Термодинамика реальных газов и паров Кошкин В.К. Михайлова Т.В., страница 8

1 - уменьшится; 2 — увеличится; 3 - остается неизменной; 4 - может уменьшаться ы может увеличиваться — все завысит от попоження ыачапьной точки. 1,4; 1,035 + 0,1Х 1 6'р с 1А35( У 1,3. г~ х Совокупность термодинамнческих процессов, происходящих в отдепьных эпемеытах паросиловой установкн ы обрек зует цикл паросицовой установки. Нв рис 21 представлен перовой цыкп Реыкына полного расшнреыыя в,ФР'- координатзх. Процесс АВ - подкачка воды в паровой котел 1 питатепьным насосом 5. Поскопьку жидкость практически несжимаема (1/ СЮЛУг), считаем,рвботу в денном процессе равной нулю, что 'отвечает изохорному процессу. При этом температура воды, поступающей ж котел, 1З О С.

о процесс Вс (процесс,г7 гг77гъг ) можно рвэдепить на три процесса: 1 — 2 — подогрев жидкости; 2 — 3 — кипение и испарение, оба эти процесса происхо- дят в паровом котпе 1; 3 — 4 — перегрев пари в пероперегреввтепе 2. Процесс Сд — адиабвтное расширение перегретого перв в паровой турбине 3. Процесс ДА — охпвждение и конпенсвция парэ в волу в конденсаторе 4 при /7 =ь//7гйг. В зависимости от коцичества тепла, подведенного в процессе ВС,в точке С можно подучить пар в трех состояниях: влажный, сухой насыщенный пар, перегретый пар.

Дпя впежного нвсышенного перв затраченное на его образование тепло опредепится по формуле л -/г' = 77 ч-г",й' У/ Х 77/г Дж/кг. ( 3.1) Дпя сухого нвсыщэнного пере эвтраченное не его образование тепдо будет -1б ~ + г Дж/кг. (3.2) Дпя перегретого лара соответственно гг,=/, =у +, гг д / . (аз) Однако весь пикп схематично можно упростять, если рассматривать все дро- цессы парообрвэоввния и р расширения Лара совер- шающимися в одном и г г/э,ь,,у,,ь/ том же ципиндре с порш- нем и, еспи учесть, что Г ф гу объем волы во много рвз меньше объема пира твк, г% что объемом гР .можно мгпренебречь (й77г с О) (рис.

22). Рис 22 Поскопьку 6Р О, можно условно попагвть, что продессы подогрева ж,ндкости переносятся не изохору АВ (ипи,что одно и то же, можно считеть, что 1-2 иэобариый процесс с ВК = 0.) Итвк,пусть в точке А имеем 1 кг воды, объемом- которого пренебрегаем. В процессе А-В производится подкачка воды в котеп и ее подогрев твм до темпервтуры кипения. Изменением объема воды в этом процессе подогрева также пренебрегаем.

В процессе ВС вода испаряется, обрвэуется впвжный насыщенный пвр, зетем сухой~., двпее этот пэр перегревеется и переходит в перегретый пер. Процесс СД вЂ” процесс эдиебетного расширения пера,во время которого может нечеться конденсвция перв, которая и продолжается при иэобарном сжвтии ДА. Звтем весь цикл повторяется. Это и есть паровой цикп Ренкина полного расширения.

Спедоватепьно, паровой цикл подноге расширения -равновесный термодинемический цикл, состоящий иэ процессов негреввния жидкости (которая предпопагеется, что не эвнимвет объеме), ее испарения и перегреве при постоянном дввпении, вдивбатного процессе ресширения пере и его ковденсвпии при,г7 гггггэг при условии, что источник тепце не имеет непосредственного теплового сообщения с хоподипьнико м. Реэупьтирующая работе данного прямого дикие будет попожитепьной и равной Дж/кг.

о так как и подвод и отвод теппе совершается прид гг7/гэг, о, спедоватепьно, по существу подведенное и отведенное еппо опредепяется соответствующим изменением энтвпьпии ~г =г' гв ( 3.4) г~ = г~,-гг, (З.б) Считвя> что температуре воды, входящей в перовой котеп, 'о равне О С и по-прежнему усповно принимея гг7 = О, е также, что подкачка воды в котел идет беэ изменения температуры воды, будем иметь г/ = гВ =О, тогдэ — =гг7 =гв . (3. 6) Спедовательно, работе цикпе Ренкина будет определяться г =г/- г~ Дж/кг.

(3.7) Термический КПД цикда Ренкинв дпя спучвя, когда воде в о нэчвпьном состоянии имени О С опредепится как г,-гЗ (З.З) /7 ге' ~/ г/ 31 Однако, если дода, поступаюшая в паровой котел ямеет температуру 13 выше 0 С, то, спедовательно, затрата теппа на процесс парообразоэаняя уменьшается на вепнчнну тепла ~б, вносимого теплой водой в потец: = Сйд~ ' с3 Джйа ( 3.9) и будет равна ф ) ~! Ц~ 1!-~~ 1д Джйкг. (3 10) Количество тепла, отдаваемое в хоподяпьннк, э дикпе тоже уменьшится не величину ~~ б~ ~~~ н будет равно Ча 'а й 'с~ы~ь ~ (!г.

Реэупьтируюшая работа цикла пря этом по-прежнему будет равна ~-~',-гд Дж!~г, яо термический КПД пякпа в этом спучае 43 (3.12) ($~~атр '! ~бои ~ь Однако лря олредепенин КПД всей пароснповой установки необходнмо также учитывать затраты работы на питательный насос, подкачнваюший воду в паровой котел. В частности, дпя котлов, работаюшях прн давпеннях, бпиэкнх к критическому, работа насоса может уже составить заметную долю от работы пара в пикпе Ренкина (рнс. 23). Рисе 24 Если пренебречь сжямаемостью жндкостн и считать воду несжимаемой, то работа насоса определятся как !Ь ~иго 3 М~ »яс ГР~ Ра~ ~~юг.

(3.13) г' Ппошедь АВСД вЂ” работа пара в пякпе Ренкнна ( Б ). Ппопвдь АВ12А - работа, затрачнваемая на подачу воды в хотел питательным насосом (~асс ). с / р Ппошадь 21СД2 — попеэная работа цикла (~!! ). Итак, попезная работа цнкпа будет равна 4~ ~-~нас (~;-йд)-~ж~Д!-Р~Д "~/кг. (3.14) Работа, затрачиваемая на привод насоса (1!!дс ), идет на нагрев жидкости, поступаюшей в котел, что приводит к соответствуюшему дополнительному снижению затрат теппэ на процесс парообраэовання, т,е. в.

этом спучае действительное затраченное тепло будет равно '7у~Ы~~ -У;ф~~Ь -С~(Р;Р~~. (3.13) Следовательно, с учетом работы сжатия воды в насосе КПД цнкпа всей паротурбинной установкн будет ('-6)-» ~,( -Ь) Д - -, (3.13) Ч~~~аб !! са Игй Ьс~Р~РЙ Пренебрежение'чпеном Р~(Д!-/~~ ) пря больших начапьных давпениях 1~! ведет к некоторой ошнбке. Тек, например> пря А" 100 10 Па, 8! ВВО С н ф 0,04 "103 Па неучет работы сжатия в насосе дает ошибку экспо 0,7% от вепячнны термического КПД. При выбранных эначеннях параметров КПД цикла Ренкнна составляет около 43%, спеповатепьно, ошибка в абсопют ной вепячине КПД составит 0,3%. Прк сравннтепьно ннэкях начапьных давлениях величина работы сжатия воды в питательном насосе становится пренебрежнмо меной н тогда формулы получают обычное выражение (3.12). Термический КПД цякла Ренкнна зависят от начального давления пара,0!, конечного давпення,173 пара в конденсаторе и температуры перегрева г,у (еспи пар перегретый).

Рассмотрим отдепьно влкянне каждого фактора эа величину ~~~~ цякпа Ренкяна. 1. Влияние противодавпення,в~~ на выпуске пара из турбяны э конденсатор. Чем ниже протнводавпение ,Оба! »~МИ, ~п СОг!3Ц, тем больше резупьтяруюшая работа цккпа прн Рнс. 27 Контропьная карточка 16 Рис.

26 Рис 26 том же копичестве псдводнмого теппа ~~, тем выше его термический КПД (ряс. 24), 2. Влияние начального давпеныя пара Ь~ перед расшире- вием, Влияние,Ь~ на вепичиыу ю определяется ранее исспедовантг иой зависимостью полной теплоты образованыя сухого насы- щенного пара от 'давления парообраэования,1>~ (см.рис. 6). Спедоватепьно, чем больше ыачапьное давцеыие,р~, при котором идет парообраэование, тем меньше надо затрачи- вать тепла на этот процесс.

Спедоватепьно, и термический КПД цикла Ренкина должен увепичываться с увепичеыием,Ь~ (после 40 ° 10 ° Па.~ 3. Температура перегрева пара 1д мапо впняет ыа вели- чину термического КПД цикла Реыкина. Главное значение в увепиченин температуры перегрева пара закпючается в улучшении эксппуатэционнмх качеств па- ра - снижение воэможыости коыдеысации пара в процессе етс расшнреиия. На рис. 26, 26, 27 изображен цикл Ренкина в )8 н Ы вЂ”,. координатах при усдовии, что начапьная температура воды, поступающей в котел, не равыа О С (1у ~ 0 С). Точка А не совпадает с точкой 1. На рис. 26 изображен цякп Ренкина, у которого в точ- ке ь' перед адиабатным расширением впажымй насыщенный пар, На рис.

26 изображен цикл Ренкиыа, у которого в точ- ке ь' сухой насыщенный пар, На рис. 27 иэобрежен цикл Ренкина, у которого в точ- ке С перегретый пар. Термяческый КПД и работа цикла Ренкина очень пегко опредепяются по с 5 — диаграмме. Продолжение Рис. 28 4. На каких графиках изображен пики Ренкина? ) й 17. Па оной цика неполного расши ения В дикие Ренкинв совершается псиное расширение пара иа турбиие от начального давпення,бу до конечного Я~я , Но практически от такого донного расшкрения пара в паротурбинных устаноаквх приходится отказываться, так как оно требует очень бопьших размеров сенцовых частей турбины и ее попаток ипи же очень бопьших размеров цилиндров паровой машяны.

86 Поэтому практически цикп Ренкина осушествпяатся следующим образом (рис. 28). Адиабатное расширение парэ заканчивается не в точке Д, а в точке Е, затем идет изохорный (ЕГ ) и изобврный (г'А) процессы отвода теппв. Конечно, при этом полезная рвзупьтирующая работа цикла несколько уменьшается и термический КПД Д снижается.