Лекции МАМИ похожие на то, что нужно (1074355), страница 9
Текст из файла (страница 9)
В случае, когдат.е.сопло работает с неполным использованием перепада давленияне зависит от22.6. Расчет сужено-расширенных сопел. Сопло ЛаваляПринимается при130Эти сопла сопла ЛаваляДавление снижается внутри канала и за счет этого22.7. ДиффузорыСтруйные аппараты, где происходит изменение кинетической энергии впотенциальную. В диффузорах снижению скорости потока соответствует повышениедавления.Расчетной величиной является степень повышения давления131при входена выходевсегдаКоэффициент можно определить, если известен характер процесса. Без учетатрения потока в диффузоре можно считать обратимым адиабатическим сжатием.в диффузорах работа сжатия за счет снижения кинетической энергиискорость потока при входе в диффузорскорость на выходе из диффузора13222.8. Выбор формы канала диффузораФорма канала диффузора определяется изменением скоростей потока. Форму каналаможно выбирать по кривой удельной площадино рассматривать ее надо вобратном направлении, принятым для сопла.Согласно кривойдиффузорный канал может иметь три варианта формы канала133Сужающий каналСужено-расширяющийся канал134Расширяющийся канал22.9.
Параметры торможения адиабатического потокаЕсли в поток газа поместить твердое тело, то в некоторой точке встречи потока с теломэтот поток полностью затормозиться, т.е. скорость его будет равна нулю. Такая точканазывается критической. Это приводит к изменению параметров набегающего потокаT, P, до параметров торможенияв критической точке.Рассмотрим случай, когда в точке торможения нет теплообмена междузаторможенным газом и твердым телом. В этом случае торможение являетсяадиабатным.Найдем связь между параметрами невозмущенного (набегающего) и адиабатнозаторможенного потока газа.Исходное уравнение:После интегрирования приОтсюда получаем:Если учесть ,что:скорость звука ( )число Маха=const (в диап.и )135Полученные соотношения позволяют определить параметрызаторможенного адиабатного потока, если известны соответствующие параметрыневозмущенного потока.23.
Дифференциальные уравнения термодинамики23.1. ОпределенияНа основании первого и второго законов термодинамики устанавливаютсяматематически строгие общие соотношения между различными свойствами любоговещества. Когда вещество претерпевает процесс, изменяются его свойства, а именно:Функции состояния характерны тем , что их дифференциалыявляются полными дифференциалами.Если величина Z является функцией X и Y и не зависит от каких-либо другихпеременных, т.е., то полный дифференциал соответствует выражению:По свойству частных производных:; илиЭти уравнения называются условием взаимности.Поскольку dZ является полным дифференциалом, т.е:- линейный интеграл136- интеграл по замкнутому контуру равен нулю=0Рассмотрим соотношение для случав когда Z=0, в этом случае dZ=0 и следовательноИз этого уравнения для величин P, V и T получаем:Для величин P,T и S:Для величин I,и T:Это все тождества.23.2 Соотношения МаксвеллаМожно выразить внутреннюю энергию и как функцию любых двух параметровсостояния из четырех:.
Обозначим два параметра X и Y, тогда:137Дифференциал выражения по Y и X соответственно и приравнивал эти вторыепроизводные (по условию взаимности), получим:Подставляем вместо X и Y P и S, V и S, P и T, V и T получим соотношения Максвелла.Например, при подстановке P и S вместо X и Y:Учитывая, что:;;;имеет:Для других комбинаций получим:Соотношения МаксвеллаСоотношения Максвелла играют большую роль при определении свойств веществ,поскольку в них выражена зависимость, между энтропией, давлением, объемом итемпературой.23.3 Дифференциальные уравнения для du, di, dSДля идеального газа было:138Для любого вещества имеем:Выражение дляПустьтермическая упругость веществаИз уравнений МаксвеллаТогдаВыражение дляПустьтогда:139термическая расширяемость веществаВыражение дляГруппа этих уравнений дляпозволяет сократить число опытных данных дляопределения свойств реальных рабочих тел.
Достаточно знания термическогоуравнения состояния и одной их двух теплоемкостей (.Для идеальных газов (23.4 Соотношения между теплоемкостямииУравнение первого закона термодинамики логично представить в виде:В условиях, когдаи=0 имеем:Применяя полученные на основе второго закона термодинамики выражение для, т.е., окончательно получим:состояние между теплоемкостями можно представить в виде, еслииспользовать тождество;140Из уравнения следует, чтоне может быть меньшепосколькувсегдаотрицательно.Для жидкости при температуре, соответствующей максимальной плотности(например вода при):соответственноиКроме этого, из частных производных следует термодинамическое тождество:Часть.
Исследования термодинамических установок.24. Система кпд для оценки эффективности теплоэнергетическихУстановок1.Термический кпд циклаполезная работа идеального циклазатрачиваемая теплота от теплоотдатчикахарактеризует эффективность идеального цикла (учитывает только тепло,отданное теплоприемнику2.Эффективный кпдэффективная работа на валу двигателязатраченная теплотахарактеризует экономичность реального двигателя (учитывает все потери)141относительно-внутренний кпдотносительная или индикаторная работа (например, в цилиндре реальногодвигателя)за счет необратимостимеханический кпд3.Производные кпдВнутренний кпд:учитывает экономичность реального процесса в цилиндредвигателяОтносительно-эффективный кпдучитывает потери работы в связи с необратимостьюреальных процессов и потери на механическое трение. Показывает эффективностьреальных двигателей по сравнению с идеальнымиДля машин поршневого типа:Для турбин (паровых и газовых):25.
Паротурбинные установки25.1 Общая схемаЭти установки в широком диапазоне мощностей (свыше 1млн.квт.), имеют высокуюэффективность. Применяют паротурбинные установки двух типов: конденсационные итеплофиксационные142Схема простейшего ПТУ конденсационного типаК – котелПП – пароперегревательТ – турбинаКН – конденсатный потокПБ – питательный блокПН – питательный насосПВ – подогреватель воды25.2 Идеальный цикл паротурбинной установкипростейшего типа (цикл Ренкина)Все процессы считаются обратимыми.Изображение цикла Ренкина в- диаграммах143Цикл Ренкина 12 34561адиабатическое расширение перегретого пара в турбинеДавление меняется от доТочка 1 (Точка 2 (пар.Процесспараметры перегретого парасостояние отработанного пара влажный насыщенныйпроцесс конденсации пара призависит от температуры охлаждающей воды.
Чем она ниже, тем нижеОбычноТочкаПроцесс.исостояние конденсата (теплая жидкость) параметры (процесс повышения давления воды питательным насосом отудельный объем жидкости (конденсата) он почти постоянный, так как водажидкость несжимаемаяПроцесспроцесс получения пара (3 стадии).144нагрев воды до кипенияТочкакипящая вода (процесс парообразования приТочкасостояние сухого насыщенного пара (перегрев пара от,доПлощадь циклаполезная работанасосреальная работа адиабатического расширения пара – площадьучитывается приВ- диаграмме площадьтепло отводимое в теплоприемкникподводимое тепло от теплоприемника – площадьПримпаТермический кпд цикла РенкинаПримпа=145иопределяются с помощьюдиаграммыопределяются с помощью таблиц насыщенного пара при давленииПроцессреальный необратимый процесс расширения пара в турбине;рост энтропии при этом.25.3.
Основные явления необратимостипаротурбинной установкиВ реальной ПТУ в ее элементах происходят явления необратимости. Онисопровождаются потерей работоспособности теплоты теплоотдатчика.Энергия потерь:Основными явлениями необратимости в котле являются:необратимость процесса сгорания топлива, т.е. превращение химической энергиитоплива в термическую энергию продуктов сгорания;необратимость процесса теплопередачи (передача тепла от продуктов сгорания кводе и пару).Это самые большие потери энергии.Если принятьоттоплива.Основные явления необратимости в турбине и конденсаторе:необратимость процесса дросселирования пара при входе в турбину;трение пара в соплах рабочих лопаток турбины;процесс выхлопа пара из турбины в конденсатор;процесс передачи теплоты от конденсирующегося пара к охлаждающей воде146Вдиаграмме представлен обратимый (адиабатического расширения пара в турбиненеобратимостей.) и необратимый () процессырост энергии за счет=тепло, отводимое в конденсатор.
И него определяется масса воды (необходимой для охлаждения отработанного парарасход пара на турбину),147отработанного паратоплива25.4. Определение расхода пара на турбинуТеоретический массовый удельный расход пара:Потери от необратимости увеличивают удельный расход пара:25.5. Влияние основных параметров на величинуцикла РенкинаПовышение начального давленияприиС увеличениемнесколько уменьшается, но при этом более значительно увеличивается; увеличиваетсяи уменьшается.,и148Одновременно с увеличениемувеличивается влажность отработанного пара, которая не должна превышать. Для этого одновременно с ростомувеличивают.Повышение начальной температуры149Одновременно с повышениемтемпературыповышается сухость парапредел повышенияопределяется жаропрочностью применяемых сплавовПонижение давления в в конденсаторе.
Роль глубокого вакуума.150, вплотьЭнергия пара а ПТУ может быть использована до самых низких температурдо температуры окружающей среды. Притемпературе конденсатаснижается.Без конденсаторов ПТУ неэффективна.Пленочная конденсация на поверхности трубок.;10.2 0.08 0.03100 604020151Термический кпд резко возрастает привакуума. Изменение давления нат.е.с применением глубокогоравноценно изменению давленияна!Для повышения экономичности используют цикл с промежуточным перегревомпара, применением регенеративного цикла.тепло, подведенное в котле первым перегревателем;тепло, подведенное в котле вторым пергревателем.За счет вторичного перегрева пара увеличивается средняя температура подводатепла, уменьшается влажность отработанного пара, повышается термический кпдустановки.Недостаток цикла Ренкина – подвод теплана нагрев жидкости происходит принизких температурах.
Этот недостаток можно устранить применением регенерациитеплоты. Регенерация теплоты выполняется путем отборов пара в процессе егорасширения в турбине для подогрева питательной воды.152энтропия перегретого пара (точка1)энтропия кипящей воды при начальном давлении (точка 5)энтальпия перегретого параэнтальпия кипящей воды при начальном давлении15325.6. Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ)ТЭЦ вырабатывает кроме электроэнергии тепло для бытовых и производственныхнужд. Конденсатор отсутствует.15426. Компрессоры26.1 ОпределенияМашины предназначены для сжатия различных газов .
В зависимости от принципаработы бывают поршневые компрессоры , турбокомпрессоры и струйные аппараты(инжекторы).26.2 Одноступенчатый поршневой компрессор- процесс всасывания– процесс сжатия до– нагнетания в ресивер припроцессы.процессыи- механические155Термодинамическим процессом является только процесс.- теоретическая работа, затрачиваемая на сжатие.- изотерие- сжатие по политропе- сжатие по адиабатеНаименования работ на сжатие – по изотерие.теплота, отводимая от стенок цилиндра охлаждающей водой. С увеличениемохлаждения процесс ближе к изотерическому и наоборот.Таким образом, процесс изотерического сжатия является наилучшим, но этопрактически невыполнимо.Адиабатное сжатие самое неблагоприятное. Практикой установлено, чтобы, иначе взрывы масла в нагнетательном трубопроводеПри- применяется адиабатное сжатие.156При- стенки охлаждаются водой..=;адиаб.адиабизот =из-за гидравлических сопротивлений при всасывании и нагнетании,утечка сжатого воздуха через клапаны, механического трения(0.75=Действительная мощность:=Действительная или индуктивная диаграмма отличается от теоретической из-завредного пространства и гидравлических сопротивлений157рабочий объем цилиндраобъем «свежего» газаПроцесс 3-0 – процесс расширения газа во вредном пространствеПроцесс 0-1- всасываниеПроцесс 1-2- сжатие газаПроцесс 2-3- нагнетание газаотносительная величина вредного пространстваобъемный кпд компрессора, характеризует использование рабочегопространства цилиндра+(чем больше, тем меньшеОбъемная производительность компрессора.158- ход поршня;, - диаметр цилиндра.Массовое количество поступающего газа в цилиндр компрессора уменьшаетсявследствие увеличения удельного объема газа из-за нагревания его горячимиповерхностями цилиндра и нагретым газом, оставшимся во вредном пространстве.Коэффициент наполнения равен:температура всасываемого газатемпература газа нагретого в цилиндре в процессе всасывания.Эффективная мощность, затрачиваемая на привод компрессора определяется поформуле:nгдеn- работа на привод компрессора при политропном сжатии газа,m- секундная производительность компрессора,m=где159– плотность газа при нормальных условиях,- объемная производительность при нормальных условиях,– кпд компрессора при политропном сжатии- механический кпд, учитывающий потери на трение- кпд накопленияДля повышения давления нагнетания и применяются многоступенчатые поршневыекомпрессоры.26.3 Процесс сжатия в турбокомпрессорахТурбокомпрессоры позволяют создать невысокие давления при большойпроизводительности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
