Лекции МАМИ похожие на то, что нужно (1074355), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Одноступенчатые турбокомпрессоры применяются до 5 бар,многоступенчатые до 12 бар и выше. Используются в ГТУ, ДВС. При малых габаритахимеют большую производительность благодаря великой частоте вращения ротора.Разделяются на центробежные и осевые.В первых- поток газа имеет радиальное направление; во-вторых- осевое.Схема центробежного компрессора:1601-входной патрубок;2- рабочее колесо с лопатками изогнутой формы;3- диффузор с каналами, образованными неподвижными лопатками, укрепленными вкорпусе;4- выходной патрубок.161Так как газ двигается сбольшой скоростью, то процесс сжатия происходит с большим трением. Сжатиепроисходит адиабатно (1-2- процесс адиабатногосжатия1-2g- реальный необратимый процесс сжатия16226.4 Оценка экономичности компрессораЭкономическая оценка работы, как поршневого, так и турбинного компрессора можетпроводиться по двум вариантам КПД:Изотерического КПД компрессораАдиабатического КПД компрессораОба метода оценки эффективности являются равноправными.
При расчете реальныхкомпрессоров принимается, что действительная работа на привод охлаждаемогокомпрессора равна работе при изотерическом сжатии; а неохлаждаемогокомпрессора- работе при адиабатном сжатии.16327. Двигатели внутреннего сгорания27.1 ОпределенияЗа прошедшие 100 лет были созданы и освоены двигатели внутреннего сгорания(ДВС).В ДВС процесс сгорания топлива, выделение теплоты и превращение части ее в работупроисходит внутри цилиндра (в камере сгорания). Работают такие двигатели нажидком и газообразном топливе.
Имеют небольшие габариты и малый удельный весна единицу мощности, кпд до 40% (дизели). ДВС по принципу действия разделяютсяна три группы:1. С быстрым сгоранием топлива при V=const (цикл Отто)2. С постоянным сгоранием топлива при P=const (цикл Дизеля)3. Со сменным сгорание топлива, частично при V=const частично при P=const (ЦиклТринклера)Теоретический анализ всех двигателей включает анализ термического кпдОсновными характеристиками обобщенного цикла ДВС являются:1. Степень сжатияотношение начального и конечного (в конце сжатия)удельного объема рабочего тела.2.
Степень повышения давленияотношение давления в конце и в началеизохорного процесса подвода теплоты.3. Степень предварительного расширенияотношение удельных объемов вконце и в начале изотерического процесса подвода теплоты.16427.2 Цикл с подводом теплоты приV=const и P=const (цикл Тринклера)Термический кпдцикла1Среднее цикловое давление , определяемое в виде работы цикла , отнесенной к1 рабочего объемацилиндра двигателя, является важнейшим показателемработы ДВС, представлено на рисунке в виде застрахованной области.165Графики изменения термического кпд циклатепла в зависимости отс изохорно-изобарным подводомпредставлены на рисунке.27.3 Цикл с подводом теплоты при P=const(цикл Дизеля)Дизель разработал конструкцию так называемых компрессорных дизелей,позволяющих осуществлять раздельное сжатие воздуха и топлива.
Теперькомпрессорные дизели не выпускают, но цикл сохранил свое методическое значениев термодинамических исследованиях.166Термический кпдцикла увеличивается при возрастании степени сжатияуменьшается при возрастании степени предварительного расширения.и167При увеличении нагрузки двигателя, т.е.
при увеличении количества подведеннойтеплоты увеличиваетсянагрузкилинии).и не изменяется. Следовательно, по мере увеличениятакого цикла увеличивается. Это видно из TS-диаграммы (пунктирные16827.4 Цикл с подводом теплоты при V=const(цикл Отто)В этом цикле сгорание происходит с воспламенением рабочей смеси (около ВМТ) отэлектрической искры.
Время сгорания очень мало, в связи с чем допустимо принять,что процесс сгорания осуществляется при постоянном объеме.В рассматриваем цикле, поэтомуСреднее давление цикла:Нагрузка на двигатель для цикла равна169Следовательно, при заданных значенияхстепени повышения давлениятермическиц кпднагрузкаи не зависит от степени сжатияпропорциональна. Это значит, чтопри изменении нагрузки не изменится.С увеличением количества подведенной теплоты (увеличивается ) среднее давлениециклатакже увеличивается недостаток: при большихвзрывное горение. На практикепроисходит детонация-.28. Циклы газотурбинных установок (ГТУ)28.1. ОпределенияПростейшая газотурбинная установка с изобарным подводом теплоты (p=const)состоит из компрессора, газовой турбины, камеры сгорания (цикл Брайтона)170К- компрессорКС- камера сгоранияГТ- газовая турбинаГ- генераторПреимущества ГТУ:- нет возвратно-поступательных движений поршня;- позволяет при небольших размерах агрегатов создавать большие мощности.Недостатки ГТУ:-высокие температуры газов на лопатки турбинных колес во время работы двигателя;-недостаточно высокий кпд.17128.2.
цикл в PV и TS-диаграмме с изобарными изохорным подводом теплотыстепень повышения давления=степень сжатия.Из соотношений следует, чтоцикла ГТУ с P=const определяется для данногорабочего тела степенью повышения давления или степенью сжатия, т.е. толькохарактеристиками компрессора. Обычно. Это связано с ростомтемпературы пара перед турбиной, минимум которой ограничиваетсяжаростойкостью материалов, из которых изготовлены лопатки.172Наряду с изобарным подводом теплоты в ГТУ возможно осуществлять подвод теплотыпри V=const. Схема такой ГТУ не отличается от приведенной, но конструкция камерыдругая. С помощью системы клапанов рабочий объем камеры сгорания периодическиотключается от турбины и компрессора, образуя замкнутый объем, в которомпроисходит сгорание при V=const.Параметрами цикла являются степень повышения давлениясжатия в компрессореЭффективный кпд ГТУ с; степень; степень дополнительного повышения давлениябольше чем эффективный кпд ГТУ с.Конструкция ГТУ ссильно усложнена из-за камеры сгорания и системыуправления клапанами.
Поэтому преимущественное распространение впромышленности и на транспорте получили ГТУ с.17328.3. Пути повышения эффективности циклов ГТУДля повышения эффективности ГТУ помимо оптимизации температуры и параметровцикла применяют:- регенерацию;- многоступенчатое сжатие в компрессоре с промежуточным охлаждением воздуха;- многоступенчатое расширение рабочего тела в газовой турбине с подводом теплотыв дополнительных камерах сгорания.28.4.
Схема ГТУ с регенерацией теплоты отработавших газов в турбинеСхема установки с регенерацией теплоты отработавших в турбине газов представленана рисунке. В схеме добавлен регенератор «Р»Воздух сжатый в компрессоре, по пути в камеру сгорания проходит регенератор Р , где174воспринимает теплоту отработавших газов. Вследствие этого для получения заданныхпараметров рабочего тела перед турбиной в камере сгорания нужно меньше подвеститеплоты, а следовательно, меньше сжечь топлива. В этом и заключаетсяположительный эффект регенерации.Для осуществления регенерации тела необходимо условиепри 100%идеальной регенерации отработавшие газы охлаждаются в регенераторе оттемпературы до температуры :Действительные процессы переноса тепла необратимы и 100% регенерацияневозможна.175Для оценкисовершенства процессов в регенераторе вводится понятие степени регенерациидействительное количество теплоты, передаваемое в регенераторе от газов квоздухуколичество теплоты, которое может быть передано от газов к воздуху видеальных условиях, т.е.
в регенераторе с бесконечно большой поверхностьютеплопереноса.При 100% регенерацииПри отсутствии регенерацииии176В реальных установках степень регенерации обычно не превышает значенийЦиклы с многоступенчатом сжатием в компрессоре и многоступенчатомрасширением рабочего тела в турбине представлены в специальной литературе.Однако как бы не усложнялась схема ГТУ эффективный кпдпревышает значенийГТУ не.29.Холодильные машины и тепловые насосы29.1. ОпределенияСогласно второму закону термодинамики передача теплоты от тел менее нагретых ктелам более нагретым может выполняться лишь при соответствующей компенсации.На таком принципе основано действие холодильных машин и тепловых насосов.По принципу действия холодильные машины подразделяются на компрессионные иабсорбционные.В компрессионной и холодильной машине полезный холодильный эффект, т.е.величина тепла отнимаемая от менее нагретой среды, выполняется за счетмеханической работы, затрачиваемой в компрессоре.В абсорбционной холодильной установке получение холодильного эффектадостигается за счет затраты тепла без потребления внешней механической работы, аза счет химической энергии раствора двух взаимнорастворимых жидкостей сразличными температурами кипения.17729.2.
Воздушная компрессионная холодильная машина178Компрессор, всасывая воздух из холодильной камеры с параметрамиипроизводит адиабатическое сжатие до более высокого давления(процесс a-b). Далее воздух проходит к охладителю, где происходит изобарическоеохлаждение (процесс b-c) водой дотемпература окружающей среды.В детандере сжатый воздух адиабатически расширяясь (процесс c-d), резко снижаетсвою температуру до.(, после чего направляется в холодильную камеру.Затраченная работа – площадь a b c d a.холодильный эффекттепло, отводимое от воздуха охлаждающей водой;С другой стороны:179; соответственно:В заданных условиях холодильный коэффициент идеальной машины Карно имелв виду, чтои;; следовательно :, так какэкономичностьхолодильной машины Карно много выше экономичности воздушнойкомпрессионной машины.29.3. Тепловой насосНа рисунке приведена схематеплового насоса для отопления здания.Элементы схемы: компрессор 1, компрессор 2, регулирующий вентиль 3 ииспаритель 4 - составляют обычную компрессионную холодильную установку.Испарение холодильного агента в испарителе происходит посредствам холоднойводы из какого-либо находящегося поблизости от отапливаемого зданияводоема 8.
Подача воды в испаритель производится насосом 5. Охлажденная виспарителе вода сбрасывается обратно в водоем. Конденсация вытолкнутого изкомпрессора холодильного агента происходит в конденсаторе водой из обратнойлинии системы отопления. Подогретая в конденсаторе вода направляется вприборы отопления 9 (радиаторы), расположенные в отапливаемом здании 7.Циркуляция воды в системе отопления осуществляется насосом 6.180Есликоличество теплоты, пошедшее на выпаривание 1кг холодногоагента в испарителе, равное теплоте, отобранной от холодной воды в водоеме;затраченная работа на всасывание, сжатие и выталкивание 1кг холодногоагента в компрессоре, итеплота, выделяющаяся при конденсации 1кгагента в конденсаторе и восприятия водой в системе отопления, то:,холодильный коэффициент.Отопительный коэффициент:Из этих выражений следует, что всегдаиВыгоду от применения теплового насоса для отопления можно нагляднооценить сравнивая эту систему с системой, в которой для отопленияиспользовался электрообогрев.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
