Что называется теплопроводностью топлива в каких единицах она измеряется

Что называется теплопроводностью топлива в каких единицах она измеряется

Теплопроводность топлива

Теплопроводность характеризует процесс распространения тепла в неподвижном веществе за счет теплопередачи, но не за счет конвекции и лучистого теплообмена.

Тепло передается в ре­зультате движения молекул. Поэтому для газов такой путь пе­редачи энергии определяется их теплоемкостью и вязкостью. Передача энергии от слоя к слою в жидкостях происходит со зву­ковой скоростью пропорционально их плотности и теплоемкости.

По закону Фурье плотность теплового потока ( q _x ) в направ­лении х пропорциональна коэффициенту теплопроводности (?) и градиенту температуру по нормали к поверхности, через кото­рую передается тепло:

где q _х — плотность теплового потока в направлении х, кал/(см 2 • сек); Т — температура, °С или °К; х—расстояние, см.

q _x определяется как количество тепла, проходящего в 1 сек через 1 см 2 поверхности, перпендикулярной к направлению х. В этом случае коэффициент теплопроводности будет иметь размер­ность:

Итак, коэффициент теплопроводности выражает количество тепла, проходящего за единицу времени через единицу поверх­ности при падении температуры на один градус на единицу дли­ны. Коэффициент теплопроводности для современных топлив яв­ляется одной из важных теплофизических величин.

Теплопроводность газов, паров и их смесей не является ли­нейной функцией состава смеси, подчиняющейся законам адди­тивности. Теплопроводность газовых смесей может отличаться от теплопроводности ее составляющих. Для паров углеводородов коэффициент теплопроводности уменьшается с увеличением мо­лекулярного веса, возрастает с повышением температуры и мало изменяется с изменением давления, увеличиваясь приблизительно на 1% на каждую атмосферу в пределах от 1 мм рт. ст. до 10 ат.

Коэффициент теплопроводности для газов и паров может быть с достаточной точностью подсчитан для 0°С и давления 1,033 кГ/см 2 по формуле:

где Т, Т ₀ — температуры, °К; п — значение степени, характерное для углеводородов. Так, для паров некоторых топлив и углево­дородов существуют следующие значения n :

В отличие от газов и паров с повышением температуры коэф­фициент теплопроводности для большинства жидкостей снижает­ся. С повышением давления теплопроводность жидкостей уве­личивается. Для определения теплопроводности жидкости может быть использовано уравнение Вебера:

Рассчитанные данные отклоняются от экспериментальных в среднем на 5—15%.

На основании этой зависимости составлена номограмма (рис. 25).

Для жидких индивидуальных углеводородов коэффициент теп­лопроводности при 0 °С и давлении 1 атм может быть также под­считан по формуле:

а для топлив плотностью от 0,7 до 1,0 по формуле:

В узком интервале температур изменение коэффициента теп­лопроводности жидких топлив подчиняется линейной зависимости (уменьшение на 1% при повышении температуры на 10 °С). Зная коэффициент теплопроводности для жидких топлив при 0 °С, мож­но пересчитать его для более высоких температур по формуле:

? — температурный коэффициент теплопроводности.

Теплопроводность жидких углеводородов уменьшается с повышением температуры, а при одной и той же температуре увеличивается с повышением давления. Как это видно из рис. 26, давле­ние не оказывает заметного влияния на коэффициент те­плопроводности жидких уг­леводородных топлив. При низких температурах коэффициент теплопроводности с изменением давления в пределах от 1 до 20 ат уве­личивается на 0,5%, а при 200 300°С — на 1%.

Данные об изменении ко­эффициента теплопровод­ности с температурой для товарного бензина Б-70 (ГОСТ 1012—54) и товар­ных керосинов Т-1 (ГОСТ 10227—62) и Т-5 (ГОСТ 9145—59) приведены в табл. 28.

На рис. 27 показано изме­нение с повышением темпе­ратуры коэффициента тепло­проводности нефти и продуктов ее переработки, оп­ределенного с точностью ±2%. С увеличением плотности и молекулярного веса углеводородов коэф­фициент теплопроводности возрастает, тем больше чем выше температура.

Наибольшей теплопроводностью характеризуются нормальные алканы, затем следуют алкилпроизводные ди- и трициклических структур с длинными боковыми цепями. Сравнительно малой теп­лопроводностью обладают алкилдекалины. В табл. 29 приведены коэффициенты теплопроводности индивидуальных углеводородов различного строения, часть из которых можно рассматривать как возможные составляющие перспективных топлив.

Знание теплопроводности топлив, так же как и теплоемкости, необходимо для тепловых расчетов заводской аппаратуры, транспортных технических средств и двигателей.

Источник

Теплопроводность

Теплопрово́дность — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела ( атомами, молекулами, электронами и т.п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Численная характеристика теплопроводности материала равна количеству теплоты, проходящей через материал площадью 1 кв.м за единицу времени (секунду) при единичном температурном градиенте. Данная численная характеристика используется для расчета теплопроводности для калибрования и охлаждения профильных изделий.

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием теплорода от одного тела к другому. Однако более поздние опыты, в частности, нагрев пушечных стволов при сверлении, опровергли реальность существования теплорода как самостоятельного вида материи. Соответственно, в настоящее время считается, что явление теплопроводности обусловлено стремлением объектов занять состояние более близкое к термодинамическому равновесию, что выражается в выравнивании температуры.

Содержание

Закон теплопроводности Фурье

В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:

где — вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси, — коэффициент теплопроводности (иногда называемый просто теплопроводностью), — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье. [1]

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

где — полная мощность тепловых потерь, — площадь сечения параллелепипеда, — перепад температур граней, — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м·K).

Коэффициент теплопроводности вакуума

Коэффициент теплопроводности вакуума почти ноль (чем глубже вакуум, тем ближе к нулю). Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее, тепло в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому, например, для уменьшения теплопотери стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность лучше отражает излучение), а воздух между ними откачивают.

Связь с электропроводностью

Связь коэффициента теплопроводности с удельной электрической проводимостью в металлах устанавливает закон Видемана — Франца:

где — постоянная Больцмана, — заряд электрона.

Коэффициент теплопроводности газов

Коэффициент теплопроводности газов определяется формулой [2]

Обобщения закона Фурье

Если время релаксации пренебрежимо мало, то это уравнение переходит в закон Фурье.

Коэффициенты теплопроводности различных веществ

На практике нужно также учитывать проводимость тепла за счет конвекции молекул и проникаемости излучений. Например, при полной нетеплопроводности вакуума, тепло может передаваться за счет излучения (пример — Солнце, установки инфракрасного излучения). А газ или жидкость могут обмениваться нагретыми или охлажденными слоями самостоятельно или искусственно (пример — фен, греющие вентиляторы). Так же в конденсированных средах возможно «перепрыгивание» фононов из одного твердого тела в другое через субмикронные зазоры, что способствует распространению звуковых волн и тепла, даже если зазоры представляют собой идеальный вакуум.

Примечания

См. также

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Теплопроводность» в других словарях:

теплопроводность — теплопроводность … Орфографический словарь-справочник

Теплопроводность — скорость передачи тепла от одной (более нагретой) к другой (менее нагретой) части тела. Например, теплопроводность воды равна 0,00140 кал/с, воздуха 0,00005, песка 0,00047 кал/с через 1 см вещества. Является важным экологический фактором,… … Экологический словарь

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ — один из видов переноса теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию темп ры. При Т. перенос энергии осуществляется в результате непосредств. передачи энергии от ч ц (молекул, атомов, эл нов), обладающих… … Физическая энциклопедия

Теплопроводность — – способность строительного раствора передавать тепло через толщу от одной своей поверхности к другой. [ГОСТ 4.233 86] Теплопроводность – направленный перенос теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ — ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, переход тепла с участка тела, имеющего высокую температуру, на участок с низкой температурой. Если один конец металлического стержня поместить в пламя, полученная им тепловая энергия вызывает усиление вибрации молекул в… … Научно-технический энциклопедический словарь

теплопроводность — перенос, теплопроводимость Словарь русских синонимов. теплопроводность сущ., кол во синонимов: 2 • перенос (22) • … Словарь синонимов

теплопроводность — Теплообмен, при котором перенос теплоты в неравномерно нагретой среде имеет атомно молекулярный характер [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] теплопроводность Способность материала пропускать тепловой… … Справочник технического переводчика

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ — ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, процесс переноса энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. Приводит к выравниванию температуры тела. Плотность теплового потока,… … Современная энциклопедия

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ — перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. Приводит к выравниванию температуры тела. Обычно количество переносимой энергии, определяемое как плотность … Большой Энциклопедический словарь

Теплопроводность — горных пород (a. heat condustance of rocks, thermoconductivity of rocks; н. Warmeleitung der Gesteine; ф. conductibilite calorifique des roches; и. conductibilidad del calor de rocas, conducciton del calor de rocas, conductibilidad… … Геологическая энциклопедия

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ — ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, теплопроводности, мн. нет, жен. (физ.). Свойство тел распространять тепло от более нагретых частей к менее нагретым. Коэффициент теплопроводности. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

Источник

Теплопроводность

Из Википедии — свободной энциклопедии

Теплопрово́дность — способность материальных тел проводить энергию от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела путём хаотического движения частиц тела (атомов, молекул, электронов и т. п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества.

Различают стационарный и нестационарный процессы теплопроводности в твердом теле. Стационарный процесс характеризуется неизменными во времени параметрами процесса. Такой процесс устанавливается при длительном поддержании температур теплообменивающихся сред на одном и том же уровне. Нестационарный процесс представляет собой неустановившийся тепловой процесс в телах и средах, характеризуемый изменением температуры в пространстве и во времени.

Теплопроводностью называется также количественная характеристика способности тела проводить тепло. В сравнении тепловых цепей с электрическими это аналог проводимости.

Количественно способность вещества проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Эта характеристика равна количеству теплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур (1 К). В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения коэффициента теплопроводности является Вт/(м·K).

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием гипотетического теплорода от одного тела к другому. Однако с развитием молекулярно-кинетической теории явление теплопроводности получило своё объяснение на основе взаимодействия частиц вещества. Молекулы в более нагретых частях тела движутся быстрее и передают энергию посредством столкновений медленным частицам в более холодных частях тела.

Источник

Виды топлива для твердотопливных котлов и сравнительная таблица их теплотворной способности

Характеристики топлива для отопительных котлов довольно значительно различаются. Правильный выбор топлива помогает экономить средства и сохранить оборудование работоспособным.

-300Характеристики топлива для отопительных котлов довольно значительно различаются. Правильный выбор топлива помогает экономить средства и сохранить оборудование работоспособным.

Основные виды топлива для твердотопливных котлов:

Содержание влаги должно быть как можно меньшим.

Для отопительных целей важно, чтобы тепловыделение происходило медленнее, но более продолжительное время.

Для отопительных целей лучше всего подходят все дрова из лиственных пород, в тч дуб, ясень, береза, лещина, тис, боярышник.

Особенности горения дров разных пород древесины:

— дрова из бука, березы, ясеня, лещины трудно растапливать, но они могут гореть сырыми, потому что имеют небольшую влажность, причем дрова из всех этих пород деревьев, кроме бука, легко раскалываются;

— ольха и осина сгорают без образования сажи и даже выжигают ее из дымохода;

— березовые дрова хороши для тепла, но при недостатке воздуха в топке, горят дымно и образуют деготь (березовую смолу), который оседает на стенках трубы;

— сосновые дрова горят жарче еловых из-за большего содержания смолы, с искрением при резком повышении температуры;

— дуб и граб обладают лучшей теплоотдачей при горении, но плохо раскалываются;

— дрова из груши и яблони легко раскалываются и хорошо горят;

— дрова из пород средней твердости, легко колоть;

— кедр дает долго тлеющие угли;

— дрова из вишни и вяза при горении дымят;

— дрова из платана легко растапливаются, но тяжело колются;

— дрова хвойных пород имеют низкую теплотворную способность, дымят и искрят, способствуя образованию смолистых отложений в трубе, но легко колются и растапливаются;

— тополь и липа хорошо горят, сильно искрят и очень быстро прогорают.

Показатель теплотворной способности дров разных пород древесины сильно изменяется, что влечет колебания плотности древесины и колебания в пересчетных коэффициентах кубометр => складометр.

Таблица со средними значениями теплотворной способности на 1 складометр дров.

Дрова из лиственницы

Сырьем для их производства является кора, опилки, щепа и другие отходы лесозаготовки, и отходы сельского хозяйства (лузга подсолнечника, солома, некондиционный лен и др), а также органические упаковочные материалы, картонная тара и тд.

Процесс производства пеллет состоит из этапов: дробления, сушки и грануляции.

Во время грануляции, сопровождающейся повышением температуры материала, содержащийся в нем полимер лигнин, содержащийся в клетках растительного сырья, плотно склеивает измельченные частицы. Химические связующие примеси не используются.

На выходе получается легкое, недорогое, удобное в хранении и абсолютно безопасное топливо, альтернативное традиционным видам топлива (уголь, торф, дрова, природный газ).

Гранулятор пресса придает пеллетам форму.

— полученные путем переработки кругляка твердых и мягких пород деревьев;

— полученные путем переработки соломы;

— полученные переработки подсолнечниковой шелухи;

— полученные путем переработки початков и стебля кукурузы;

— неограниченное производств, в тч из древесины низкого качества,

— меньшая стоимость, в сравнении с ценой угля, жидкого топлива или дров,

— удобство транспортировки, как в фасованных пакетах, так и россыпью, и разгрузки через рукава с возможностью автоматизации процесса;

— не требуют больших складских площадей и могут храниться на открытом воздухе, не разбухая, без гниения,

— при хранении не самовоспламеняются,

— не требуют дополнительной обработки перед применением, не хуже газа или угля.

— большая теплотворная способность, чем опилки и щепа, в 1,5 раз больше, чем у дров,

— при сжигании 1,9 т пеллет выделяется примерно такое же количество тепла, что при сжигании 1 т мазута, при стоимости пеллет на внутреннем рынке в 3 раза дешевле, то есть обогрев пеллетами на 40% дешевле мазута;

— почти полное сгорание с минимальным количеством шлаков, что снижает частоту чистки котла можно производить намного реже,

— возможна автоматизация загрузки пеллет в топку в промышленных условиях,

— регулировка бытовых нагревательных устройств, работающих на пеллетах, регулируются в автоматическом режиме,

— малая волатильность цены, тк цена внутренняя,

— котлы на пеллетах работают дольше, нуждаются в меньшем обслуживании и более экономичны,

— для отопления жилых домов путем сжигания в печах, каминах и котлах,

— для обеспечения теплом и электроэнергией промышленных объектов и небольших населенных пунктов (с использованием крупных гранул с высоким содержанием древесной коры.

Спрос на это альтернативное топливо и на оборудование для его производства и сжигания постоянно возрастает.

Сравнительные характеристики видов топлива

Углекислый газ
кг/ГДж

«0» означает, что при сжигании продукта количество выделяемого СО₂ не превышает объема, который образуется при естественном разложении, а количество других вредных выбросов ничтожно мало.

Таблица 1. Теплоотдача пеллет и альтернативных источников энергии

Стандарты производства пеллет:

— в Германии : DIN 51731, в Австрии : ONORM M-7135, в Великобритания : The British BioGen Code of Practice for biofuel (pellets), в Швейцария : SN 166000, в Швеция :SS 187120.

Основные европейские стандарты качества топливных гранул

3 в зависимости от вида и содержания минеральных веществ.

Уголь классифицируется по многим параметрам (география добычи, химический состав), но с «бытовой» точки зрения достаточно знать маркировку и возможности использования.

Используется следующая система обозначений угля: Сорт = (марка) + (класс крупности).

Кроме основных марок, есть промежуточные марки каменного угля: ДГ (длиннопламенно-газовые), ГЖ (газовые жирные), КЖ (коксовые жирные), ПА (полуантрациты), бурые угли также делятся по группам.

Коксующиеся марки угля (Г, кокс, Ж, К, ОС) в теплоэнергетике практически не используются, так как они являются дефицитным сырьем для коксохимической промышленности.

По классу крупности (размеру кусков, фракции) сортовой каменный уголь подразделяется на:

не ограниченный размерами

Кроме сортового угля в продаже присутствуют совмещенные фракции и отсевы (ПК, КО, ОМ, МС, СШ, МСШ, ОМСШ).

Размер угля определяют исходя из меньшего значения самой мелкой фракции и большего значения самой крупной фракции, указанных в названии марки угля.

Кроме указанных сортов угля в продаже можно встретить угольные брикеты, которые прессуют из низкообогащенного угольного шлама.

Процесс горения угля.

Уголь состоит из 2 х горючих компонентов: летучие вещества и твердый (коксовый) остаток

На 1 м этапе горения выделяются летучие вещества; при избытке кислорода они быстро сгорают, давая длинное пламя, но малое количество тепла.

На 2 м этапе выгорает коксовый остаток; интенсивность его горения и температура воспламенения зависит от степени углефикации, то есть, от вида угля (бурый, каменный, антрацит).

Чем выше степень углефикации (самая высокая она у антрацита), тем выше температура воспламенения и теплота сгорания, но ниже интенсивность горения.

Из-за высокого содержания летучих веществ такой уголь быстро разгорается и быстро сгорает.

Уголь этих марок доступен и пригоден практически для всех видов котлов, однако для полного сгорания этот уголь должен подаваться маленькими порциями, чтобы выделяющиеся летучие вещества успевали полностью соединяться с кислородом воздуха.

Полное сгорание угля характеризуется желтым пламенем и прозрачными дымовыми газами; неполное сгорание летучих веществ дает багровое пламя и черный дым

Для эффективного сжигания такого угля процесс должен постоянно контролироваться.

Уголь марок СС, Т, А

Разжечь его труднее, зато он горит долго и выделяет намного больше тепла.

Уголь можно загружать большими партиями, так как в них горит преимущественно коксовый остаток, нет массового выделения летучих веществ.

Очень важен режим поддува, так как при недостатке воздуха горение происходит медленно, возможно его прекращение, либо, напротив, чрезмерное повышение температуры, приводящее к уносу тепла и прогоранию котла.

Сравнительная таблица теплотворности некоторых видов топлива

Теплотворная способность топлива характеризует количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива массой 1 кг или объемом 1 м³ (1 л).

Наиболее часто теплотворная способность измеряется в Дж/кг (Дж/м³; Дж/л).

Чем выше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше его расход.

Удельная теплота сгорания каждого вида топлива зависит:

— от его горючих составляющих (углерода, водорода, летучей горючей серы и др.);

Источник