Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Цикл паросиловой установки. Цикл Ренкина.Содержание книги
Поиск на нашем сайте
За основной цикл в паротурбинной установке принят идеальный цикл Ренкина. В этом цикле осуществляется полная конденсация рабочего тела в конденсаторе, вследствие чего вместо громоздкого малоэффективного компрессора для подачи воды в котёл применяют питательный водяной насос, который имеет малые габариты и высокий КПД. На pv- диаграмме точка 4 характеризует состояние кипящей воды в котле при давлении p1. Линия 4-5 изображает процесс парообразования в котле; затем пар подсушивается в перегревателе при давлении p1. Полученный пар по адиабате 1-2 расширяется в цилиндре парового двигателя до давления p2 в конденсаторе. В процессе 2 – пар полностью конденсируется до состояния кипящей жидкости при давлении p2 , отдавая теплоту парообразования охлаждающей воде. Процесс сжатия воды осуществляется в насосе; получающееся при этом повышение температуры воды ничтожно мало, и им в исследованиях при давлениях до 3,0 – 4,0 МПа пренебрегают. Линия 3-4 изображает изменение объёма воды при нагревании от температуры в конденсаторе до температуры кипения. Работа насоса изображается заштрихованной пл. 03 7. Энтальпия пара при выходе из перегревателя в точке 1 равна i1 и на Ts –диаграмме изображается пл. 9 34617109. Энтальпия пара при входе в конденсатор в точке 2 равна i2 и на Ts –диаграмме изображается пл. 9 . Энтальпия воды при выходе из конденсатора в точке равна i1 и на Ts –диаграмме изображается пл. 9 8109. Полезная работа пара в цикле Ренкина l изображается на pv- диаграмме пл. . Если в цикле Ренкина учитывать работу насоса, то процесс адиабатного сжатия воды в нём представится на Ts- диаграмме адиабатой , а изобара 3-4 соответствует нагреванию воды в котле при давлении p1 до соответствующей температуры кипения. Термический КПД цикла Ренкина определяется по формуле: Удельное количество теплоты в цикле подводится при p=const в процессах 3-4 (подогрев воды до температуры кипения), 4-6 (парообразование) и 6-1(перегрев пара) и равно разности энтальпий начальной и конечной точек процесса: Это удельное количество теплоты изображается на Ts –диаграмме пл. 8 . Отвод удельного количества теплоты q2 осуществляется в конденсаторе по изобаре 2- , следовательно Отводимая теплота изображается на Ts –диаграмме пл. Термический КПД цикла Ренкина:
Цикл воздушной компрессорной холодильной установки На рисунке изображена схема воздушной холодильной установки, где в качестве рабочего тела применяют воздух, являющийся наиболее удобным, безвредным и доступным рабочим телом. Воздушная холодильная установка работает следующим образом. Воздух, охлаждающий помещение 1, сжимается в компрессоре 2, в результате чего температура его увеличивается. Сжатый воздух при постоянном давлении нагнетается в теплообменник 3, в котором охлаждается водой до температуры окружающей среды. После этого сжатый воздух поступает в расширительный цилиндр, или детандер 4, где расширяется до начального давления. При расширении температура воздуха падает до -60 или -700С и холодильный воздух направляется для охлаждения помещения, где, нагреваясь, опять поступает в компрессор. в pv – и Ts – диаграммах: воздух в процессе 1-2 адиабатно сжимается от давления p1 до p2. В изобарном процессе 2-3 от воздуха отводится удельное количество теплоты внешнему источнику и температура его понижается от T2 до Т3. При адиабатном расширении в процессе 3-4 воздух дополнительно охлаждается от температуры Т3 до Т4. Далее в изобарном процессе 4-1 происходит отвод теплоты от охлаждаемого помещения (теплоотдатчика), в результате чего воздух нагревается от Т4 до Т1. Работа затрачиваемая на осуществление цикла, равна разности удельных количеств теплоты q1 и q2. Считая теплоёмкость постоянной имеем: Тогда холодильный коэффициент цикла: = Из адиабатных процессов 1-2 и 3-4 и
Но p2=p3, а p1=p4 тогда Окончательно имеем Где Т1 – температура охлаждаемого помещения или температура воздуха, засасываемого в компрессор. Т2– температура сжатого воздуха. Цикл паровой компрессорной холодильной установки Наибольшее распространение для охлаждения тел до температуры -200С получили холодильные установки, в которых холодильным агентом являются легкокипящие жидкости - аммиак, фреоны, сернистый ангидрид и другие при невысоких давлениях (желательно близких к атмосферному). На рисунке схема компрессорной установки, работающей на парах аммиака NH3. 1- компрессор; 2- конденсатор; 3- дроссельный вентиль; 4 – охлаждаемое помещение (испаритель) В компрессоре сжимается аммиачный сухой насыщенный пар или влажный пар с большой степенью сухости по адиабате 1-2 до состояния перегретого пара в точке 2. Из компрессора пар нагнетается в конденсатор, где полностью превращается в жидкость (процесс 2-3-4). Из конденсатора жидкий аммиак проходит через дроссельный вентиль, в котором дросселируется, что сопровождается понижением температуры и давления. Затем жидкий аммиак с низкой температурой поступает в охладитель, где, получая количество теплоты (в процессе 5-1) испаряется и охлаждает рассол, который циркулирует в охлаждаемых камерах. Процесс дросселирования как необратимый процесс изображается на диаграмме условной кривой 4-5. В паровой компрессорной установке не применяется расширительный цилиндр (детандер), а рабочее тело дросселируется в регулировочном вентиле. Замена расширительного цилиндра дросселем сопровождается возрастанием энтропии, что вызывает некоторую потерю холодопроизводительности, но эта замена значительно упрощает установку и даёт возможность легко регулировать давление пара и получать необратимую температуру в охладителе. Удельная работа затраченная на совершениецикла: = Холодильный коэффициент компрессорной аммиачной установки: Где - удельное количество теплоты, воспринимаемое аммиачным паром в охладителе. Холодильный коэффициент установки Значения энтальпий в уравнении определяют по is-диаграмме или по таблице аммиака. Паровые холодильные установки имеют большое преимущество перед воздушными. Они компактны, дёшевы и имеют более высокий холодильный коэффициент. Процесс парообразования в p – V диаграмме Фазовая pv – диаграмма системы, состоящей из жидкости и пара, представляет собой график зависимости удельных объёмов воды и пара от давления. Пусть вода при температуре 00С и некотором давлении ρ занимает удельный объём v 0 (отрезок NS). Вся кривая АЕ выражает зависимость удельного объёма воды от давления при температуре 00С. Т.к. вода вещество почти несжимаемое то кривая АЕ почти параллельна оси ординат. Если при постоянном давлении сообщать воде теплоту, то её температура будет повышаться и удельный объём увеличиваться. При некоторой температуре ts вода закипает, а её удельный объём v’ в точке А’ достигнет при данном давлении максимального значения. С увеличением давления растёт температура кипящей жидкости ts и объём v’ также увеличивается. График зависимости v’ от давления представлен кривой АК которая называется пограничной кривой жидкости. Характеристикой кривой является степень сухости x=0. В случае дальнейшего подвода теплоты при постоянном давлении начнётся процесс парообразования. При этом количество воды уменьшается, количество пара увеличивается. В момент окончания парообразования в точке В’ пар будет сухим насыщенным. Удельный объём сухого насыщенного пара обозначается v’’. Если процесс парообразования протекает при постоянном давлении то температура его не изменяется и процесс A’B’ является одновременно изобарным и изотермическим. В точках A’ и B’ вещество находится в однофазном состоянии. В промежуточных точках вещество состоит из смеси воды и пара. Такую смесь тел называют двухфазной системой. График зависимости удельного объёма v’’ от давления представлен кривой КВ, которая называется пограничной кривой пара. Если к сухому насыщенному пару подводить теплоту при постоянном давлении, то температура и объём его будут увеличиваться и пар из сухого насыщенного перейдёт в перегретый (точка D). Обе кривые АК и КВ делят диаграмму на три части. Влево от пограничной кривой жидкости АК до нулевой изотермы располагается область жидкости. Между кривыми АК и КВ располагается двухфазная система, состоящая из смеси воды и сухого пара. Вправо от КВ и вверх от точки К располагается область перегретого пара или газообразного состояния тела. Обе кривые АК и КВ сходятся в одной точке К, называемой критической точкой. Критическая точка является конечной точкой фазового перехода жидкость – пар, начинающегося в тройной точке. Выше критической точки существование вещества в двухфазном состоянии невозможно. Никаким давлением нельзя перевести газ в жидкое состояние притемпературах выше критической. Параметры критической точки для воды: tк=374,120С; vк=0,003147 м3/кг; ρк=22,115 МПа; iк=2095,2 кДж/кг sк=4,424 кДж/(кг·К).
Процесс p =const водяного пара. Изображение процесса в p – V, i – S и T –S диаграммах. На is – диаграмме изобара в области насыщенного пара представляется прямой линией, пересекающей пограничные кривые жидкости пара. При подводе теплоты к влажному пару степень сухости его увеличивается и он (при постоянной температуре) переходит в сухой, а при дальнейшем подводе теплоты – в перегретый пар. Изобара в области перегретого пара представляет собой кривую, направленную выпуклостью вниз. На pv – диаграмме изобарный процесс изображается отрезком горизонтальной прямой, который в области влажного пара изображает и изотермический процесс одновременно. На Ts – диаграмме в области влажного пара изобара изображается прямой горизонтальной линией, а в области перегретого пара – кривой, обращённой выпуклостью вниз. Значения всех необходимых величин для расчёта берутся из таблиц насыщенных и перегретых паров. Изменение удельной внутренней энергии пара: Внешняя работа: Подведённое удельное количество теплоты: В том случае, когда q задано и требуется найти параметры второй точки, лежащей в области двухфазных состояний, применяется формула для энтальпии влажного пара:
Процесс T=const водяного пара. Изображение процесса в p – V, i – S и T –S диаграммах. Изотермический процесс. На is – диаграмме в области влажного пара изотерма совпадает с изобарой и является прямой наклонной линией. В области перегретого пара изотерма изображается кривой с выпуклостью вверх. На pv – диаграмме в области влажного пара изотермический процесс изображается горизонтальной прямой. Для насыщенного пара этот процесс совпадает с изобарным. В области перегрева давление пара понижается, а процесс изображается кривой с выпуклостью к оси абцисс. На Ts – диаграмме изотермный процесс изображается отрезком горизонтали. Удельная внутренняя энергия водяного пара в отличие от внутренней энергии идеального газа изменяется в следствии изменения потенциальной составляющей, поэтому при T=const Подведённое удельное количество теплоты в процессе: Внешняя работа определяется из первого закона термодинамики:
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 Tмин и Tмакс – 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.
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-19; просмотров: 2155; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.144.89.152 (0.006 с.) |