Энтальпия. Физические свойства

Энтальпия

Энтальпией термодинамического тела называют сумму внутренней энергии u и произ­ведения pv.

i = и + pv.

Дифференцируя данное соотношение полу­чим: di = du + pdv + vdp,

или du + pdv = di - vdp.

На основе первого закона термодинамикиdq = du + pdvпоследнее соотношение пе­репишется в виде:

dq = di - vdp,илиdq = dh + dl_t,

где dl_t - есть дифференциал технической работы (dl_t = - vdp).

Полученное уравнение является также вто­рой формулировкой первого закона термо­динамики, используя понятия энтальпии и технической работы.

Величина i может также рассматриваться как параметр состояния термодинамиче­ского тела наряду с ранее введенными p, v, T, и. Физический смысл величины iможет пояснен на основе уравнения dq = di - vdp, которое для процесса p =const запи­шется как:

dq_p = di. (86)

Откуда следует, что di есть элементарное количество теплоты, подведенное к термо­динамическому телу в процессе постоян­ного давления.

Изменение энтальпии в любом процессе определяется только начальным и конеч­ным состояниями тела и не зависит от ха­рактера процесса.

Энтропия является функцией состояния, поэтому её изменение в термодинамическом процессе опреде­ляется только начальными и конеч­ными значениями параметров состоя­ния. Изменение энтропии в основных термодинамических процессах:

в изохорном

в изобарном

визотермическом

в адиабатном

 

в политропном

ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ РА­БО­ЧЕГО ТЕЛА, ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ И РАЗМЕРНОСТЬ.

Внутренняя энергия – это вся энер­гия заключенная в теле или системе тел.Эту энергию можно представить в виде суммы отдельных видов энергий: ки­нетической энергии молекул, включающей энергию поступательного и вращательного движения молекул, а также колебательного движения атомов в самой молекуле; энергии электронов; внутриядерной энергии; энергии взаимодействия между ядром молекулы и электронами; потенциальной энергии или энергии положения молекул в каком либо внешнем поле сил; энергии электромагнитного излучения.

Полную внутреннюю энергию тела принято обозначать U (Дж), а удельную внутреннюю энергию u (Дж/кг).

Внутренняя энергия равна:

Где – внутренняя кинетическая энергия молекул, внутренняя по­тенциальная энергия молекул, – по­стоянная интегрирования.

В технической термодинамике рассматриваются только такие процессы, в которых изменяются кинетическая и потенциальная составляющие внутренней энергии.

Изменение внутренней энергии идеального газа для любого процесса при бесконечно малом изменении состояния (для 1 кг)

В теплотехнических расчётах обычно требуется знать изменение внутренней энергии , а не её абсолютное значение; поэтому начало отсчёта (0 К или 0⁰ С) для конечного результата () не имеет значения.

где - средняя массовая теплоёмкость при постоянном объёме в пределах

Таким образом, изменение внутренней энергии идеального газа для любого процесса равно произведению средней теплоёмкости при постоянном объёме на разность температур газа.

 

ПРОЦЕССЫ ОБРАТИМЫЕ И НЕ­ОБРАТИМЫЕ. РАВНОВЕСНЫЕ И НЕРАВНОВЕСНЫЕ

Термодинамический процесс – это по­следовательное изменение состояния тела, происходящее в результате энер­гетического взаимодействия рабочего тела с окружающей средой.

Понятия обратимый и необратимый термодинамический процесс тесно связаны с равновесием системы. Рас­смотрим такую термодинамическую систему у которой отсутствует тепло­обмен с окружающей средой (адиабат­ная термо­динамическая система). Происходящие в такой системе термо­динамические процессы называют об­ратимыми, если система в ходе пря­мого и обратного процесса вернется в исходное состояние без какого-либо дополнительного теплового воздей­ствия окружающей среды на систему. В случае если система в ходе обрат­ного процесса не может возвратиться в исходное состояние или для этого тре­буется подвод тепла, то такой процесс называется необратимым.

Процесс при каждом изменении дав­ления и температуры может быть об­ратимым только в том случае, когда на протяжении всего процесса от точки к точке термодинамической си­стемы давление постоянно и темпера­тура в каждой точке равна темпера­туре окружающей среды или их раз­ность бесконечно мала.

обратимые термодинамические про­цессы являются идеальным или тео­ретическим случаем. Все реальные процессы являются необратимыми, так как на практике выполнение условия квазистатичноститрудно вы­полнимо. Кроме того, необратимость процессов вызывается наличием внутреннего трения в рабочем теле и поверхностного трения в техническом оборудовании (течение в сопле, тре­ние поверхности поршня о стенку ци­линдра и т.д.). Для преодоления тре­ния всегда необходимо затратить не­которое количество механической ра­боты, которая в ходе процесса пре­вращается в тепло.

 

ТЕПЛОЁМКОСТЬ РАБОЧЕГО ТЕЛА

 

Теплоемкостью называют количество теплоты, которое необходимо сооб­щить телу (газу), чтобы повысить тем­пературу какой-либо количественной единицы на 1° С.

Для определения значений перечис­ленных выше тепло­емкостей доста­точно знать величину одной какой-либо - из них. Удобнее, всего иметь величину мольной теплоем­кости, то­гда массовая теплоемкость:

а объемная теплоемкость:

Объемная и массовая теплоемкости связаны между собой зависимостью:

где - плотность газа при нормаль­ных условиях.

Теплоемкость газа зависит от его тем­пературы. По этому признаку разли­чают среднюю и истинную теплоём­кость.

Если q- количествотеплоты, сообща­емой единице количества газа (или от­нимаемого от него) при изменении температуры газа от t₁ до t₂ то

Представляет собой среднюю тепло­ёмкость в пределах . Предел этого отношения, когда разность температур стремиться к нулю, называют истинной теплоёмко­стью.

 

 

ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС ГАЗА

 

Изохорный процесс – процесс сооб­щения или отнятия теплоты при по­стоянном объеме газа (v = const).

При постоянном объёме давление газа изменяется прямо пропорционально абсолютным температурам:

Внешняя работа газа при v = const равна нулю l=0.

количество теплоты или изменение внутренней энергии газа:

 

Изохорный процесс на pv – диа­грамме отображается прямой верти­кальной линией - изохора. При по­ложительном количестве тепла ли­ния идёт снизу вверх.

 

Изменение энтропии находится:

 

ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС ГАЗА.

 

Изобарный процесс – процесс сообще­ния или отнятия теплоты при по­стоян­ном давлении (р = const)

Кривая процесса называется изоба­рой.

Поскольку в изобарном процессе dp=0 то в системе не совершается техническая работа, а количество тепла необходимое для перехода тела из состояния 1 в состояние 2 определяется как:

Таким образом в изобарном термо­динамическом процессе подводимое (отводимое) к телу количество тепла пропорционально изменению энтальпии в данном процессе.Дан­ный вывод справедлив как для обра­тимого так и для необратимого про­цессов, при условии, что система находится в термодинамическом равновесии в начале и конце про­цесса.

В случае обратимого процесса:

Изобарный процесс на pv – диа­грамме отображается прямойгори­зонтальной линией. При подводетепла в процесс линия простираетсяслева направо.

Механическая работа в таком про­цессе:

Удельная располагаемая (полезная) внешняя работа:

Изменение удельной внутренней энергии:

Из уравнения состояния идеального газа можно получить следующее соот­ношение для изобарного процесса:

Таким образом, при изобарном про­цессе объём идеальногогаза пропор­ционален абсолютной температуре. При расширении газа температура по­вышается, при сжатии уменьшается.

Изменение энтропии в изобарном про­цессе может быть расчитано следую­щим образом:

 

 

АДИАБАТНЫЙ ПРОЦЕСС ГАЗА.

Процесс протекающий без подвода и отвода теплоты, т.е. при отсутствии теплообмена с окружающей средой, называют адиабатным, а кривая этого процесса–адиабатой. Условия процесса: dq=0, q=0.

Т.к. dq=0, то согласно первому закону термодинамики:

и

Таким образом совершаемая рабочим телом механическая работа в адиабат­ном термодинамическом процессе равна уменьшению внутренней энер­гии тела, техническая работа при этом пропорциональна изменению (умень­шению) энтальпии. В обратимом диа­батном процессе энтропия термодина­мического тела не меняется: S=Const.

Уравнение адиабаты в системе коор­динат pv– диаграммы при постоянной теплоёмкости ()для идеаль­ного газа: где - показатель адиабаты

 

 

Зависимости между начальными и ко­нечными параме­трами процесса: между р и v ,

между T и v

между р и T

Работу 1 кг газа находят по следую­щим формулам

Изменение внутренней энергии газа и работа адиабатного процесса равны по величине и противоположны по знаку..

Изменение внутренней энергии иде­ального газа в адиа­батном процессе может быть также выражено уравне­нием

 

Второй закон термодинамики

Второй закон термодинамики устанавливает направление протека­ния самопроизвольных тепловых про­цессов в природе и определяет условия превращения теплоты в работу. Закон утверждает, что теплота в природе са­мопроизвольно переходит только от тел более нагретых к менее нагретым.

В соответствии со вторым законом термодинамики для превращения теп­лоты в работу в любом тепловом дви­гателе необходимо иметь два тела с различными температурами. Более нагретое тело будет источником теп­лоты для получения работы, менее нагретое – теплоприемником. При этом к. п. д. теплового двигателя все­гда будет меньше единицы.

Второй закон динамики математиче­ски может быть выражен:

Где dS – бесконечно малое приращении энтропии системы;

dQ – бесконечно малое количество теплоты, полученной системой от ис­точника теплоты;

T- абсолютная температура источ­ника теплоты.

Знак неравенства соответствует необ­ратимым процессам, а равенства - об­ратимым. Следовательно, аналитиче­ское выражение второго закона термо­динамики для бесконечно малого об­ратимого процесса примет вид

dQ=TdS

а т.к. согласно первому закону термо­динамики

dQ=dU+pdV

то

TdS=dU+pdV.

Цикл Карно и его свойства.

Цикл Карно. Состоит из двух изотерм и двух адиабат. Этот цикл представ­ляет собой замкнутый процесс, со­вершаемый рабочим телом в идеаль­ной тепловой машине при наличии двух источников теплоты: нагревателя и холодильника.

Цикл Карно в pv -диаграмме

Процессы 1—2 и 3—4 являются изо­термическими, а 2—3 и 4—1 — адиа­батными. Начальная температура ра­бочего тела в цикле принимается рав­ной температуре нагревателя T₁. При изотермическом расширении от состо­яния 1 до состояния 2 рабочее тело получает от нагревателя количество теплоты q₁ при температуре T₁. На участке 2—3 рабочее тело адиабатно расширяется. При этом температура рабочего тела понижается от T₁ до T₂, а давление падаетот p₂ до p₃. При сжа­тии по изотерме 3—4 от рабочего тела отводится к холодильнику количество теплоты q₂ при температуре T₂. Дальнейшее сжатие по адиабате4—1 приводит к повышению температуры рабочего тела от T₂ до T₁, а рабочее тело возвращается в первоначальное состояние.

Суммарная работа цикла l_ц графически изображается площадью 12341.

Термический к. п. д. цикла:

Количество подведённой теплоты:

Количество отведённой теплоты:

Работа цикла Карно

Термическийк.п.д. цикла:

Цикл с подводом теплоты при посто­янном объёме состоит из двух адиабат и двух изохор

Характеристики цикла:

-степень сжатия

степень повышения давления

Количество подведённой теплоты:

Количество отведённой теплоты:

Работа цикла

Термическийк.п.д. цикла:

Цикл с подводом теплоты при посто­янном давлении состоит из двух адиа­бат, одной изобары и одной изохоры.

 

Характеристики цикла:

-степень сжатия

степень предварительного расширения.

 

Количество подведённой теплоты:

Количество отведённой теплоты:

Работа цикла

Термическийк.п.д. цикла:

Цикл с комбинированным под­водом теплоты состоит из двух адиабат, двух изохор и одной изобары

Характеристики цикла

; ;

Количество подведённой теплоты

Количество отведённой теплоты

Термическийк.п.д. цикла

 

 

Таблицы водяного пара.

Перегретый пар или насыщенный пар по своим свойствам значительно отли­чаются от идеальных газов. Уравнения для состояния паров весьма сложны и в расчётной практике не применяются. Для практических целей используют таблицы и диаграммы, составленные на основании опытных и теоретиче­ских данных. Таблицы составлены с высокой степенью точности для пере­гретых и насыщенных паров до темпе­ратуры 1000⁰С и давления 98,0 Мпа.

В таблицах для насыщенного пара приведены температуры насыщения, давления, значения удельных объёмов, энтальпия и энтропия жидкости и су­хого пара, теплота парообразования. В таблицах перегретого пара приведены для различных давлений и температур величины основных параметров: удельный объём, энтальпия и энтро­пия.

i – S диаграмма водяного пара.

Большим достоинством is диаграммы является то, что техническая работа и количество теплоты, участвующие в процессах, изображаются отрезками линий, а не площадями. При построе­нии is- диаграммы по оси ординат от­кладывается удельная энтальпия пара, а по оси абсцисс – удельная энтропия. За начало координат принято состоя­ние воды в тройной точке, где , .

Пользуясь данными таблиц водяного пара, на диаграмму наносят погра­ничные кривые жидкости и пара, схо­дящиеся в критической точке К. По­граничная кривая жидкости выходит из начала координат, т.к. в этой точке энтропию и энтальпию принимают равной нулю. Состояние воды отме­чают точками на соответствующих изобарах. Линии изобар в области влажного пара являются прямыми наклонными линиями расходящимися веером от пограничной кривой жидко­сти. В изобарном процессе:

или

Угловой коэффициент наклона изо­бары к оси абсцисс в каждой точке диаграммы числено равен абсолютной температуре данного состояния. Т.к. в области влажного пара изобара совпа­дает с изотермой, то согласно послед­нему уравнению изобары влажного пара являются прямыми линиями:

, а это и есть уравнение пря­мой линии. В области перегретого пара изобары имеют кривизну с вы­пуклостью, обращённой вниз. В обла­сти влажного пара наносится сетка ли­ний постоянной сухости пара (x=const) которые сходятся в критической точке К.

Изотермы в области влажного пара совпадают с изобарами. В области пе­регретого пара они расходятся: изо­бары поднимаются вверх, а изотермы представляют собой кривые линии, обращённые выпуклостью вверх. На диаграмму наносят сетку изохор, ко­торые имеют вид кривых, поднимаю­щихся более круто вверх по сравне­нию с изобарами. Обратимый адиа­батный процесс изображается верти­кальной прямой. Область лежащая ниже изобары тройной точки изобра­жает состояния смеси пар + лёд.

 

 

Адиабатический процесс водяного пара. Изображение процесса в p – V, i – S и T –S диаграммах.

Адиабатный процесс совершается без подвода и отвода теплоты, и энтропия рабочего тела при обратимом процессе остаётся постоянной величиной: s=const. Поэтому на is и Ts- диаграм­мах адиабаты изображаются верти­кальными прямыми: рис. а и б

 

При адиабатном расширении давление и температура пара уменьшаются; перегретый пар переходит в сухой, а затем во влажный пар. Из условий по­стоянства энтропии возможны опреде­ление конечных параметров пара, если известны параметры начального и один параметр конечного состояний.

На pv - диаграмме обратимый адиабат­ный процесс изображается некоторой кривой (рис. в)

Удельная работа в адиабатном про­цессе определяется из уравнения:

.

Изменение удельной внутренней энер­гии:

Многоступенчатое сжатие в ком­прессоре.

Для получения газа высокого давления применяют многоступенчатые ком­прессоры

в которых сжатие газа осуществляется политропно в нескольких последова­тельно соединённых цилиндрах с про­межуточным его охлаждением после каждого сжатия.

Применение сжатия газа в нескольких цилиндрах понижает отношение дав­лений в каждом из них и повышает объёмныйк.п.д. компрессора. Кроме того, промежуточное охлаждение газа после каждой ступени улучшает усло­вия смазки поршня в цилиндре и уменьшает расход энергии на привод компрессора.

идеальная индикаторная диаграмма трёхступенчатого компрессора, где 0-1 – линия всасывания в первую ступень;

1-2 – политропный процесс сжатия в первой ступени; 2-а – линия нагнета­ния из первой ступени в первый охла­дитель; а-3 – линия всасывания во вто­рую ступень; 3-4 – политропный про­цесс сжатия во второй ступени; 4-в – линия нагнетания из второй ступени во второй охладитель; в-5 – линия вса­сывания в третью ступень; 5-6 - по­литропный процесс сжатия в третьей ступени; 6-с – линия нагнетания из третьей ступени в резервуар или на производство. Отрезки 2-3, 4-5 изоб­ражают уменьшение объёма газа в процессе при постоянном давлении от охлаждения в первом и втором охла­дителях. Охлаждение рабочего тела во всех охладителях производится до од­ной и той же температуры, равной начальной Т₁, поэтому температуры газа в точках 1, 3 и 5 одинаковые и лежат на изотерме 1 – 7.

Отношение давлений во всех ступе­нях обычно берётся одинаковым:

При одинаковых отношениях давле­ний во всех ступенях, равенстве начальных температур и равенстве показателей политропы равны между собой и конечные температуры газа в отдельных ступенях компрессора:

Степень увеличения давления в каж­дой ступени или приzступеней

Степень увеличения давления в каж­дой ступени равна корню z-й степени из отношений конечного давления

к начальному

При равенстве температур газа у входа в каждую ступень и равенстве отно­шений давлений во всех цилиндрах получаем равенство затраченных ра­бот во всех ступенях компрессора:

Во второй ступени

Работа в третьей ступени

Откуда l₁=l₂=l₃

Полная удельная работа в джоулях, расходуемая на сжатие газа в трёх сту­пенях компрессора: l_к=3l₁

При одинаковых условиях сжатия газа количества теплоты, отводимые от газа в отдельных ступенях, равны между собой:

Теплоту отводимую от газа в любом охладителе при изобарном процессе охлаждения, находим по формуле:

 

В Ts- диаграммах процессы адиабат­ного сжатия изображены прямыми 1-2, 3-4, 5-6, а процессы охлаждения кри­выми 2-3, 4-5, 6-7.

Процессы политропного сжатия изоб­ражены кривыми 1-2, 3-4, 5-6, а про­цессы охлаждения в охладителях - ли­ниями 2-3, 4-5, 6-7.

 

 

Цикл ДВС со сгоранием при V=const

На рисунке изображена индикаторная диа­грамма двигателя, работающего с быстрым сгоранием топлива при постоянном объёме. В качестве горючего используется бензин, светильный или генераторный газ, спирты и др.

При ходе поршня из левого мёртвого поло­жения в крайнее правое через всасывающий клапан засасывается горючая смесь. Этот процесс изображён кривой 0-1, называется линией всасывания, она не является термо­динамическим процессом, т.к. в нём основ­ные параметры не изменяются, а изменя­ются только масса и объём смеси в цилин­дре. При обратном движении поршня вса­сывающий клапан закрывается, происходит сжатие горючей смеси. Изображается кри­вой 1-2, называется линией сжатия. В точке 2 происходит воспламенение горючей смеси от электрической искры. Сгорание горючей смеси происходит почти мгновенно, т.е. практически при постоянном объёме. Этот процесс изображён кривой 2-3. В результате сгорания топлива температура газа резко возрастает и давление увеличивается (точка 3). Затем продукты горения расширяются. Поршень перемещается в правое мёртвое положение, и газы совершают полезную ра­боту. На индикаторной диаграмме процесс расширения изображается кривой 3-4, назы­ваемой линией расширения. В точке 4 от­крывается выхлопной клапан, и давление в цилиндре падает почти до наружного давле­ния. При дальнейшем движении поршня справа на лево из цилиндра удаляются про­дукты сгорания через выхлопной клапан при давлении, несколько превышающим ат­мосферное давление. Изображается кривой 4-0 и называется линией выхлопа. Такой рабочий процесс совершается за четыре хода поршня или за два оборота вала. Такие двигатели называются четырёхтактными.

Цикл с подводом теплоты при постоянном объёме состоит из двух адиабат и двух изо­хор

Характеристиками цикла являются:

– степень сжатия

–степень повышения дав­ления

Количество подведённой теплоты:

Количество отведённой теплоты:

Работа цикла

Термическийк.п.д. цикла:

 

Цикл ДВС со сгоранием при p=const

Изучение циклов с подводом количе­ства теплоты при постоянном объёме показало, что для повышения эконо­мичности двигателя, работающего по этому циклу, необходимо применять высокие степени сжатия. Воздух при большом сжатии имеет настолько вы­сокую температуру что подаваемое в цилиндр топливо самовоспламеняется без запальных приспособлений. Раз­дельное сжатие воздуха и топлива поз­воляет использовать любое жидкое тяжёлое и дешёвое топливо – нефть, мазут, смолы, каменноугольные масла.

Таким достоинством обладают двига­тели, работающие с постепенным сго­ранием топлива при постоянном дав­лении. В них воздух сжимается в ци­линдре двигателя, а жидкое топливо распыляется сжатым воздухом от ком­прессора.

Идеальный цикл двигателя с посте­пенным сгоранием топлива при посто­янном давлении, т.е. цикл с подводом количества теплоты при постоянном давлении осуществляется следующим образом.

Газообразное рабочее тело с началь­ными параметрами p₁, v₁, T₁ сжима­ется по адиабате 1-2; затем телу по изобаре 2-3 сообщается некоторое ко­личество теплоты q₁. От точки 3 рабо­чее тело расширяется по адиабате 3-4. По изохоре 4-1 рабочее тело возвра­щается в первоначальное состояние, при этом в теплоприёмник отводится теплота q₂.

Характеристики цикла:

-степень сжатия

степень предварительного расширения.

 

Количество подведённой теплоты:

Количество отведённой теплоты:

Работа цикла

Термическийк.п.д. цикла:

 

Цикл ДВС с подводом тепла при V и p =const

В бескомпрессорном двигателе высо­кого сжатия со смешанным подводом количества теплоты жидкое топливо топливным насосом подаётся через топливную форсунку в головку ци­линдра в виде мельчайших капелек. Попадая в нагретый воздух, топливо самовоспламеняется и горит в течении всего периода, пока открыта форсунка: вначале при постоянном объёме, а за­тем при постоянном давлении.

Идеальный цикл двигателя со сме­шанным подводом количества теплоты изображён в pv–и Ts–диаграммах.

рабочее тело с начальными парамет­рами p₁, v₁, T₁ сжимается по адиабате 1-2 до точки 2. По изохоре 2-3 к рабо­чему телу подводится первая доля теплоты . По изобаре 3-4 подво­дится вторая доля теплоты . От точки 4 рабочее тело расширяется по адиабате 4-5. По изохоре 5-1 рабочее тело возвращается в первоначальное состояние – в точку 1, при этом отво­дится теплота в теплоприёмник.

Характеристики цикла являются:

-степень сжатия

–степень повышения дав­ления

-степень предварительного расширения.

Определим термический КПД цикла при условии что теплоёмкости c_p, c_v и показатель адиабаты k=c_p / c_v по­стоянны:

Первая доля подведённой теплоты:

Вторая доля подведённого количества теплоты:

Количество отведённой теплоты:

 

Термический КПД цикла

 

 

Формула Майера.

Особое значение в термодина­мике имеют теплоемкости газа при по­стоянном давлении, т.е. в изобарном процессе – и при постоянном объ­еме, т.е. в изохорном процессе – . Эти теплоемкости связываются формулой Майера

Отношение теплоемкостей

где k – показатель адиабаты.

Понятие «Холодильный коэффици­ент»

Холодильный коэффициент безраз­мерная величина (обычно больше еди­ницы), характеризующая энергетиче­скую эффективность ра­боты холодильной машины; равна от­ношению холодопроизводительности к количеству энергии (работе), затра­ченной в единицу времени на осу­ществление холодильного цикла. Определяется типом холодильного цикла, по котором у работает машина, совершенством её основных элементов и для одной и той же машины зависит от температурных условий её работы.

Холодильный коэффициент иде­альной холодильной машины, работа­ющей по обратному циклу Карно:

где T_мин и T_макс – соответственно низ­шая и высшая температуры в цикле.

 

Холодильный коэффициент воздуш­ной холодильной машины (рисунок) ,

где T₁ и T₂ – соответственно темпера­туры начала и конца адиабатного сжа­тия;

T₃ и T₄ – температуры начала и конца адиабатного расширения в детандере.

 

 

 

Повторный перегрев пара

Исследование работы паротурбинной установки показывает, что повышение начального давления и уменьшение конечного давления ведёт к увеличе­нию КПД цикла. Однако одно повы­шение начального давления увеличи­вает конечную влажность пара. Для уменьшения влажности пара в конце расширения повышают начальную температуру его. Одним из способов повышения степени сухости пара на выходе из турбины является вторич­ный его перегрев. Перегретый пар из котла с начальным давлением и тем­пературой поступает в первый ци­линдр турбины, состоящий из не­скольких ступеней, где расширяется по адиабате до некоторого давления p₁. Образовавшийся пар отводят в спе­циальный перегреватель, где он под­вергается вторичному перегреву при постоянном давлении. Затем его снова возвращают в турбину, где пар про­должает расширяться до давления в конденсаторе.

Точка 1 соответствует начальному со­стоянию пара; точка 2 – конечному со­стоянию пара за турбиной после вто­ричного перегрева. Конечная степень сухости в результате введения проме­жуточного перегрева повышается от x₂ до x₁. Кроме того вторичный перегрев пара даёт некоторый экономический эффект (2-3%), если средняя темпера­тура подвода теплоты в дополнитель­ном цикле 7-2-2^’-6-7 будет выше сред­ней температуры подвода теплоты в цикле с однократным перегревом, и эффект будет тем больше, чем выше температура в начальной и конечной точках промежуточного перегрева. При давлениях близких к критиче­скому и сверхкритическому, иногда применяют два промежуточных пере­грева и более. Тогда термический КПД цикла

Где –адиа­батноетеплопадение в первом и вто­ром цилиндрах турбины;

– количество теп­лоты, подведённое в котле и первом перегревателе;

-количество теплоты, подведённое во втором перегревателе.

Удельный расход пара

Энтальпия

Энтальпией термодинамического тела называют сумму внутренней энергии u и произ­ведения pv.

i = и + pv.

Дифференцируя данное соотношение полу­чим: di = du + pdv + vdp,

или du + pdv = di - vdp.

На основе первого закона термодинамикиdq = du + pdvпоследнее соотношение пе­репишется в виде:

dq = di - vdp,илиdq = dh + dl_t,

где dl_t - есть дифференциал технической работы (dl_t = - vdp).

Полученное уравнение является также вто­рой формулировкой первого закона термо­динамики, используя понятия энтальпии и технической работы.

Величина i может также рассматриваться как параметр состояния термодинамиче­ского тела наряду с ранее введенными p, v, T, и. Физический смысл величины iможет пояснен на основе уравнения dq = di - vdp, которое для процесса p =const запи­шется как:

dq_p = di. (86)

Откуда следует, что di есть элементарное количество теплоты, подведенное к термо­динамическому телу в процессе постоян­ного давления.