Energetick? bilance parn? elektr?rny s turb?nou je na Obr. 519. Je vzorn?; ??innost parn? elektr?rny m??e b?t je?t? vy??? (a? 27 %). Energetick? ztr?ty, ke kter?m doch?z? p?i provozu parn? elektr?rny, lze rozd?lit na dv? ??sti. ??st ztr?t je zp?sobena nedokonalost? konstrukce a lze je sn??it bez zm?ny teploty v kotli a v kondenz?toru. Nap??klad uspo??d?n?m dokonalej?? tepeln? izolace kotle je mo?n? sn??it tepeln? ztr?ty v koteln?. Druh?, mnohem v?t?? ??st - ztr?ta tepla p?edan? vod? ochlazuj?c? kondenz?tor, se p?i dan?ch teplot?ch v kotli a v kondenz?toru ukazuje jako zcela nevyhnuteln?. Ji? jsme upozornili (§ 314), ?e podm?nkou provozu tepeln?ho stroje je nejen p??jem ur?it?ho mno?stv? tepla z topidla, ale i p?ed?n? ??sti tohoto tepla do chladni?ky.

Rozs?hl? v?deck? a technick? zku?enosti s konstrukc? tepeln?ch motor? a hlubok? teoretick? studie t?kaj?c? se provozn?ch podm?nek tepeln?ch motor? prok?zaly, ?e ??innost tepeln?ho motoru z?vis? na teplotn?m rozd?lu mezi oh??va?em a chladni?kou. ??m v?t?? je tento rozd?l, t?m v?t?? je ??innost parn? elektr?rny (samoz?ejm? za p?edpokladu odstran?n? v?ech v??e zm?n?n?ch technick?ch konstruk?n?ch nedokonalost?). Pokud je ale tento rozd?l mal?, tak ani ten technicky nejdokonalej?? stroj nem??e poskytnout v?raznou ??innost.Teoretick? v?po?et ukazuje, ?e pokud je termodynamick? teplota oh??va?e a chladni?ky , pak ??innost nem??e b?t v?t?? ne?

R??e. 519. P?ibli?n? energetick? bilance parn? elektr?rny s turb?nou

Tak?e nap??klad v parn?m stroji, p?ra, kter? m? v kotli teplotu 100 (nebo 373 ) a v lednici 25 (nebo 298 ), nem??e b?t ??innost vy???. , tedy 20 % (prakticky bude d?ky nedokonalosti za??zen? ??innost takov? instalace mnohem ni???). Pro zlep?en? ??innosti tepeln?ch stroj? je tedy nutn? p?ej?t na vy??? teploty v kotli a t?m i na vy??? tlaky p?ry. Na rozd?l od p?edchoz?ch stanic, kter? pracovaly p?i tlaku 12-15 atm (co? odpov?d? teplot? p?ry 200), modern? parn? elektr?rny za?aly instalovat kotle 130 atm nebo v?ce (teplota kolem 500).

M?sto zv??en? teploty v kotli by bylo mo?n? sn??it teplotu v kondenz?toru. To se v?ak uk?zalo jako prakticky nemo?n?. P?i velmi n?zk?ch tlac?ch je hustota p?ry velmi n?zk? a p?i velk?m mno?stv? p?ry pro?l? za jednu sekundu v?konnou turb?nou by musel b?t objem turb?ny a kondenz?toru s n? ne?nosn? velk?.

Krom? zv??en? ??innosti tepeln?ho motoru se lze vydat cestou vyu?it? „tepeln?ho odpadu“, tedy tepla odebran?ho vodou, kter? ochlazuje kondenz?tor.

R??e. 520. P?ibli?n? energetick? bilance KVET

Nam?sto vypou?t?n? vody oh??t? kondenz?torem do ?eky nebo jezera ji m??ete poslat potrub?m teplovodn?ho topen? nebo ji pou??t pro pr?myslov? ??ely v chemick?m nebo textiln?m pr?myslu. Je tak? mo?n? expandovat p?ru v turb?n?ch pouze do tlaku 5-6 atm. Z turb?ny p?itom vych?z? velmi hork? p?ra, kter? m??e slou?it k ?ad? pr?myslov?ch ??el?.

Stanice vyu??vaj?c? tepeln? odpad z?sobuje spot?ebitele nejen elektrickou energi? z?skanou mechanickou prac?, ale tak? teplem. ??k? se tomu kombinovan? tepl?rna a elektr?rna (CHP). P?ibli?n? energetick? bilance CHPP je uvedena na Obr. 520.

Technick? termodynamika

1. Kombinovan? v?roba tepla a elekt?iny je systematick? zp?sob, jak zlep?it ??innost za??zen? na v?robu elekt?iny. Nejjednodu??? sch?mata parn?ch turb?n kombinovan? v?roby tepla a elekt?iny. Energetick? charakteristiky KVET.

2. Kombinovan? v?roba tepla a elekt?iny je systematick? zp?sob, jak zlep?it ??innost za??zen? na v?robu elekt?iny. Nejjednodu??? sch?mata za??zen? na kombinovanou v?robu tepla a elekt?iny na b?zi plynov?ch spalovac?ch motor?. Energetick? charakteristiky KVET.

3. Parn? elektr?rny (SPU): Mezip?eh?ev p?ry, d?vody pou?it?, sch?mata, teoretick? a skute?n? ob?hy, ??innost a v?kon SPU.

4. Parn? elektr?rny (SPU): Sch?mata regenerace s v?b?ry, regenera?n? cykly v Ts-, hs-diagramech. ??innost regenera?n?ch cykl?. Vyu?it? tepla p?eh??t? odb?r? p?ry a tepla p?echlazen? kondenz?tu v regenera?n?ch oh??va??ch.

5. Termodynamika proud?n?: charakteristick? rychlosti a parametry adiabatick?ho proud?n? Rychlost zvuku, Laplaceova rovnice. Maxim?ln? a kritick? rychlosti, z?kladn? bezrozm?rn? ??sla. Podm?nky pro p?echod rychlosti proud?n? rychlost? zvuku. Princip obr?cen? vn?j??ch vliv?.

6. Termodynamika proud?n?: Statick? parametry a parametry brzd?n?. Vztah mezi statick?mi parametry a parametry brzd?n?.

7. Termodynamika proud?n?: v?tok plyn? a par z trysek.

8. Z?kladn? d?je s re?ln?mi plyny na p??kladu vodn? p?ry a jejich v?po?et pomoc? tabulek a diagram?: izobarick? d?j (kondenz?tor, chladi? kondenz?tu, chladi? p?eh??t?).

9. Z?kladn? d?je s re?ln?mi plyny na p??kladu vodn? p?ry a jejich v?po?et pomoc? tabulek a diagram?: izobarick? d?j (v?parn?k, p?eh??v?k, ekonomiz?r).

10. Z?kladn? d?je s re?ln?mi plyny na p??kladu vodn? p?ry a jejich v?po?et pomoc? tabulek a diagram?: adiabatick? d?j (turb?na a expand?r, ?erpadlo, ventil?tor).

11. Vlhk? vzduch: z?kladn? pojmy a vlastnosti vlhk?ho vzduchu. Vypo??tan? z?vislosti pro plynovou konstantu, zd?nlivou mol?rn? hmotnost, hustotu, tepelnou kapacitu, entalpii vlhk?ho vzduchu.

12. Vlhk? vzduch. HD diagram vlhk?ho vzduchu. Z?kladn? d?je vlhk?ho vzduchu.

13. Re?ln? l?tky. Kritick? situace. F?zov? diagramy stavu: pv-, Ts-, hs-. Termodynamick? vlastnosti vody. Termodynamick? tabulky, diagramy a stavov? rovnice vody.

14. Podm?nky pro rovnov?hu a stabilitu termodynamick?ch soustav: obecn? podm?nky pro stabiln? rovnov?hu jednof?zov? soustavy. Rovnov?ha dvouf?zov?ho syst?mu s ploch?m a zak?iven?m rozhran?m.

15. Podm?nky rovnov?hy a stability termodynamick?ch soustav: rovnov?ha t??f?zov? soustavy. Gibbsovo f?zov? pravidlo. F?zov? p?echody 1. druhu. Clapeyron-Clausiova rovnice. F?zov? stavov? diagram.

16. F?zov? diagram stavu RT. F?zov? stavov? diagramy: pv-, Ts-, hs-

17. GTU. Obecn? informace. Idealizovan? cyklus nejjednodu???ho GTP s izobarickou dod?vkou tepla.

18. GTU. Obecn? informace. Idealizovan? cyklus nejjednodu???ho GTP s izochorick?m p??vodem tepla.

19. GTU. Obecn? informace. Ob?h nejjednodu??? plynov? turb?ny s izobarick?m p??vodem tepla a nevratn?mi procesy komprese a expanze pracovn? tekutiny.

20. GTU. Obecn? informace. Regenerace v GTU.

21. Motory s plynnou pracovn? kapalinou. Obecn? informace. P?stov? spalovac? motory a jejich mechanick? ob?hy. Ide?ln? Otto?v cyklus: (po??te?n? ?daje, v?po?et charakteristick?ch bod?, p??kon, v?stupn? teplo cyklu, pr?ce cyklu, tepeln? ??innost, pr?m?rn? indikovan? tlak).

22. Motory s plynnou pracovn? kapalinou. Obecn? informace. P?stov? spalovac? motory a jejich mechanick? ob?hy. Ide?ln? Diesel?v cyklus: (po??te?n? ?daje, v?po?et charakteristick?ch bod?, p??kon, v?stupn? teplo cyklu, pr?ce cyklu, tepeln? ??innost, pr?m?rn? tlak indik?toru).

23. Motory s plynnou pracovn? kapalinou. Obecn? informace. Ide?ln? Trinkler?v cyklus: (po??te?n? ?daje, v?po?et charakteristick?ch bod?, vstup, v?stupn? teplo cyklu, pr?ce cyklu, tepeln? ??innost, pr?m?rn? indikovan? tlak).

24. Kompresor. Obecn? informace. Indik?torov? diagram skute?n?ho kompresoru. Ide?ln? jednostup?ov? kompresor. Provoz kompresoru, vliv charakteru procesu na chod kompresoru.

25. Kompresor. Obecn? informace. Nevratn? komprese v kompresoru, adiabatick? a izotermick? ??innost kompresoru. Vliv ?kodliv?ho prostoru na chod kompresoru. Objemov? ??innost kompresoru.

26. Kompresor. Obecn? informace. V?cestup?ov? kompresor. D?vody pou?it?, sch?ma, procesn? diagramy, rozlo?en? tlaku v kompresn?ch stupn?ch, teplo odv?d?n? v mezilehl?ch v?m?n?c?ch tepla.

27. Termodynamick? d?je ide?ln?ho plynu. Metodika studia hlavn?ch proces?. Skupiny proces? v pv- a Ts-diagramech. Pr?m?rn? integr?ln? teplota p??vodu procesn?ho tepla.

28. Termodynamika ide?ln?ho plynu. Sm?si ide?ln?ch plyn?. Obecn? ustanoven?. Dalton?v z?kon. Metody tuhnut? sm?si. Plynov? konstanta, zd?nliv? mol?rn? hmotnost, hustota, tepeln? kapacita, vnit?n? energie, entalpie, entropie sm?si plyn?. Entropie m?ch?n?.

29. Prvn? termodynamick? z?kon. Druhy energie. Teplo a pr?ce jsou formy p?enosu energie. Energetick? a tepeln? bilance technick?ho syst?mu. Absolutn? a relativn? charakteristiky technick?ho syst?mu na z?klad? bilan?n?ch rovnic 1. z?kona.

30. Druh? termodynamick? z?kon. Formulace a jejich vz?jemn? vztah. V?znam pojmu reverzibilita. Vn?j?? a vnit?n? nevratnost. Entropie. Zm?na entropie ve vratn?ch a nevratn?ch procesech. Analytick? vyj?d?en? 2. termodynamick?ho z?kona. Jednotn? rovnice (identita) termodynamiky pro uzav?en? syst?my

Kombinovan? v?roba tepla a elekt?iny je systematick? zp?sob, jak zv??it ??innost za??zen? na v?robu elekt?iny. Nejjednodu??? sch?mata parn?ch turb?n kombinovan? v?roby tepla a elekt?iny. Energetick? charakteristiky KVET.

Kombinovan? v?roba tepla a elekt?iny se naz?v? d?lkov? vyt?p?n?. Vezmeme-li v ?vahu, ?e vyu?it? tepeln?ho v?konu KVET je v ?ase zna?n? opo?d?no, pak je v posledn?ch letech z?ejm? roz???enost velk?ch region?ln?ch kotelen.

Pro kombinovanou v?robu tepla a elekt?iny jsou ur?eny kogenera?n? jednotky, kter? se buduj? v r?mci velk?ch m?st nebo pr?myslov?ch oblast?.

P?i kombinovan? v?rob? tepla a elekt?iny, kter? je hlavn?m znakem d?lkov?ho vyt?p?n?, se vyu??v? teplo uvoln?n? v oh??va??ch p?i kondenzaci p?ry, kter? nejprve proch?z? turb?nou. Toto teplo se v kondenza?n?ch elektr?rn?ch, jak ji? bylo zm?n?no, ztr?c? chladic? vodou.

P?i kombinovan? v?rob? tepla a elekt?iny se p?ra uvol?uje spot?ebiteli z (Meziprodukt. Z 1 kg ?erstv? p?ry p?ijme spot?ebitel teplo v mno?stv? (/ - fk shd) kcal / kg, kde / k je tepeln? obsah p?ry na v?stupu z n?zkotlak?ch kotl? a / kond - kondenz?t vr?cen? od spot?ebitele; z 1 kg p?ry z odb?ru turb?ny p?ijme spot?ebitel ( / v?fuk - / c.

Kombinovan? v?roba tepeln? a elektrick? energie m? v?znamn? v?hody. V p??padech, kdy jsou vedle spot?ebi?? elektrick? energie i spot?ebi?e tepeln? energie (pro vyt?p?n?, pro technologick? ??ely), je mo?n? vyu??t teplo odpadn? p?ry parn? turb?ny. Sou?asn? je v?ak tlak odv?d?n? p?ry nebo, jak se b??n? naz?v?, protitlak, zcela ur?en parametry p?ry nezbytn?mi pro spot?ebi?e tepla. Tak?e nap?. p?i pou?it? p?ry pro buchary a lisy je jej? po?adovan? tlak 10 - 12 atm, v ?ad? technologick?ch proces? se pou??v? p?ra o tlaku 5 - 6 atm. Pro ??ely vyt?p?n?, kdy je pot?eba oh?ev vody na 90 - 100 C, lze pou??t p?ru o tlaku 1 1 - 1 2 atm.

a-pr?myslov? CHP;
b- vyt?p?n? CHPP;
1 - kotel (vyv?je? p?ry);
2 - palivo;
3 - parn? turb?na;
4 - elektrick? gener?tor;
5 - kondenz?tor v?fukov? p?ry z turb?ny;
6 - ?erpadlo kondenz?tu;
7- regenera?n? oh??va?;
8 - nap?jec? ?erpadlo parn?ho kotle;
7-sb?rn? n?dr? na kondenz?t ( je lep?? tam d?t odvzdu??ova?)
9 - spot?ebi? tepla;
10 - s??ov? oh??va? vody;
11-s??ov? ?erpadlo;
?erpadlo oh??va?e s?t? 12 kondenz?tu

Je zvykem charakterizovat ??innost provozu KVET Faktor vyu?it? tepla:

Mno?stv? elektrick? a tepeln? energie, v dan?m po?ad?, dan? spot?ebiteli za jednotku ?asu

B - spot?eba paliva za stejnou dobu

Ni??? v?h?evnost paliva

2 Kombinovan? v?roba tepla a elekt?iny je systematick? zp?sob, jak zv??it ??innost za??zen? na v?robu elekt?iny. Nejjednodu??? sch?mata za??zen? na kombinovanou v?robu tepla a elekt?iny na b?zi plynov?ch spalovac?ch motor?. Energetick? charakteristiky KVET.

1. ??st v ot?zce ?. 1 ( Kombinovan? v?roba tepla a elekt?iny je systematick? zp?sob, jak zv??it ??innost za??zen? na v?robu elekt?iny.)

Kombinovan? v?roba tepla a elekt?iny je spole?n? (kombinovan?) integrovan? v?roba 2 produkt?: tepla a elekt?iny. Schematick? diagram nejjednodu??? CHP na b?zi plynov? turb?ny (CCP) je zn?zorn?n na obr?zku:

Popis technologie:

Nejjednodu??? za??zen? s plynovou turb?nou (GTP) se skl?d? ze spalovac? komory (1), plynov? turb?ny (2) a vzduchov?ho kompresoru (3). Plynov? turb?na zde slou?? k pohonu synchronn?ho gener?toru (4) a kompresoru. Princip ?innosti CCGT je jednoduch?: kompresorem stla?en? vzduch je vst?ikov?n do spalovac? komory, do kter? je tak? p?iv?d?no plynn? nebo kapaln? palivo. V?sledn? produkty spalov?n? jsou pos?l?ny do turb?ny, pro kterou jsou pracovn? tekutinou. Plyny odv?d?n? v turb?n? zde nejsou vypou?t?ny do atmosf?ry jako u jednoduch?ho GTP, ale vstupuj? do kotle na odpadn? teplo (8), kde je jejich teplo vyu??v?no k v?rob? p?ry a zaji?t?n? termodynamick?ho ob?hu obvykl?m zp?sobem. P?ra jde do parn? turb?ny (5), odkud jde ke spot?ebiteli.

V tomto sch?matu se k v?rob? pr?ce a tepla pou??v? turb?na na kombinovanou v?robu tepla a elekt?iny. 2 odb?r p?ry z parn? turb?ny. 11 je kondenz?tor.

??innost provozu KVET je charakterizov?na faktorem vyu?it? tepla:

Pom?r mno?stv? pr?ce a tepla odevzdan?ch spot?ebiteli k teplu uvoln?n?mu p?i spalov?n? paliva

Qnr - ni??? v?h?evnost;

B je spaln? teplo;

My a Qtp - mno?stv? elektrick? (ka?d? gener?tor m? vlastn?) a tepeln? energie poskytnut? spot?ebiteli

PSU: genera?n? sch?ma s v?b?ry, regenera?n? cykly v T-s a sh-s diagr., regenerovan? ??innost. cykly, pou?it? teplo p?eh??t? ods?vac?ch par a teplo podchlazen? kondenz?tu v regenera?n?ch oh??va??ch.

Parn? elektr?rna (SPU) je tepeln? stroj, ve kter?m pracovn? tekutina proch?z? f?zov?mi p?em?nami. Zdroje nap?jen? jsou ?iroce pou??v?ny v tepeln?ch elektr?rn?ch (TPP) k v?rob? elekt?iny. PSU se tak? pou??vaj? ve vodn? a ?elezni?n? doprav?. Jako dopravn? motor je PSU necitliv? na p?et??en?, ekonomick? v jak?mkoli re?imu. Vyzna?uje se jednoduchost? a spolehlivost? konstrukce, men??m zne?i?t?n?m ?ivotn?ho prost?ed? ve srovn?n? se spalovac?m motorem. V ur?it? f?zi v?voje technologie, kdy ot?zka zne?i?t?n? ?ivotn?ho prost?ed? nebyla tak akutn? a topeni?t? s otev?en?m plamenem se zd?lo nebezpe?n?, nahradily plynov? motory PSU v doprav?. V sou?asn? dob? je parn? stroj pova?ov?n za perspektivn? z ekonomick?ho i ekologick?ho hlediska.

V PSU lze pou??t jak p?stov? v?lec, tak parn? turb?nu jako jednotku, kter? odeb?r? pracovn? tekutinu u?ite?nou pr?ci. Vzhledem k tomu, ?e turb?ny jsou nyn? v?ce vyu??v?ny, budeme v budoucnu uva?ovat pouze o instalac?ch parn?ch turb?n. Jako pracovn? tekutinu PSU lze pou??t r?zn? l?tky, ale hlavn? pracovn? tekutinou je (a v dohledn? dob? z?stane) voda. To je zp?sobeno mnoha faktory, v?etn? jeho termodynamick?ch vlastnost?. Proto budeme v budoucnu pova?ovat nap?jec? zdroj s vodou za pracovn? tekutinu. Sch?ma nejjednodu???ho PSU je zn?zorn?no na obr?zku

V parn?m kotli 1 se voda p?em??uje na p?eh??tou p?ru s parametry p 1 , t 1 , i 1 , kter? vstupuje parovodem do turb?ny 2, kde adiabaticky expanduje na tlak p2 s prov?d?n?m technick? pr?ce, kter? uv?d? do ot??en? rotor elektrick?ho gener?toru 3. Pot? p?ra vstupuje do kondenz?toru 4, co? je trubkov? v?m?n?k tepla. Vnit?n? povrch trubek kondenz?toru je chlazen cirkuluj?c? vodou.

V kondenz?toru je pomoc? chladic? vody odeb?r?no v?parn? teplo p??e a p?ra proch?z? za konstantn?ho tlaku p 2 a teplotu t2 do kapaliny, kter? je p?iv?d?na do parn?ho kotle 1 pomoc? ?erpadla 5. V budoucnu se cyklus opakuje.

Charakteristick? vlastnosti PSU jsou:

P??tomnost f?zov?ch p?em?n v kotli a kondenz?toru;

Produkty spalov?n? paliva se p??mo ne??astn?

cyklu, ale jsou pouze zdrojem tepla q1, p?en??en?ho p?es

st?nou k pracovn?mu t?lu;

Cyklus je uzav?en a teplo q2 je p?ed?v?no do okol? p?es teplosm?nnou plochu;

Ve?ker? teplo se odeb?r? p?i minim?ln? teplot? cyklu, kter? se nem?n? vlivem izobarick?ho f?zov?ho p?echodu;

V PSU m??eme z?sadn? implementovat Carnot?v cyklus.

1.2. Zlep?en? tepeln? ??innosti parn?ch elektr?ren na z?klad? vyu?it? regenera?n?ho cyklu

Navzdory tomu, ?e v sou?asn? dob? doch?z? k masov?mu rozvoji vysok?ch a ultravysok?ch parametr? p?ry ( = 23...30 MPa;
= 570...600°C) a hlubok? vakuum v kondenz?toru (97 %, pop? p 2 = 0,003 MPa), tepeln? ??innost Rankinova cyklu nep?esahuje 50 %. V re?ln?ch instalac?ch je pod?l u?ite?n? vyu?it?ho tepla je?t? men?? kv?li ztr?t?m spojen?m s vnit?n? nevratnost? proces?. V tomto ohledu byly navr?eny dal?? metody pro zlep?en? tepeln? ??innosti parn?ch elektr?ren. Zejm?na pou?it? p?edeh?evu nap?jec? vody v d?sledku odpadn? p?ry (regenera?n? cyklus). Zva?te tento cyklus.

Zvl??tnost? tohoto cyklu je, ?e kondenz?t, kter? m? teplotu 28 ... 30 ° C za kondenz?torem, p?ed vstupem do kotle, je oh??v?n ve speci?ln?ch v?m?n?c?ch tepla P1-PZ (obr. 8, a) s odebranou p?rou z mezistup?? turb?ny. Prov?d?n?m postupn?ho oh?evu vody d?ky postupn?mu odeb?r?n? tepla p?ry v procesu jej? expanze je mo?n? realizovat my?lenku regenera?n?ho Carnotova cyklu, jak je zn?zorn?no na obr. 8b pro ?sek cyklu v oblasti syt? p?ry.

R??e. 8. Sch?ma p.s. y (a) a obraz regenera?n?ho cyklu (b)

Zv??en?m po?tu extrakc? do nekone?na (extr?mn? regenera?n? cyklus) je mo?n? p?ibl??it proces expanze k te?kovan? k?ivce, kter? bude ekvidistantn? k?ivkou procesu oh?evu 4 – 4". To je v?ak technicky nemo?n? realizovat a pou?it? p?ti a? osmi stup?? oh?evu je prakticky ekonomicky opodstatn?n?. P.S.C. cyklus s regenerac?, p??sn? vzato, nelze na T-s diagramu zn?zornit, proto?e je konstruov?n pro konstantn? (1 kg) mno?stv? l?tky, zat?mco v cyklu s regenerac? je mno?stv? p?ry po d?lce turb?ny r?zn?. Proto cyklus zn?zorn?n? na Obr. 8b je pon?kud libovoln?. P?i odb?ru p?ry pro oh?ev kondenz?tu se na jedn? stran? sni?uje spot?eba tepla na v?robu p?ry, ale na druh? stran? se z?rove? sni?uje pr?ce p?ry v turb?n?. Navzdory opa?n? povaze t?chto vliv? se v?b?r v?dy zvy?uje. Vysv?tluje se to t?m, ?e p?i oh?evu nap?jec? vody vlivem kondenza?n?ho tepla odebran? p?ry odpad? v ?seku 4–4 p??vod tepla z extern?ho zdroje“ a t?m pr?m?rn? teplota p??vodu tepla z extern? zdroj v regenera?n?m cyklu nar?st? (extern? dod?vka tepla q 1 se prov?d? pouze v oblasti 4"- 5 - 6- 7).

Regenera?n? oh?ev nap?jec? vody nav?c sni?uje nevratnost v procesu p?enosu tepla z plyn? do vody v oblasti 4" – 5, proto?e se sni?uje teplotn? rozd?l mezi plyny a p?edeh??tou vodou.

?koly spojen? s realizac? regenera?n?ho cyklu lze pohodln? ?e?it pomoc? diagramu. Chcete-li to prov?st, zva?te obvod a regenera?n? cyklus PS. s jedn?m v?b?rem (obr. 9). Pr?se??k expanzn? adiabaty 1 – 2 (obr. 9b) s extrak?n? izobarou d?v? bod 0, kter? charakterizuje stav p?ry p?i extrakci.

R??e. 9. Sch?ma p.s. y s jedn?m regenera?n?m odb?rem p?ry

(a) a obraz proces? i - s-diagram (b)

Z Obr. 9, je z?ejm?, ?e z 1 kg p?ry vstupuj?c? do turb?ny expanduje kg p?ry pouze na zvolen? tlak, ??m? vznik? u?ite?n? pr?ce a () kg expanduje v turb?n? na kone?n? tlak. U?ite?n? pr?ce tohoto proudu p?ry. Celkov? pr?ce 1 kg p?ry v regenera?n?m cyklu:

Mno?stv? tepla vynalo?en?ho na z?sk?n? 1 kg p?ry: (10)

Tepeln? ??innost regenera?n?ho cyklu: . (jeden?ct)

Procesy v regenera?n?ch oh??va??ch jsou pova?ov?ny za izobarick? a p?edpokl?d? se, ?e voda opou?t? oh??va? ve stavu nasycen? p?i tlaku p?ry v p??slu?n? extrakci (atd.).

Mno?stv? odebran? p?ry se ur?? z rovnice tepeln? bilance pro sm??ovac? oh??va?:

odkud: , (13)

kde je entalpie kapaliny p?i extrak?n?m tlaku; je entalpie p?ry odebran? z turb?ny; je entalpie kondenz?tu opou?t?j?c?ho kondenz?tor. Podobn? je mo?n? ur?it rychlost proud?n? p?ry v m?stech libovoln?ho v?b?ru.

Pou?it? regenera?n?ho oh?evu nap?jec? vody zvy?uje tepelnou ??innost s.c. cyklu. y o 8...12 %.

??elem samostatn? pr?ce je osvojen? metodiky v?po?tu regenera?n?ho cyklu za??zen? s parn? turb?nou a stanoven? hlavn?ch termodynamick?ch ukazatel? studovan?ho cyklu v?etn? tepeln? ??innosti s posouzen?m ztr?t exergie v hlavn?ch prvc?ch parn?ho turb?nov?ho za??zen?. parn? elektr?rna.

Termodynamika proud?n?: charakteristick? rychlosti a parametry adiabatick?ho proud?n? Rychlost zvuku, Laplaceova rovnice. Maxim?ln? a kritick? rychlosti, z?kladn? bezrozm?rn? ??sla. Podm?nky pro p?echod rychlosti proud?n? rychlost? zvuku. Princip obr?cen? vn?j??ch vliv?.

Pojem rychlosti zvuku je d?le?it? v termodynamice proud?n?, proto?e podzvukov? a nadzvukov? proud?n? m?dia m? kvalitativn? rozd?ly: jak?koli dopady d?vaj? opa?n? v?sledky u podzvukov?ch a nadzvukov?ch proud?n?; v?echny parametry proud?n? p?i podzvukov?m proud?n? se m?n? plynule, p?i nadzvukov?m proud?n? je mo?n? parametry m?nit skokem, nespojitost? proud?n?.

Rychlost zvuku (a, m/s) je rychlost ???en? zvukov?ch vln. Vlny jsou poruchy ????c? se v prost?ed? n?jak? fyzik?ln? veli?iny charakterizuj?c? stav tohoto prost?ed?. Zvukov? vlny se naz?vaj? slab? poruchy ????c? se v elastick?m prost?ed? - mechanick? vibrace s mal?mi amplitudami.

Nap??klad v ur?it?m okam?iku vn?j?? t?leso, naz?van? zdroj zvuku, zp?sobuje slab? mechanick? poruchy. V?sledkem je n?r?st tlaku dp. Rychlost ???en? tohoto v?buchu je rychlost zvuku, ozna?ovan? „a“.

Proces ???en? zvukov?ho ru?en? je adiabatick? proces popsan? Laplaceovou rovnic?

Spl?uje rovnici adiabatick?ho d?je ide?ln?ho plynu (7.19), kterou zn?zorn?me ve tvaru

p/ p k = konst

Rychlost zvuku tak z?vis? na povaze m?dia (kR) a teplot? m?dia.

Vzhledem k tomu, ?e teplota m?dia v proud?n? (10 5) se m?n? se zm?nou sou?adnice x, m?n? se rychlost zvuku p?i pohybu z jednoho ?seku do druh?ho.V tomto ohledu je pot?eba koncepce lok?ln? rychlosti zvuku. srozumiteln?.

M?stn? rychlost zvuku naz?van? rychlost ???en? zvuku v dan?m bod? proudu.

Maxim?ln? a kritick? pr?toky

Rychlost proud?n? lze ur?it z rovnice energie proud?n?

V p??pad?, kdy lze po??te?n? rychlost proud?n? zanedbat (W| = 0), m? tvar posledn? vztah

Ve vzorc?ch (10.29), (10.30) je entalpie dosazena pouze v J/kg, pak bude m?t rychlost rozm?r m/s. Pokud je entalpie definov?na jako kJ/kg, vztah (10.30) se odpov?daj?c?m zp?sobem m?n?

Aktu?ln? rychlost dosahuje maxim?ln? hodnota w MaKc v ?seku, kde entalpie proud?n? dosahuje nuly h = 0, k tomu doch?z? p?i proud?n? do pr?zdna (p = 0) a podle vztahu parametr? v procesu adiabatick? expanze (7.21) T = 0 Dosa?en? maxim?ln? rychlosti proud?n?m odpov?d? p?em?n? ve?ker? energie chaotick?ho (tepeln?ho) pohybu molekul na energii usm?rn?n?ho, uspo??dan?ho pohybu.

V??e uveden? anal?za n?m umo??uje stanovit, ?e pr?tok m??e nab?vat hodnot v rozmez? 0...Wmax

Z rovnice hybnosti (10.12) vypl?v? vztah mezi zm?nou tlaku a zm?nou rychlosti proud?n?: zrychlen? proud?n? (dw > 0) je doprov?zeno poklesem tlaku (dp).< 0) и наоборот. Возвращаясь к соотношению параметров в адиабатном процессе расширения, устанавливаем неизбежное уменьшение температуры ускоряющегося адиабатного потока и, согласно (10.28), падение величины скорости звука. Изменение параметров адиабатного ускоряющеюся потока, установленное выше, иллюстрирует рис. 10.5.

Graf ukazuje, ?e existuje ?sek proud?n?, ve kter?m se jeho rychlost co do velikosti shoduje s m?stn? rychlost? zvuku. Naz?v? se kritick? ?sek toku, proto?e odd?luje podzvukov? a nadzvukov? ??sti toku, kter? se od sebe kvalitativn? li??. Kritick? parametry proud?n? - parametry v sekci kan?lu, kde rychlost proud?n? je rovna m?stn? rychlosti zvuku.

Pr?tok se v tomto p??pad? naz?v? kritick? pr?tok.

Pom?r kritick?ho tlaku (Pcr) je pom?r kritick? hodnoty tlaku pr?toku plynu (pcr) k jeho tlaku (p ()) ve vstupn? ??sti kan?lu p?i po??te?n? rychlosti rovn? nule.

?cr = Pcr/Ro- (10,32)

P?i v?po?tech a anal?ze pr?toku je vhodn? pou??vat nikoli absolutn? hodnoty rychlosti, ale relativn? charakteristiky:

??slo M - pom?r rychlosti proud?n? v dan?m ?seku k m?stn? rychlosti zvuku

M = w/a; (10,33)

~ ??slo l je pom?r rychlosti proud?n? v dan?m

pr??ez na kritickou rychlost proud?n?

A = w/acr; (10,34)

~ ??slo ? - pom?r rychlosti proud?n? v dan?m ?seku k rychlosti zvuku ve stojat?m proud?n?

??slo A - pom?r pr?toku v dan? sekci k maxim?ln?mu pr?toku: A \u003d w / wmax

Obecn? informace

T?m?? a? do 70. let 20. stolet? byl jedin?m tepeln?m motorem pou??van?m v pr?myslu parn? p?stov? motor, kter? byl neefektivn? a pracoval na n?zkotlakou sytou p?ru. Prvn? nep?etr?it? pracuj?c? tepeln? stroj (parn? stroj) vyvinul I.I. Polzunov. Prvn? v?z byl atmosf?rick?. P?i p?ipojen? jedn? z p?stov?ch komor ke kotli se p?st p?soben?m tlaku p?ry zvedl, na?e? se parn? distribu?n? ventil oto?il a od??zl dutinu p?stu od kotle. Trubic? byla vst?ikov?na voda, p?ra kondenzovala a pod p?stem se vytvo?ilo vakuum. P?soben?m atmosf?rick?ho tlaku p?st klesal a vykon?val u?ite?nou pr?ci.

V 80. letech 20. stolet? byl cyklus ?innosti spalovac?ch motor? (Ott?v cyklus) prakticky zvl?dnut?, ale v podstat? tento cyklus odr??? principy mnoha dal??ch vyn?lezc? a zejm?na princip Beau-de-Roche.

Ide?ln? ob?h takov?ho motoru, naz?van? ob?h spalovac?ch motor? s dod?vkou tepla do plynu o konstantn?m objemu, zahrnuje adiabatick? stla?ov?n? pracovn?ho plynu, izochorick? p??vod tepla do plynu, adiabatickou expanzi pracovn? tekutiny a izochorick? p?enos tepla pracovn? tekutinou.

Tepeln? motor Nikolause Augusta Otta neumo??oval vysokou kompresi, a proto byla jeho ??innost n?zk?. Ve snaze vytvo?it modern?j?? spalovac? motor s vysokou ??innost? vyvinul n?meck? in?en?r R. Diesel jin? princip ?innosti, kter? se li?il od principu ?innosti Ottova motoru.

Prvn? pokus zbavit se kompresoru pat?? na?emu krajanovi prof. G.V. Trinkler, kter? v roce 1904 postavil nekompresorov? motor. Motor Trinkler nebyl za?azen do s?riov? v?roby, p?esto?e byl vyroben v jedn? z n?meck?ch tov?ren (z?vod Kerting). U dieselov?ch motor? bez kompresoru byl proveden nov? t?et? pracovn? cyklus. Ide?ln? cyklus tohoto motoru, naz?van? cyklus se sm??en?m p??vodem tepla, se skl?d? z adiabatick? komprese vzduchu, izochorick?ho a n?sledn? izobarick?ho p??sunu tepla, adiabatick? expanze plyn? a izochorick?ho p?enosu tepla.

Tepeln? motory, ve kter?ch jsou plynn? produkty spalov?n? sou?asn? pracovn? kapalinou, se naz?vaj? spalovac? motory. Spalovac? motory jsou vyr?b?ny ve form? p?stov?ch motor?, plynov?ch turb?n 1 a proudov?ch motor?.

Tepeln? motory (parn? motory), ve kter?ch jsou produkty spalov?n? pouze oh??va?em (z??i?em tepla), a funkce pracovn? tekutiny pln? kapaln? a parn? f?ze, se naz?vaj? motory s vn?j??m spalov?n?m. Spalovac? motory - parn? elektr?rny: parn? stroje, parn? turb?ny, jadern? elektr?rny.

Perfektn? Otto?v cyklus

Adiabatick? a izotermick? ??innost

Ve skute?nosti je provoz kompresoru ovlivn?n nejen vlivem ?kodliv?ho objemu, ale tak? t?en?m plynu a zm?nou tlaku plynu p?i s?n? a vyjmut? z v?lce.

Obr?zek 1.85 ukazuje skute?n? indik?torov? diagram. Na sac?m potrub? vlivem nerovnom?rn?ho pohybu p?stu, setrva?nosti pru?iny a ventilu tlak plynu ve v?lci kol?s? a je ni??? ne? po??te?n? tlak plynu p1. Na lince vytla?ov?n? plynu z v?lce se ze stejn?ch d?vod? ukazuje tlak plynu v?t?? ne? kone?n? tlak p2. Polytropick? komprese realizovan? v chlazen?ch kompresorech je srovn?v?na s reverzibiln? izotermickou kompres? s vyu?it?m izotermick? ??innosti. iout = lout/lkp.

Adiabatick? nevratn? komprese realizovan? v nechlazen?ch kompresorech je porovn?v?na s adiabatickou reverzibiln? kompres? pomoc? adiabatick? ??innosti. iad = ml?denec/lka.

U r?zn?ch kompresor? se hodnota izotermick? ??innosti pohybuje v rozmez? iiz = 0,6?0,76; hodnota adiabatick? ??innosti - iad = 0,75?0,85.

Entropie m?ch?n?.

?s cm = – R cm ? r i ln r i - entropie m?ch?n? pro sm?s 2 plyn?.

??m je v?t??, t?m je proces m?ch?n? nevratn?.

Z?vis? na slo?en? sm?si, nez?vis? na teplot? a tlaku.

?s cm / R cm z?vis? na kvantitativn?ch pom?rech slo?ek sm?si a nez?vis? na jejich povaze.

Prvn? z?kon termodynamiky. Druhy energie. Teplo a pr?ce jsou formy p?enosu energie. Energetick? a tepeln? bilance technick?ho syst?mu. Absolutn? a relativn? charakteristiky technick?ho syst?mu na z?klad? bilan?n?ch rovnic 1. z?kona.

Prvn? z?kon termodynamiky- z?kon zachov?n? a p?em?ny energie pro termodynamick? syst?my a procesy

Analyticky to lze napsat W = const, nebo

W 1 – W 2 \u003d 0,

kde W 1 , W 2 - v po??te?n?m a kone?n?m stavu, energie uva?ovan?ho izolovan?ho TS.

Z v??e uveden?ho vypl?v? formulace prvn?ho termodynamick?ho z?kona: zni?en? a v?roba energie jsou nemo?n?.

U uzav?en?, adiabatick? TS je zm?na energie soustavy d?na mno?stv?m pr?ce L, kterou vym?n? s okol?m p?i ur?it?m termodynamick?m procesu zm?ny stavu.

W 1 – W 2 \u003d L.

U uzav?en?ho vozidla, kter? si m??e s okol?m vym??ovat energii pouze ve form? tepla Q, lze ur?it zm?nu energie p?i ur?it?m termodynamick?m procesu

W 1 - W 2 \u003d - Q.

Pro uzav?en? TS, kter? m?n? sv?j stav v procesu 1 - 2, v obecn?m p??pad? existuje vztah

W 1 – W 2 \u003d L – Q. (1,29)

Teplo a pr?ce jsou jedin? mo?n? formy p?enosu energie z jednoho t?la do druh?ho - dal?? formulace prvn?ho z?kona termodynamiky pro uzav?en? vozidla.

Pokud uzav?en? TS prov?d? kruhov? termodynamick? proces, pak po jeho dokon?en? v?echny parametry syst?mu nab?vaj? po??te?n? hodnoty, kter? umo??uje zapsat posledn? rovnost ve tvaru

Z toho vypl?v? nejobl?ben?j?? formulace prvn?ho z?kona termodynamiky: v??n? stroj prvn?ho druhu je nemo?n?.

Druhy energie: vnit?n? (U), chemick?, jadern?, kinetick?. V n?kter?ch p??padech je vhodn? d?lit energii podle znam?nka kvantitativn? p?em?ny jednoho druhu energie na jin?. Energie, kterou lze zcela p?em?nit z jedn? formy na jakoukoli jinou, pat?? do tzv. prvn?ho typu. Pokud je z toho ?i onoho d?vodu p?em?na na jin? druh energie zcela nemo?n?, ozna?uje se tzv. druh? typ.

Energii TS v obecn?m p??pad? lze ur?it

W = W pot + W kin + U

Jednotkou energie v soustav? SI fyzik?ln?ch jednotek je 1 J (Joule). P?i pou?it? jin?ch syst?m? se ?lov?k mus? vypo??dat s jin?mi jednotkami m??en? energie: kalorie, erg, kilogrammetr atd.

Druh? termodynamick? z?kon. Formulace a jejich vz?jemn? vztah. V?znam pojmu reverzibilita. Vn?j?? a vnit?n? nevratnost. Entropie. Zm?na entropie ve vratn?ch a nevratn?ch procesech. Analytick? vyj?d?en? 2. termodynamick?ho z?kona. Jednotn? rovnice (identita) termodynamiky pro uzav?en? syst?my

Druh? termodynamick? z?kon.

Druh? z?kon, stejn? jako prvn?, je zobecn?n? experiment?ln? data a nen? nijak dok?z?na. Vztahuje se k syst?mu ve stavu rovnov?hy, k procesu p?echodu syst?mu z jednoho stavu rovnov?hy do druh?ho. Uva?uje o sm?ru toku p??rodn?ch proces?, ??k?, ?e r?zn? druhy energie nejsou ekvivalentn?.

V?echny d?je v p??rod? prob?haj? ve sm?ru z?niku hnac? s?ly (teplotn? sp?d, tlak, koncentrace). Na z?klad? fakt? a jedno ze zn?n? z?kona: teplo nelze p?en?st z m?n? teplej??ho t?lesa. Z?v?r z 2. z?kona: stanov? nestejnou hodnotu tepla a pr?ce, a pokud se p?i p?em?n? pr?ce na teplo m??ete omezit na zm?nu stavu jednoho chladi?e, pak je p?i p?em?n? tepla na pr?ci nutn? kompenzace.

jin? zn?n? z?kona: Perpetuum mobile 2. druhu je nemo?n?, to znamen?, ?e nelze vytvo?it stroj, jeho? jedin?m v?sledkem fungov?n? bude chlazen? tepeln?ho z?sobn?ku.

Koncept reverzibility.

Koncept reverzibility je ?st?edn?:

1) je to p?ed?l mezi fenomenologickou termodynamikou a statickou fyzikou;

2) koncept reverzibility umo??uje z?skat v?choz? bod pro posouzen? termodynamick? dokonalosti procesu.

Reverzibiln? proces je termodynamick? proces, po kter?m se syst?m a syst?my (OS), kter? s n?m interaguj?, mohou vr?tit do p?vodn?ho stavu, ani? by v syst?mu a OS nastaly n?jak? zbytkov? zm?ny.

Nevratn? proces je termodynamick? proces, po kter?m se syst?m a syst?my (OS), kter? s n?m interaguj?, nemohou vr?tit do p?vodn?ho stavu bez v?skytu zbytkov?ch zm?n v syst?mu nebo OS.

Existuje mnoho vnit?n?ch a vn?j??ch faktor?, kter? vytv??ej? nevratnost proces?.

Vnit?n? nevratnost zp?sobuje vnit?n? t?en? molekul tekutiny v d?sledku molekul?rn?ch sil a turbulence.

Vn?j?? nevratnost vypl?v? z vn?j??ch faktor? syst?mu. Jednou z nej?ast?j??ch p???in vn?j?? nevratnosti je mechanick? t?en?. T?en? je p??tomno ve v?ech procesech, kdy se povrch t?lesa nebo l?tky t?e o jin? povrch. Dal??m d?vodem vn?j?? nevratnosti je proces p?enosu tepla. K p?enosu tepla p?irozen? doch?z? pouze jedn?m sm?rem: z teplej?? oblasti do chladn?j??. Proces proto nelze zcela zvr?tit, nebo? bez vynalo?en? pr?ce nedoch?z? k p?enosu tepla z chladn?j??ch oblast? do teplej??ch.

Entropie.

Entropie je funkc? stavu termodynamick?ho syst?mu, ur?en? t?m, ?e jeho diferenci?l (dS) v element?rn?m rovnov??n?m (reverzibiln?m) procesu prob?haj?c?m v tomto syst?mu je roven pom?ru nekone?n? mal?ho mno?stv? sd?lovan?ho tepla (dQ). do syst?mu na termodynamickou teplotu (T) syst?mu.

Zaveden? entropie n?m d?v? dal?? rovnici pro v?po?et tepla procesu, jej?? pou?it? je z hlediska tepeln? kapacity pohodln?j?? ne? zn?m? rovnice. Oblast pod procesn?m grafem v T(S) - zmen?en? diagram zn?zor?uje teplo procesu.

Zm?na entropie ve vratn?ch a nevratn?ch procesech.

??innost Rankinova cyklu ani v instalac?ch s vysok?mi parametry p?ry nep?esahuje 50 %. V re?ln?ch instalac?ch je v d?sledku p??tomnosti vnit?n?ch ztr?t v turb?n? hodnota ??innosti je?t? ni???.

Entalpie ve vyj?d?en? (9) jsou ovlivn?ny t?emi parametry pracovn? tekutiny – po??te?n?m tlakem R 1 a po??te?n? teplotu T 1 p?eh??t? p?ra na vstupu do turb?ny a kone?n? tlak R 2 na v?stupu z turb?ny. To vede ke zv??en? tepeln?ho sp?du a v d?sledku toho ke zv??en? specifick? pr?ce a ??innosti cyklu.

Krom? zm?ny parametr? p?ry je mo?n? zv??it ??innost parn?ch elektr?ren zkomplikov?n?m sch?mat samotn? instalace.

Na z?klad? v??e uveden?ho jsou odhaleny n?sleduj?c? zp?soby zv??en? tepeln? ??innosti.

1. Zv??en? po??te?n?ho tlaku p 1 s nezm?n?n?mi parametry T 1 a R 2 (obr. 15, A). Diagram ukazuje Rankinovy cykly p?i maxim?ln?ch tlac?ch R 1 a R 1a > R jeden . Srovn?n? t?chto cykl? ukazuje, ?e se zv??en?m tlaku na R 1A p?enos tepla je v?t?? ne? a mno?stv? vnesen?ho tepla se sn???. Takov? zm?na energetick?ch slo?ek cyklu s rostouc?m tlakem R 1 zvy?uje tepelnou ??innost.Tato metoda poskytuje v?znamn? zv??en? ??innosti cyklu, ale v d?sledku zv??en? R 1 (tlak v parn?ch elektr?rn?ch m??e dosahovat a? 30 atm) se zvy?uje vlhkost p?ry odch?zej?c? z turb?ny, co? zp?sobuje p?ed?asnou korozi lopatek turb?ny.

2. Zv??en? po??te?n? teploty T 1 s nezm?n?n?mi parametry R 1 a R 2 (obr. 15, b). Porovn?n? cykl? v grafu p?i teplot?ch T 1 a T 1a > T 1 je vid?t, ?e rozd?l entalpie se zv?t?uje v?ce ne? rozd?l, proto?e izobara proud? strm?ji ne? izobara. S takovou zm?nou rozd?lu entalpie, se zv??en?m maxim?ln? teploty cyklu, roste tepeln? ??innost. Nev?hodou t?to metody je, ?e p?eh??v?k vy?aduje ??ruvzdorn? kov, teplota p?eh??t? p?ry m??e dos?hnout a? 650 °C.

3. Sou?asn? zv??en? tlaku p 1 a teplotu T 1 p?i konstantn?m tlaku R 2. Zv??it jako R 1 tak a T 1 zvy?uje tepelnou ??innost Jejich vliv na vlhkost p?ry na konci expanze je opa?n?, se zv??en?m R 1 se zvy?uje a se zv??en?m T 1 - kles?. Nakonec bude stav p?ry ur?en stupn?m zm?ny mno?stv? R 1 a T 1 .

4. Sn??en? tlaku str 2 p?i konstantn?ch parametrech T 1 a R 1 (obr. 15, v). Dol? R 2 zvy?uje stupe? expanze p?ry v turb?n? a technick? pr?ce se zvy?uje ? l \u003d l a - l. V tomto p??pad? mno?stv? odebran?ho tepla men?? ne? (izobara je p?i ni???m tlaku plo???) a mno?stv? dodan?ho tepla se zvy?uje o . V d?sledku toho se zvy?uje tepeln? ??innost cyklu. Sn??en? tlaku R 2, je mo?n? dos?hnout teploty rovn? okoln? teplot? na v?stupu z kondenz?toru, ale v tomto p??pad? bude muset b?t vytvo?eno vakuum v kondenza?n?m za??zen?, proto?e tlak odpov?d? teplot? R 2 = 0,04 ata.

5. Vyu?it? sekund?rn?ho (mezi)p?eh?evu p?ry(obr. 15, G). Diagram ukazuje p??mku 1 –2 ukazuje expanzi p?ry a? na ur?it? tlak R 1A v prvn?m v?lci motoru, veden? 2–1 a–– sekund?rn? p?eh??t? p?ry pod tlakem R 1A a p??m? 1a–2a–– adiabatick? expanze p?ry ve druh?m v?lci na kone?n? tlak R 2 .

Tepeln? ??innost takov?ho cyklu je ur?ena v?razem

Pou?it? sekund?rn?ho p?eh??t? p?ry vede ke sn??en? obsahu vlhkosti p?ry na v?stupu z turb?ny a k ur?it?mu zv??en? technick? pr?ce. Zv??en? ??innosti v tomto cyklu je zanedbateln?, pouze 2–3 %, a takov? sch?ma vy?aduje komplikaci konstrukce parn? turb?ny.

6. Aplikace regenera?n?ho cyklu. V regenera?n?m cyklu nap?jec? voda za ?erpadlem prot?k? jedn?m nebo v?ce regener?tory, kde je oh??v?na p?rou, ??ste?n? odebranou po jej? expanzi v n?kter?ch stupn?ch turb?ny (obr. 16).

R??e. 15. Zp?soby zv??en? tepeln? ??innosti. Rankin?v cyklus

R??e. 16. Sch?ma provozu parn? elektr?rny

podle regenera?n?ho cyklu:

1 –– kotel; 2 –– p?eh??v?k; 3 -- parn? turb?na; 4 –– elektrick? gener?tor; 5 –– chladi?-kondenz?tor; 6 - ?erpadlo; 7 – regener?tor; a je pod?l extrakce p?ry

Mno?stv? odebran? p?ry bude ur?eno z rovnice tepeln? bilance pro regener?tor

kde je entalpie kondenz?tu p?i kone?n?m tlaku par R 2; je entalpie p?ry odebran? z turb?ny; je entalpie kondenz?tu p?i extrak?n?m tlaku p?ry.

U?ite?n? pr?ce 1 kg p?ry v turb?n? bude ur?ena vzorcem:

Mno?stv? tepla vynalo?en?ho na 1 kg p?ry je

Pak tepeln? ??innost v regenera?n?m cyklu budou nalezeny

.

Podrobn? studie regenera?n?ho cyklu ukazuje, ?e jeho tepeln? ??innost v?dy vy??? ne? tepeln? ??innost. Rankin?v cyklus se stejn?mi po??te?n?mi a kone?n?mi parametry. Zv??en? ??innosti p?i pou?it? regenerace je to 10–15 % a zvy?uje se s rostouc?m mno?stv?m odb?ru p?ry.

7. Aplikace topn?ho cyklu. Topn? cyklus vyu??v? teplo p?ed?van? p?rou chladic? vod?, kter? se obvykle pou??v? v topn?ch syst?mech, horkovodn?ch syst?mech a pro jin? ??ely. V tomto p??pad? m??e b?t teplo q 1 p?iv?d?n? do pracovn? tekutiny v r?zn? m??e redistribuov?no pro z?sk?n? technick? pr?ce a dod?vky tepla. V topn?m cyklu (obr. 17) je ??st elekt?iny nedostate?n? vyu?ita, proto?e ??st tepla p?ry odebran? z turb?ny je spot?ebov?na spot?ebitelem.

R??e. 17. Sch?ma provozu parn? elektr?rny na

topn? cyklus:

1 –– kotel; 2 –– p?eh??v?k; 3 -- parn? turb?na; 4 –– elektrick? gener?tor; 5 –– chladi?-kondenz?tor; 6 - ?erpadlo; 7 – spot?ebi? tepla

Mno?stv? tepla p?ijat?ho pracovn? tekutinou se ??ste?n? p?em?n? na u?ite?nou pr?ci lopatek turb?ny a ??ste?n? se spot?ebuje za ??elem dod?vky tepla spot?ebitel?m. Proto?e ob? pr?ce jsou u?ite?n?, ztr?c? tepeln? ??innost smysl.

??innost bude ur?en topn? cyklus

.

Vzhledem k tomu, ?e v topn?m cyklu jsou vyr?b?ny dva druhy v?robk? (elekt?ina a teplo), je nutn? rozli?ovat mezi vnit?n? ??innost? pro v?robu tepla a v??enou pr?m?rnou ??innost? pro v?robu elekt?iny a tepla. Ka?d? z nich je roven jedn?, proto?e v cyklu nedoch?z? k ??dn?m ztr?t?m.

Ve skute?nosti ??innost topn? cyklus nem??e b?t roven jedn?, proto?e v?dy doch?z? k mechanick?m ztr?t?m v turb?n? a hydraulick?m ztr?t?m v syst?mech z?sobov?n? teplem.

Jak v?te, tepeln? motor pracuj?c? podle Carnotova cyklu m? nejvy??? ??innost p?em?ny energie, tj. jeho tepeln? ??innost je nejvy??? mo?n?. Tepeln? ??innost Carnotova cyklu z?vis? pouze na teplot?ch chladi?e Ti a chladi?e T2 a je zcela nez?visl? na povaze pracovn? tekutiny. Proto lze tento cyklus pova?ovat za ide?ln? cyklus i pro parn? elektr?rnu. Jak v?te, Carnot?v cyklus zahrnuje n?sleduj?c? procesy:

Proces izotermick? expanze se sou?asn?m dod?n?m tepeln? energie Qi;

Proces adiabatick? expanze;

Proces izotermick? komprese se sou?asn?m odstran?n?m tepeln? energie Q2]

adiabatick? kompresn? proces.

Na Obr. 11.3 ukazuje indik?torov? diagram cyklu parn? elektr?rny pracuj?c? podle Carnotova cyklu. Voda p?i tlaku p? a teplot? T8 1 doraz? na (te?ka 0 ). Stupe? suchosti p?ry v m?st? 0 je rovn? X= 0. Bod 0 je na hrani?n? k?ivce kapaliny. V pr?b?hu 0-1 p?i konstantn?m tlaku R\ = Tamt??(izobarick? proces) je do vody dod?v?na energie Qi v tepeln? form?. ??ra 0-1 je izobara i izoterma. V bod? 1 kon?? izobaricko-izotermick? proces dod?vky tepeln? energie, kdy? se p?ra stane suchou nasycenou. Stupe? suchosti p?ry v bod? 1 je roven x = 1. Bod 1 se nach?z? na hrani?n? k?ivce p?ry. Tedy proces 0-1 dod?vka tepeln? energie je izotermick? jako v Carnotov? cyklu.

Proces 1-2 odr??? adiabatickou (bez v?m?ny tepla s okol?m) expanzi pracovn? tekutiny v parn?m stroji (motoru). Zde je tak? pozorov?na podm?nka Carnotova cyklu (adiabatick? expanze). V adiabatick?m procesu 1-2 tlak par kles? z p? na ft.

Po parn?m stroji vstupuje p?ra do kondenz?toru (bod 2). Energie se odeb?r? v kondenz?toru Q2 z pracovn? tekutiny (chlazen?) p?i konstantn?m tlaku R2 -Tamt??(izobarick? proces 2-3). Isobar 2-3 Je to tak? izoterma p?i bodu varu kapaliny T9 2 odpov?daj?c? tlak p2 = Tamt??. P?i ochlazen? se m?rn? objem vodn? p?ry zmen?uje. V bod? 3 kon?? izobaricko-izotermick? proces odeb?r?n? tepeln? energie z pracovn? tekutiny. Bod 3 (konec procesu) je volen tak, ?e v procesu adiabatick? komprese mokr? p?ry proces kon?? v bod? 0, odpov?daj?c?m po??te?n?mu stavu pracovn? tekutiny v cyklu.

Tedy, zn?zorn?no na Obr. smy?ka 11.3 0-1-2-3-0 se skl?d? ze dvou izoterm ( 0-1 a 2-3) a dva adiabati ( 1-2 a 3-0).

Na rns. 11.3 je vid?t, ?e bod 3 se nach?z? v oblasti mokr? syt? p?ry. To znamen?, ?e v procesu 2-3 doch?z? k ne?pln? kondenzaci vodn? p?ry vstupuj?c? do kondenz?toru z tepeln?ho motoru. N?sledn? se v kondenz?toru (KN) (obr. 11.1) tvo?? sm?s p?ry a kapaliny (voda). P?i v?stupu z kondenz?toru je tato sm?s odesl?na do kompresoru, kde v d?sledku zv??en? tlaku z P2D0 px stoupne i teplota z Ta2 p?ed T8 1 a pracovn? kapalina se vr?t? do p?vodn?ho stavu (bod 0). Na Obr. 11.4 ukazuje tepeln? (entropick?) v?vojov? diagram Carnotova cyklu na p?ru.

Pokud je p??vod tepeln? energie kapalin? ukon?en v bod? 1' (obr. 11.3 a 11.4), pak se p?ra nestane suchou nasycenou (z?stane mokr? nasycen?). Pak bude expanze p?ry v tepeln?m motoru n?sledovat adiabatickou PROTI-2\ a cel? cyklus bude reprezentov?n ?arami 0-1'-2'-3-0.

Rm3 ? Z2

Pro realizaci Carnotova cyklu v parn? elektr?rn? je t?eba dodr?et jednu podm?nku: cel? cyklus mus? b?t proveden v oblasti syt? p?ry (nelze j?t za ??ru x = 1 vpravo). Oblast napravo od ??ry x = 1 je oblast p?eh??t? p?ry. Pokud je v oblasti p?eh??t? p?ry (vpravo od p??mky x = 1) p?iv?d?na tepeln? energie pracovn? kapalin? p?i trval? tlak (pi = Tamt??), pak teplota pracovn? kapaliny stoupne. Takov? proces bude izobarick?, ale ne izotermick?, jak by m?l b?t v Carnotov? cyklu. Takov? cyklus nebude spl?ovat podm?nky Carnotova cyklu.

Na z?klad? z?vislosti (8.50), jak je aplikov?na na uva?ovan? paro-elektrick? cyklus, p??eme:

W Gi -G 2 G1-G2 (ll AL

TOC \o "1-3" \h \z % = - = -- = -7r- (I-4)

Z v?razu (11.4) m?me:

Tg-T2

^ = (I.5)

Kde W - specifick? pr?ce konan? p?rou v parn?m stroji (motoru).

Teplota kapaliny v kotli se rovn? bodu varu Ta 1 odpov?daj?c? tlaku p?. To znamen?, ?e ve?ker? tepeln? energie dodan? do kapaliny v kotli je vynalo?ena pouze na zv??en? obsahu p?ry z x = 0 (mezn? k?ivka kapaliny) na x = 1 (mezn? k?ivka p?ry). Proto v procesu 0-1 (obr. 11.3) odpa?ov?n? spot?ebuje n?sleduj?c? mno?stv? energie v tepeln? form?:

9i=xm, (11.6)

Kde X- stupe? suchosti p?ry stanoven? podle vzorce (6.1); r je m?rn? skupensk? teplo vypa?ov?n?.

Na hrani?n? k?ivce kapaliny je stupe? suchosti par nulov? (x = 0). Na hrani?n? k?ivce m? dvojice x \u003d 1, a tedy v?raz (12.6) pro tento p??pad tvar:

Spojen?m v?raz? (11.5) a (11.6") dostaneme:

Ti-T2 GkJT §ll

Spolu s tepelnou ??innost? t^ je d?le?itou charakteristikou parn?ho energetick?ho cyklu m?rn? spot?eba p?ry DQ, ur?eno podle vzorce:

ud?lat = H = X^ Rfr— T,) *(1L8)

Z rovnic (11.7) a (11.8) je vid?t, ?e m?rn? spot?eba p?ry v parn?m energetick?m cyklu, prov?d?n?m podle Carnotova cyklu p?i konstantn?ch teplot?ch 7\ a T2, z?vis? pouze na obsahu p?ry X\. ??m v?t?? je obsah par Xi, t?m v?t?? je specifick? pr?ce W vyr?b? p?ru v parn?m stroji za dan?ch podm?nek a t?m ni??? je m?rn? spot?eba p?ry DQ. Nejvy??? hodnoty konkr?tn? pr?ce W a nejni??? hodnoty m?rn? spot?eby p?ry DQ prob?hne p?i x = 1.

Nechte suchou sytou p?ru o tlaku 1 MPa dokon?it Carnot?v cyklus v ide?ln? parn? elektr?rn?. Je nutn? ur?it m?rnou pr?ci p?ry v cyklu a tepelnou ??innost, pokud je tlak v kondenz?toru 10 kPa.

K vy?e?en? probl?mu byste m?li pou??t ?daje uveden? v p??loze 1. "Z?vislost parametr? syt? vodn? p?ry na tlaku". P?i tlaku 1 MPa kapalina v?e p?i teplot? rovn? T 8 1 = 179,88°С, a p?i tlaku YukPa -ie2 = 45,84°С. Potom v souladu s v?razem (11.4) m??eme napsat:

^ _ (1,1+ +273,15) _0 R6| M11 29,6 %.

Z p??lohy 1 zjist?me, ?e p?i p? = 1 MPa je g = 2015 kJ/kg. Z v?razu (11.7) m?me:

Gx-Gs GkJ]

?=x1-rT^ = Xr-r-rit J.

Proto?e p?ra je such? a nasycen?, pak X\ \u003d 1, a proto m? posledn? v?raz tvar:

W = R R) T = 2015 0,296 « 596 .

Z v??e uveden?ho vypl?v?, ?e realizace Carnotova cyklu v parn? elektr?rn?, kdy pracovn? tekutinou je mokr? p?ra, je docela mo?n?. Proto?e kritick? teplota vody je relativn? mal? (374°C), co? odpov?d? bodu Na na Obr. 11.3, pak je teplotn? rozsah, ve kter?m lze prov?d?t Carnot?v cyklus v parn? elektr?rn?, tak? mal?. Pokud je spodn? teplota rovna 25 °C a horn? teplota nen? vy??? ne? 340 ... 350 °C, pak bude maxim?ln? hodnota tepeln? ??innosti Carnotova cyklu v tomto p??pad? rovna:

P?i realizaci Carnotova cyklu v parn? elektr?rn? nelze libovoln? zvolit maxim?ln? teplotu mokr? p?ry, proto?e horn? hranice je omezena hodnotou 7\ = 374°C (bod NA; r??e. 11.3). Kdy? se bl???me ke kritick?mu bodu Na(obr. 11.3) d?lka izobaricko-izotermick?ho ?ezu 0-1 kles? a na m?st? Na zmiz? ?pln?.

??m vy??? je teplota pracovn? tekutiny v cyklu, t?m v?t?? je ??innost tohoto cyklu. V parn? elektr?rn? pracuj?c? podle Carnotova cyklu v?ak nen? mo?n? zv??it teplotu pracovn? tekutiny nad 340...350°C, co? omezuje ??innost takov?ho za??zen?.

I kdy? je tepeln? ??innost parn? elektr?rny pracuj?c? podle Carnotova cyklu pom?rn? vysok?, s p?ihl?dnut?m k provozn?m podm?nk?m tepeln?ch energetick?ch za??zen? se t?m?? nedo?kala praktick? realizace. To je zp?sobeno t?m, ?e p?i pr?ci na mokr? p??e, co? je proud such? syt? p?ry se zav??en?mi kapkami vody, se provozn? podm?nky pr?tokov?ch ??st? parn?ch turb?n (p?stov?ch parn?ch stroj?) a kompresor? ukazuj? jako obt??n?. proud?n? se ukazuje jako plynov? dynamicky nedokonal? a vnit?n? relativn? ??innost t ^ t?chto stroj? je sn??ena.

V?sledkem je vnit?n? absolutn? ??innost cyklu

Rii = VfVoi (119)

Ukazuje se, ?e je pom?rn? mal?.

Je tak? d?le?it?, ?e kompresor pro stla?ov?n? mokr? p?ry o n?zk?ch tlac?ch a velk?ch specifick?ch objemech je velmi objemn? konstrukce, kter? nen? vhodn? pro provoz. Na pohon kompresoru je p?itom vynalo?eno mnoho energie. T?m?? 55 % mechanick? energie p?ijat? v paroelektrick?m cyklu se spot?ebuje zp?t na pohon kompresoru.