58. Способы распространения тепла и виды теплообмена. Классификация теплообменных аппаратов. Расчет теплообменных аппаратов.

Способы распространения тепла:

Теплообмен – самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты в пространстве с неоднородным распределением температуры.

Теплопроводность- перенос теплоты микрочастицами в сплошной среде из зоны с высокой температурой в зону с низкой температурой. Перенос теплоты вместе с макроскопическими объемами вещества носит название конвекции. Теплообмен между жидкостью и поверхностью твердого тела называют – конвективной теплопередачей. Излучение – это теплообмен, обусловленный превращением внутренней энергии вещества в энергию электромагнитных волн. Массаобмен - характерен для процесса теплообмена в многокомпонентных средах. Q-мощность теплового потока (Дж/с=Вт)-это количество теплоты передаваемое в единицу времени ч/з произвольную поверхность. q=Q/F (Вт/м2)-плотность теплового потока, кол-во теплоты передаваемое в единицу времени ч/з единичную поверхность.

Теплообменным аппаратом называют устройство предназначенное для нагревания, охлаждения или изменения агрегатного состояния теплоносителя.

Классификация теплообменных аппаратов.

Теплообменники с двумя теплоносителями в зависимости от способа передачи тепла делят

-смесительные; -рекуперативные;

-регенеративные; -смешанные;

-с промежуточным теплоносителем.

В смесительных теплообменниках процесс теплопередачи происходит при перемешивании теплоносителей, поэтому их называют контактными.

Рекуперативный теплообменник-это когда от одного теплоносителя к другому теплота передается ч/з разделяющую их стенку, имеющую хорошую теплопроводность(медь, латунь) Могут быть: рпямоточными (параллельное движение теплоносителей в одном направлении), противоточными (параллельное встречное движение), перекрестноточными (взаимоперпендикулярное движение).

Регенеративный - теплота от одного носителя к другому передается с помощью третьего, аккумулирующего передаваемою теплоту. В качестве аккумулирующего материала используют кирпич, листы металла, засыпку и т.д.

Расчет теплообменных аппаратов. Рассмотрим метод определения площади необходимой поверхности нагрева простейшего теплообменника труба в трубе с прямым током, для передачи кол-ва теплоты Q от греющей жидкости нагреваемой жидкости.

Пусть в единицу времени ч/з теплообменник протекает m'кг греющей жидкости с удельной теплоемкостью с' и температурой на входе в теплообменник Т₁ и на выходе Т₂. Одновременно ч/з теплообменник протекает m"кг нагреваемой жид-ти с удельной теплоемкостью с" и температурой на входе в теплообменник Т₁^’’ и на выходе Т₂". Между жидкостями происходит теплообмен. Если коэф. Теплопередачи (к) принять постоянным для данного аппарата с поверхностью нагрева S, то в единицу времени передается | кол-во теплоты: Q=kS∆Tcp. где ∆Тср - средняя разность температур рабочих тел.

59. Характеристика и область применения двс. Классификация двс. Рабочий процесс вДвс.

ДВС - это тепловая машина, в рабочем цилиндре которой происходит сжигание топлива и преобразование теплоты в работу. «+» 1) экономичность; 2) малая металлоемкость; 3)надежность; 4)быстрота запуска.

«-» 1 )токсичность выхлопных газов; 2)шумность;3)высокие требования к топливу.

Классификация

1. По виду топлива: газовые, жидкого легкого топлива (бензин, керосин) и тяжелого топлива (дизельноетопливо, соляровое масло, мазут и др.).

2. По числу тактов, составляющих рабочий цикл: 4-х и 2-х тактовые.

3. По способу смесеобразования: -с внешним смесеобразователем (карбюраторные и газовые); - с внутренним смес-м.

4. По числу цилиндров: одно, двух и многоцилиндровые.

5. По расположению осей цилиндров: -рядные вертикальные, -рядные горизонтальные, V-образные и звездообр-ые.

6. По частоте вращения коленчатого вала и скорости движения поршня: быстроходные и тихоходные.

7. По применению: стационарные и передвижные.

Область применения

Стационарные ДВС приводят в действие рабочие органы машин и механизмов (компрессоров, насосов водокачек, вентиляторов, буровых установок и т.д.). Передвижные ДВС приводят в действие транспортные машины (тепловозные, судовые, авиационные, автомобильные, тракторные). Мобильны, сравнительно дешевы в производстве, имеют малую металлоемкость и довольно высокий КПД

Рабочий процесс в ДВС

1-цилиндр, 2-картер, 3-поршень, 4-впускной клапан, 4'-выпускной, 5-кривошипно-шатунный механизм

В ДВС топливо и необходимый для его сгорания воздух вводится в объем цилиндра двигателя, ограниченного днищем крышки, стенками цилиндра и верхней плоскостью поршня. Образующийся в результате сгорания высокотемпературные газы оказывают давление на поршень и перемещают его. Поступ-е движения поршня ч/з шатун передаются коленвалу, расположенного в картере и преобраз-ся во вращательное движение. ДВС работают циклично. Крайне верхнее положение поршня называется - верхней мертвой точкой. Нижнее- нижней мертвой точкой. Ход поршня от верхней точки до нижней- такт. Объем, описываемый поршнем за 1 ход наз. Рабочим объемом цилиндра.

Vr=Пd²S/4, где d-диаметр цилиндра, S-ход I поршня

Объем над поршнем когда он находится в верхней мертвой точке наз. Объемом камеры сгорания. V_ц=V_п+ V_с

Е= V_ц / Vc, Где Vc-объем камеры сжатия