|
|
Теплота есть один из видов
энергии, так же, как, например,, электричество. Количество теплоты измеряют в
калориях. Одна калория соответствует количеству теплоты, которое нужно
затратить, чтобы один килограмм воды нагреть на один градус Цельсия (от 19,5
до 20,5°С).
Если, например, одну тонну воды нагреть на 80°, то для
этого> нужно подвести к ней
1000X80=80 000 калорий.
Основной особенностью теплоты является ее свойство пере-
ходить от более нагретых тел к менее нагретым. С этим ее свойством мы
сталкиваемся повседневно. Достаточно оставить в комнате стакан горячей воды,
как через некоторое время ее температура понизится до температуры комнатного
воздуха. В этом случае теплота от горячей воды перешла к воздуху. Теплота в
паровых котлах переходит тремя способами: теплопроводностью, конвекцией: и
лучеиспусканием.
Теплопроводность. Теплопроводностью называется способность
тел проводить теплоту. Если стальной прут поместить одним концом в огонь,1 то
скоро нагреется и другой его конец, т. е. теплота перейдет от одного конца
прута к другому.
Если бы прут был деревянный, то один конец его,
находящийся в огне, загорелся, а другой при этом был бы сравнительно холодным.
Этот опыт показывает, что тела обладают различной теплопроводностью — одни
проводят теплоту лучше, другие — хуже.
Теплопроводность котельной накипи в 40—50 раз, а сажи в
.500—600 раз меньше теплопроводности котельной стали. По- .этому очень важно,
чтобы стенки котла, через которые происходит передача теплоты от горячих
газов к воде, не были покрыты накипью и сажей.
Не во всех случаях хорошая теплопроводность бывает
полезна. Например, передача наружными стенками котла теплоты окружающему
воздуху нежелательна, так как она отнимается от воды и пара в котле, т. е.
является потерей теплоты. Кроме того воздух в кочегарке при этом сильно
нагревается. Поэтому стенки котла снаружи покрывают слоем специальных изоляционных
материалов, плохо проводящих теплоту.
Плохо проводят теплоту также жидкие и газообразные тела.
Например, теплопроводность воды меньше теплопроводности стали в 60—70 раз,
машинного масла—примерно, в 500 раз, воздуха—в 1000 раз. Убедиться в плохой
теплопроводности воды можно, например, на таком простом опыте. Нальем в колбу
воду и будем подогревать ее так, как показано на 2. При этом вода в верхней
части колбы закипит, а в нижней останется холодной. Следовательно, теплота
проходит через воду плохо.
Пористые тела пропускают теплоту Шюхо, потому что в их
порах «содержится воздух, который обладает плохой теплопроводностью.
Конвекция. Теплота конвекцией (переносом) передается
только в жидких и газообразных телах. Этот способ передачи теплоты основан на
переносе ее нагретыми частицами жидкостей и газов и передаче более холодным
частицам. Поставим на огонь сосуд с водой и будем подогревать его с одного
края, как показано на 3. Частицы воды, находящиеся внизу в правой стороне
сосуда, будут нагреваться, становиться поэтому легче и подниматься вверх. На
их место опустятся менее нагретые и, следовательно, более тяжелые частицы
воды, находящиеся в левой стороне сосуда. В свою очередь эти частицы,
нагревшись в правой нижней стороне сосуда, направятся вверх и т. д. Таким
образом, в сосуде будет происходить кругооборот воды, называемый циркуляцией,
в результате чего нагретые частицы воды, соприкасаясь с холодными,
находящимися в верхних слоях ее, передадут им теплоту.
С каждым таким кругооборотом вода будет нагреваться все
больше и больше и, наконец, закипит.
Ясно, что чем быстрее происходит циркуляция, тем скорее
вода прогревается и закипает.
Если же нагревать воду так, как это показано на 2, то
циркуляции быть не может, и вода будет прогреваться очень медленно,, только
за счет ее теплопроводности.
Лучеиспускание. Теплота лучеиспусканием передается при
помощи тепловых лучей, которые излучаются нагретыми телами. Эти лучи невидимы
и легко проходят через воздух. Действие этих лучей очень легко почувствовать,
если ладонь поднести близко к какому-нибудь горячему предмету. Если между
ладонью и таким. предметом поместить кусок картона, фанеры и т. д., то ладонь
перестанет ощущать теплоту, так как тепловые лучи не смогут на нее попасть.
В паровых котлах весь процесс передачи теплоты от горящего
топлива воде можно разделить на три части: передача теплоты от" горящего
топлива стенкам котла, переход теплоты через стенки котла и передача теплоты
от стенок котла воде. Топливо передает теплоту стенкам котла лучеиспусканием
и конвекцией. Лучеиспусканием теплота передается только тем стенкам, которые
ничем не заслонены от горящего слоя топлива в топке (например, стенкам самой
топки). Конвекцией теплота передается горячими газами,. движущимися вдоль
топки, а затем по газоходам в котле и соприкасающимися с более холодными, чем
они, стенками котла.
Теплота, воспринятая стенками котла, передается через них
на поверхность этих стенок, омываемую водой, благодаря теплопроводности
металла, из которого они изготовлены. Затем эта теплота распространяется в
воде путем конвекции.
|