Источники энергии и устройства генерации теплоты (190,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

Стр.4

УДК 620.9(075) ББК 31.15я7 М92 Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского национального исследовательского технологического университета Рецензенты: д-р. техн. наук, проф. Т. Р. Билалов канд. хим. наук Т. Н. Куликова М92 Мухамадиев А. А. Источники энергии и устройства генерации теплоты : учебное пособие / А. А. Мухамадиев, С. В. Мазанов; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2022. – 156 с. ISBN 978-5-7882-3156-3 Рассмотрены теоретические и физико-химические основы теории горения топлив и устройства генерации теплоты. Приведены расчеты горелочных устройств, топливных форсунок, а также способы преобразования электрической энергии в теплоту. Предназначено для бакалавров направления подготовки 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», изучающих дисциплину «Источники энергии теплотехнологий», а также направлений, ведущих подготовку в области традиционных и альтернативных источников энергии. Подготовлено на кафедре теоретических основ теплотехники. УДК 620.9(075) ББК 31.15я7 ISBN 978-5-7882-3156-3 © Мухамадиев А. А., Мазанов С. В., 2022 © Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2022 2

Стр.2

О г л а в л е н и е Введение ......................................................................................................................... 5 Глава 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГОРЕНИЯ .................................................................... 7 1.1. Физические и химические теплотехнологические процессы ............................ 7 1.2. Проблемы энергетики теплотехнологии ............................................................. 9 1.3. Классификация источников энергии теплотехнологии ................................... 10 1.4. Эффективность источников энергии. Критерии сравнительной оценки источников энергии теплотехнологии ...................................................................... 12 1.5. Общие сведения об органическом топливе и его классификация .................. 14 1.6. Основные теплотехнические характеристики органического топлива. Состав топлива ............................................................................................................ 16 1.7. Влияние состава на качество топлива ................................................................ 21 1.8. Зола топлива и характеристики плавления золы .............................................. 23 1.9. Влага топлива ....................................................................................................... 24 1.10. Летучие вещества и кокс твердого топлива .................................................... 25 1.11. Теплота сгорания топлива ................................................................................. 27 1.12. Теплота сгорания смеси топлив ........................................................................ 31 1.13. Условное топливо. Приведенные характеристики топлива .......................... 32 1.14. Плотность топлива ............................................................................................. 33 1.15. Теплоемкость топлива ....................................................................................... 35 1.16. Основные показатели процесса полного горения .......................................... 36 1.16.1. Теоретический расход топлива и технологический кислород ............ 37 1.16.2. Продукты сгорания топлива. Теоретический выход продуктов сгорания ................................................................................................................. 42 1.16.3. Действительный выход продуктов сгорания ........................................ 44 1.16.4. Энтальпия продуктов сгорания. H-t-диаграмма продуктов сгорания ................................................................................................................. 46 1.16.5. Температура горения ............................................................................... 48 1.17. Основное уравнение горения ............................................................................ 52 1.18. Коэффициент избытка воздуха. Азотная и кислородная формула ............... 56 Глава 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА .. 59 2.1. Кинетика химических реакций горения ............................................................ 59 2.2. Химическое равновесие реакций горения. Закон действующих масс ........... 60 2.3. Зависимость равновесий химических реакций горения от температуры. Подвижность равновесия химических реакций. Принцип Ле-Шателье ............... 62 2.4. Скорость химических реакций ........................................................................... 64 2.5. Зависимость скорости химической реакции от температуры. Закон Аррениуса. Энергия активации ................................................................................. 65 3

Стр.3

2.6. Влияние давления на скорость химической реакции при постоянной температуре .................................................................................................................. 67 2.7. Зависимость скорости химической реакции от состава газовой смеси при постоянных давлении и температуре ................................................................. 69 2.8. Физические основы теории горения топлива .................................................... 72 2.9. Самовоспламенение и зажигание горючей смеси ........................................... 74 2.10. Нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения ................. 76 Глава 3. ТЕХНИКА ГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛОТЫ В ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ ............................................................................................................ 80 3.1. Газовые горелки и основные требования, предъявляемые к ним ................... 80 3.2. Основные типы газовых горелок теплотехнических установок ..................... 81 3.2.1. Горелки с полным предварительным смешением .................................. 81 3.2.2. Диффузионные горелки ............................................................................. 87 3.2.3. Горелки с неполным предварительным смешением .............................. 89 3.2.4. Высокоскоростные горелки ...................................................................... 90 3.2.5. Горелки с регулируемой длиной и светимостью факела ....................... 91 3.3. Основы расчета газовых горелок ....................................................................... 92 3.3.1. Расчет инжекционных горелок ................................................................. 94 3.3.2. Расчет дутьевых горелок ........................................................................... 99 3.4. Форсунки для сжигания жидкого топлива ...................................................... 109 3.5. Основы расчета топливных форсунок ............................................................. 113 3.5.1. Расчет механических центробежных форсунок .................................... 114 3.5.2. Расчет пневматических и паровых форсунок ....................................... 120 3.6. Способы преобразования электрической энергии в теплоту ........................ 122 3.6.1. Способы прямого и дугового нагрева .................................................... 123 3.6.2. Способы плазменного нагрева ................................................................ 130 3.6.3. Способы обработки электронным лучом .............................................. 133 3.6.4. Способы индукционного нагрева ........................................................... 141 3.7. Основы расчета теплотехнологических реакторов, использующих преобразованную в теплоту электрическую энергию ........................................... 147 3.8. Выбор источника энергии для теплотехнологического процесса ................ 152 Литература ................................................................................................................. 155 4

Стр.4