Polytechnisches Journal - Относно топлообмена между пара и метален едноцилиндър
| Заглавие: | Относно топлообмена между пара и метал в едноцилиндрови парни машини. |
| Автор: | Анонимен |
| Справка: | 1891, том 279 (стр. 229-231) |
| URL адрес: | http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj279/ar279083 |
За да се определи влиянието на топлообмена между парата и метала на стените на цилиндъра върху разхода на пара, дълго време са провеждани многобройни теоретични и практически изследвания от изключителни експерти, включително съответните публикации от Dwellauvers-Dery, Fliegner, Grashof, Hirn и Kirsch, Unwin, Willans и Zeuner трябва да бъдат споменати на първо място. Въпреки това все още не е възможно да се обяснят напълно явленията, случващи се в парния цилиндър, поради което Е. Кавали, професор в инженерното училище в Рим, наскоро извърши допълнителни теоретични изследвания, макар и въз основа на различни предположения, относно разглежданите тук топлинни движения. който, публикуван в Revue universelle des mines, 1890, стр. 280, се занимава с този важен въпрос | 230 | обогатете съществуващия материал с допълнителен принос.
Ако човек си представи еднородно твърдо тяло с неопределена дебелина, което е ограничено от едната страна с плоска повърхност (α), и ако се приеме, че тази повърхност поддържа постоянна температура в резултат на постоянното подаване на топлина, тогава топлината може да бъде постепенно прониква в масата на тялото, изчислява температурата на всяка срезана повърхност (μ), успоредна на крайната повърхност (α), използвайки формулата, установена от Коши въз основа на предишни изследвания от Лаплас и Фурие.
| c, k 0 и γ | отн. специфичната топлина, топлината- проводимост и теглото на тялото за кубичния метър в килограми; |
| ϑ | началната равномерна температура в цялата тълпа; |
| у | температурата на срезаната повърхност μ след a Време от z часа, отчетено от пръв поглед- погледнете затоплянето; |
| т | температурата, към която преминава повърхността α се получава постоянно подаване на топлина (ϑ, y и t в градуси според Целзий); |
| х | разстоянието между двете повърхности μ и α в метри; |
и вие също залагате
така е и по формулата на Коши
Интегралът L, известен с името на интеграла на Лаплас, не може да бъде сведен до каквато и да е форма в рамките на крайни времена, тъй като не може да бъде разширен нито последователно, нито в непрекъснати дроби. Поради голямото му значение за научните наблюдения, следователно са създадени цифрови таблици, според които тези на Майер (лекции за изчисляване на вероятностите, Лайпциг 1879, стр. 545) дават стойностите на този интеграл до седмия знак след десетичната запетая.
Човек намира тук, за,
и получава, когато е поставен,
Ако се зададе за с достатъчно приближение, съответната стойност за от резултатите
Това разстояние δ определя положението на онази повърхност на тялото, в която се намира количеството топлина q ', което се разпространява през времето z.
Алгебричният израз за количеството топлина q 'може лесно да бъде определен. Ако разгледаме права призма с основна площ от 1 квадратен метър и тегло y в тялото. dx кило, което се намира между областите μ и μ 'на безкрайно малко разстояние, броят на калориите, съответстващ на повишаването на температурата y - ϑ, се получава като:
и за общото количество топлина q ', която се влива във вътрешността на тялото през времето z за квадратен метър от площта α:
Това количество топлина q 'може да бъде представено и геометрично. Ако мислите за тялото, под прав ъгъл спрямо повърхността α, права линия x и през нея повърхност π, която пресича повърхностите α и μ в правите линии a и m, носи парчето M 0 M = от права линия x до m (t - ϑ) (1 - L), чийто размер може да се определи с помощта на таблиците на Майер, тогава крайният край M на този раздел принадлежи на крива, чиито отделни точки се получават чрез добавяне на различни стойности към размера x затворени в границите от 0 до δ. Тази крива, разположена в областта π, образува повърхност с базовата линия x и правата линия a, чийто размер може да бъде определен съгласно правилото на Симпсън. Вие получавате:
и като се вземе предвид уравнението (3)
Горното развитие се основава на предположението, че температурата на повърхността α е постоянна; това в действителност не е така, тъй като първоначално има температурата ϑ, която само постепенно се променя до температура t след z часа в резултат на подаването на топлина. Съответно количеството топлина, която е изтекла във вътрешността на тялото, може да бъде определено приблизително само съгласно уравнение (4) и точната му стойност, която искаме да обозначим с q, ще бъде малко по-ниска, отколкото е видно от споменатото уравнение Каквато и да е стойността на q обаче, трябва да се признае, че температурата на повърхността α поддържа постоянната стойност t по време на кратък миг dz, следващ времето z, и следователно винаги я получава
От друга страна, според закона на Нютон, ако Т означава постоянната температура на доставяната топлина и k означава външната топлопроводимост:
Ако човек елиминира стойността от уравнение (6) и я замести в уравнение (5), получава след трансформация:
това дава много простата формула:
от които температурата на повърхността α в края | 231 | може да се определи времето z, в рамките на което то е било изложено на действието на източника на топлина.
За ковано желязо и с достатъчно приближение също за чугун може да се настрои (тук е и се приема); Следователно
От това сега е лесно да се изчисли точната стойност за количеството топлина, която е текла в тялото през времето z за квадратен метър отопляема площ. Вие получавате:
или като се вземе предвид стойността на константата 0:
Нека сега пристъпим към прилагането на предходното към едноцилиндровите парни машини, работещи с разширяване и кондензация.
В цилиндъра на такава машина при всеки ход притокът на свежа пара се извършва от страната, която е била във връзка с кондензатора при предишния ход; В началото на притока на пара температурата от тази страна е същата или само малко по-висока от тази на сместа вода и пара, преминала в кондензатора. Поради това парата, пристигаща от котела при по-висока температура, губи част от латентната си топлина, когато попадне в цилиндъра, и затопля стените, с които влиза в контакт. Когато тази пара е наситена, се получава частична кондензация, която заедно с тази в тръбите за подаване на пара и корпуса на клапана причинява намаляване на напрежението на парата, което е видно на диаграмите, взети с помощта на индикатори.
В началото на притока малкият обем пара, затворен във вредните пространства, е в контакт с относително големи повърхности и енергичният обмен на топлина между парата и кожуха предизвиква несъществена кондензация; Въпреки това, до степента, в която буталото изминава своя ход с нарастваща скорост, топлообменът става по-малък, отчасти поради постепенното затопляне на стените, отчасти поради намаляването на връзката между повърхността и обема на парите, които са влезли, но не спират през целия период на входящия поток, вървящи в една и съща посока.
Капакът на цилиндъра, предната повърхност на буталото, както и вътрешната повърхност на вредното пространство остават в постоянен контакт с парата през цялото време на притока и общият им ефект за повърхностния възел във всеки случай ще се различава от този, който само постепенно се появява с буталото в хода на движението на буталото Парите, влизащи в контакт с вътрешната повърхност на цилиндъра. Следователно, за да се определи количеството топлина, което е преляло, е необходимо да се трансформират уравнения (7) и (9).
Времето z, изчислено като част от час, което буталото се нуждае от първоначалното положение, за да премине която и да е част от хода си, може да се определи и от ъгъла α, с който манивелата се е завъртяла от своето мъртво положение и броя на минутите Изразете броя на оборотите на вала на маховика. Човек има
Ако и вие заложите
така уравнения (7) и (9) се превръщат в:
където Т означава температурата на входящата пара и ϑ температурата на стената в началото на входа.
Количеството топлина q, определено за квадратен метър нагрята площ, прониква през стените с дебелина d от същата, чиято стойност в метри може да се определи от уравнение (3).
Ако машината работи с пълно налягане, без разширение, тогава
Колкото по-голямо е n, толкова по-малка е дълбочината и никога няма да достигне външната повърхност на цилиндъра, стига дебелината на стената му да не е непропорционално тънка.
Топлообменът на вътрешната повърхност на цилиндъра, който постепенно влиза в контакт с парите, докато буталото се движи напред, разбира се е по-малък, отколкото когато последният влезе в контакт с повърхността, която постепенно се освобождава по време на входящия период от първия момент на хода на буталото би било.