Крутов В.И. - Техническая термодинамика (1062533), страница 70
Текст из файла (страница 70)
В нем перегревается пар, поступающий йз котла-утилизатора 5. Из пароперегревателя пар идет'в паровую турбину 5; которая, как и газовая, совершает полезную работу. Отработавший пар из турбины 5 через конденсатор 7 насосом 8 вновь подается в хотел-утилизатор 5. Электрический КПД такой установки, работающей по такой схеме, достигает 50% и более. Представление о термическом КПД парогазотурбинной установки можно получить с помощью зТ-диаграммы (рис. 144, б). Подводимая удельная теплота в рассматриваемом цикле определяется удельной теплотой газовой части цикла дт„„(пл 5238). Полезная работа всей установхи определяется суммой полезной работы 1,,„газового цикла (пл. /234) и работы 1„,р парового цикла (пл.
аЬсд). Подведенная теплота парового цикла (пл. )Ьсв) в рассматриваемой схеме складывается из теплоты уходящих газов, поступающих в котел-утилизатор (пл. 4'715), и теплоты, затраченной на перегрев пара прн охлаждении лопаток турбины (пл. 3874'). Термические потери теплоты цикла изображены пл. 15Г6 (теплота газов, уходящих из дотла-утиЛизатора) и пл. )аг(е (теплота, теряемая паром в конденсаторе).
С учетом рассмотренного термодинамический КПД цикла определятся отношением т), = (1,,„+ б(„р)/д, „,, $423. Аналнэ работы тепловых машин Термодинамика, являясь'физической-дисциплиной, базируется на трех опытных законах и охватывает широхий круг физических явлений, в которых участвует теплота. Поэтому методы термодинамики широко используются при научении работы реальных тепловых машин и установок. Анализ циклов'.тепловых машин сделан при ряде упрощающих предпосылок, что позволяло получать простые аналитические зависимости и выявлять влияние тех.факторов, которые определяют экономичность и эффентивность работы тепловых машин. Анализ циклов служит иллюстрацией применения одного из методов термодинамияеского исследования — метода круговых процессов.
Исторически этот метод возник из необходимости анализа работы поршневых машин и является более ранним методом термодинамичесхих исследований. Метод циклов может быть применен для решения практически любой термодинамической задачи. Однако при этом всякий раз приходится составлять соответствующий цикл. Точность решения задачи зависит от выбора цикла, хотя сам подбор цикла является в определенной степени искусственным.
Стремление учесть зависимость теплоемкости от температуры,' изменения состава рабочего тела и наличия потока вещества, что имеет место практически в каждой тепловой машине, привело к тому, что- 882 для термодинамического анализа работы тепловых машин стал доста. точно широко применяться другой метод — метод термодинамнческик функций. Работу всех типов тепловых машин можно проанализировать с единых позиций, если использовать свойства о т к р ы т о й н е и 3 о. л и р о в а н н о й с и с т е и ы (твк в термодинамике называют сио. темы, в которых вещество при изменении состояния может пересекатй 'границы системы).
Для открытой системы, способной, кроме того, об. мениваться с окружающей средой теплотой и работой, уравнение пер- .вого закона термодинамики может быть записано в виде 6Я = Е, — Е, — (и + ро + вл/2 + г)бт + 66„' нли с учетом зависимости (48) 69 = Е, — ń— (с' + вл/2 + г)бт + И„ где 69 — бесконечно малый теплообмен рассматриваемой системы с ок.
: ружающей средой; Е„Е,— энергия системы в конечном и начальном ' состояниях; ! — удельная энтальпия; в'/2 — удельная кинетическая энергия движения рабочего тела; г — удельная потенциальная эйер- гия рабочего тела; бт, 66 — бесконечно малые взаимодействия рассмат- риваемой системы с окружающей средой в виде массообмена и работы. ' В общем случае энергия такой системы складывается из кинети- ! ческой энергии движения системы в целом, потенциальной энергии, , обусловленной положением системы в каком-либо внешнем поле (сум- ! му вышеуказанных энергий иной раз называют внешней энергией), !.и внутренней энергии, являющейся суммой кинетической энергии мог Г лекулярного движения, межмолекулярной энергии взаимодействия частиц, составляющих систел!у, внутримолекулярной химической энергии (табл.
(2)г энергии электронного возбуждения, внутриядерной ' лучистой энергии, гравитационной энергии и' т. д. Если учитываются вс, вышеперечисленные слагаемые внутрен- ! ней энергии (энтальпии), то оиа называется полной внутренней энер-, „ гией (полной энтальпней, табл. (3), При установившемся состоянии внутренняя энергия системы не ,'. меняется (Е, = Е,), поэтому для удельных величин д = (!л + в',/2 + г,) — ((л + в,'/2 + гл) + Е,(700) Полученное уравнение может применяться и в том случае, когдй состояния рабочего тела во всех точках открытой системы периоди- ; .чески и одновременно становятся идентичными предшествующим : состояниям в тех же точках. Таким образом, уравнение (706) примени- ' мо как к турбинам, так и к поршневым двигателям. С его помощью ! можно также анализировать работу отдельных агрегатов тепловой ,' установки (рис.
(45). Производство теплоты для промышленных и бытовых целей в болы, шинстве случаев основано на процессе горения, т. е. на химической ' реакции между окислителем и горючим, Для оценки такого тепло-,' вого источника необходимо определить максимальное количество теп. лоты, которое может быть получено в результате сгорания топлива.',, 333 Таблица 12 Хкмкческа» ьчергк» ара еаз к Хкмнчаская формула Состояние аещесгаа Вещество унсльная кдж/кг удельная, дж/моль Углерод* Твердый графит Газ ь Пар Газ ь Жадность Водород~ Кнслороде Азот' Углекислый газ Вода Окснд углерода (11) Гндрокснльная группа Окснд азота (11) Атомарный водород Атомарный кислород Агоыарный азот Азотнан кислота Перекись недорода Окснд азота (1Ч) Этнлоный спирт Аннлнн Гнлрнзннгидрат й!ехнлоаый спирт Хкмнческая зясргня углереда, аолорода, кналорода а азота пра указакчмз услозкяз а Ланкса снсгеме отсчета услоано праннмаегся разное нулнь Потоки воздуха' и топлива входят в установку практически при дав- лении и температуре атМосферы и покидают ее при атмосферном давлении.
Изменение состоя. !ариусе, ния, претерпеваемое потоком воздух — топливо, к 7 когда он служит - источГгллуааз пуррргия ником теплоты, являетгмрхлйй ся установившимся процеср сом, в ходе которого работа через границы потока обычно не передается (! ° О). Скорость на. входе в установку примерно равна скорости на выходе из '. иее (цг, = гег), з изменением потенциальной энергии можно прене- бречь (га = гз), поэтому в соответствии с уравнением (706) г)= !о:~» ГДЕ го — ПОЛНаа УДЕЛЬНаЯ ЭитаЛЬПИЯ ВХОДЯЩЕГО ПОтОКа; 1, — ' ПОЛНаЯ удельная энтальпия уходяшего потока. Лля того чтобы д было максимальным, температура в сечениях (7 — О и! — 7 (рис. 146) должна быть одинаковой, а удельная эиталь.
пня уходящего потока — минимальной. Это соответствует состоянию 334 н, о, Хз со, н,о .со он но н о Х НМО, н,о, 54О, он он (майо йгаглаиг,й- Геллааа з Рнс. 145. Схема теллоснлопой устаноакн 0 0 0 — З93787 †2417 †!!0620 -1-42121 +90439 +218226 +247787 +354!78 †1744 †1892 +ГП081 †2759 +29686 †2644 †2522 0 0 о — 8960 — 13440 — 3957 +2491 +30! 5 +218226 +15492 +25289 — 2772 5569 +5548 +5987 +318 — 5284 -7892 алного сгорания топлива, На основаии изложенного процесс получения свлоты можно оценить отношением Чо =,)Ч!(!(а — Г .1, е т)о — КПЛ установки для получе1ия теплоты; д — удельная теплота, поученная от рабочего тела.
Эффективность получения работы оценивается отношением счсчс'3м 3 сасомм 3-самса«о 3 м„ф С Ъ О ОЪ Са 3 ОЪ съ ОЪ с- ОЪ ас О33,ООъсасО дусь 3 СО Р СОЪСО СО 3 3 с'Чсчсосааь 3' Ф'д с'3 сч с'3 сч сч с 3 аъ со с'ъ ОЧ СО МОЪСЪ ОМЪ О со 3 со В С. С. С- Сс С'3 с"Ъ 3 со ОЪ СЪ 3 = (( ((О ( ) й ЯЯ'й)Я Зсо аммос 3 аз счмЗО5) =й) 'где а), — КПЛ теплового двигателя; ( — удельная работа установки, полученная от рабочего тела.
На практике разность часто заменяют теплотой сгорания топлива. В соответствии с формулой (445) максмальная удельная работа установки (рис. (45) при сгорании топлива мо- 3 жет быть выражена в виде разности ЯаБЧМЯ о" о ЯОЪСОС ЯМ СЪСЪ СО ОЪ 3ОСОСЪД) Е Д а а са СО СО ОЪ С'3 $ со ЪГЪ сч 3 -соОЪСЬ сам О СО СО Са О СР 3 О со ОЪ со сч ОЪ ао 3- иъ хс оа О М СОЧ'СЪСО Я СЧ (асас 60 6СЪ!ОЪ сч со со о3 со са сч съ са ОЪ ОЪ М|ОЯ )~1~1~! ) ~МЗОСЧ Са ОСО СЧ 3' О С'33 ОЪОЪОЪ 3 са .О .ОСЪ\Ос3О ОСО с' 3О са Оъ со СО ж д са ОЪ СО "Ф СО 'О 1! ~11 !! СЧ СЧ СЪ Ъ СО МОЪ СО М СЫ ОЪ ОЪ- Ъ С- О СЪ СЧ Са ОЪ СЧ ОЪ С 3 СЧ сам~ мсасо ОЪ са со с ъ съ с- м съ сс'ъ са с'ъ с ъ с'ъ с'3 с'3 )!~1!~~!! счсчсаса с где 6, — удельная свободная энтальпия !, (52) потока горючее — окислитель при ' давлении и температуре окружающей .
средьв 6,„— минимум величины 6- р Тз при тех же давленйя н температуре. Система является вполне стабильной при заданных давлении и температуре, если 6 минимальна. Как известно, наиболее стабильным состоянием рассматриваемой системы, состоящей нз смеси окислителя и горючего(при давлении и температуре атмосферы), является состояние, прн котором весь углеродтоплива входит в состав СО„а весь водород, топлива — в Н,О при условии, что в системе имеется достаточное количество окислителя, ,обеспечивающего. полное сгорание топлива. Для этого состояния системы по имеющимся табличным значениям 6 и составу продуктов сгорания подсчитывают 6 го Вычитая 6 „из 6„ соответствующей первоначальному состоянию, определяют максимальную удельную полезную работу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
