І навпаки, відсутність холодильника чи нагрівача зовсім не означає відсутність руху» . Виходячи з цього він пропонує гравілет у вигляді листа, одна сторона якого гладка, а інша шорстка (рис. 2). Цей килим-літак піднімається не мотором, що спалює паливо, а рахунок ударів молекул повітря, сила яких на шорстку сторону нібито відрізняється на 10 і більше відсотків від сили, з якою атмосфера тисне на гладку поверхню.

Рис. 2. Килим-літак Герасимова

В результаті, за розрахунками Герасимова, один квадратний метр "килима" може підняти 10 тонн вантажу. Хоча автор і не зробив макета гравілета, проте стверджує, що «те, що можливо, обов'язково проявить себе не тільки на папері, а й у вигляді відповідного технічного пристрою». На жаль, доцент забув (або й не знав) шкільного курсу фізики, згідно з яким тиск повітря на обидві сторони аркуша однаковий.

Не миряться з другим початком вчені з Інституту загальної фізики РАН С.І. Яковленко, С.А. Майоров та О.М. Ткачев. Їх комп'ютерний експеримент показав, що теплоізольована кулонівська плазма сама собою нагрівається без будь-яких зовнішніх впливів. «Вічний» нагрівач на цьому принципі чомусь не зробили, хоч і могли прославитися та заробити.
Друге початок стверджує неможливості концентрації теплової енергії, тобто. хаотичного механічного руху частинок середовища, та отримання за цей рахунок роботи. А чи не можна скористатися енергією електромагнітного випромінювання, що виникає в середовищі при зіткненнях її молекул одна про одну? Це теплове електромагнітне випромінювання займає широку область частот і лежить в інфрачервоній ділянці спектра при кімнатній температурі, зміщуючись у видиму область при температурах середовища вище 500 - 1000о С. Електромагнітне випромінювання можна концентрувати використовуючи лінзи, дзеркала, дифракційні ґрати відповідного діапазону довжин хвиль.

Інженер Е. Шу з м. Ногінська в «Техніці – молоді» № 2/2003 запропонував використовувати у вічному двигуні вертушку типу тієї, що застосовувалася П.М. Лебедєвим для вимірювання тиску світла. Одна сторона лопаток зроблена дзеркальною, а інша зачорнена. На думку автора, вертушка має обертатися, оскільки тиск електромагнітного випромінювання на дзеркальну сторону, від якої фотони відбиваються, вдвічі більший, ніж на чорну сторону, якою вони поглинаються. Непрацездатність пристрою очевидна, оскільки зачорнена сторона лопаток сама випромінює фотони та їх віддачею врівноважує тиск.

Для розвитку розуму допитливого читача я сам запропонував трійку вічних двигунів, що «концентрують» електромагнітне випромінювання навколишнього середовища. Один із них показаний на рис. 3.

Рис. 3.

У теплоізольованому приміщенні 1 знаходиться турбіна 2 з дзеркальними лопатками 3. З одного боку турбіни встановлений концентратор електромагнітного випромінювання - увігнуте дзеркало 4, а з іншого нехай знаходиться стіна приміщення 5, пофарбована в чорний колір. На бік лопатки 3, звернену до стіни 5, падає випромінювання стіни, а на зворотний бік – випромінювання, сконцентроване дзеркалом 4. Так як тиск електромагнітних хвиль прямо пропорційно щільності енергії (або кількості падаючих фотонів), то, на відміну від пристрою Шу, тиск на різні боки лопаток у нас буде різним. Так, якщо діаметр дзеркала взяти рівним 1 м, а лопатки - 1 см, то густина випромінювання, а відповідно і тиск з боку дзеркала буде в 10000 разів більшим, ніж зі зворотного боку, куди падає несконцентрований потік. В результаті з'являється сила різниста, і турбіна повинна почати обертатися. Для посилення ефекту аналогічні концентратори можна направити на інші лопатки. Звісно, ​​результуюча сила дуже мала, але в П.М. Лебедєва вертушка оберталася! А головне сам факт отримання роботи без нагрівача та холодильника, за рахунок внутрішньої енергії середовища!

У другому варіанті подібного двигуна міститься зачорнений паровий котел 1, на який лінзами 2 фокусується теплове електромагнітне випромінювання стін теплоізольованого приміщення 3 (довкілля) (рис. 4)

Рис. 4.

Трубами котел 1 з'єднаний з паровою машиною 4 холодильником якої служить навколишнє середовище. Так як щільність сфокусованого потоку теплового електромагнітного випромінювання навколишнього середовища, що падає на стінки котла, у тисячі разів більше, ніж несфокусованого, то температура котла почне підніматися і побільшає температури навколишнього середовища та стінок приміщення. Термодинамічна рівновага настане при температурі Т, коли потужність випромінювання стінок котла стане рівною падаючою. При рівновазі котел не споживає енергію навколишнього середовища. А тепер заповнимо котел рідиною, що кипить при температурі Тк, що лежить десь посередині між То і Т. Рідина почне кипіти, а її пара приведе в дію машину 4. Кипляча рідина буде підтримувати температуру котла на рівні Тк, меншому за рівноважний Т. Отже, термодинамічної рівноваги досягатися не буде, і енергія падаючого на котел випромінювання завжди буде більше випромінюваної ним енергії. Безперервне підведення енергії від навколишнього середовища до котла, що здійснюється таким шляхом, забезпечить вічну роботу парової машини без будь-яких витрат палива.
А чи не найкраще пряме перетворення сконцентрованого електромагнітного випромінювання середовища в електричний струм, наприклад, з використанням фотогальванічних елементів (рис. 5)? Тут сфокусоване дзеркалом 4 інфрачервоне випромінювання середовища 3 (наприклад, стін приміщення) падає на фотоелемент 1, де перетворюється на електричний струм, що йде навантаження 2.

Рис. 5

Фотоприймачі вловлюють навіть фонове («реліктове») випромінювання Всесвіту, хоча його рівень набагато нижчий за наш і відповідає випромінюванню чорного тіла з температурою всього 2,7 К. Тому не виключено, що останній варіант працюватиме навіть у космосі.
Якщо комусь сподобалися ці мої «шалені» ідеї і він побудує перший у світі макет подібного вічного двигуна, що діє, то це, за словами В.К. Ощепкова, «за практичними наслідками… можна порівняти хіба що з відкриттям первісною людиною способів штучного добування вогню». На превеликий жаль, і мої вічні двигуни непрацездатні, для перевірки чого не потрібно проводити експерименти. Справа в тому, що електромагнітне випромінювання навколишнього середовища ізотропне – воно падає з усіх боків з однаковою інтенсивністю, тому сфокусувати його лінзою, дзеркалом або іншим пристроєм неможливо.

Таким чином, всі спроби ощасливити нас безкоштовною енергією, взятою у рівноважного навколишнього середовища, марні і залишаться мрією винахідників, котра даремно забирає у них робочий час. Для отримання з тепла роботи або електроенергії необхідна різниця температур, яка досягається нагріванням або є в природі, наприклад, геотермальних джерел.

ЛІТЕРАТУРА

1. В.Г. Родіонів. Крах другого початку термодинаміки. ЖРФМ, 1996 № 1 - 12, с. 5 – 16
2. Є.Г. Опарін. Фізичні засади безпаливної енергетики. Обмеженість другого початку термодинаміки. М., Едиторіал УРСС, 2004
3. П.К. Ощіпків. Життя та мрія. М., Московський робітник, 1977, 1984
4. С. Кашніков. Простий вічний двигун. Моск. комсомолець, 5.09.1980
5. Н.Є. Заївши. Близька далечінь енергетики. ЖРФМ, 1991 № 1, с. 12 - 21
6. Н.Є. Заївши. Умова генерації енергії нелінійними діелектриками та феритами. ЖРФМ, 1991 № 1, с. 49 - 52; Нові грани фізики. М., Загальна користь, 1996, с. 73 - 77; Російська думка, 1992 № 2, с. 7 – 28
7. Заявки на винаходи №№ 3601725, 3601726
8. ЖРФМ, 1997 № 1 - 12, с. 97 – 98
9. В. Петров. Вічні двигуни XXI ст. Ефір як джерело енергії. Інженер, 2010, №8, с. 24 – 25
10. Б.В. Карасьов. Способи вилучення роботи з середовища з постійною температурою (друге повідомлення). У сб. «К.е. Ціолковський: дослідження наук. спадщини». Калуга, 2008, с. 264 – 265
11. В. Петров. Вічні двигуни XXI ст. Повітря та пісок як паливо. Інженер, 2010 № 5, с. 22 - 23
12. В. Федоров. Водяний двигун. Інженер, 2003 № 7, с. 12 – 14
13. В. Петров. Щодо статті В. Федорова «Водяні двигуни». Інженер, 2003 № 12, с. 5
14. С. Герасимов. Левітація: міф, реальність чи парадокс? Інженер, 2009 № 12, с. 6 – 9
15. С. Герасимов. Дифузне розсіювання, підйомна сила та другий початок термодинаміки. Інженер, 2010 № 10, с. 2 – 5
16. С.А. Герасимів. Про левітацію та екранування в газовій динаміці. Питання прикладної фізики, 2005 № 12
17. С.А. Герасимів. Дифузне розсіювання та газодинамічна левітація. Сучасні наукомісткі технології, 2010 № 1
18. О. Лебедєв. Чи можна порушити другий закон термодинаміки? Винахідник та раціоналізатор, 1995 № 1, с. 18
19. В. Петров. Про чорне тіло та дзеркало. Техніка – молоді, 2004 № 2, с. 15
20. В. Петров. Використання тепла довкілля. Інженер, 2011, №4, с. 24 - 26

Тепловий потік Q п через поверхню S ст стінок сушарки обчислюють за рівнянням теплопередачі:

Q п = до * Δt ср * S ст,

Коефіцієнт теплопередачі розраховується за формулою для багатошарової стінки:

де δ і λ – відповідно товщина та коефіцієнт теплопровідності різних шарів футерування та теплоізоляції.

Знайдемо значення критерію Re:

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

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

Коефіцієнт тепловіддачі від сушильного агента до внутрішньої поверхні стінок:

α 1 =Nu* λ/l=262,2*3,53*10 -2 Вт/(м*К)/1,65 м=5,61 Вт/м 2 *К.

Сумарний коефіцієнт теплопередачі конвекцій та випромінюванням від зовнішньої стінки до навколишнього повітря:

α 2 =9,74+0,07*(t ст -t в),

де t ср - температура зовнішньої стінки, t ст = 40 0 ​​С,

t - температура навколишнього повітря, t в = 20 0 С,

α 2 =9,74+0,07*(40 0 С-20 0 С)=11,14 Вт/м 2 *К.

За температурою газів вибираємо товщину футерування (таб. 3.1)

футерування –

шамоту – 125 мм

сталі – 20 мм

шамоту – 1,05 Вт/м*К

сталі - 46,5 Вт/м*К

Знаходимо коефіцієнт теплопередачі:

Визначаємо поверхню стінки S ст:

S ст =π*d*l=3,14*1,6 м*8 м=40,2 м 2

Q п = 2,581 Вт / (м 2 * До) * 89 0 С * 40,2 м 2 = 9234 Вт.

Питому втрату теплоти в довкілля визначають за такою формулою:

де W - маса вологи, що видаляється з висушеного матеріалу за 1 с.

q п =9234 Вт/0,061 кг/с=151377,05 Вт*с/кг.

2.3. Розрахунок калорифера при сушінні повітрям

Загальну кількість теплоти Q 0 розраховують за такою формулою:

Q 0 = L * (I 1 -I 0)

Q 0 = 2,46 кг / с * (159 кДж / кг +3,35 кДж / кг) = 399,381 кВт

Обчислимо середній температурний натиск за формулою логарифмічного рівняння:

де Δt м = t 1 -t 2н

Δt б = t 1 -t 2к

t 1 - температура пари, що гріє (рівне температурі насичення пари при заданому тиску).

При тиску 5,5 атм. t 1 = 154,6 0 З (ст 550)

t 2н, t 2к - температура повітря на вході в калориметр та виході з нього, t 2к = 150 0 С; t 2н = -7,70С.

Δt б =154,6 0 +7,7 0 С=162,3 0 С,

Δt м =154,6 0 С-150 0 С=4,6 0 С,

Поверхню теплообміну S т калориметра визначають за рівнянням тепловіддачі:

S т = Q 0 /к Δt порівн.,

де к-коефіцієнт тепловіддачі, який для ореброваних калориферів застосовується в залежності від масової швидкості повітря? Нехай ρ*v =3 кг/м 2 *с; тоді до = 30 Вт / м 2 * До.

Знаходимо необхідну кількість n к. секцій калорифера:

n к. = S т / S,

де S - поверхня теплообміну секції.

Приймемо оребрений калорифер:

Т. до. фактичне число секцій вибирають з 15-20%-ним запасом, то n к. = 6,23 +6,23 * 0,15 = 7,2 ≈ 8 секції.

Масову швидкість повітря в калорифері розраховують:

де L-витрата абсолютно сухого повітря,