Крутов В.И. - Техническая термодинамика (1062533), страница 71
Текст из файла (страница 71)
В качестве примера ниже рассматривмтся работа паросилово" установки, схема которой представлена на рис. 127. Удельная работа ?, турбины определяется уравнением ?, 1 — ?, которое является универсальным н пригодным для необратимых про. цессов и может применяться 'для определения работы реальных машин. Удельную работу 1„„, расходуемую на питательный пасов (а удельным объемом воды'о?), определим по формуле' ?нао = 1о бР о (Рз Рв),?)ив-м з Полезная удельная работа установки.'1 представляет собой равность работы паровой турбины ?, и питательного насоса: ?т ?ч ) ?нас! = (з га б?э-м В большинстве случаев ?„„мала по сравнению с 1, и поэтому 'значением ?„„ обычно пренебрегают.
Удельная теплота, сообщаемая пару в котле и пароперегревателе, дг = (~ = $х (где (г — удельная энтальпия перегретого пара при р, и Т, и (~ — удельная энтальпия конденсата после насоса). Удельная теплота, отдаваемая в конденсаторе, определяется разностью; о, = 1, — 1, (где (, — удельная энтальпия отработанного ) пара; ?, — удельная энтальпия конденсата до насоса). Термический КПД установки определяется отношением '1 Чс (Й фа ?насМ = ((з (я + га ы)?(Ч га) Подобный анализ с использованием тепловых свойств реального рабочего тела можно провести для любого типа тепловой машийы, будь то двигатель, компрессор или холодильная установка, Так, например, если совершенство процесса сжатия в компрессоре 3 (см. рис. 105, а и 106) газотурбиниой установки со сгоранием при р = = сопз( оценивается адиабатным КПЛ компрессора Ч,д = 0,80 —: .—:0,85, показывающим отношение работы адиабатного сжатия ?„„к действительной работе компрессора ?„, то удельная работа компревсОРа ?„1,„/Ч„„= (1, — (,)/Чюе Процесс подвода теплоты д, в камере сгорания можно принять изобарным, так как отношение давления в конце процесса горения топлива к давлению в начале горения составляет всего 0,94 — 0,96.
Значение л, отлично от удельной теплоты сгорания топлива на 2 — 4% и оценивается коэффициентом полноты сгорания $„., = 0,96 —:0,98, поэтому д, = ((~ — (,)4„„. Лействительная удельная работа расширения газа в турбине 1, = (1,— (,)Ч„, где ׄ— относительный КПЛ тур.бины (0,85 — 0,90), являющийся отиошейием действительной работы турбины к адиабатиой работе расширения. Таким образом, э<)хрективная удельная работа газотурбинной установки равна разности удельных работ турбины ?, и компрессора ?„: ?т = ?? — ?н = ((х — (а)Чи — ((з — (ь)?Чаю ЗМ . а ее эффективная мощность /уМв Мв Г . /в (в ) , г 3600 3600 ! Чвя где М, — расход воздука через двигатель, кг/ч.
Эффективный КПД газотурбинной установки Ч,= 1„Я„' = (/в — /в) т)вЯ'„— (/в — /в)/Мв т)вв) В жидкостных ракетных двигателях (см. Риа. 120, 121) удельная работа насоса 1нвс= о(рв' Р1') 1в' 1вэ где о — УДельный объем топлива; Рв — давление топлиза после на- сосов; рв — давление топлива на входе в насосы', /в, 1п — удельные энтальпии топлива после и до насоса соответственно, Удельная теплота, подведенная к рабочему телу в камере ягорания при р = сопз1, где Я~ — удельная теплота сгорания топлива(горючее + окислитель); $„,в — КПД камеры сгорания ($„,, 0,9 †: 0,95); /в — полная удель- ная энтальпия топлива при температуре в камере сгорания Т„;, (в— полная удельная энтальпия продуктов сгорания при Т„,.
Если шв ж.О (скоростью впрыска топлива люжио пренебречь), то скорость рабочего тела на выходе из сопла в соответствии е уравнени- ем (575) для изоэнтропного расширения (зв = зв) может быть опреде- лена по соотношению (5?6). На основании теоремы импульсов суммарный (полный) импульо ракетного двигателя равен / = Р/ = пквв — тщ, поэтому нри шд ж, ж 0 теоретическая тяга Р = тшв/1, где т — масса топлива в баках; 1 — время работы двигателя. Удельная тяга составляет Р„= шв. Реальная удельная тяга Р„,в = Р„р,. где Ч вЂ” коэффициейт удельной тяги,'<р = 0,9-: 0,95.
аналогичным методом может быть проанализирована работа поРш- невого двигателя внутреннего. сгорания е помощью уравнения (706). Пренебрегая теплопередачей через стенки цилиндра и изменением ки- нетической и потенциальной энергий во впускном и выхлопном тру- бопроводах, имеем 1г„= 1, — )„где 1„—. удельная работа установ- ки за цикл; 1, и /в — полные удельные энтальпии,рабочей смеси во впускном и выпускном трубопроводах, подсчитанные в виде ауммн 1 = ~'„дд(в для состава смеси: С/12 кмоль СО,; Н/2 кмоль НвО; в-1 0,79а/.в кмоль Мв; 0,2! /.в (а — 1) кмоль, О,.
Подведенная теплота обычно отождествляется с теплотой сгорания топлива, поэтому термический КПД т), = (/в — 1в)/Ч,. Таким образрм, используя термодинамические функции и свойства. открытой системы, можно прбаиализировать работу всех основных типов тепловых машин. ! Гпава ХХ1! . , ОБРАТНЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ ! ТЕПЛОВЫХ МАШИН Е 429. Понятие об обратных термодннамическнх цикпах. Обратный 44нкп Карно й Р ,мд 7 Т Ти Т' Рис. Ыб, Схима обратного термоиииамипссного инилиг а — иа ву.диаграмме; à — тнмпература нетоеиииа теплоты à — температура приемника теплоты; б — иа ор-диаграмме; в — обратный пнкл КаРно Линия С-В-А изображает процесс отвода теплоты от рабочего тела к приемнику теплоты в окружающей среде, температура которого должна быть в течение всего этого процесса ниже температуры рабочего тела также на бесконечно малое значение.
Количество теплоты, полученной рабочим телом от источника, эквивалентно пл. А'АВСС' на вТ-диаграмме, а количество теплоты, отданной рабочим телом приемнику, — пл. А'А1лСС'. Поскольку абсолютные изменения энтропии в процессах отвода и подвода теплоты должны быть одинаковыми, а отвод происходит при более высокой темрературе, то количество отведенной от рабочего тела теплоты оказывается в обратном цикле больше количества подведенной теплоты.
О б р а т н ы м и называются термодинамические циклы, в которых подвод теплоты к термодииамической системе происходит при более низкой температуре рабочего тела, чем отвод теплоты (рис. 146, а, б, в). Следовательно, для осуществления обратного цикла необходимо иметь в окружающей среде по крайней мере даа тела с различными температурами: тело с низкой температурой служит источником теплоты для термодинамической системы, а тело с высокой температурой воспринимает теплоту от рабочего тела и служит, таким образом, приемником теплоты. Процессу подвода теплоты к рабочему телу иа зТ-диаграмме соответствует линия процесса А-В-С, в ходе которого энтропия .рабочего тела возрастает на АЗлс. Температура источника теплоты, вообще говоря, может изменяться в ходе этого' процесса, оставаясь, однако, все время выше температуры рабочего тела на бесконечно малую,величину (чтобы процесс А.В-С был равновесным).
Если абсолютное значение отведенной теплоты Я", абсолютное значение подведенной теплоты Я' и суммарное (итоговое) количество твп. лоты за весь цикл Д„, то 9' С Г!" и с1„= (!' — Я" ~ О. Таким образом, термодинамическая. система, совершающая обрат. ный цикл, о тд а е т в окружающую среду энергию в ф о р ив таилпл о т ы. Согласно первому закону термодинамики, записанному для кру гового процесса, Ь(1„= ߄— !.ч = О, откуда !.ч = 9ч и Ьч ( О. Это значит, что термодинамическая система, совершающая обрат ный цикл.А-В-С-О-А, и о т р е б л я е т из окружающей. среды энергию в форме работы.
Вследствне этого в обратных циклах процессы расширения рабочего тела должны происходить при более низком давлении, чем процессы сжатия (рис. )46, б). Так как ) !., ) ) !.,«„, то недостаток работы в количестве, равном ) !. ), должен быть восполнен от внешнего «источника» работы. Важнейшими особенностями обратных циклов являются отнятие а помощью термодинамической системы теплоты в количестве г!' от менее нагретого тела в окружающей среде и передача тепл(тты в коли.
честве Ц" более нагретому телу. При этом более нагретое тело-получа. ет теплоты больше, чем отдает менее нагретое, на суммарную работу цикла Я" = Я' + (Е.,(, В соответствии со вторым законом термодинамики такой процесс, невозможный при непосредственном тепловом контакте тел в различными температурами, становится возможным лишь за счет затраты, механической или немеханической работы'либо перехода необходв. мого количества теплоты с высокого температурного уровня на более низкий, как, например, при работе абсорбционных машин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
