Лучистый теплообмен (теплообмен излучением) характерен для топок и камер сгорания, а также для некоторых печей. Общая энергия, излучаемая каким-либо телом, пропорциональна температуре тела в четвёртой степени (см. ) .При данной температуре наибольшее количество энергии отдаёт .Реальные тела характеризуются излучательной способностью (интегральной или спектральной), показывающей, какую долю от энергии абсолютно чёрного тела излучает данное тело (во всём диапазоне волн или в узкой полосе, соответствующей определённой длине волны) при той же температуре. Интегральная излучательная способность твёрдых тел обычно лежит в пределах от 0,3 до 0,9. Газы при нормальных температурах имеют очень малую излучательную способность, возрастающую с увеличением толщины излучающего слоя.
Теплообмен конвекцией осуществляется в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества. С помощью конвекции ведётся нагревание или охлаждение жидкостей или газов в различных теплотехнических устройствах, например, в воздухонагревателях и экономайзерах котлоагрегатов. Теплообмен конвекцией наиболее характерен для случая омывания твёрдой стенки турбулентным потоком жидкости или газа. При этом теплота к стенке или от неё переносится за счёт турбулентного перемешивания потока (см. ) .Интенсивность этого процесса характеризуется коэффициентом теплоотдачи. См. также .
Теплообмен теплопроводностью характерен для твёрдых тел и для ламинарных потоков жидкости и газа (см. ) ,омывающих твёрдую стенку. Теплота при этом переносится в результате микроскопического процесса обмена энергией между молекулами или атомами тела. На практике процесс переноса теплоты часто обусловливается совместным действием перечисленных видов теплообмена.
Лит.:Мелентьев Л. А., Стырикович М. А., Штейнгауз Е. О., Топливно-энергетический баланс СССР, М.-Л., 1962; Общая теплотехника, М.- Л., 1963; Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С., Теплопередача, 3 изд., М., 1975; Хазен М. М., Казакевич Ф. П., Грицевский М. Е., Общая теплотехника, М., 1966; Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е., Техническая термодинамика, 2 изд., М., 1974; Стырикович М. А., Мартынова О. И., Миропольский З. Л., Процессы генерации пара на электростанциях, М., 1969.
В. А. Кириллин, Э. Э. Шпильрайн.
Теплотехнический институт
Теплотехни'ческий институ'тВсесоюзный научно-исследовательский им. Ф. Э. Дзержинского (ВТИ) министерства энергетики и электрификации СССР, головной институт отрасли по проблемам эксплуатации тепловых и атомных электростанций. Основан в 1921 в Москве. В 1930 институту присвоено имя Ф. Э. Дзержинского. Проведённые ВТИ исследования (1921-41) позволили включить в топливный баланс страны низкосортные топлива и решить многие вопросы создания отечественного энергетического оборудования. В период Великой Отечественной войны 1941-45 и в первые послевоенные годы работа института была связана с восстановлением и наладкой тепловых электростанций. В 50-60-х гг. в ВТИ были разработаны научные основы для перехода энергетики СССР к высоким и сверхвысоким, а в дальнейшем и к сверхкритическим параметрам пара в теплоэнергетических установках. ВТИ - одна из ведущих организаций по внедрению в стране систем теплофикации. С начала 60-х гг. в институте разрабатывается паросиловое оборудование для атомных электростанций.
Значительный вклад в развитие энергетики и в подготовку научных кадров внесли учёные института: профессор Л. К. Рамзин, член-корреспондент АН СССР А. В. Щегляев, профессоры Ф. Г. Прохоров и И. Э. Ромм.
В ведении ВТИ специальное конструкторское бюро, специализированные филиалы в гг. Челябинске и Красноярске, отделы в гг. Горловке и Харькове, 2 экспериментальные электростанции. Институт имеет аспирантуру, ему дано право принимать к защите кандидатские и докторские диссертации. Издаёт «Труды ВТИ». Награжден 2 орденами Трудового Красного Знамени (1946, 1971).
В. К. Рубин.
Теплоустойчивость
Теплоусто'йчивостьздания, способность здания сохранять относительное постоянство температуры воздуха в помещениях при периодических колебаниях температуры наружного воздуха и теплового потока, проходящего через здания. Т. обеспечивает поддержание в помещениях необходимого теплового комфорта как в условиях неравномерной отдачи тепла ,так и при воздействии солнечной радиации и др. климатических факторов. Т. здания зависит от Т. его внешних ограждающих конструкций, а также от теплоёмкости внутренних конструкций и оборудования. Для определения Т. ограждающих конструкций применяют методы расчёта, вытекающие из решения дифференциальных уравнений для неустановившихся условий .Наименьшая Т. характерна для зданий с большим количеством светопроёмов и лёгкими наружными ограждениями.
Лит.см. при ст. .
Теплоухов Сергей Александрович
Теплоу'ховСергей Александрович [3(15).3.1888, с. Ильинское Пермской губернии, - 1933, Ленинград], советский археолог-сибиревед. В 1920-32 вёл археологические исследования разновременных археологических памятников в бассейне верхнего течения Енисея (на территории Хакасии, Тувы), в Киргизии (в котловине оз. Иссык-Куль). Участвовал в раскопках могильника в Монголии (1924). Т. создал первую классификацию археологических культур Южной Сибири.
Соч.: Древние погребения в Минусинском крае, в сборнике: Материалы по этнографии, т. 3, в. 2, Л., 1927 (Этнографический отдел Гос. Русского музея); Опыт классификации древних металлических культур Минусинского края, там же, т. 4. в. 2, Л., 1929.
Теплофикационная турбина
Теплофикацио'нная турби'на,паровая турбина, предназначенная для одновременного получения электроэнергии от приводимого ею генератора и тепловой энергии в виде пара, полностью или частично отработавшего в ней. Подробнее о Т. т. см. в ст. .
Теплофикационная электростанция
Теплофикацио'нная электроста'нция, ,осуществляющая производство одновременно электроэнергии и тепла (в виде горячей воды или пара). См. .
Теплофикационный котёл
Теплофикацио'нный котёл, теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), обеспечивающий одновременное снабжение паром теплофикационных турбин и производство пара или горячей воды для технологических, отопительных и др. нужд. В отличие от котлов ,Т. к. обычно используют в качестве питателя воды возвращаемый загрязнённый конденсат. Для таких условий работы наиболее пригодны барабанные котлоагрегаты со , спомощью которых можно получить чистый пар при сравнительно небольшой .Для Т. к., установленных на ТЭЦ с преобладающими отопительными нагрузками, характерно различие сезонных (зимних и летних) режимов работы, что затрудняет постоянную работу Т. к. на оптимальных режимах. Поэтому на большинстве ТЭЦ Т. к. имеют поперечные связи по пару и по воде. В СССР на ТЭЦ наиболее распространены барабанные котлы паропроизводительностью 420 т/ч(давление пара 14 Мн/м 2температура 560 °С). С 1970 на мощных ТЭЦ с преобладающими отопительными нагрузками при возврате почти всего конденсата в чистом виде применяют моноблоки (см. ) с паропроизводительностью 545 т/ч(25 Мн/м 2 ,545 °С).
К Т. к. можно отнести и пиковые водогрейные котлоагрегаты, которые используют для дополнительного подогрева воды при повышении тепловой нагрузки сверх наибольшей, обеспечиваемой отборами турбин. При этом вода нагревается сначала паром в бойлерах до 110-120 °С, а затем в котлах до 150-170 °С. В СССР эти котлы устанавливают обычно рядом с главным корпусом ТЭЦ; в случае задержки сооружения ТЭЦ водогрейные Т. к. используют для временного обслуживания района вместо квартальных котельных. Применение сравнительно дешёвых пиковых водогрейных Т. к. для снятия кратковременных пиков тепловых нагрузок позволяет резко увеличить число часов использования основного теплофикационного оборудования и повысить экономичность его эксплуатации.
Лит.:Пиковые водогрейные котлы большой мощности, М.- Л., 1964; Бузников Е. Ф.. Роддатис К. Ф., Берзиньш Э. Я., Производственные и отопительные котельные, М., 1974.
И. Н. Розенгауз.
Теплофикация
Теплофика'ция,централизованное
на базе комбинированного производства электроэнергии и тепла на
.Термодинамическая эффективность производства электроэнергии по теплофикационному циклу обусловлена исключением, как правило, отвода тепла в окружающую среду, неизбежного при производстве электроэнергии по конденсационному циклу (см.
)
.Благодаря этому существенно (на 40-50%) снижается удельный (в расчёте на 1
квтЧ
ч) расход топлива на выработку электроэнергии. По развитию Т. СССР занимает ведущее положение в мире. Мощность
,установленных на теплоэлектроцентралях, составляет около
мощности паровых турбин всех
страны. За счёт комбинированного производства электроэнергии и тепла в 1974 в СССР получена экономия
свыше 30 млн.
т.
Лит.см. при статьях , .
Теплофильтр
Теплофи'льтр,отдельное приспособление или составная часть оптической системы, предназначенные для удаления инфракрасных (тепловых) лучей из светового потока, проходящего через эту систему. Тепловые лучи либо поглощаются (в поглощающих Т.), либо выводятся из светового потока (например, в интерференционных зеркалах «холодного света»). Простейший Т. представляет собой стеклянную пластинку, пропускающую световые (видимые) лучи и поглощающую тепловые. Т. применяют в осветителях биологических и микрофотоустановок - для защиты живых микрообъектов от вредного действия тепла, а также в различных проекционных приборах (см. ) - для предотвращения чрезмерного нагрева оригинала, изображение которого проецируется на экран.
Теплоход
Теплохо'д, ,приводимое в движение ;наиболее распространённый тип самоходного судна. Мощность от главного Т.передаётся на движитель непосредственно или с помощью редуктора, иногда через соединительные ,(механические, гидравлические и др.). Ранее Т. назывались также дизель-электроходы - суда с дизельными главными двигателями и электрической передачей мощности на гребные электродвигатели (см. ) .
Т. впервые построены в России: для работы на р. Волге - винтовой «Вандал» (1903) с 3 двигателями мощностью по 88 квт(120 л. с.) и электропередачей на гребной вал, танкер «Сармат» (1904) с механическим приводом гребного вала, колёсное буксирное судно «Мысль» (1907) и др.; для работы на Каспийском море- танкер «Дело» (1908) с 2 главными двигателями общей мощностью 735 квт(1000 л. с.) .Первая подводная лодка с 2 четырёхтактными реверсивными двигателями внутреннего сгорания мощностью по 88 квт- русская «Минога» (1908). За рубежом транспортные Т. появились в 1922 - в Дании был сооружен танкер «Зеландия» с 2 двигателями мощностью по 920 квт(1250 л. с.). В 1913 из 80 Т. мирового флота 70 принадлежали России.
Совершенствование судовых двигателей внутреннего сгорания - повышение их кпд, уменьшение массы, габаритов, повышение надёжности, увеличение агрегатной мощности - способствовало вытеснению Т. судов с паровыми машинами. К 1930 в составе гражданского флота, по данным английского «Регистра судоходства Ллойда», было около 10% Т. По тому же источнику, к середине 1974 доля Т. возросла примерно до 88,5% (учитывая суда вместимостью не менее 100 рег. т) , аих вместимость составила 63% от валовой вместимости мирового самоходного флота. Среди заказанных и строящихся к кон. 1974 судов дедвейтом не менее 2000 тТ .было около 83% по количеству судов, или около 43% по дедвейту, и около 63% по мощности главных двигателей.
В качестве главных двигателей на Т. применяют двух- и четырёхтактные, мало-, средне- и высокооборотные двигатели внутреннего сгорания. В 1975 наибольшая агрегатная мощность судовых двигателей достигла 36300 квт(48 000 л. с.) на паромах-Т. (Япония), наибольшая мощность установки -2 ґ 29 400 квт(2 Ч 40000 л. с.) на (Япония). При высокой мощности главных двигателей Т. могут конкурировать с турбоходами. В составе вспомогательного оборудования машинного отделения Т. - воздушные компрессоры и баллоны со сжатым воздухом для пуска двигателей, система охлаждения поршней и цилиндров забортной и пресной водой, оборудование для очистки и подачи в двигатель под высоким давлением топлива и смазочного масла. Теплота отходящих газов от двигателей средней и большой мощности на ходу используется для выработки пара в утилизационном котле; пар используют для производства электроэнергии и др. судовых нужд.
Э. Г. Логвинович.
Теплоэлектропроект
Теплоэлектропрое'кт,Всесоюзный проектный институт Министерства энергетики и электрификации СССР, основан в Москве в 1924. Разрабатывает проблемы перспективного развития теплоэнергетики СССР, техническую документацию и технико-экономические обоснования строительства крупных тепловых и атомных электростанций и тепловых сетей, технические задания на новые виды оборудования для электростанций, схемы теплоснабжения промышленных районов, городов и др. населённых пунктов, нормативные и методические материалы. В составе института отделения (в Москве, Ленинграде, Свердловске, Новосибирске, Горьком, Томске, Ташкенте, Киеве, Харькове, Львове, Ростове, Риге), проектные и изыскательные отделы, лаборатории и экспериментальные базы. По проектам института построены и сооружаются также крупные энергетические объекты в ряде зарубежных стран. институт публикует «Труды Теплоэлектропроекта». Награжден орденом Ленина (1962) и орденом Октябрьской Революции (1974).
Теплоэлектроцентраль
Теплоэлектроцентра'ль(ТЭЦ), ,вырабатывающая не только электрическую энергию, но и тепло, отпускаемое потребителям в виде пара и горячей воды. Использование в практических целях отработавшего тепла двигателей, вращающих электрические генераторы, является отличительной особенностью ТЭЦ и носит название .Комбинированное производство энергии двух видов способствует более экономному использованию топлива по сравнению с раздельной выработкой электроэнергии на (в СССР - ГРЭС) и тепловой энергии на местных .Замена местных котельных, нерационально использующих топливо и загрязняющих атмосферу городов и посёлков, централизованной системой способствует не только значительной экономии топлива, но и повышению чистоты ,улучшению санитарного состояния населённых мест.
Исходный источник энергии на ТЭЦ - органическое топливо (на паротурбинных и газотурбинных ТЭЦ) либо ядерное топливо (на планируемых атомных ТЭЦ). Преимущественное распространение имеют (1976) паротурбинные ТЭЦ на органическом топливе ( рис. 1 ), являющиеся наряду с конденсационными электростанциями основным видом (ТПЭС). Различают ТЭЦ промышленного типа - для снабжения теплом промышленных предприятий, и отопительного типа - для отопления жилых и общественных зданий, а также для снабжения их горячей водой. Тепло от промышленных ТЭЦ передаётся на расстояние до нескольких км(преимущественно в виде тепла пара), от отопительных - на расстояние до 20-30 км(в виде тепла горячей воды).
Основное оборудование паротурбинных ТЭЦ - турбоагрегаты, преобразующие энергию рабочего вещества (пара) в электрическую энергию, и ,вырабатывающие пар для турбин. В состав турбоагрегата входят и .Паровые турбины, используемые на ТЭЦ, называются (ТТ). Среди них различают ТТ: с противодавлением, обычно равным 0,7-1,5 Мн/м 2(устанавливаются на ТЭЦ, снабжающих паром промышленные предприятия); с конденсацией и отборами пара под давлением 0,7- 1,5 Мн/м 2(для промышленных потребителей) и 0,05-0,25 Мн/ м 2(для коммунально-бытовых потребителей); с конденсацией и отбором пара (отопительным) под давлением 0,05-0,25 Мн/м 2 .
Отработавшее тепло ТТ с противодавлением можно использовать полностью. Однако электрическая мощность, развиваемая такими турбинами, зависит непосредственно от величины тепловой нагрузки, и при отсутствии последней (как это, например, бывает в летнее время на отопительных ТЭЦ) они не вырабатывают электрической мощности. Поэтому ТТ с противодавлением применяют лишь при наличии достаточно равномерной тепловой нагрузки, обеспеченной на всё время действия ТЭЦ (то есть преимущественно на промышленных ТЭЦ).
У ТТ с конденсацией и отбором пара для снабжения теплом потребителей используется лишь пар отборов, а тепло конденсационного потока пара отдаётся в конденсаторе охлаждающей воде и теряется. Для сокращения потерь тепла такие ТТ большую часть времени должны работать по «тепловому» графику, то есть с минимальным «вентиляционным» пропуском пара в конденсатор. В СССР разработаны и строятся ТТ с конденсацией и отбором пара, в которых использование тепла конденсации предусмотрено: такие ТТ в условиях достаточной тепловой нагрузки могут работать как ТТ с противодавлением. ТТ с конденсацией и отбором пара получили на ТЭЦ преимущественное распространение как универсальные по возможным режимам работы. Их использование позволяет регулировать тепловую и электрическую нагрузки практически независимо; в частном случае, при пониженных тепловых нагрузках или при их отсутствии, ТЭЦ может работать по «электрическому» графику, с необходимой, полной или почти полной электрической мощностью.
Электрическую мощность теплофикационных турбоагрегатов (В отличие от конденсационных) выбирают предпочтительно не по заданной шкале мощностей, а по количеству расходуемого ими свежего пара. Поэтому в СССР крупные теплофикационные турбоагрегаты унифицированы именно по этому параметру. Так, турбоагрегаты Р-100 с противодавлением, ПТ-135 с промышленными и отопительными отборами и Т-175 с отопительным отбором имеют одинаковый расход свежего пара (около 750 т/ч) ,но различную электрическую мощность (соответственно 100, 135 и 175 Мвт) .Котлоагрегаты, вырабатывающие пар для таких турбин, имеют одинаковую производительность (около 800 т/ч) .Такая унификация позволяет использовать на одной ТЭЦ турбоагрегаты различных типов с одинаковым тепловым оборудованием котлов и турбин. В СССР унифицируются также котлоагрегаты, используемые для работы на ТПЭС различного назначения. Так, котлоагрегаты производительностью по пару 1000 т/чиспользуют для снабжения паром как конденсационных турбин на 300 Мвт,так и самых крупных в мире ТТ на 250 Мвт.
Давление свежего пара на ТЭЦ принято в СССР равным ~ 13-14 Мн/м 2(преимущественно) и ~ 24-25 Мн/м 2(на наиболее крупных теплофикационных энергоблоках - мощностью 250 Мвт) .На ТЭЦ с давлением пара 13-14 Мн/м 2 ,в отличие от ГРЭС, отсутствует промежуточный перегрев пара, так как на таких ТЭЦ он не даёт столь существенных технических и экономических преимуществ, как на ГРЭС. Энергоблоки мощностью 250 Мвтна ТЭЦ с отопительной нагрузкой выполняют с промежуточным перегревом пара.
Тепловая нагрузка на отопительных ТЭЦ неравномерна в течение года. В целях снижения затрат на основное энергетическое оборудование часть тепла (40-50%) в периоды повышенной нагрузки подаётся потребителям от пиковых .Доля тепла, отпускаемого основным энергетическим оборудованием при наибольшей нагрузке, определяет величину коэффициента теплофикации ТЭЦ (обычно равного 0,5-0,6). Подобным же образом можно покрывать пики тепловой (паровой) промышленной нагрузки (около 10-20% от максимальной) пиковыми невысокого давления. Отпуск тепла может осуществляться по двум схемам ( рис. 2 ). При открытой схеме пар от турбин направляется непосредственно к потребителям. При закрытой схеме тепло к теплоносителю (пару, воде), транспортируемому к потребителям, подводится через теплообменники (паропаровые и пароводяные). Выбор схемы определяется в значительной мере водным режимом ТЭЦ.
На ТЭЦ используют твёрдое, жидкое или газообразное топливо. Вследствие большей близости ТЭЦ к населённым местам на них шире (по сравнению с ГРЭС) используют более ценное, меньше загрязняющее атмосферу твёрдыми выбросами топливо - мазут и газ. Для защиты воздушного бассейна от загрязнения твёрдыми частицами используют (как и на ГРЭС) золоуловители (см. ) ,для рассеивания в атмосфере твёрдых частиц, окислов серы и азота сооружают дымовые трубы высотой до 200-250 м.ТЭЦ, сооружаемые вблизи потребителей тепла, обычно отстоят от источников на значительном расстоянии. Поэтому на большинстве ТЭЦ применяют оборотную систему водоснабжения с искусственными охладителями - .Прямоточное водоснабжение на ТЭЦ встречается редко.
На газотурбинных ТЭЦ в качестве привода электрических генераторов используют .Теплоснабжение потребителей осуществляется за счёт тепла, отбираемого при охлаждении воздуха, сжимаемого компрессорами газотурбинной установки, и тепла газов, отработавших в турбине. В качестве ТЭЦ могут работать также парогазовые электростанции (оснащенные паротурбинными и газотурбинными агрегатами) и .
Наибольшее распространение ТЭЦ получили в СССР. Первые теплопроводы были проложены от электростанций Ленинграда и Москвы (1924, 1928). С 30-х гг. началось проектирование и строительство ТЭЦ мощностью 100-200 Мвт.К концу 1940 мощность всех действующих ТЭЦ достигла 2 Гвт,годовой отпуск тепла - 10 8 Гдж,а протяжённость - 650 км.В середине 70-х гг. суммарная электрическая мощность ТЭЦ составляет около 60 Гвт(при общей мощности электростанций ~ 220 и тепловых электростанций ~ 180 Гвт) .Годовая выработка электроэнергии на ТЭЦ достигает 330 млрд. квтЧч,отпуск тепла - 4Ч10 9 Гдж;мощность отдельных новых ТЭЦ - 1,5-1,6 Гвтпри часовом отпуске тепла до (1,6-2,0)Ч10 4 Гдж;удельная выработка электроэнергии при отпуске 1 Гджтепла - 150-160 квтЧч.Удельный расход условного топлива на производство 1 квтЧчэлектроэнергии составляет в среднем 290 г(тогда как на ГРЭС - 370 г) ;наименьший среднегодовой удельный расход условного топлива на ТЭЦ около 200 г/квтЧч(на лучших ГРЭС - около 300 г/квтЧч) .Такой пониженный (по сравнению с ГРЭС) удельный расход топлива объясняется комбинированным производством энергии двух видов с использованием тепла отработавшего пара. В СССР ТЭЦ дают экономию до 25 млн. тусловного топлива в год (~ 11% всего топлива, идущего на производство электроэнергии).
ТЭЦ - основное производственное звено в системе централизованного теплоснабжения. Строительство ТЭЦ - одно из основных направлений развития энергетического хозяйства в СССР и др. социалистических странах. В капиталистических странах ТЭЦ имеют ограниченное распространение (в основном промышленные ТЭЦ).
Лит.:Соколов Е. Я., Теплофикация и тепловые сети, М., 1975; Рыжкин В. Я., Тепловые электрические станции, М., 1976.
В. Я. Рыжкин.
Рис. 2. Простейшие схемы теплоэлектроцентралей с различными турбинами и различными схемами отпуска пара: а - турбина с противодавлением и отбором пара, отпуск тепла - по открытой схеме; б - конденсационная турбина с отбором пара, отпуск тепла - по открытой и закрытой схемам; ПК - паровой котёл; ПП - пароперегреватель; ПТ - паровая турбина; Г - электрический генератор; К - конденсатор; П - регулируемый производственный отбор пара на технологические нужды промышленности; Т - регулируемый теплофикационный отбор на отопление; ТП - тепловой потребитель; ОТ - отопительная нагрузка; КН и ПН - конденсатный и питательный насосы; ПВД и ПНД - подогреватели высокого и низкого давления; Д - деаэратор; ПБ - бак питательной воды; СП - сетевой подогреватель; СН - сетевой насос.
Рис. 1. Общий вид теплоэлектроцентрали.
Теплоэнергетика
Теплоэнерге'тика,отрасль ,занимающаяся преобразованием теплоты в др. виды энергии, главным образом в механическую и электрическую. Для генерирования механической энергии за счёт теплоты служат теплосиловые установки; полученная в этих установках механическая энергия используется для привода рабочих машин (металлообрабатывающих станков, автомобилей, конвейеров и т. д.) или электромеханических генераторов, с помощью которых вырабатывается электроэнергия. Установки, в которых преобразование теплоты в электроэнергию осуществляется без электромеханических генераторов, называются установками прямого преобразования энергии. К ним относят , , .
Преобразование теплоты в механическую энергию в теплосиловых установках основано на способности газо- или парообразного тела совершать механическую работу при изменении его объёма. При этом рабочее тело (газ или пар) должно совершить замкнутую последовательность термодинамических процессов (цикл). В результате такого цикла от одного или нескольких источников теплоты отбирается определённое количество теплоты