Garo elektrin?s su turbina energijos balansas parodytas fig. 519. Jis yra pavyzdingas; Garo j?gain?s efektyvumas gali b?ti dar didesnis (iki 27%). Energijos nuostolius, atsirandan?ius eksploatuojant garo elektrin?, galima suskirstyti ? dvi dalis. Dalis nuostoli? atsiranda d?l konstrukcijos netobulumo ir gali b?ti suma?inti nekei?iant temperat?ros katile ir kondensatoriuje. Pavyzd?iui, sutvarkius tobulesn? katilo ?ilumos izoliacij?, galima suma?inti ?ilumos nuostolius katilin?je. Antra, reik?mingai dauguma- ?ilumos, perduodamos kondensatori? au?inan?iam vandeniui, praradimas esant tam tikroms katilo ir kondensatoriaus temperat?roms yra visi?kai nei?vengiamas. Jau nurod?me (§ 314), kad ?iluminio variklio veikimo s?lyga yra ne tik tam tikro ?ilumos kiekio gavimas i? ?ildytuvo, bet ir dalies ?ios ?ilumos perdavimas ? ?aldytuv?.

Didel? mokslin? ir technin? ?ilumini? varikli? projektavimo patirtis bei gil?s teoriniai ?ilumos varikli? veikimo s?lyg? tyrimai parod?, kad ?ilumos variklio efektyvumas priklauso nuo ?ildytuvo ir ?aldytuvo temperat?r? skirtumo. Kuo didesnis ?is skirtumas, tuo didesnis garo j?gain?s efektyvumas (?inoma, su s?lyga, kad bus pa?alinti visi auk??iau pamin?ti techninio projekto tr?kumai). Bet jei ?is skirtumas ma?as, tai net techni?kai tobuliausia ma?ina negali duoti reik?mingo naudingumo koeficiento.Teorinis skai?iavimas rodo, kad jei ?ildytuvo termodinamin? temperat?ra yra , o ?aldytuvo yra , tai efektyvumas negali b?ti didesnis nei

Ry?iai. 519. Garo elektrin?s su turbina apytikslis energijos balansas

Taigi, pavyzd?iui, garo variklyje, garuose, kuri? temperat?ra katile yra 100 (arba 373 ) ir ?aldytuve 25 (arba 298 ), efektyvumas negali b?ti didesnis. , t.y. 20% (prakti?kai d?l ?renginio netobulumo tokio ?rengimo efektyvumas bus daug ma?esnis). Taigi, norint pagerinti ?ilumini? varikli? efektyvum?, reikia pereiti prie auk?tesni? katilo temperat?r?, taigi ir prie didesni? gar? sl?gi?. Skirtingai nuo ankstesni? sto?i?, kurios veik? 12-15 atm sl?giu (tai atitinka 200 atm garo temperat?r?), ?iuolaikin?se garo elektrin?se buvo prad?ti montuoti 130 atm ir didesni katilai (temperat?ra apie 500).

U?uot padidinus temperat?r? katile, b?t? galima suma?inti temperat?r? kondensatoriuje. Ta?iau tai pasirod? prakti?kai ne?manoma. Esant labai ?emam sl?giui, garo tankis yra labai ma?as, o per vien? sekund? galingai turbinai praleid?iant didel? gar? kiek?, turbinos ir su ja kondensatoriaus t?ris tur?t? b?ti pernelyg didelis.

Be ?ilumos variklio efektyvumo didinimo, galima naudoti „termines atliekas“, tai yra ?ilum?, kuri? pa?alina vanduo, au?inantis kondensatori?.

Ry?iai. 520. Apytikslis kogeneracijos energijos balansas

U?uot nuleid? kondensatoriumi ?ildom? vanden? ? up? ar e?er?, galite j? si?sti kar?to vandens ?ildymo vamzd?iais arba naudoti pramoniniais tikslais chemijos ar tekstil?s pramon?je. Taip pat turbinose gar? i?pl?sti galima tik iki 5-6 atm sl?gio. Tuo pa?iu metu i? turbinos i?eina labai kar?ti garai, kurie gali b?ti naudojami ?vairiems pramoniniams tikslams.

?ilumos atliekas naudojanti stotis vartotojus apr?pina ne tik mechaniniais darbais gauta elektros energija, bet ir ?iluma. Ji vadinama kombinuota ?ilumos ir elektros j?gaine (CHP). Apytikslis CHPP energijos balansas parodytas fig. 520.

Technin? termodinamika

1. Kombinuota ?ilumos ir elektros gamyba yra sistemingas b?das pagerinti elektros energijos gamybos ?rengini? efektyvum?. Papras?iausios garo turbin? kombinuot? ?ilumos ir elektrini? schemos. CHP energetin?s charakteristikos.

2. Kombinuota ?ilumos ir elektros gamyba yra sistemingas b?das pagerinti elektros energijos gamybos ?rengini? efektyvum?. Papras?iausios kombinuot? ?ilumos ir elektrini? schemos, pagr?stos dujiniais vidaus degimo varikliais. CHP energetin?s charakteristikos.

3. Garo j?gain?s (SPU): tarpinis garo perkaitimas, naudojimo prie?astys, schemos, teoriniai ir faktiniai ciklai, SPU efektyvumas ir galia.

4. Garo j?gain?s (SPU): regeneravimo schemos su pasirinkimais, regeneraciniai ciklai Ts-, hs-diagramose. regeneracini? cikl? efektyvumas. Naudojant gar? i?traukimo ?ilum? ir kondensato per?alimo ?ilum? regeneraciniuose ?ildytuvuose.

5. Srauto termodinamika: b?dingi adiabatinio srauto grei?iai ir parametrai Garso greitis, Laplaso lygtis. Did?iausias ir kritinis greitis, pagrindiniai bedimensiniai skai?iai. Srauto grei?io per?jimo per garso greit? s?lygos. I?orini? poveiki? apsisukimo principas.

6. Srauto termodinamika: statiniai parametrai ir stabdymo parametrai. Statini? parametr? ir stabdymo parametr? ry?ys.

7. Srauto termodinamika: duj? ir gar? nutek?jimas i? purk?tuk?.

8. Pagrindiniai procesai su realiomis dujomis vandens gar? pavyzdyje ir j? apskai?iavimas naudojant lenteles ir diagramas: izobarinis procesas (kondensatorius, kondensato au?intuvas, perkaitinimo au?intuvas).

9. Pagrindiniai procesai su realiomis dujomis vandens gar? pavyzd?iu ir j? apskai?iavimas naudojant lenteles ir diagramas: izobarinis procesas (garintuvas, perkaitintuvas, ekonomaizeris).

10. Pagrindiniai procesai su tikromis dujomis vandens gar? pavyzd?iu ir j? skai?iavimas naudojant lenteles ir diagramas: adiabatinis procesas (turbina ir pl?tiklis, siurblys, ventiliatorius).

11. Dr?gnas oras: pagrindin?s s?vokos ir charakteristikos dr?gnas oras. Apskai?iuotos priklausomyb?s nuo dr?gno oro duj? konstantos, tariamosios molin?s mas?s, tankio, ?ilumin?s talpos, entalpijos.

12. Dr?gnas oras. HD dr?gno oro diagrama. Pagrindiniai dr?gno oro procesai.

13. Tikros med?iagos. Kritin? situacija. B?senos fazi? diagramos: pv-, Ts-, hs-. Termodinamin?s vandens savyb?s. Termodinamikos lentel?s, diagramos ir vandens b?senos lygtys.

14. Termodinamini? sistem? pusiausvyros ir stabilumo s?lygos: bendrosios s?lygos stabili vienfaz?s sistemos pusiausvyra. Dviej? fazi? sistemos su plok??ia ir lenkta s?saja pusiausvyra.

15. Termodinamini? sistem? pusiausvyros ir stabilumo s?lygos: trifaz?s sistemos pusiausvyra. Gibso faz?s taisykl?. 1 tipo fazi? per?jimai. Klapeirono-Klausijaus lygtis. Faz?s b?senos diagrama.

16. RT b?senos fazi? diagrama. Faz?s b?senos diagramos: pv-, Ts-, hs-

17. GTU. Bendra informacija. Idealizuotas papras?iausio GTP ciklas su izobariniu ?ilumos tiekimu.

18. GTU. Bendra informacija. Idealizuotas papras?iausio GTP ciklas su izochoriniu ?ilumos tiekimu.

19. GTU. Bendra informacija. Papras?iausios duj? turbinos ciklas su izobariniu ?ilumos tiekimu ir negr??tamais darbinio skys?io suspaudimo ir i?sipl?timo procesais.

20. GTU. Bendra informacija. Regeneracija GTU.

21. Varikliai su dujiniu darbiniu skys?iu. Bendra informacija. St?mokliniai vidaus degimo varikliai ir j? mechaniniai ciklai. Idealus Otto ciklas: (pradiniai duomenys, charakteristik? ta?k? skai?iavimas, ?vestis, ciklo i??jimo ?iluma, ciklo darbas, ?iluminis efektyvumas, vidutinis rodomas sl?gis).

22. Varikliai su dujiniu darbiniu skys?iu. Bendra informacija. St?mokliniai vidaus degimo varikliai ir j? mechaniniai ciklai. Idealus dyzelino ciklas: (pradiniai duomenys, charakteristik? ta?k? skai?iavimas, ?vestis, ciklo i??jimo ?iluma, ciklo darbas, ?iluminis naudingumas, vidutinis indikatoriaus sl?gis).

23. Varikliai su dujiniu darbiniu skys?iu. Bendra informacija. Idealus Trinklerio ciklas: (pradiniai duomenys, charakteristik? ta?k? skai?iavimas, ?vestis, ciklo i??jimo ?iluma, ciklo darbas, ?iluminis efektyvumas, vidutinis rodomas sl?gis).

24. Kompresorius. Bendra informacija. Tikro kompresoriaus indikacin? diagrama. Idealus vienos pakopos kompresorius. Kompresoriaus veikimas, proceso pob?d?io ?taka kompresoriaus darbui.

25. Kompresorius. Bendra informacija. Negr??tamas suspaudimas kompresoriuje, adiabatinis ir izoterminis kompresoriaus efektyvumas. Kenksmingos erdv?s ?taka kompresoriaus darbui. Kompresoriaus t?rinis efektyvumas.

26. Kompresorius. Bendra informacija. Daugiapakopis kompresorius. Naudojimo prie?astys, schema, proceso diagramos, sl?gio pasiskirstymas per suspaudimo etapus, tarpiniuose ?ilumokai?iuose pa?alinama ?iluma.

27. Ideali?j? duj? termodinaminiai procesai. Pagrindini? proces? tyrimo metodika. Proces? grup?s pv- ir Ts-diagramose. Vidutin? integruota proceso ?ilumos tiekimo temperat?ra.

28. Ideali?j? duj? termodinamika. Mi?iniai idealios dujos. Bendrosios nuostatos. Daltono d?snis. Mi?inio nustatymo metodai. Duj? konstanta, tariama molin? mas?, tankis, ?ilumin? talpa, vidin? energija, entalpija, duj? mi?inio entropija. Mai?ymo entropija.

29. Pirmasis termodinamikos d?snis. Energijos r??ys. ?iluma ir darbas yra energijos perdavimo formos. Energijos ir ?ilumos balansai technin? sistem?. Technin?s sistemos absoliutin?s ir santykin?s charakteristikos, pagr?stos 1-ojo d?snio balansin?mis lygtimis.

30. Antrasis termodinamikos d?snis. Formul?s ir j? santykis vienas su kitu. Gr??tamumo s?vokos reik?m?. I?orinis ir vidinis negr??tamumas. Entropija. Entropijos pokytis gr??tamuose ir negr??tamuose procesuose. Antrojo termodinamikos d?snio analitin? i?rai?ka. Vieningoji termodinamikos lygtis (tapatyb?), skirta u?daros sistemos

Kombinuota ?ilumos ir elektros gamyba yra sistemingas b?das padidinti elektros energijos gamybos ?rengini? efektyvum?. Papras?iausios garo turbin? kombinuot? ?ilumos ir elektrini? schemos. CHP energetin?s charakteristikos.

Kombinuotas ?ilumos generavimas ir elektros energija vadinamas ?ildymu. Jei atsi?velgsime ? tai, kad CHP ?ilumin?s galios panaudojimas labai v?luoja laiku, paai?k?s, kad ji pla?iai naudojama pastaraisiais metais dideli? regionini? katilini?.

Kombinuotai ?ilumos ir elektros gamybai projektuojamos kogeneracin?s elektrin?s, kurios statomos dideliuose miestuose ar pramonin?se zonose.

Kombinuotame ?ilumos ir elektros energijos gamyboje, kuri yra Pagrindinis bruo?as kogeneracijoje naudojama ?iluma, i?siskirianti ?ildytuvuose kondensuojantis garams, kurie pirmiausiai pereina per turbin?. ?i ?iluma yra kondensacin?s elektrin?s, kaip jau min?ta, netenkama su au?inan?iu vandeniu

Kombinuotame ?ilumos ir elektros energijos gamybos metu vartotojui garai i?leid?iami i? (Tarpinis pasirinkimas. Nuo 1 kg ?vie?io garo vartotojas gauna (/ - fk shd) kcal / kg ?ilumos, kur / k yra garo ?ilumos kiekis ?emo sl?gio katil? i?leidimo angoje ir / kondensatas - kondensatas, gr??intas i? vartotojo; i? 1 kg gar? i? turbinos i?traukimo vartotojas gauna (/ i?metimas - / c.

Kombinuota ?ilumos ir elektros energijos gamyba turi dideli? privalum?. Tais atvejais, kai kartu su elektros vartotojais yra ir ?ilumin?s energijos vartotojai (?ildymui, technologiniams tikslams), galima panaudoti garo turbinos i?metam?j? gar? ?ilum?. Ta?iau tuo pa?iu metu i?metam?j? gar? sl?gis arba, kaip paprastai vadinamas, prie?sl?gis, yra visi?kai nulemtas ?ilumos vartotojams b?tin? garo parametr?. Taigi, pavyzd?iui, naudojant gar? plaktukams ir presams, jo reikalingas sl?gis yra 10–12 atm. technologiniai procesai naudojami garai, kuri? sl?gis yra 5 - 6 atm. ?ildymo tikslais, kai reikalingas vandens pa?ildymas iki 90 - 100 C, galima naudoti 1 1 - 1 2 atm sl?gio garus.

a-pramonin? CHP;
b- ?ildymo CHPP;
1 - katilas (gar? generatorius);
2 - kuras;
3 - garo turbina;
4 - elektros generatorius;
5 - turbinos i?metam?j? duj? garo kondensatorius;
6 - kondensato siurblys;
7- regeneracinis ?ildytuvas;
8 - garo katilo padavimo siurblys;
7 surinkimo kondensato bakas ( geriau ten ?d?ti deaeratori?)
9 - ?ilumos vartotojas;
10- ?ildytuvas tinklo vanduo;
11 tinklo siurblys;
12 kondensato tinklo ?ildymo siurblys

?prasta charakterizuoti CHP veikimo efektyvum? ?ilumos panaudojimo koeficientas:

Atitinkamai elektros ir ?ilumin?s energijos kiekis, suteikiamas vartotojui per laiko vienet?

B - degal? s?naudos tiek pat laiko

Ma?esnis kuro kaloringumas

2 Kombinuota ?ilumos ir elektros gamyba yra sistemingas b?das padidinti elektros energijos gamybos ?rengini? efektyvum?. Papras?iausios kombinuot? ?ilumos ir elektrini? schemos, pagr?stos dujiniais vidaus degimo varikliais. CHP energetin?s charakteristikos.

1 dalis klausime Nr. 1 ( Kombinuota ?ilumos ir elektros gamyba yra sistemingas b?das padidinti elektros energijos gamybos ?rengini? efektyvum?.)

Kombinuota ?ilumos ir elektros gamyba – tai bendra (kombinuota) integruota 2 produkt?: ?ilumos ir elektros gamyba. grandin?s schema Papras?iausia kogeneracin? j?gain?, pagr?sta duj? turbina (CCGT), parodyta paveiksl?lyje:

Technologijos apra?ymas:

Papras?iausias duj? turbin? ?renginys (GTP) susideda i? degimo kameros (1), duj? turbinos (2) ir oro kompresoriaus (3). Duj? turbina ?ia naudojama sinchroniniam generatoriui (4) ir kompresoriui varyti. CCGT veikimo principas paprastas: kompresoriaus suspaustas oras ?pur?kiamas ? degimo kamer?, ? kuri? tiekiamas ir dujinis arba skystasis kuras. Susidar? degimo produktai siun?iami ? turbin?, kuriai jie yra darbinis skystis. Turbinoje i?metamos dujos ?ia nei?leid?iamos ? atmosfer? kaip paprastame GTP, o patenka ? atliekin?s ?ilumos katil? (8), kur j? ?iluma naudojama garui gaminti ir termodinaminiam ciklui u?tikrinti ?prastu b?du. Garas patenka ? garo turbin? (5), i? kur patenka ? vartotoj?.

Pagal ?i? schem? darbui ir ?ilumai gaminti naudojama kombinuota ?ilumos ir elektros turbina. 2 garo i?traukimas i? garo turbinos. 11 yra kondensatorius.

CHP darbo efektyvum? apib?dina ?ilumos panaudojimo koeficientas:

Vartotojui atiduoto darbo ir ?ilumos kiekio santykis su ?iluma, i?siskirian?ia deginant kur?

Qnr - ma?esnis kaloringumas;

B yra degimo ?iluma;

Mes ir Qtp – vartotojui atiduodamas elektros (kiekvienas generatorius turi savo) ir ?ilumin?s energijos kiekis

PSU: generavimo schema su pasirinkimais, regeneraciniais ciklais T-s ir sh-s diagramose, regeneruotas efektyvumas. ciklai, naudojimas i?traukimo gar? perkaitimo ?iluma ir kondensato per?alimo ?iluma regeneraciniuose ?ildytuvuose.

Garo j?gain? (SPU) yra ?ilumos variklis, kuriame darbinis skystis patiria fazi? transformacijas. PSU pla?iai naudojami ?ilumin?se elektrin?se (TPP) elektrai gaminti. PSU taip pat naudojami ant vandens, gele?inkeli? transportas. Kaip transporto variklis, PSU nejautrus perkrovoms, ekonomi?kas bet kokiu re?imu. Jis i?siskiria konstrukcijos paprastumu ir patikimumu, ma?esne aplinkos tar?a, lyginant su vidaus degimo varikliu. Tam tikru technologij? vystymosi etapu, kai aplinkos tar?os klausimas nebuvo toks a?trus, o ugniakuras su atvira liepsna atrod? pavojingas, dujiniai varikliai pakeit? PSU transporte. ?iuo metu garo variklis laikomas perspektyviu tiek ekonomi?kai, tiek aplinkosaugos po?i?riu.

PSU kaip mazgas, nukreipiantis nuo darbinio skys?io naudingo darbo galima naudoti ir st?moklin? cilindr?, ir garo turbin?. Kadangi dabar turbinos naudojamos pla?iau, ateityje svarstysime tik garo turbin? ?renginius. PSU gali b?ti naudojamas kaip darbinis korpusas ?vairi? med?iag? ta?iau pagrindinis darbinis skystis yra (ir artimiausioje ateityje i?liks) vanduo. Taip yra d?l daugelio veiksni?, ?skaitant jo termodinamines savybes. Tod?l ateityje PSU su vandeniu laikysime darbiniu skys?iu. grandin?s schema papras?iausias CSP parodyta paveiksle

Garo katile 1 vanduo paver?iamas perkaitintais garais su parametrais p 1 , t 1 , i 1 , kuris garo vamzd?iu patenka ? turbin? 2, kur adiabati?kai ple?iasi iki sl?gio p2 su technini? darb? atlikimu, kuris ?jungia elektros generatoriaus rotori? 3. Tada garai patenka ? kondensatori? 4, kuris yra vamzdinis ?ilumokaitis. Vidinis pavir?ius kondensatoriaus vamzdeliai au?inami cirkuliuojan?iu vandeniu.

Kondensatoriuje au?inimo vandens pagalba i? gar? pa?alinama garavimo ?iluma ir garai praeina esant pastoviam sl?giui 2 p ir temperat?ra t2? skyst?, kuris siurblio 5 pagalba tiekiamas ? garo katil? 1. Ateityje ciklas kartojamas.

B?dingi bruo?ai CSP yra:

Fazi? transformacij? buvimas katile ir kondensatoriuje;

Kuro degimo produktai tiesiogiai nedalyvauja

cikl?, bet yra tik ?ilumos ?altinis q1, perduodamas per

siena prie darbinio korpuso;

Ciklas u?daromas ir ?iluma q2 per ?ilumos main? pavir?i? perduodama ? aplink?;

Visa ?iluma pa?alinama ties minimali temperat?ra ciklas, kuris nekinta d?l izobarinio fazinio virsmo;

PSU galime i? esm?s ?gyvendinti Carnot cikl?.

1.2. Garo elektrini? ?iluminio efektyvumo gerinimas, remiantis regeneracinio ciklo naudojimu

Nepaisant to, kad ?iuo metu masi?kai pl?tojami auk?ti ir itin auk?ti garo parametrai ( = 23...30 MPa;
= 570...600°C) ir gilus vakuumas kondensatoriuje (97 proc. arba p 2 = 0,003 MPa), Rankine ciklo ?iluminis efektyvumas nevir?ija 50%. Realiuose ?renginiuose naudingai panaudotos ?ilumos dalis yra dar ma?esn? d?l nuostoli?, susijusi? su vidiniu proces? negr??tamumu. ?iuo at?vilgiu buvo pasi?lyti ir kiti garo j?gaini? ?iluminio efektyvumo gerinimo b?dai. Vis? pirma, naudojamas i?ankstinis tiekiamo vandens pa?ildymas d?l i?metam? gar? (regeneracinis ciklas). Apsvarstykite ?? cikl?.

?io ciklo ypatumas yra tas, kad kondensatas, kurio temperat?ra po kondensatoriaus yra 28 ... 30 ° C, prie? patenkant ? katil?, ?ildomas specialiuose ?ilumokai?iuose P1-PZ (8 pav., a) paimant gar?. i? tarpini? turbinos pakop?. Vykdant laipsni?k? vandens ?ildym? d?l laipsni?ko garo ?ilumos i?traukimo jo pl?timosi procese, galima ?gyvendinti regeneracinio Carnot ciklo id?j?, kaip parodyta Fig. 8b ciklo atkarpai so?i?j? gar? srityje.

Ry?iai. 8. Schema p.s. y. a) ir regeneracinio ciklo vaizdas (b)

Padidinus i?traukim? skai?i? iki begalyb?s (ypa? regeneracinis ciklas), pl?timosi proces? galima priartinti prie punktyrin?s kreiv?s, kuri bus vienodo atstumo ?ildymo proceso kreiv?. 4 – 4". Ta?iau techni?kai to realizuoti ne?manoma, o penki?-a?tuoni? ?ildymo pakop? naudojimas yra prakti?kai ekonomi?kai pagr?stas. P.S.C. ciklas su regeneravimu, grie?tai kalbant, negali b?ti pavaizduotas T-s diagramoje, nes jis sukurtas pastoviam (1 kg) med?iagos kiekiui, o cikle su regeneracija gar? kiekis skiriasi per vis? turbinos ilg?. Tod?l ciklas, parodytas Fig. 8b yra ?iek tiek savavali?kas. I?traukiant gar? kondensatiniam ?ildymui, viena vertus, suma??ja ?ilumos suvartojimas garo gamybai, ta?iau, kita vertus, kartu ma??ja ir garo darbas turbinoje. Nepaisant prie?ingo ?i? poveiki? pob?d?io, pasirinkimas visada did?ja. Tai paai?kinama tuo, kad kai tiekiamas vanduo pa?ildomas d?l i?traukiam? gar? kondensacijos ?ilumos, ?iluma tiekiama i? i?orinis ?altinis skyriuje 4 – 4", ir tokiu b?du pakyla vidutin? ?ilumos tiekimo i? i?orinio ?altinio temperat?ra regeneraciniame cikle (i?orinis ?ilumos tiekimas q 1 vykdomas tik 4" - 5 - 6 - 7 skyriuje).

Be to, regeneruojantis tiekiamo vandens ?ildymas suma?ina ?ilumos perdavimo i? duj? ? vanden? proceso negr??tamum? rajone. 4" – 5, ma??jant temperat?r? skirtumui tarp duj? ir pa?ildyto vandens.

U?duotys, susijusios su regeneracinio ciklo ?gyvendinimu, gali b?ti patogiai i?spr?stos naudojant diagram?. Nor?dami tai padaryti, apsvarstykite PS grandin? ir regeneracin? cikl?. su vienu pasirinkimu (9 pav.). I?sipl?timo adiabato 1 – 2 (9b pav.) susikirtimas su ekstrahavimo izobaru duoda ta?k? 0, kuris apib?dina gar? b?sen? ekstrakcijoje.

Ry?iai. 9. P.s. y. su vienu regeneraciniu gar? i?traukimu

(a) ir proces? vaizdas i - s diagrama (b)

I? pav. 9, akivaizdu, kad nuo 1 kg garo, patenkan?io ? turbin?, kg garo i?siple?ia tik iki atrankos sl?gio, gamindamas nauding? darb? ir () kilogramas i?siple?ia turbinoje iki galutinio sl?gio. Naudingas ?io gar? srauto darbas. Bendras darbas 1 kg gar? regeneraciniame cikle:

?ilumos kiekis, sunaudojamas norint gauti 1 kg gar?: (10)

Regeneracinio ciklo terminis efektyvumas:. (vienuolika)

Procesai regeneraciniuose ?ildytuvuose laikomi izobariniais ir daroma prielaida, kad vanduo i? ?ildytuvo i?eina prisotintas esant gar? sl?giui atitinkamoje i?traukime (tt).

I?traukiamo garo kiekis nustatomas pagal mai?ymo ?ildytuvo ?ilumos balanso lygt?:

i? kur: , (13)

kur yra skys?io entalpija esant ekstrahavimo sl?giui; yra garo, paimto i? turbinos, entalpija; yra kondensato, i?einan?io i? kondensatoriaus, entalpija. Pana?iai galima nustatyti garo sraut? bet kurios pasirinkimo vietose.

Naudojant regeneracin? tiekiamo vandens ?ildym?, padid?ja SC ciklo ?iluminis efektyvumas. y. 8...12 proc.

Vykdymo tikslas savaranki?kas darbas yra garo turbinin?s elektrin?s regeneracinio ciklo skai?iavimo ir pagrindini? tiriamo ciklo termodinamini? rodikli?, ?skaitant ?ilumin? naudingum?, nustatymo metodikos suk?rimas, ?vertinant eksergijos nuostolius pagrindiniuose garo j?gain?s elementuose.

Srauto termodinamika: b?dingi adiabatinio srauto grei?iai ir parametrai Garso greitis, Laplaso lygtis. Did?iausias ir kritinis greitis, pagrindiniai bedimensiniai skai?iai. Srauto grei?io per?jimo per garso greit? s?lygos. I?orini? poveiki? apsisukimo principas.

Garso grei?io s?voka yra svarbi srauto termodinamikai, nes ikigarsiniai ir vir?garsiniai terp?s srautai turi kokybinius skirtumus: bet kokie poveikiai duoda prie?ingus rezultatus ikigarsiniuose ir vir?garsiniuose srautuose; visi srauto parametrai ikigarsiniame sraute kinta nuolat, vir?garsiniame sraute galima keisti parametrus ?uoliu, srauto nepertraukiamumu.

Garso greitis (a, m/s) yra garso bang? sklidimo greitis. Bangos yra trikd?iai, sklindantys terp?je fizinis kiekis apib?dinantys ?ios aplinkos b?kl?. Garso bangomis vadinamos silpnos perturbacijos, sklindan?ios elastingoje terp?je – mechaniniai ma?os amplitud?s virpesiai.

Pavyzd?iui, tam tikru momentu i?orinis k?nas, vadinamas garso ?altiniu, sukelia silpnus mechaninius trikd?ius. Rezultatas yra sl?gio padid?jimas dp. ?io pli?psnio sklidimo greitis yra garso greitis, ?ymimas "a".

Garso trikd?i? sklidimo procesas yra adiabatinis procesas, apra?ytas Laplaso lygtimi

Jis tenkina ideali? duj? adiabatinio proceso lygt? (7.19), kuri? pavaizduojame forma

p/ p k = konst

Taigi garso greitis priklauso nuo terp?s pob?d?io (kR) ir terp?s temperat?ros.

Kadangi terp?s temperat?ra sraute (10 5) kinta kei?iantis x koordinatei, tai judant i? vienos atkarpos ? kit? kei?iasi ir garso greitis.?iuo at?vilgiu vietinio garso grei?io sampratos poreikis yra suprantamas.

Vietinis garso greitis vadinamas garso sklidimo grei?iu tam tikrame srauto ta?ke.

Did?iausias ir kritinis srautas

Srauto greit? galima nustatyti pagal srauto energijos lygt?

Tuo atveju, kai pradinio srauto grei?io galima nepaisyti (W| = 0), paskutinis ry?ys ?gauna form?

Formul?se (10.29), (10.30) entalpija pakei?iama tik J/kg, tada greitis tur?s m/s matmen?. Jei entalpija apibr??iama kJ/kg, santykis (10.30) atitinkamai pasikei?ia

Dabartinis greitis pasiekia maksimali vert? w MaKc atkarpoje, kurioje srauto entalpija siekia nul? h = 0; did?iausias greitis atitinka visos chaoti?ko (?iluminio) molekuli? jud?jimo energijos virsm? nukreipto, tvarkingo jud?jimo energija.

Auk??iau pateikta analiz? leid?ia mums nustatyti, kad srautas gali b?ti 0...Wmax ribose

I? impulso lygties (10.12) matyti ry?ys tarp sl?gio poky?io ir srauto grei?io poky?io: srauto pagreit? (dw > 0) lydi sl?gio kritimas (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.

Grafikas rodo, kad yra srauto atkarpa, kurioje jo greitis pagal dyd? sutampa su vietiniu garso grei?iu. Ji vadinama kritine srauto atkarpa, nes atskiria ikigarsines ir vir?garsines srauto dalis, kurios kokybi?kai skiriasi viena nuo kitos. Kritiniai srauto parametrai – parametrai kanalo atkarpoje, kur srauto greitis lygus vietiniam garso grei?iui.

Srauto greitis ?iuo atveju vadinamas kritiniu srautu.

Kritinis sl?gio santykis (P cr) yra duj? srauto sl?gio kritin?s vert?s (p cr) ir jo sl?gio (p ()) santykis kanalo ?leidimo dalyje, kai pradinis greitis lygus nuliui.

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

Skai?iuojant ir analizuojant sraut? patogu naudoti ne absoliu?ias grei?io vertes, o santykines charakteristikas:

skai?ius M – srauto grei?io tam tikroje atkarpoje santykis su vietiniu garso grei?iu

M = w/a.; (10.33)

~ skai?ius l yra srauto grei?io santykis duotoje vietoje

skerspj?vis iki kritinio srauto grei?io

l = w/acr; (10.34)

~ skai?ius ? – srauto grei?io tam tikroje atkarpoje ir garso grei?io sustingusiame sraute santykis

skai?ius A - srauto grei?io tam tikroje atkarpoje ir did?iausio srauto santykis: A \u003d w / wmax

Bendra informacija

Beveik iki XX am?iaus a?tuntojo de?imtme?io vienintelis pramon?je naudojamas ?ilumos variklis buvo st?moklinis garo variklis, kuris buvo neefektyvus ir veik? ?emo sl?gio prisotintu garu. Pirm?j? nuolat veikiant? ?ilumos varikl? (garo ma?in?) suk?r? I.I. Polzunovas. Pirmasis automobilis buvo atmosferinis. Kai viena i? st?moklini? kamer? buvo prijungta prie katilo, st?moklis pakilo ? vir??, veikiamas garo sl?gio, o po to gar? paskirstymo vo?tuvas pasisuko ir nukirto st?moklio ertm? nuo katilo. Per vamzdel? buvo ?pur?kiamas vanduo, garai kondensavosi ir po st?mokliu susidar? vakuumas. Esant ?takai Atmosferos sl?gis st?moklis nusileido ir atliko nauding? darb?.

Iki devintojo de?imtme?io vidaus degimo varikli? veikimo ciklas (Otto ciklas) buvo prakti?kai ?valdytas, ta?iau i? esm?s ?is ciklas atspindi daugelio kit? i?rad?j? principus, o ypa? – Beau-de-Roche princip?.

Idealus tokio variklio ciklas, vadinamas vidaus degimo varikli? ciklu, kai ?iluma tiekiama ? dujas pastoviu t?riu, apima adiabatin? darbini? duj? suspaudim?, izochorin? ?ilumos tiekim? dujoms, adiabatin? darbinio skys?io pl?tim?si. , ir izochorin? ?ilumos perdavim? darbiniu skys?iu.

Nikolaus August Otto ?iluminis variklis neleido didelio suspaudimo, tod?l jo efektyvumas buvo ma?as. Siekdamas sukurti modernesn?, didelio efektyvumo vidaus degimo varikl?, vokie?i? in?inierius R. Dieselis suk?r? kitok? veikimo princip?, kuris skyr?si nuo Otto variklio veikimo principo.

Pirmasis bandymas atsikratyti kompresoriaus priklauso m?s? tautie?iui prof. G.V. Trinkleris, kuris 1904 m. sukonstravo nekompresin? varikl?. Trinkler variklis nebuvo ?trauktas ? masin? gamyb?, nors buvo pagamintas vienoje i? Vokietijos gamykl? (Kerting gamykloje). Dyzeliniuose varikliuose be kompresori? buvo atliktas naujas tre?iasis darbo ciklas. Idealus ?io variklio ciklas, vadinamas ciklu su mi?riu ?ilumos tiekimu, susideda i? adiabatinio oro suspaudimo, izochorinio, o paskui izobarinio ?ilumos ?vedimo, adiabatinio duj? i?sipl?timo ir izochorinio ?ilumos perdavimo.

?iluminiai varikliai, kuriuose dujiniai degimo produktai kartu yra darbinis skystis, vadinami vidaus degimo varikliais. Vidaus degimo varikliai gaminami st?moklini?, duj? turbin? 1 ir reaktyvini? varikli? pavidalu.

?ilumos varikliai (garo varikliai), kuriuose degimo produktai yra tik ?ildytuvas (?ilumos skleid?jas), o darbinio skys?io funkcijas atlieka skys?io ir gar? faz?s, vadinami i?orinio degimo varikliais. I?orinio degimo varikliai – garo j?gain?s: garo varikliai, garo turbinos, atomin?s elektrin?s.

Tobulas Otto ciklas

Adiabatinis ir izoterminis efektyvumas

I? tikr?j? kompresoriaus veikimui ?takos turi ne tik kenksmingo t?rio ?taka, bet ir duj? trintis, duj? sl?gio pokytis siurbiant ir i?imant i? cilindro.

1.85 paveiksle parodyta reali indikatori? diagrama. Siurbimo linijoje d?l netolygaus st?moklio jud?jimo, spyruokl?s ir vo?tuvo inercijos duj? sl?gis cilindre svyruoja ir yra ma?esnis u? pradin? duj? sl?g? p1. Duj? i?st?mimo i? baliono linijoje d?l t? pa?i? prie?as?i? duj? sl?gis pasirodo didesnis nei galutinis sl?gis p2. ?aldomuose kompresoriuose realizuotas politropinis suspaudimas lyginamas su gr??tamuoju izoterminiu suspaudimu, naudojant izotermin? efektyvum?. iout = lout/lkp.

Adiabatinis negr??tamas suspaudimas, pasiektas neau?intuose kompresoriuose, lyginamas su adiabatiniu gr??tamuoju suspaudimu, naudojant adiabatin? efektyvum?. iad = vaikinas/lka.

?vairi? kompresori? izoterminio naudingumo vert? kinta iiz = 0,6?0,76 ribose; adiabatinio naudingumo reik?m? - iad = 0,75?0,85.

Mai?ymo entropija.

?s cm = – R cm ? r i ln r i - mai?ymosi entropija 2 duj? mi?iniui.

Kuo jis didesnis, tuo mai?ymo procesas negr??tamas.

Priklauso nuo mi?inio sud?ties, nepriklauso nuo temperat?ros ir sl?gio.

?s cm / R cm priklauso nuo kiekybini? mi?inio komponent? proporcij? ir nepriklauso nuo j? pob?d?io.

Pirmasis termodinamikos d?snis. Energijos r??ys. ?iluma ir darbas yra energijos perdavimo formos. Technin?s sistemos energijos ir ?ilumos balansai. Technin?s sistemos absoliutin?s ir santykin?s charakteristikos, pagr?stos 1-ojo d?snio balansin?mis lygtimis.

Pirmasis termodinamikos d?snis- termodinamini? sistem? ir proces? energijos tverm?s ir transformacijos d?snis

Analiti?kai tai galima para?yti W = const, arba

W 1 - W 2 \u003d 0,

kur W 1 , W 2 - atitinkamai pradin?je ir galutin?je b?senose, nagrin?jamos izoliuotos TS energija.

I? to, kas pasakyta, pirmasis termodinamikos d?snis formuluojamas taip: sunaikinimas ir energijos generavimas yra ne?manomi.

Esant u?daram, adiabatiniam TS, sistemos energijos pokyt? lemia darbo kiekis L, kuriuo ji kei?iasi su aplinka tam tikrame termodinaminiame b?senos kitimo procese.

W 1 - W 2 \u003d L.

U?daroje transporto priemon?je, kuri gali keistis energija su aplinka tik ?ilumos Q pavidalu, galima nustatyti energijos pokyt? tam tikro termodinaminio proceso metu.

W 1 - W 2 \u003d - Q.

U?darajam TS, kuris kei?ia savo b?sen? procese 1 - 2, bendru atveju yra ry?ys

W 1 – W 2 \u003d L – Q. (1,29)

?iluma ir darbas yra vienintel?s galimos energijos perdavimo i? vieno k?no ? kit? formos. dar viena pirmojo termodinamikos d?snio formuluot? u?daroms transporto priemon?ms.

Jei u?daras TS atlieka ?iedin? termodinamin? proces?, tada jam pasibaigus visi sistemos parametrai ?gauna pradin? reik?m?, leid?ian?i? para?yti paskutin? lygyb? forma

I? to seka populiariausia pirmojo termodinamikos d?snio formuluot?: Pirmosios r??ies am?inasis variklis yra ne?manomas.

Energijos r??ys: vidinis (U), cheminis, branduolinis, kinetinis. Kai kuriais atvejais patogu skirstyti energij? pagal vienos r??ies energijos kiekybinio virsmo kitomis ?enkl?. Energija, kuri gali b?ti visi?kai transformuota i? vienos formos ? bet kuri? kit?, priklauso vadinamajam pirmajam tipui. Jei d?l vienoki? ar kitoki? prie?as?i? transformacija ? bet koki? kit? energijos r??? visi?kai ne?manoma, tai vadinama antruoju tipu.

TS energij? bendruoju atveju galima nustatyti

W = W prakaitas + W kin + U

Energijos vienetas SI fizikini? vienet? sistemoje yra 1 J (d?aulis). Naudojant kitas sistemas, tenka susidurti su kitais energijos matavimo vienetais: kalorija, erg, kilogrammetru ir kt.

Antrasis termodinamikos d?snis. Formul?s ir j? santykis vienas su kitu. Gr??tamumo s?vokos reik?m?. I?orinis ir vidinis negr??tamumas. Entropija. Entropijos pokytis gr??tamuose ir negr??tamuose procesuose. Antrojo termodinamikos d?snio analitin? i?rai?ka. Vieninga u?dar? sistem? termodinamikos lygtis (tapatyb?).

Antrasis termodinamikos d?snis.

Antrasis d?snis, kaip ir pirmasis, yra apibendrinti eksperimentiniai duomenys ir niekaip ne?rodytas. Tai rei?kia pusiausvyros b?senos sistem?, sistemos per?jimo i? vienos pusiausvyros b?senos ? kit? proces?. Jis svarsto gamtos proces? t?km?s krypt?, tai sako Skirtingos r??ys energijos n?ra lygios.

Visi procesai gamtoje vyksta varomosios j?gos (temperat?ros gradiento, sl?gio, koncentracijos) nykimo kryptimi. Remiantis faktais ir viena i? ?statymo formuluo?i?: ?ilumos negalima perkelti i? ma?esnio k?no ? kar?tesn?. I?vada i? 2-ojo d?snio: nustato nelygi? ?ilumos ir darbo vert?, o jei paver?iant darb? ?iluma galima apsiriboti tik vieno ?ilumne?io b?senos pakeitimu, tai paver?iant ?ilum? darbu, b?tina kompensuoti.

Kita ?statymo formuluot?: Perpetuum mobile 2-osios r??ies ne?manoma ty ne?manoma sukurti ma?inos, kurios vienintelis veikimo rezultatas b?t? ?iluminio rezervuaro au?inimas.

Gr??tamumo samprata.

Gr??inamumo s?voka yra pagrindin?:

1) tai takoskyra tarp fenomenologin?s termodinamikos ir statin?s fizikos;

2) gr??tamumo samprata leid?ia gauti atspirties ta?k? termodinaminei proceso tobulybei ?vertinti.

Gr??tamasis procesas - termodinaminis procesas, po kurio sistema ir su ja s?veikaujan?ios sistemos (OS) gali gr??ti ? pradin? b?sen? be joki? likutini? sistemos ir OS pakeitim?.

Negr??tamas procesas – tai termodinaminis procesas, po kurio sistema ir su ja s?veikaujan?ios sistemos (OS) negali gr??ti ? pradin? b?sen? be liekam?j? sistemos ar OS poky?i?.

Yra daug vidini? ir i?oriniai veiksniai, kurios sukuria proces? negr??tamum?.

Vidinis negr??tamumas sukelia vidin? skys?i? molekuli? trint? d?l molekulini? j?g? ir turbulencijos.

I?orinis negr??tamumas i?plaukia i? i?orini? sistemos veiksni?. Vienas is labiausiai da?nos prie?astys i?orinis negr??tamumas – mechanin? trintis. Trintis yra visuose procesuose, kai k?no ar med?iagos pavir?ius trinasi ? kit? pavir?i?. Kita i?orinio negr??tamumo prie?astis yra ?ilumos perdavimo procesas. I? prigimties ?ilumos perdavimas vyksta tik viena kryptimi: i? ?iltesn?s vietos ? ?altesn?. Tod?l procesas negali b?ti visi?kai apverstas, nes ?iluma neperduodama i? ?altesni? viet? ? ?iltesnes be darbo.

Entropija.

Entropija yra termodinamin?s sistemos b?senos funkcija, kuri? lemia tai, kad jos skirtumas (dS) elementarios pusiausvyros (gr??tamo) procese, vykstan?iame ?ioje sistemoje, yra lygus be galo ma?o ?ilumos kiekio (dQ) santykiui. prie sistemos iki termodinamin?s sistemos temperat?ros (T).

?vedus entropij? gauname dar vien? proceso ?ilumos skai?iavimo lygt?, kurios panaudojimas pagal ?ilumin? talp? yra patogesnis nei gerai ?inoma lygtis. Plotas po proceso grafiku T(S) – mastelio diagrama vaizduoja proceso ?ilum?.

Entropijos pokytis gr??tamuose ir negr??tamuose procesuose.

Rankine ciklo efektyvumas net ir ?renginiuose su auk?tais garo parametrais nevir?ija 50%. Realiuose ?renginiuose d?l vidini? nuostoli? turbinoje efektyvumo vert? yra dar ma?esn?.

(9) i?rai?kos entalpijoms ?takos turi trys darbinio skys?io parametrai – pradinis sl?gis R 1 ir pradin? temperat?ra T 1 perkaitintas garas turbinos ?leidimo angoje ir galutinis sl?gis R 2 prie turbinos i??jimo. D?l to padid?ja ?ilumos kritimas ir d?l to padid?ja specifinis darbas bei ciklo efektyvumas.

Be garo parametr? keitimo, galima padidinti garo j?gaini? efektyvum? apsunkinant paties ?renginio schemas.

Remiantis tuo, kas i?d?styta pirmiau, yra sekdami takais padidinti ?ilumin? efektyvum?.

1. Pradinio sl?gio didinimas p 1 su nepakeistais parametrais T 1 ir R 2 (15 pav., a). Diagrama rodo Rankine ciklus esant maksimaliam sl?giui R 1 ir R 1a > R vienas . Palyginus ?iuos ciklus matyti, kad padid?jus sl?giui iki R 1a turi ?ilumos i?sklaidym? didesn? vert? nei , ir ?ilumos kiekis suma??ja. Toks ciklo energetini? komponent? pokytis did?jant sl?giui R 1 padidina ?ilumin? efektyvum?.?is metodas leid?ia ?ymiai padidinti ciklo efektyvum?, ta?iau d?l to padid?ja R 1 (sl?gis garo elektrin?se gali siekti iki 30 atm), did?ja i? turbinos i?einan?io garo dr?gnumas, d?l ko atsiranda prie?laikin? turbinos men?i? korozija.

2. Pradin?s temperat?ros didinimas T 1 su nepakeistais parametrais R 1 ir R 2 (15 pav., b). Cikl? palyginimas diagramoje esant temperat?roms T 1 ir T 1a > T 1 matyti, kad entalpijos skirtumas did?ja daugiau nei skirtumas, nes izobaras teka sta?iau nei izobaras. Taip pasikeitus entalpijos skirtumui, padid?jus maksimaliai ciklo temperat?rai, padid?ja ?iluminis efektyvumas. ?io metodo tr?kumas – perkaitintuvui reikalingas kar??iui atsparus metalas, perkaitinto garo temperat?ra gali siekti iki 650 °C.

3. Kartu did?jantis sl?gis p 1 ir temperat?ra T 1 val pastovus sl?gis R 2. Pakelti patinka R 1 taip ir T 1 padidina ?ilumin? efektyvum?. J? poveikis gar? dr?gmei pl?timosi pabaigoje yra prie?ingas, did?ja R 1 jis did?ja, o did?jant T 1 – ma??ja. Galiausiai gar? b?sena bus nustatoma pagal kieki? kitimo laipsn? R 1 ir T 1 .

4. Sl?gio ma?inimas p 2 esant pastoviems parametrams T 1 ir R 1 (15 pav., in). ?emyn R 2 padidina garo pl?timosi laipsn? turbinoje, o techninis darbas padid?ja ? l \u003d l a - l. ?iuo atveju pa?alinamas ?ilumos kiekis ma?iau nei (esant ma?esniam sl?giui izobaras yra plok?tesnis), o tiekiamos ?ilumos kiekis padid?ja . D?l to ciklo ?iluminis efektyvumas did?ja. Sl?gio ma?inimas R 2 gali pasiekti kondensatoriaus i??jimo temperat?r? lygi temperat?rai aplinka, bet tuo pat metu kondensacijos ?renginyje tur?s b?ti sukurtas vakuumas, nes sl?gis atitinka temperat?r? R 2 = 0,04 ata.

5. Antrinio (tarpinio) perkaitinimo garais naudojimas(15 pav., G). Diagrama rodo tiesi? linij? 1 –2 rodo gar? i?sipl?tim? iki tam tikro sl?gio R 1a pirmame variklio cilindre, linija 2–1 a–– antrinis gar? perkaitinimas esant sl?giui R 1a ir tiesioginis 1 a – 2 a–– adiabatinis gar? i?sipl?timas antrajame cilindre iki galutinio sl?gio R 2 .

Tokio ciklo ?iluminis efektyvumas nustatomas pagal i?rai?k?

Naudojant antrin? gar? perkaitinim?, suma??ja garo dr?gm? turbinos i?leidimo angoje ir ?iek tiek padid?ja techninis darbas. Efektyvumo padid?jimas ?iame cikle yra nereik?mingas, tik 2–3%, o tokia schema reikalauja garo turbinos konstrukcijos sud?tingumo.

6. Regeneracinio ciklo taikymas. Regeneraciniame cikle maitinti vandeniu po siurblio teka per vien? ar kelis regeneratorius, kur ?ildomas garais, i? dalies paimtais po jo i?sipl?timo kai kuriuose turbinos etapuose (16 pav.).

Ry?iai. 15. ?iluminio efektyvumo gerinimo b?dai. Rankine ciklas

Ry?iai. 16. Garo elektrin?s veikimo schema

pagal regeneracin? cikl?:

1 –– boileris; 2 –– perkaitintuvas; 3 -- garo turbina; 4 –– elektros generatorius; 5 –– au?intuvas-kondensatorius; 6 - siurblys; 7 – regeneratorius; a yra gar? ekstrahavimo dalis

I?gaunamo garo kiekis bus nustatytas pagal lygt? ?ilumos balansas regeneratoriui

kur yra kondensato entalpija esant baigtiniam gar? sl?giui R 2; yra garo, paimto i? turbinos, entalpija; yra kondensato entalpija esant gar? i?traukimo sl?giui.

Naudingas 1 kg garo darbas turbinoje bus nustatomas pagal formul?:

?ilumos kiekis, sunaudojamas 1 kg gar?, yra

Tada ?iluminis efektyvumas regeneraciniame cikle bus rasta

.

I?samus regeneracinio ciklo tyrimas rodo, kad jo ?iluminis efektyvumas visada didesnis nei ?iluminis efektyvumas. Rankine ciklas su tais pa?iais pradiniais ir galutiniais parametrais. Efektyvumo padid?jimas naudojant regeneracij?, jis yra 10–15% ir did?ja did?jant garo i?traukimo kiekiui.

7. ?ildymo ciklo taikymas. ?ildymo ciklas naudoja ?ilum?, kuri? garai atiduoda ? au?inimo vanden?, kuris paprastai naudojamas ?ildymo sistemos, kar?to vandens tiekimo sistemose ir kitiems tikslams. Tokiu atveju ?iluma q 1, tiekiama ? darbin? skyst?, gali b?ti ?vairiu laipsniu perskirstyta techniniam darbui ir ?ilumos tiekimui gauti. ?ildymo cikle (17 pav.) dalis elektros energijos nepanaudojama, nes dal? i? turbinos paimam? gar? ?ilumos suvartoja vartotojas.

Ry?iai. 17. Veikian?ios garo elektrin?s schema

?ildymo ciklas:

1 –– boileris; 2 –– perkaitintuvas; 3 -- garo turbina; 4 –– elektros generatorius; 5 –– au?intuvas-kondensatorius; 6 - siurblys; 7 – ?ilumos vartotojas

Darbinio skys?io gaunamas ?ilumos kiekis i? dalies paver?iamas naudingu turbinos men?i? darbu, o dalis i?leid?iama vartotoj? ?ilumos tiekimui. Kadangi abu darbai naudingi, ?iluminis efektyvumas praranda prasm?.

efektyvum? bus nustatytas ?ildymo ciklas

.

Kadangi ?ildymo cikle gaminami dviej? r??i? produktai (elektra ir ?iluma), b?tina atskirti vidin? ?ilumos gamybos efektyvum? nuo elektros ir ?ilumos gamybos efektyvumo svertinio vidurkio. Kiekvienas i? j? lygus vienam, nes ciklo metu n?ra nuostoli?.

Ties? sakant, efektyvumas ?ildymo ciklas negali b?ti lygus vienam, nes visada yra mechanini? nuostoli? turbinoje ir hidraulini? nuostoli? ?ilumos tiekimo sistemose.

Kaip ?inia, pagal Carnot cikl? veikiantis ?ilumos variklis pasi?ymi did?iausiu energijos konversijos efektyvumu, t.y., jo ?iluminis naudingumas yra did?iausias ?manomas. Karno ciklo ?iluminis efektyvumas priklauso tik nuo ?ilumos kriaukl?s Ti ir ?ilumne?io T2 temperat?r? ir visi?kai nepriklauso nuo darbinio skys?io pob?d?io. Tod?l ?? cikl? galima laikyti idealiu ciklu ir garo j?gainei. Kaip ?inote, Carnot ciklas apima ?iuos procesus:

Izoterminio pl?timosi procesas kartu tiekiant ?ilumin? energij? Qi;

Adiabatinis pl?timosi procesas;

Izoterminis suspaudimo procesas kartu pa?alinant ?ilumin? energij? Q2]

adiabatinis suspaudimo procesas.

Ant pav. 11.3 parodyta garo j?gain?s, veikian?ios pagal Karno cikl?, ciklo indikatori? diagrama. Vanduo, kurio sl?gis pi ir temperat?ra T8 1 atvyksta (ta?kas 0 ). Gar? sausumo laipsnis ta?ke 0 yra lygus X= 0. Ta?kas 0 yra ant skys?io ribin?s kreiv?s. Proceso eigoje 0-1 esant pastoviam sl?giui R\ = Idem(izobarinis procesas) energija tiekiama ? vanden? qi?ilumin?je formoje. Linija 0-1 yra ir izobaras, ir izoterma. 1 ta?ke izobarinis-izoterminis ?ilumos energijos tiekimo procesas baigiasi, kai garai tampa sausai prisotinti. Gar? sausumo laipsnis ta?ke 1 yra lygus x = 1. 1 ta?kas yra gar? ribin?je kreiv?je. Taigi procesas 0-1 ?ilumos energijos tiekimas yra izoterminis, kaip ir Carnot cikle.

Procesas 1-2 atspindi adiabatin? (n?ra ?ilumos main? su aplink?) darbinio skys?io i?sipl?timas garo variklyje (variklyje). ?ia taip pat stebima Carnot ciklo s?lyga (adiabatin? pl?tra). Adiabatiniame procese 1-2 gar? sl?gis suma??ja nuo pi iki p?d?.

Po garo ma?inos garai patenka ? kondensatori? (ta?kas 2). Energija pa?alinama kondensatoriuje K2 i? darbinio skys?io (au?inimo) esant pastoviam sl?giui R2 -Idem(izobarinis procesas 2-3). Isobaras 2-3 Tai taip pat yra izoterma skys?io virimo ta?ke T9 2 atitinkamas sl?gis p2 = Idem. Atv?sus savitasis vandens gar? t?ris ma??ja. 3 ta?ke baigiasi izobarinis-izoterminis ?ilumos energijos pa?alinimo i? darbinio skys?io procesas. 3 ta?kas (proceso pabaiga) parenkamas taip, kad adiabatinio dr?gno garo suspaudimo procese procesas baigt?si ta?ke 0, atitinkan?iame pradin? darbinio skys?io b?sen? cikle.

Taigi, parodyta fig. 11.3 kilpa 0-1-2-3-0 susideda i? dviej? izoterm? ( 0-1 ir 2-3) ir du adiabatai ( 1-2 ir 3-0).

Ant rns. 11.3 matyti, kad ta?kas 3 yra dr?gn? so?i?j? gar? srityje. Tai rei?kia, kad procese 2-3 nepilnai kondensuojasi vandens garai, patenkantys ? kondensatori? i? ?ilumos variklio. Vadinasi, kondensatoriuje (KN) (11.1 pav.) susidaro gar? ir skys?io (vandens) mi?inys. I??jus i? kondensatoriaus, ?is mi?inys siun?iamas ? kompresori?, kur d?l sl?gio padid?jimo nuo P2D0 px temperat?ra taip pat pakyla nuo Ta2 prie? T8 1, ir darbinis skystis gr??ta ? pradin? b?sen? (ta?kas 0). Ant pav. 11.4 parodyta garu varomo Carnot ciklo ?ilumin?s (entropijos) srauto diagrama.

Jei ?ilumin?s energijos tiekimas skys?iui baigiamas ta?ke 1' (11.3 ir 11.4 pav.), tai garai netaps sausai prisotinti (liks dr?gni). Tada gar? pl?timasis ?ilumos variklyje vyks adiabati?kai V-2\ ir visas ciklas bus pavaizduotas linijomis 0-1'-2'-3-0.

Rm3 ? Z2

Norint ?gyvendinti Carnot cikl? garo elektrin?je, reikia laikytis vienos s?lygos: visas ciklas turi b?ti atliekamas so?i?j? gar? srityje (negalite per?engti linijos x = 1 ? de?in?). Plotas, esantis de?in?je nuo x = 1 linijos, yra perkaitint? gar? plotas. Jei perkaitint? gar? srityje (de?in?je eilut?s x = 1) ?ilumin? energija tiekiama darbiniam skys?iui nuolatinis sl?gis (pi = Idem), tada darbinio skys?io temperat?ra pakils. Toks procesas bus izobarinis, bet ne izoterminis, kaip tur?t? b?ti Carnot cikle. Toks ciklas neatitiks Carnot ciklo s?lyg?.

Remdamiesi priklausomybe (8.50), taikomu nagrin?jamam garo galios ciklui, ra?ome:

W Gi -g 2 G1-G2 (ll AL

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

I? i?rai?kos (11.4) gauname:

Tg-T2

^ = (I.5)

Kur W - konkretus darbas, atliekamas garu garo ma?inoje (variklyje).

Skys?io temperat?ra katile yra lygi virimo temperat?rai Ta 1 atitinka sl?g? pi. Tai rei?kia, kad visa katilo skys?iui tiekiama ?ilumin? energija i?leid?iama tik gar? kiekiui padidinti nuo x = 0 (skys?io ribin? kreiv?) iki x = 1 (garo ribin? kreiv?). Tod?l procese 0-1 (11.3 pav.) Garinimas sunaudos tok? energijos kiek? ?ilumin?je formoje:

9i = xm, (11,6)

Kur X- gar? sausumo laipsnis, nustatytas pagal (6.1) formul?; G - specifin? ?iluma garinimas.

Skys?io ribin?je kreiv?je gar? sausumo laipsnis yra lygus nuliui (x = 0). Ribin?je kreiv?je pora x \u003d 1, tod?l i?rai?ka (12.6) ?iuo atveju yra tokia:

Sujung? i?rai?kas (11,5) ir (11,6"), gauname:

Ti-T2 GkJT §ll

Kartu su ?iluminiu naudingumu t^ svarbi savyb? garo galios ciklas yra specifinis garo suvartojimas DQ, nustatoma pagal formul?:

daryti = H = X^ Rfr— T,) *(1L8)

I? (11.7) ir (11.8) lyg?i? matyti, kad savitasis garo suvartojimas garo galios cikle, vykdomame pagal Karno cikl? esant pastovioms temperat?roms 7\ ir T2, priklauso tik nuo gar? kiekio X\. Kuo didesnis gar? kiekis Xi, tuo didesnis specifinis darbas W gamina gar? garo variklyje tam tikromis s?lygomis, ir tuo ma?esn?s specifin?s garo s?naudos DQ. Auk??iausios vert?s konkretus darbas W ir ma?iausias specifinio garo suvartojimo vertes DQ?vyks x = 1.

Leiskite sausam prisotintam garui, kurio sl?gis yra 1 MPa, u?baigti Carnot cikl? idealioje garo elektrin?je. B?tina nustatyti specifin? garo darb? cikle ir ?ilumin? efektyvum?, jei sl?gis kondensatoriuje yra 10 kPa.

Nor?dami i?spr?sti problem?, tur?tum?te naudoti duomenis, pateiktus 1 priede „So?i?j? vandens gar? parametr? priklausomyb? nuo sl?gio“. Esant 1 MPa sl?giui, skystis u?verda temperat?roje, lygioje T 8 1 = 179,88°С, o esant YukPa sl?giui -ie2 = 45,84°С. Tada pagal i?rai?k? (11.4) galime para?yti:

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

I? 1 priedo matome, kad esant pi = 1 MPa, g = 2015 kJ/kg. I? i?rai?kos (11.7) turime:

Gx-Gs GkJ]

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

Kadangi garai yra sausi ir prisotinti, tada X\u003d 1, tod?l paskutin? i?rai?ka yra tokia:

W = R R) T = 2015 0,296 « 596 .

I? to, kas i?d?styta pirmiau, i?plaukia, kad Carnot ciklo ?gyvendinimas garo elektrin?je, kai darbinis skystis yra ?lapias garas, yra visi?kai ?manomas. Kadangi kritin? vandens temperat?ra yra santykinai ma?a (374°C), tai atitinka ta?k? ? pav. 11.3, tada temperat?ros diapazonas, kuriame Karno cikl? galima atlikti garo elektrin?je, taip pat yra ma?as. Jei ?emesn? temperat?ra yra lygi 25°C, o vir?utin? ne auk?tesn? kaip 340...350°C, tai maksimali Carnot ciklo ?iluminio naudingumo vert? ?iuo atveju bus lygi:

?diegus Carnot cikl? garo elektrin?je, maksimali ?lapio garo temperat?ra negali b?ti pasirinkta savavali?kai, nes vir?utin? rib? riboja reik?m? 7\ = 374°C (ta?kas TO; ry?i?. 11.3). Art?jant prie kritinio ta?ko ?(11.3 pav.) izobarin?s-izotermin?s atkarpos ilgis 0-1 ma??ja, o ta?ke ? jis visai dingsta.

Kuo auk?tesn? darbinio skys?io temperat?ra cikle, tuo didesnis ?io ciklo efektyvumas. Bet garo elektrin?je, veikian?ioje pagal Karno cikl?, darbinio skys?io temperat?ros pakelti auk??iau 340...350°C negalima, o tai riboja tokios gamyklos efektyvum?.

Nors pagal Carnot cikl? veikian?ios garo j?gain?s ?iluminis naudingumo koeficientas yra gana didelis, ta?iau atsi?velgiant ? ?ilumin?s energetikos ?rengini? darbo s?lygas, prakti?kai jis prakti?kai ne?gyvendintas. Taip yra d?l to, kad dirbant su ?lapiu garu, kuris yra saus? so?i?j? gar? srautas su jame suspenduotais vandens la?eliais, srauto dali? veikimo s?lygos. garo turbinos(st?mokliniai garo varikliai) ir kompresoriai pasirodo sunk?s, debitas duj? dinami?kai netobulas, o vidinis santykinis ?i? ma?in? efektyvumas t^ ma??ja.

D?l to vidinis absoliutus ciklo efektyvumas

Rii = VfVoi (119)

Pasirodo, palyginti ma?as.

Taip pat svarbu, kad kompresorius ?lapiam garui suspausti ?emu sl?giu ir dideliais specifiniais kiekiais yra labai stambi konstrukcija, kuri n?ra patogi eksploatuoti. Tuo pa?iu metu daug energijos i?eikvojama kompresoriaus pavarai. Beveik 55% mechanin?s energijos, gaunamos garo ir galios cikle, gr??inama kompresoriaus pavarai.