Aleksandar Dj. Dedi}
OSNOVI MA[INSTVA
sa primerima re{enih zadataka
- I deo -
- Beograd, 2009 -
dr Aleksandar Dedi}, docent [umarskog fakulteta u Beogradu
OSNOVI MA[INSTVA
- I deo -
Recezenti:
Tehni~ka obrada:
Aleksandar Dedi}
Izdava~:
Za izdava~a:
Tira`:
[tampa:
Svako umno`avanje i kopiranje bez saglasnosti izdava~a i autora nije dozvoljeno, i povla~i
zakonske sankcije.
Sadr`aj
I Tehni~ka termodinamika……………….................................................................................6
1. Osnovni pojmovi i definicije .................................................................................................6
1.1 Predmet izu~avanja i termodinami~ke metode ........................................................6
1.2 Termodinami~ki pojmovi i osnove..................................................……………….5
1.3. Osnovni termodinami~ki procesi idealnog gasa ...................................................11
1.3.1. Politropski proces .......................................................................………11
1.3.2. Izobarski proces ........................................................................……… 12
1.3.3. Izohorski proces ........................................................................……….13
1.3.4. Izotermski proces ......................................................................…….…13
1.3.5.
Adijabatski
proces.....................................................................……….14
2. Kru`ni procesi .........................................................................................................……....18
2.1 Karnoov ciklus...........................................................................................…….....19
2.2 Otov kru`ni ciklus...................................................................................………....20
2.3 Dizelov kru`ni ciklus................................................................................……… .21
3. Prostiranje toplote ....................................................................................................……....26
3.1 Osnovna razmatranja .............................................................................................26
3.2 Prostiranje toplote provodjenjem ............................................................………...20
3.2.1 Furijeov zakon .........................................................................................27
3.2.2
Specifi~ni
toplotni
fluks za provodjenje toplote .................................... 28
3.3 Prela`enje toplote ......................................................................................……….29
3.4. Prolaz toplote - vi{eslojan cilindar...........................................................………..31
3.4.1
Specifi~ni
toplotni
fluks za prolaz toplote ...............................................31
3.5 Zra~enje toplote ......................................................................................................32
4. Razmenjiva~i toplote ................................................................................................……....36
4.1 Rekuperativni razmenjiva~i toplote .......................................................................36
4.2 Prora~un razmenjiva~a toplote ...............................................................................38
5. Osnovna termodinami~ka svojstva te~nosti i pare............................................................... 42
5.1 Fazni p-t dijagram. Trojna ta~ka .............................................................………...42
5.2 Vodena para. Fazni p-v dijagram................................................………................43
5.3 Veli~ine stanja vla`ne pare.......................................................................………..44
5.4 Pregrejana para....................................................................................………......46
5.5 Termodinami~ki T-s i-s i dijagrami vodene pare ..................................................46
5.6. Promene stanja vodene pare .................................................................................48
5.7 Isticanje iz mlaznika ..............................................................................................50
5.8 Proces prigušivanja ................................................................................................53
6. Vla`an vazduh .....................................................................................................................60
6.1 Termodinami~ke osobine vla`nog vazduha ...........................................................60
6.2 Dijagrami za vla`an vazduh ...................................................................................62
6.2.1 i-x dijagram za vla`an vazduh .................................................................62
6.2.2 Psihometarski dijagram ...........................................................................64
6.3 Idealizovane termodinami~ke promene stanja vla`nog vazduha ...........................65
6.3.1 Proces izobarskog zagrevanja i hladjenja vla`nog vazduha ....................66
6.3.2.
Izobarska-izentalpska
promena stanja vla`nog vazduha ........................67
6.3.3 Procesi izobarskog me{anja dve struje vla`nog vazduha ........................69
6.4 Merenje vla`nosti vazduha .....................................................................................70
6.4.1
Psihrometar
..............................................................................................70
6.4.2 Higrometri na principu promene impedance ...........................................72
A. Dedi}: Osnovi ma{instva I
2
6.4.3 Higrometri sa dlakom ..........................................................................................72
7. Toplotna pumpa ...…………………………………………………………………………78
II Kotlovi ……………………………………………………………………………………..83
8. Goriva i priprema vode ...………………………………………………………………….83
8.1 Opšti pojmovi o gorivu ..…………………………………………………………………83
8.2 Podela goriva …………………………………………………………………………….84
8.2.1 Prirodna goriva …………………………………………………………………84
8.2.2 Ve{ta~ka goriva ...………………………………………………………………85
8.3 Svojstva goriva …………………………………………………………………………...85
8.3.1 Elementarni sastav goriva ..…………………………………………………….85
8.3.2 Toplotna mo} goriva ……………………………………………………………………86
8.4 Sagorevanje goriva ……………………………………………………………………….89
8.4.1 Potpuno sagorevanje goriva ……………………………………………………89
8.4.2 Nepotpuno sagorevanje goriva …………………………………………………89
8.4.3 Temperatura paljenja goriva ……………………………………………………89
8.4.4 Analiza vazduha potrebnog za sagorevanje goriva …………………………….89
8.4.5 Proces sagorevanja goriva ……………………………………………………...90
8.5 Priprema vode ……………………………………………………………………90
8.5.1 Sastav vode za napajanje parnog kotla …………………………………90
8.5.2
Pre~iš}avanje
vode
za napajanje kotlova ………………………………91
8.6 Cirkulacija vode kod parnog kotla ……………………………………………….94
8.7 Promaja kod parnog kotla ………………………………………………………..94
8.7.1
Prirodna
promaja
……………………………………………………….95
8.7.2
Vešta~ka
promaja
………………………………………………………95
8.7.3 Promaja pomo}u sisanja ..........................................................................95
9. Glavni delovi parnog kotla i njegovo funkcionisanje ..........................................................97
9.1 Glavni delovi kotlovskog postrojenja ....................................................................97
9.2 Opis rada kotlovskog postrojenja ..........................................................................98
9.3 Glavne karakteristike parnog kotla ......................................................................100
9.3.1 Stepen iskoriš}enja parnog kotla ...............................................100
9.4 Tipovi konstrukcija kotlovskih lo`išta .................................................................101
9.4.1 Zadatak kotlovskog lo`išta ........................................................101
9.4.2 Lo`išta sa mehani~kim lo`enjem ...............................................105
9.5 Tipovi i konstrukcije delova kotlovskog agregata ...............................................107
9.5.1 Zadatak delova kotlovskog agregata .........................................107
9.5.2 Pregreja~ pare ............................................................................107
9.5.3Zagreja~
vode
.............................................................................108
9.5.4 Zagreja~ vazduha .......................................................................110
9.6 Tipovi i konstrukcije parnih kotlova ....................................................................111
9.6.1Kotlovi sa velikim sadr`ajem vode ............................................111
9.6.2Kotlovi sa malim sadr`ajem vode ..............................................114
9.7 Kotlovska armatura ..............................................................................................115
9.7.1 Armatura parnog prostora ..........................................................115
9.7.2 Armatura vodenog prostora .......................................................116
9.8 Toplovodni kotao na piljevinu ………………………………………………….119
III Pneumatika …………………………………………………………………………….. 124
10.1 Uvod …………………………………………………………………………...124
10.2 Osnovne veli~ine pri strujanju vazduha ……………………………………….125
10.3 Kompresori …………………………………………………………………….127
10.3.1 Klipni kompresori ……………………………………………128
10.3.2
Turbokompresori
……………………………………………131
10.3.3 Krilni kompresori…………………………………………………..132
10.3.4 Vij~ani kompresori …………………………………………..133
A. Dedi}: Osnovi ma{instva I
4
Spisak kori{}enih oznaka
( )
(
)
(
)
( )
(
)
( )
(
)
(
)
(
)
( )
( )
(
)
(
)
( )
( )
(
)
( )
( )
( )
( )
(
)
(
)
(
)
(
)
( )
( )
( )
vreme
s
t
ra
temperatu
t
a
temperatur
apsolutna
K
T
entropija
na
~
specifi
S
entropija
vode
anja)
(kondenzov
a
isparavanj
toplota
kg
kJ
r
tanta
gasna kons
J
R
fluks
toplotni
e
ina toplot
~
koli
snaga
P
masa
kg
m
asa
molarna m
kg
M
sile
moment
Nm
M
politrope
eksponent
-
n
br.obrta
min
n
rad
i
zapreminsk
an
~
specifi
J
l
rad
i
zapreminsk
J
L
adijabate
eksponent
-
k
nja
otpor reza
ni
~
specifi
k
rad
ni
deformacio
ni
~
jedini
-
ni
~
specifi
N
k
toplote
prolaza
koef.
k
odnos
prenosni
i
kinematsk
-
i
entalpija
na
~
specifi
kJ
i
sila
N
F
zapremini
const.
ri
toplota p
na)
~
(specifi
masena
c
pritisku
const.
ri
toplota p
na)
~
(specifi
masena
c
povr{ina
m
A
o
1
-
r
v
p
2
−
−
−
−
⋅
−
−
−
⋅
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
⋅
−
−
−
−
⋅
−
⋅
−
•
C
K
kg
kJ
K
kJ
S
K
kg
W
Q
J
Q
W
kmol
kg
mm
daN
mm
K
m
W
kg
K
kg
J
K
kg
J
2
2
2
