Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Цикл ДВЗ з підведенням теплоти під час сталого об’єму і сталого тиску. Цикл Тринклера (1904р)

Російський вчений Тринтлер запропо-нував безкомпресорний цикл Дизеля, в якому замість компресора паливо стискує-ться спеціальним пристроєм, який називає-ться паливним насосом. Паливний насос працює у такому режимі: спочатку паливо згоряє під час постійного об’єму, а потім під час постійного тиску. Теоретичний цикл цього ДВС є наступний:

Цикл Дизеля Д

Цикл Тринклера ;

;

;

;

– ступінь стиснення;

– ступінь попереднього підвищення тиску;

– ступінь попереднього розширення.

Для визначення ефективності циклу двигуна треба його порівняти з циклом Карно.

 

Цикл Тринклера

– цикл Карно;

– ізобарний цикл;

– ізохорно-ізобарний цикл;

– ізохорний цикл.


Лекція 19. .

Тема 12

Цикл газотурбінної установки (ГТУ)

Газотурбінні установки мають деякі пе-реваги перед ДВЗ:

1. Простота побудови установки.

2. Відсутність зворотно-поступально-го руху частин установки.

3. Мала вага і габарити установки як наслідок великих швидкостей обе-ртання вала (до 100 тис. об./хв.).

4. Великі потужності в одному агре-гаті.

5. Підвищений термічний ККД.

6. Можливість використання більш дешевих сортів палива.

Ці переваги ГТУ сприяли широкому їх використанню в різних галузях виробницт-ва, у стаціонарній енергетиці, сільському господарстві, авіації.

Розглянемо схему газотурбінної устано-вки.

 

1 – компресор;

2 – паливний насос;

3 – камера згоряння;

4 – сопловий апарат;

5 – лопатки;

6 – диск;

7 – кожух.

8_теплообмінник. У цій установці протікає роздільне сти-скання повітря і *пари. Повітря стискується в компресорі 1 і подається в камеру згоран-ня 3. Туди ж подається паливо паливним насосом 2. Продукти згоряння, які утворюються в камері згоряння, потрапляють під великим тиском у сопловий апарат, який призначений для перетворення потенціа-льної енергії потоку газів у кінетичну. З ве-ликою швидкістю потік газів поступає на лопатки турбіни. На лопатках потік газів змінює напрямок свого руху і віддає свою енергію лопаткам турбіни. За рахунок цього обертається диск 6, який знаходиться на валу, і вал обертається. З метою економ-мії енергії теп*лота може проходити через теплообмінний апарат 8, який знаходиться за турбіною. Продукти згоряння потрапля-ють у нього і підігрівають повітря, яке потім поступає в камеру згоряння. Вони мають велику температуру.

Циикл ГТУ зображений на рисунках:

1-2 – адіабатне стиснення робочого тіла;

2-3 – ізобарне підведення теплоти;

3-4 – адіабатне розширення;

4-1 – ізобарне відведення теплоти.

Характеристикою циклу є ступінь під-вищення тиску:

.

Термічний ККД циклу:

.

Де – показник ступення адіабати, який характеризує ступінь збагачення горючої суміші.


Тема 13

Цикли паросилових установок (ПСУ)

Цикл Карно для водяної пари

ш

Точка а характеризує 1 кг киплячої во-ди.

а-1 – ізобарно-ізотермічний процес па-роутворення;

1-2 – адіабатний процес розширення;

2-3 – ізобарно-ізотермічний процес кон-денсації водяної пари;

3-а – процес стиснення водяної пари.

;

;

;

;

;

.

Цикл Карно застосовувати на практиці в паросилових установках важко, тому що в адіабатному процесі 3-а стискується волога насичена водяна пара, що має достатньо великий початковий об’єм. Це вимагає не-обхідності використання громіздкої насос-ної установки, на роботу якої витрачається значна частина потужності установки, тому цей цикл на практиці не використовується.

Л.18.29 11*§2 Схема та робочий процес паросилової установки – цикл Ренкіна (стор. 320-329)

1 – паровий котел;

2 – топка парового котла;

3 – пароперегрівник;

4 – парова турбіна;

5 – електричний генератор;

6 – конденсатор;

7 – насос.

Перевагою є можливість використання будь-якого палива: рідкого, твердого, газо-подібного. Паливо потрапляє в топку 2 па-рового котла 1 де згоряє і утворюються продукти згоряння з температурою у залежності від типу палива. Гаря-чі гази обігрівають поверхню нагріву паро-вого котла, яка являє собою пучки труб: у трубах вода і пароводяна суміш,а зовні гарячі гази.

Циркуляція води

Процес руху води в контурі котла нази-вається природною циркуляцією, яка про-ходить під дією різниці густин різних об’є-мів води. Із парового котла виходить наси-чена пара з достатньо високою ступінню су-хості і поступає в пароперегрівник 3, де ізобарно перегрівається. Перегріта пара з параметрами і поступає в парову тур-біну, де спочатку проходить через сопло, потім поступає на лопатки турбіни. Обер-таються диски турбіни, вал турбіни, з яким зв’язаний ротор електричного генератора. Обертається ротор, і індуктується електрик-чний трьохфазний струм. Пара після турбі-ни поступає в конденсатор 6. Тиск пари складає в межах 0.04 бар, а . У конденсаторі пара конденсується в ізобарно-ізотермічному процесі. Конденсатор являє собою кожухотрубний теплообмінний апарат. У конденсаторі пара охолоджується водою. Установки, які працюють за цією схемою, називаються тепловими електричними станціями (ТЕС). ТЕС виробляє тільки електричну енергію. Розглянемо рv-діаграму циклу Ренкіна.

Точка а – початковий стан робочого ті-ла – кипляча вода;

а-1’’ – пароутворення в паровому котлі;

1``-1 – перегрів пари у пароперегрівни-ку, ізобарний процес;

1-2 – адіабатне розширення робочого ті-ла в турбіні;

2-3 – конденсація пари в конденсаторі;

3-а – підвищення тиску в насосі 7.

Ефективність цієї установки характери-зується термічним ККД:

; за Тs-діаграмою

;

.


Лекція 20. 11.12..

Термічний ККД циклу Ренкіна

У pv-діаграмі площа (а-1-2-3) являє собою роботу цикла.

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Розглянемо hs-діаграму.

Треба знати три величини: .

;

;

,

тепловий перепад.

.

Станції, які працюють за циклом Ренкі-на, називаються тепловими електрични-ми станціями (ТЕС). Причина такого не-великого ККД цих установок полягає в то-му, що втрачається велика кількість тепло-ти під час конденсації пари в конденсаторі. У цих установках теоретичний теплопере-пад не отримується, тому що є втрати на подолання тертя. Тобто, в турбіні протіка-ють необоротні процеси. Необоротність реа-льних процесів враховується введенням рі-зних ККД:

1. Внутрішній відносний ККД ;

2. Механічний ККД ;

3. ККД електрогенератора .

Кількість пари, необхідної для виробле-ння певної кількості електричної енергії, визначається з рівняння енергетичного ба-лансу, який для теоретичного циклу має вигляд:

, де

– витрати пари в ;

– теоретична питома робота турбіни, ;

– потужність електричного генера-тора, .

Дійсні цикли протікають необоротно через наявність тертя в різних частинах турбіни, на подолання якого витрачається частина роботи турбіни. Під час цього збільшується ентропія пари в кінцевому її стані, і тим самим збільшується ентальпія самої пари з до . Точка знаходиться наступним чином:

;

.

Тоді стане менше.

.

Абсолютний внутрішній ККД турбіни дорівнює відношенню корисної теплоти у дійсному процесі до теплоти, яка витра-чається в циклі. З урахуванням необорот-ності циклу рівняння енергетичного балан-су має вигляд:

.

Тоді – витрата пари буде дорівнював-ти:

;

;

.

Витрата пари, необхідної для вироблен-ня одного кВт електричної енергії, дорів-нює:

.

Витрата палива визначається за рівнянням теплового балансу у котельному агре-гаті:

,

– це витрата палива, – для твер-дого і рідкого палива і – для газоподіб-ного;

– це теплота спалювання однієї кі-лькісної одиниці палива, або ;

– ККД котлоагрегата;

– кількість пари, яка отримується, ;

– це теплота, яка витрачається для отримання 1 кг пари.

.

Витрата палива на вироблення 1 кВт енергії:

, або .

Оскільки теплота згоряння палива залежить від виду палива, у розрахунках використовують поняття умовне паливо, для якого .

Л.19.6.12

*§3 Вплив на термічний ККД циклу Ренкіна параметрів пари

1. Вплив параметрів пари на ККД

визначається за допомогою hs-діагра-ми. Вплив початкового тиску.

Якщо

 

, то . Закріпимо значення і . Змінюємо значення . Точка 1 характеризує початковий стан пари. Пара розширюється за адіабатою 1-2 і піс-ля розширення тепловий перепад дорівнює . Змінюємо , отримуємо точку стану 1`, і тоді , а . Таким чином, під час підвищення початкового тиску пари термі-чний ККД циклу Ренкіна збільшується.


Лекція 21. 18.12..

2. Вплив початкової температури па-ри на ККД.

;

.

Початкові параметри: , .

Змінюємо значення . і залишаються незмінними. Знаходимо на hs-діаграмі точку 1 і точку 2 по значенням , і . Підвищуємо до і знаходимо точки 1` i 2` під час незмінних і . З рисунка бачимо, що тепловий перепад більше теплового перепада , що говорить про те, що , так як . Тобто, з підвищенням початкової температури пари термічний ККД циклу Ренкіна збільшується. У 1920 р. , ; у 1940 р. , ; у 2007 р. , . Подальше підвищення початкових параметрів пари обмежується міцністю металів, з яких виготовляють парові котли, так як метал працює у дуже важких умовах: високий тиск і висока температура.

3. Вплив кінцевого тиску.

, – незмінні, змінюється тільки .

;

.

З рисунка видно, що зі зменшенням кі-нцевого тиску пари термічний ККД циклу Ренкіна підвищується. У теперішній час .

 

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...