Цикл энергетических установок.

Циклы – совокупность отдельных процессов, в результате которых система приходит в исходное состояние.

Разлючают:

Прямые – в результате работа отводится.

Обратные – работа затрачивается.

 

Эталоном цикла является цикл Карно. КПД наибольшее.

 4-1 – подвод теплоты,

1-2 – расширение,

2-3 – отвод теплоты,

3-4 – сжатие.

P - прямой цикл,

Q - обратный цикл.

q₁ – подводимая теплота,

q₂ – отводимая теплота.

ℓ_ц – работа цикла

Подвод и отвод теплоты – изотермические процессы расширения и сжатия – обратные адиабатические.

, так как  и

Термическое КПД цикла Карно не зависит от природы раб. тела, а зависит от температурного уровня его осуществления (Т₁ и Т₂)

Термическое КПД цикла Карно является наибольшим по сравнению с другими возможными циклами, осуществляющимися в том же диапазоне температур.

Паротурбинная установка ПТУ.

 

 

ПГ – парогенератор

К – конденсатор

В результате сгорания топлива образуется продукт сгорания.

Полученный пар двигают паровые турбины.

                                 

Процесс расширения                                   (р.р.)                      (с.р.)                                    

                                        турбина

                                                                                      

                                                                                                                                                      

                                  

                                                                    

                                                                              решетка (с.р.)                                                                                                                                                                                               

Сопловая неподвижная рабочая решетка (р.р.)

Механическая работа в виде вращения вала.

 ЭГ – электрогенератор, в нем происходит механическая работа. Отработанный пар поступает в конденсатор.

Цикл Ренкина – изотермический подвод и отвод теплоты не возможен на практике.

4-4’-1 – парообразование;

4’’ – сухой насыщенный пар;

4-1 – перегрев пара.

 

         

            Способ повышения КПД.

1) Понижение конечных параметров, повышение начальных.

2) Регенеративный подогрев воды частично отработавшим в турбине паром.

 

Промежуточный перегрев пара.

Путем комбинирования ПТУ с ГТУ создают парогазовые установки (ПГУ).

Газотурбинная установка (ГТУ) – рабочим телом является газ.

К – компрессор;

КС – камера сгорания;

ГТ – газовая турбина;

Г – генератор.

 

 

КПД = 25 %

1,2 – процесс сжатия;

2,3 – подвод теплоты;

3,4 – процесс расширения.

 

Обр.адиабатный = изоэнтропийный

 

2,3 – в процессе сжигания топлива в КС, S увеличивается, подвод теплоты;

3,4 – процесс расширения;

4,1 – охлаждение уходящих газов.

t_пара = 550 - 560˚ С – паро-турбинная;

t_газа = 1250 - 1260˚ С для газо-турбинной.

 

Парогазовые установки (ПГУ).

КПД = 40 - 42%

Подвод и отвод теплоты – изобарные.

 

 

- ПГУ с котлом-утилизатором;

- ПГУ с газо-водяным подогревателем;

- ПГУ с высоконапорным парогенератором;

- ПГУ со сбросом газов в топку парового котла.

 

Циклы двигателей внутреннего сгорания (Отто, Дизеля, Тримплера).

 

Цикл теплового насоса.

К-Р – компрессор;

ДР – дроссель;

М – мотор;

И - испаритель

Рабочее тело – низкокипящее вещество – фреон.

1)низкокипящее вещество.

 

3,4 – дросселирование, расширение без отдачи внешней работы, изоэнтальпийный процесс.

 

      коэф. трансформации.

Основы теории теплообмена.

Теплообмен – это перенос энергии в форме теплоты, он самопроизвольный и необратимый. Обмен внутренней энергией между элементами среды с неоднородным в пространстве полем температуры.

Температура пространственного тела в общем случае зависит от:

- координат точки тела;

- времени;

- температурное поле однородно, если t всех точек тела одинаковы;

- неоднородно, если неодинаковы;

- если температурное поле изменяется во времени, то называется нестационарным ;

- если не зависит, называется стационарным;

- если температурное поле зависит от одной координаты, то его называют одномерным .

Совокупность всех точек в пространстве, имеющих в заданный момент времени одинаковую температуру, образуют изотермическую поверхность, а на плоскости образуют линию, называемую изотермой. Изотермы между собой не пересекаются, они могут выходить за границы тела.

Вдоль изотермы (изотермической поверхности) температурное поле однородно. Температуры в теле могут изменяться только в направлении, пересекающем изотерму (изотермические поверхности). Степень неоднородности температурного поля по любому направлению ℓ, пересекающем изотерму характеризуется скоростью изменения температуры в этом направлении: . Наибольшее значение скорости изменения температуры имеет по нормали  к изотермической поверхности и называется градиентом температуры.

 

Максимальная скорость изменения температуры по нормали к изотерме называется градиентом температуры.

Градиент температуры – «движущая сила» переноса теплоты, причем перенос теплоты происходит в противоположном grad t направлении, а именно в сторону уменьшения t.

Количественные характеристики переноса теплоты:

- количество теплоты Q, Дж;

- количество теплоты в единицу времени -тепловой поток,

- плотность теплового ;

-  - линейная плотность теплового потока,