Turbinali bug 'elektr stantsiyasining energiya balansi rasmda ko'rsatilgan. 519. U ibratlidir; Bug 'elektr stantsiyasining samaradorligi bundan ham yuqori bo'lishi mumkin (27% gacha). Bug 'elektr stantsiyasining ishlashi paytida yuzaga keladigan energiya yo'qotishlarini ikki qismga bo'lish mumkin. Yo'qotishlarning bir qismi dizaynning nomukammalligi bilan bog'liq bo'lib, qozondagi va kondensatordagi haroratni o'zgartirmasdan kamaytirilishi mumkin. Misol uchun, qozonning yanada mukammal issiqlik izolatsiyasini tashkil qilish orqali qozonxonada issiqlik yo'qotishlarini kamaytirish mumkin. Ikkinchidan, sezilarli darajada katta qism- kondensatorni sovutadigan suvga o'tkaziladigan issiqlikning yo'qolishi qozondagi va kondensatordagi berilgan haroratlarda mutlaqo muqarrar. Biz allaqachon ta'kidlagan edik (§ 314) issiqlik dvigatelining ishlashi sharti nafaqat isitgichdan ma'lum miqdordagi issiqlikni olish, balki bu issiqlikning bir qismini muzlatgichga o'tkazishdir.

Issiqlik dvigatellarini loyihalash bo'yicha katta ilmiy-texnik tajriba va issiqlik dvigatellarining ishlash sharoitlariga oid chuqur nazariy tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, issiqlik dvigatelining samaradorligi isitgich va muzlatgich o'rtasidagi harorat farqiga bog'liq. Bu farq qanchalik katta bo'lsa, bug 'elektr stantsiyasining samaradorligi shunchalik yuqori bo'ladi (albatta, yuqorida aytib o'tilgan barcha texnik dizayn kamchiliklari bartaraf etilgan taqdirda). Ammo bu farq kichik bo'lsa, texnik jihatdan eng mukammal mashina ham sezilarli samaradorlikni bera olmaydi.Nazariy hisob-kitob shuni ko'rsatadiki, agar isitgichning termodinamik harorati , va sovutgich bo'lsa, unda samaradorlik yuqori bo'lishi mumkin emas.

Guruch. 519. Turbinali bug 'elektr stantsiyasining taxminiy energiya balansi

Masalan, bug 'dvigatelida, bug'ning harorati qozonda 100 (yoki 373 ) va muzlatgichda 25 (yoki 298 ) bo'lsa, samaradorlik ko'proq bo'lishi mumkin emas. , ya'ni 20% (amalda, qurilmaning nomukammalligi tufayli bunday o'rnatishning samaradorligi ancha past bo'ladi). Shunday qilib, issiqlik dvigatellarining samaradorligini oshirish uchun qozondagi yuqori haroratga va natijada yuqori bug 'bosimiga o'tish kerak. 12-15 atm bosimda ishlaydigan (bu 200 bug 'harorasiga to'g'ri keladi) oldingi stantsiyalardan farqli o'laroq, zamonaviy bug 'elektr stantsiyalari 130 atm va undan yuqori (harorat taxminan 500) qozonlarni o'rnatishni boshladilar.

Qozondagi haroratni oshirish o'rniga, kondensatordagi haroratni pasaytirish mumkin edi. Biroq, bu amalda imkonsiz bo'lib chiqdi. Juda past bosimlarda bug 'zichligi juda past bo'ladi va kuchli turbina tomonidan bir soniyada katta miqdorda bug' o'tishi bilan turbina va u bilan kondensatorning hajmi juda katta bo'lishi kerak edi.

Issiqlik dvigatelining samaradorligini oshirishdan tashqari, "termal chiqindilar" dan, ya'ni kondensatorni sovutadigan suv tomonidan chiqarilgan issiqlikdan foydalanish yo'lini olish mumkin.

Guruch. 520. CHPning taxminiy energiya balansi

Kondensator bilan isitiladigan suvni daryo yoki ko'lga to'kish o'rniga, uni issiq suv isitish quvurlari orqali yuborishingiz yoki kimyo yoki to'qimachilik sanoatida sanoat maqsadlarida ishlatishingiz mumkin. Turbinalarda bug'ni faqat 5-6 atm bosimgacha kengaytirish ham mumkin. Shu bilan birga, turbinadan juda issiq bug 'chiqadi, bu bir qator sanoat maqsadlarida xizmat qilishi mumkin.

Issiqlik chiqindilaridan foydalanadigan stantsiya iste'molchilarni nafaqat mexanik ish natijasida olingan elektr energiyasi, balki issiqlik bilan ham ta'minlaydi. U kombinatsiyalangan issiqlik va elektr stantsiyasi (CHP) deb ataladi. CHPPning taxminiy energiya balansi rasmda ko'rsatilgan. 520.

Texnik termodinamika

1. Issiqlik va elektr energiyasini birgalikda ishlab chiqarish energiya ishlab chiqaruvchi qurilmalarning samaradorligini oshirishning tizimli usuli hisoblanadi. Bug 'turbinasining eng oddiy sxemalari issiqlik va elektr stantsiyalarini birlashtirgan. CHPning energiya xarakteristikalari.

2. Issiqlik va elektr energiyasini birgalikda ishlab chiqarish energiya ishlab chiqaruvchi qurilmalarning samaradorligini oshirishning tizimli usuli hisoblanadi. Gazli ichki yonish dvigatellari asosidagi kombinatsiyalangan issiqlik va elektr stantsiyalarining eng oddiy sxemalari. CHPning energiya xarakteristikalari.

3. Bug 'elektr stantsiyalari (SPU): bug'ning oraliq qizib ketishi, foydalanish sabablari, sxemalari, nazariy va haqiqiy davrlari, SPU samaradorligi va quvvati.

4. Bug 'elektr stansiyalari (SPU): Tanlovlar bilan regeneratsiya sxemalari, Ts-, hs-diagrammalarda regenerativ davrlar. regenerativ sikllarning samaradorligi. Regenerativ isitgichlarda bug 'ekstraktsiyalarining haddan tashqari qizishi va kondensatning haddan tashqari sovish issiqligidan foydalanish.

5. Oqim termodinami?i: adiabatik oqimning xarakterli tezliklari va parametrlari Ovoz tezligi, Laplas tenglamasi. Maksimal va kritik tezliklar, asosiy o'lchamsiz sonlar. Oqim tezligining tovush tezligi orqali o'tish shartlari. Tashqi ta'sirlarni qaytarish printsipi.

6. Oqim termodinami?i: Statik parametrlar va tormozlash parametrlari. Statik parametrlar va tormozlash parametrlari o'rtasidagi bog'liqlik.

7. Oqimning termodinami?i: nozullardan gazlar va bug'larning chiqishi.

8. Suv bug'i misolida real gazlar bilan asosiy jarayonlar va ularni jadval va diagrammalar yordamida hisoblash: izobarik jarayon (kondensator, kondensat sovutgich, o'ta qizdiruvchi sovutgich).

9. Suv bug'i misolida real gazlar bilan bo'lgan asosiy jarayonlar va ularni jadval va diagrammalar yordamida hisoblash: izobarik jarayon (evaporatator, o'ta qizdirgich, iqtisodizator).

10. Suv bug'i misolida real gazlar bilan asosiy jarayonlar va ularni jadval va diagrammalar yordamida hisoblash: adiabatik jarayon (turbina va kengaytirgich, nasos, fan).

11. Nam havo: asosiy tushunchalar va xususiyatlar nam havo. Nam havoning gaz konstantasi, ko'rinadigan molyar massasi, zichligi, issiqlik sig'imi, entalpiyasi uchun hisoblangan bog'liqliklar.

12. Nam havo. Nam havoning HD diagrammasi. Nam havoning asosiy jarayonlari.

13. Haqiqiy moddalar. Kritik vaziyat. Holatning fazali diagrammalari: pv-, Ts-, hs-. Suvning termodinamik xossalari. Suv holatining termodinamik jadvallari, diagrammalari va tenglamalari.

14. Termodinamik tizimlarning muvozanat va barqarorligi shartlari: umumiy shartlar bir fazali tizimning barqaror muvozanati. Yassi va kavisli interfeysli ikki fazali tizimning muvozanati.

15. Termodinamik tizimlarning muvozanat va barqarorligi shartlari: uch fazali tizimning muvozanati. Gibbs faza qoidasi. 1-turdagi fazali o'tishlar. Klapeyron-Klauzius tenglamasi. Faza holati diagrammasi.

16. RT holatining fazaviy diagrammasi. Faza holati diagrammasi: pv-, Ts-, hs-

17. GTU. Umumiy ma'lumot. Izobarik issiqlik ta'minoti bilan eng oddiy GTP ning ideal tsikli.

18. GTU. Umumiy ma'lumot. Izokorik issiqlik ta'minoti bilan eng oddiy GTP ning ideal tsikli.

19. GTU. Umumiy ma'lumot. Izobarik issiqlik ta'minoti va ishchi suyuqlikni siqish va kengayishning qaytarilmas jarayonlari bilan eng oddiy gaz turbinasi sikli.

20. GTU. Umumiy ma'lumot. GTUda regeneratsiya.

21. Gazsimon ishlaydigan suyuqlikka ega dvigatellar. Umumiy ma'lumot. Pistonli ichki yonuv dvigatellari va ularning mexanik davrlari. Ideal Otto aylanishi: (dastlabki ma'lumotlar, xarakterli nuqtalarni hisoblash, kirish, tsiklning chiqish issiqligi, tsikl ishi, issiqlik samaradorligi, o'rtacha ko'rsatilgan bosim).

22. Gazsimon ishlaydigan suyuqlikka ega dvigatellar. Umumiy ma'lumot. Pistonli ichki yonuv dvigatellari va ularning mexanik davrlari. Ideal Dizel aylanishi: (dastlabki ma'lumotlar, xarakterli nuqtalarni hisoblash, kirish, tsiklning chiqish issiqligi, tsikl ishi, issiqlik samaradorligi, o'rtacha indikator bosimi).

23. Gazsimon ishlaydigan suyuqlikka ega dvigatellar. Umumiy ma'lumot. Ideal Trinkler tsikli: (dastlabki ma'lumotlar, xarakterli nuqtalarni hisoblash, kirish, tsiklning chiqish issiqligi, tsikl ishi, issiqlik samaradorligi, o'rtacha ko'rsatilgan bosim).

24. Kompressor. Umumiy ma'lumot. Haqiqiy kompressorning indikator diagrammasi. Ideal bir bosqichli kompressor. Kompressorning ishlashi, jarayon xarakterining kompressor ishlashiga ta'siri.

25. Kompressor. Umumiy ma'lumot. Kompressorda qaytarilmas siqilish, kompressorning adiabatik va izotermik samaradorligi. Kompressorning ishlashiga zararli bo'shliqning ta'siri. Kompressorning hajmli samaradorligi.

26. Kompressor. Umumiy ma'lumot. Ko'p bosqichli kompressor. Foydalanish sabablari, sxemasi, texnologik sxemalari, siqilish bosqichlari bo'yicha bosim taqsimoti, oraliq issiqlik almashtirgichlarda chiqarilgan issiqlik.

27. Ideal gazning termodinamik jarayonlari. Asosiy jarayonlarni o'rganish metodikasi. pv- va Ts-diagrammalardagi jarayonlar guruhlari. Texnologik issiqlik ta'minotining o'rtacha integral harorati.

28. Ideal gazning termodinami?i. Aralashmalar ideal gazlar. Umumiy holat. Dalton qonuni. Aralashmani o'rnatish usullari. Gaz doimiysi, ko'rinadigan molyar massasi, zichligi, issiqlik sig'imi, ichki energiya, gaz aralashmasining entalpiyasi, entropiyasi. Aralashtirish entropiyasi.

29. Termodinamikaning birinchi qonuni. Energiya turlari. Issiqlik va ish energiya uzatish shakllaridir. Energiya va issiqlik balansi texnik tizim. 1-qonunning balans tenglamalariga asoslangan texnik tizimning mutlaq va nisbiy xarakteristikalari.

30. Termodinamikaning ikkinchi qonuni. Formulalar va ularning bir-biriga munosabati. Qaytaruvchanlik tushunchasining ma'nosi. Tashqi va ichki qaytarilmas. Entropiya. Qaytariladigan va qaytarilmaydigan jarayonlarda entropiya o'zgarishi. Termodinamikaning 2-qonunining analitik ifodasi. uchun termodinamikaning yagona tenglamasi (identifikatsiyasi). yopiq tizimlar

Issiqlik va elektr energiyasini birgalikda ishlab chiqarish energiya ishlab chiqaruvchi qurilmalarning samaradorligini oshirishning tizimli usuli hisoblanadi. Bug 'turbinasining eng oddiy sxemalari issiqlik va elektr stantsiyalarini birlashtirgan. CHPning energiya xarakteristikalari.

Issiqlikning kombinatsiyalangan generatsiyasi va elektr energiyasi isitish deb ataladi. Agar biz CHPning issiqlik quvvatidan foydalanish vaqtida juda kechikishini hisobga olsak, u holda u keng tarqalgan bo'lib qo'llanilishi ayon bo'ladi. o'tgan yillar yirik mintaqaviy qozonxonalar.

Issiqlik va elektr energiyasini birgalikda ishlab chiqarish uchun yirik shaharlar yoki sanoat hududlarida qurilgan IESlar ishlab chiqilgan.

Issiqlik va elektr energiyasini birgalikda ishlab chiqarishda, bu asosiy xususiyat kogeneratsiya bug'ning kondensatsiyasi paytida isitgichlarda ajralib chiqadigan issiqlikdan foydalanadi, bu esa birinchi navbatda turbinadan o'tadi. Bu issiqlik kondensatsiya elektr stantsiyalari, allaqachon aytib o'tilganidek, sovutish suvi bilan yo'qoladi

Issiqlik va elektr energiyasini birgalikda ishlab chiqarishda bug 'iste'molchiga (Oraliq tanlash. 1 kg yangi bug'dan iste'molchi (/ - fk shd) kkal / kg miqdorida issiqlik oladi, bu erda / k - Past bosimli qozonlarning chiqishidagi bug'ning issiqlik miqdori va / konditsioner - iste'molchidan qaytarilgan kondensat; turbinani qazib olishdan 1 kg bug'dan iste'molchi oladi (/ egzoz - / c.

Issiqlik va elektr energiyasini birgalikda ishlab chiqarish muhim afzalliklarga ega. Elektr iste'molchilari bilan bir qatorda issiqlik energiyasini iste'molchilari (isitish uchun, texnologik maqsadlar uchun) mavjud bo'lgan hollarda, bug 'turbinasining chiqindi bug'ining issiqligidan foydalanish mumkin. Shu bilan birga, chiqindi bug 'bosimi yoki odatda deyilganidek, orqa bosim butunlay issiqlik iste'molchilari uchun zarur bo'lgan bug' parametrlari bilan belgilanadi. Masalan, bolg'a va presslar uchun bug'dan foydalanilganda, uning talab qilinadigan bosimi 10 - 12 atm, bir qatorda texnologik jarayonlar bug '5 - 6 atm bosim bilan ishlatiladi. Isitish uchun suvni 90 - 100 C gacha isitish kerak bo'lganda, 1 1 - 1 2 atm bosimli bug'dan foydalanish mumkin.

a-sanoat CHP;
b- IESni isitish;
1 - qozon (bug 'generatori);
2 - yoqilg'i;
3 - bug 'turbinasi;
4 - elektr generatori;
5 - turbinali egzoz bug 'kondensatori;
6 - kondensat nasosi;
7- regenerativ isitgich;
8 - bug 'qozonining besleme pompasi;
7-yig'ish kondensat idishi ( u erda deaeratorni qo'yish yaxshidir)
9 - issiqlik iste'molchisi;
10 - isitgich tarmoq suvi;
11-tarmoqli nasos;
12-kondensatli tarmoqli isitish nasosi

CHP faoliyatining samaradorligini tavsiflash odatiy holdir Issiqlikdan foydalanish koeffitsienti:

Vaqt birligi uchun iste'molchiga mos ravishda berilgan elektr va issiqlik energiyasi miqdori

B - bir vaqtning o'zida yoqilg'i sarfi

Yoqilg'ining past kaloriyali qiymati

2 Issiqlik va elektr energiyasini birgalikda ishlab chiqarish energiya ishlab chiqaruvchi qurilmalarning samaradorligini oshirishning tizimli usulidir. Gazli ichki yonish dvigatellari asosidagi kombinatsiyalangan issiqlik va elektr stantsiyalarining eng oddiy sxemalari. CHPning energiya xarakteristikalari.

№1 savolning 1-qismi ( Kombinatsiyalangan issiqlik va energiya ishlab chiqarish energiya ishlab chiqaruvchi qurilmalarning samaradorligini oshirishning tizimli usulidir.)

Issiqlik va elektr energiyasini birgalikda ishlab chiqarish - bu 2 ta mahsulot: issiqlik va elektr energiyasini birgalikda (kombinatsiyalangan) kompleks ishlab chiqarish. elektr sxemasi gaz turbinasiga (CCGT) asoslangan eng oddiy CHP rasmda ko'rsatilgan:

Texnologiya tavsifi:

Eng oddiy gaz turbinali zavodi (GTP) yonish kamerasidan (1), gaz turbinasidan (2) va havo kompressoridan (3) iborat. Bu yerda gaz turbinasi sinxron generator (4) va kompressorni haydash uchun ishlatiladi. CCGT ning ishlash printsipi oddiy: kompressor tomonidan siqilgan havo yonish kamerasiga AOK qilinadi, unga gaz yoki suyuq yoqilg'i ham etkazib beriladi. Olingan yonish mahsulotlari turbinaga yuboriladi, ular uchun ular ishchi suyuqlikdir. Turbinada chiqarilgan gazlar bu erda oddiy GTPdagi kabi atmosferaga chiqarilmaydi, balki chiqindi issiqlik qozoniga (8) kiradi, bu erda ularning issiqligi bug 'ishlab chiqarish va termodinamik aylanishni odatdagi tarzda ta'minlash uchun ishlatiladi. Bug 'bug' turbinasiga (5) boradi, u erdan iste'molchiga boradi.

Ushbu sxemada ish va issiqlik ishlab chiqarish uchun kombinatsiyalangan issiqlik va quvvat turbinasi ishlatiladi. 2 bug 'turbinasidan bug' chiqarish. 11 - bu kondansat?r.

IESning samaradorligi issiqlikdan foydalanish koeffitsienti bilan tavsiflanadi:

Iste'molchiga berilgan ish va issiqlik miqdori yoqilg'ining yonishi paytida chiqarilgan issiqlikka nisbati

Qnr - past kaloriya qiymati;

B - yonish issiqligi;

Biz va Qtp - iste'molchiga berilgan elektr (har bir generatorning o'ziga xos) va issiqlik energiyasi miqdori

PSU: tanlash bilan generatsiya sxemasi, T-s va sh-s diagrammasidagi regenerativ davrlar, regeneratsiyalangan samaradorlik. davrlar, foydalanish regenerativ isitgichlarda ekstraktsiya bug'larining haddan tashqari qizishi va kondensatning to'liq sovutish issiqligi.

Bug 'elektr stantsiyasi (SPU) - bu ishchi suyuqlik fazaviy o'zgarishlarni boshdan kechiradigan issiqlik dvigatelidir. PSU elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun issiqlik elektr stantsiyalarida (IES) keng qo'llaniladi. PSU suvda ham ishlatiladi, temir yo'l transporti. Transport dvigateli sifatida PSU haddan tashqari yuklarga sezgir emas, har qanday rejimda tejamkor. Bu dizaynning soddaligi va ishonchliligi, ichki yonuv dvigateliga nisbatan kamroq atrof-muhit ifloslanishi bilan ajralib turadi. Texnologiya rivojlanishining ma'lum bir bosqichida, atrof-muhitning ifloslanishi muammosi unchalik keskin bo'lmagan va ochiq olovli olov qutisi xavfli bo'lib tuyulganida, transportda gaz dvigatellari PSU o'rnini egalladi. Hozirgi vaqtda bug' dvigateli iqtisodiy va ekologik jihatdan istiqbolli hisoblanadi.

PSUda ishchi suyuqlikdan yo'naltiruvchi tugun sifatida foydali ish pistonli silindrdan ham, bug 'turbinasidan ham foydalanish mumkin. Hozirgi vaqtda turbinalar kengroq qo'llanilganligi sababli, kelajakda biz faqat bug 'turbinasi qurilmalarini ko'rib chiqamiz. Ishchi organ sifatida PSU dan foydalanish mumkin turli moddalar, ammo asosiy ishchi suyuqlik (va yaqin kelajakda qoladi) suvdir. Bu ko'plab omillarga, jumladan uning termodinamik xususiyatlariga bog'liq. Shuning uchun, kelajakda biz PSUni suv bilan ishlaydigan suyuqlik sifatida ko'rib chiqamiz. elektr sxemasi eng oddiy CSP rasmda ko'rsatilgan

1-bug 'qozonida suv parametrlari bilan qizib ketgan bug'ga aylanadi p 1 , t 1 , i 1 , bug 'quvuri orqali turbinaga 2 kiradi, bu erda u adiabatik ravishda bosimgacha kengayadi p2 elektr generatorining 3 rotorini aylanish holatiga o'rnatadigan texnik ishlarning bajarilishi bilan.Keyin bug 'trubkali issiqlik almashtirgich bo'lgan kondensator 4 ga kiradi. Ichki yuza kondensator quvurlari aylanma suv bilan sovutiladi.

Kondensatorda sovutish suvi yordamida bug'lanish issiqligi bug'dan olinadi va bug' doimiy bosim ostida o'tadi. p 2 va harorat t2 nasos 5 yordamida bug 'qozoniga 1 etkazib beriladigan suyuqlikka. Kelajakda tsikl takrorlanadi.

Xarakterli xususiyatlar CSPlar quyidagilardir:

Qozon va kondensatorda fazali transformatsiyalarning mavjudligi;

Yoqilg'i yonish mahsulotlari bevosita ishtirok etmaydi

tsikl, lekin faqat issiqlik manbai bo'lib q1 orqali uzatiladi

ishchi organga devor;

Tsikl yopiladi va issiqlik almashinuvi yuzasi orqali issiqlik q2 atrof-muhitga o'tkaziladi;

Barcha issiqlik o'chiriladi minimal harorat izobar fazaga o'tish tufayli o'zgarmaydigan tsikl;

PSUda biz Carnot tsiklini tubdan amalga oshirishimiz mumkin.

1.2. Regenerativ sikldan foydalanish asosida bug 'elektr stansiyalarining issiqlik samaradorligini oshirish

Hozirgi vaqtda yuqori va o'ta yuqori bug' parametrlarini ommaviy ishlab chiqishga qaramasdan ( = 23...30 MPa;
= 570...600°C) va kondensatordagi chuqur vakuum (97% yoki p 2 = 0,003 MPa), Rankine siklining issiqlik samaradorligi 50% dan oshmaydi. Haqiqiy o'rnatishlarda foydali ishlatiladigan issiqlikning ulushi jarayonlarning ichki qaytarilmasligi bilan bog'liq yo'qotishlar tufayli kamroq bo'ladi. Shu munosabat bilan bug 'elektr stansiyalarining issiqlik samaradorligini oshirishning boshqa usullari taklif qilindi. Xususan, chiqindi bug 'tufayli ozuqa suvini oldindan isitishdan foydalanish (regenerativ tsikl). Ushbu tsiklni ko'rib chiqing.

Ushbu tsiklning o'ziga xos xususiyati shundaki, kondensatordan keyin 28 ... 30 ° S haroratga ega bo'lgan kondensat, qozonga kirishdan oldin, bug 'olish bilan P1-PZ (8-rasm, a) maxsus issiqlik almashtirgichlarida isitiladi. turbinaning oraliq bosqichlaridan. Bug 'issiqligining kengayish jarayonida bosqichma-bosqich olinishi tufayli suvni bosqichma-bosqich isitish orqali, rasmda ko'rsatilganidek, regenerativ Carnot tsikli g'oyasini amalga oshirish mumkin. 8b to'yingan bug 'hududida tsiklning kesimi uchun.

Guruch. 8. P.s. sxemasi. y. (a) va regenerativ tsiklning tasviri (b)

Ekstraktsiyalar sonini cheksizgacha oshirish (o'ta regenerativ tsikl) orqali kengaytirish jarayonini nuqtali egri chiziqqa yaqinlashtirish mumkin, bu esa isitish jarayonining teng masofali egri chizig'i bo'ladi. 4 – 4". Biroq, buni amalga oshirish texnik jihatdan mumkin emas va isitishning beshdan sakkiz bosqichidan foydalanish amalda iqtisodiy jihatdan oqlanadi. P.S.C. sikli regeneratsiya bilan, qat'iy aytganda, T-s diagrammasida tasvirlab bo'lmaydi, chunki u doimiy (1 kg) modda miqdori uchun qurilgan, regeneratsiya davrida esa bug 'miqdori turbinaning uzunligi bo'ylab har xil bo'ladi. Shuning uchun, shaklda ko'rsatilgan tsikl. 8b biroz o'zboshimchalik bilan. Kondensat isitish uchun bug 'chiqarganda, bir tomondan, bug' ishlab chiqarish uchun issiqlik sarfi kamayadi, lekin boshqa tomondan, bug'ning turbinada ishlashi bir vaqtning o'zida kamayadi. Ushbu ta'sirlarning qarama-qarshi tabiatiga qaramay, tanlov doimo kuchayadi. Buning sababi shundaki, ozuqa suvi olingan bug'ning kondensatsiya issiqligi tufayli qizdirilganda, undan issiqlik ta'minlanadi. tashqi manba 4 - 4" bo'limida va shu bilan regenerativ tsiklda tashqi manbadan issiqlik ta'minotining o'rtacha harorati ortadi (tashqi issiqlik ta'minoti q 1 faqat 4" - 5 - 6 - 7 bo'limda amalga oshiriladi).

Bundan tashqari, ozuqa suvining regenerativ isishi hududdagi issiqlikni gazlardan suvga o'tkazish jarayonida qaytarilmaslikni pasaytiradi. 4" – 5, chunki gazlar va oldindan qizdirilgan suv o'rtasidagi harorat farqi kamayadi.

Regenerativ tsiklni amalga oshirish bilan bog'liq vazifalar diagramma yordamida qulay tarzda hal qilinishi mumkin. Buning uchun PS ning sxemasi va regenerativ davrini ko'rib chiqing. bitta tanlov bilan (9-rasm). Kengayish adiabat 1 – 2 (9b-rasm) ekstraksiya izobari bilan kesishishi 0 nuqtani beradi, bu ekstraksiyadagi bug’ning holatini xarakterlaydi.

Guruch. 9. P.s. sxemasi. y. bitta regenerativ bug' chiqarish bilan

(a) va jarayonlar tasviri i - s-diagramma (b)

Anjirdan. 9-rasmdan ko'rinib turibdiki, turbinaga kirgan 1 kg bug'dan kg bug' faqat tanlab olish bosimigacha kengayib, foydali ish hosil qiladi va () kg turbinada oxirgi bosimgacha kengayadi. Bu bug 'oqimining foydali ishi. Umumiy ish Qayta tiklanadigan tsiklda 1 kg bug ':

1 kg bug' olish uchun sarflangan issiqlik miqdori: (10)

Regenerativ siklning issiqlik samaradorligi: . (o'n bir)

Qayta tiklanadigan isitgichlardagi jarayonlar izobarik deb hisoblanadi va suv isitgichni mos keladigan ekstraktsiyada bug 'bosimida to'yingan holatda qoldiradi deb taxmin qilinadi (va hokazo).

Chiqarilgan bug 'miqdori aralashtirgich uchun issiqlik balansi tenglamasidan aniqlanadi:

qayerdan: , (13)

suyuqlikning ekstraktsiya bosimidagi entalpiyasi qayerda; - turbinadan olingan bug'ning entalpiyasi; - kondensatordan chiqayotgan kondensatning entalpiyasi. Xuddi shunday, har qanday tanlov joylarida bug 'oqim tezligini aniqlash mumkin.

Qayta tiklanadigan ozuqa suvini isitishdan foydalanish s.k.ning issiqlik samaradorligini oshiradi. y. 8...12% ga.

Amalga oshirish maqsadi mustaqil ish bug 'turbinasi qurilmasining regenerativ siklini hisoblash metodikasini ishlab chiqish va bug' elektr stantsiyasining asosiy elementlarida eksergiya yo'qotishlarini baholash bilan o'rganilayotgan siklning asosiy termodinamik ko'rsatkichlarini, shu jumladan issiqlik samaradorligini aniqlash.

Oqim termodinami?i: adiabatik oqimning xarakterli tezliklari va parametrlari Ovoz tezligi, Laplas tenglamasi. Maksimal va kritik tezliklar, asosiy o'lchamsiz sonlar. Oqim tezligining tovush tezligi orqali o'tish shartlari. Tashqi ta'sirlarni qaytarish printsipi.

Oqim termodinamikasida tovush tezligi tushunchasi muhim ahamiyatga ega, chunki muhitning subsonik va supersonik oqimlari sifat jihatidan farq qiladi: har qanday ta'sirlar subsonik va supersonik oqimlarda qarama-qarshi natijalar beradi; subsonik oqimdagi barcha oqim parametrlari uzluksiz o'zgarib turadi, tovushdan yuqori oqimda parametrlarni sakrash, oqimning uzilishi bilan o'zgartirish mumkin.

Ovoz tezligi (a, m / s) - tovush to'lqinlarining tarqalish tezligi. To'lqinlar - bu muhitda tarqaladigan buzilishlar jismoniy miqdor bu muhitning holatini tavsiflaydi. Ovoz to'lqinlari elastik muhitda tarqaladigan zaif tebranishlar deb ataladi - kichik amplitudali mexanik tebranishlar.

Masalan, bir nuqtada tovush manbai deb ataladigan tashqi jism zaif mexanik buzilishlarni keltirib chiqaradi. Natijada bosimning ko'tarilishi dp. Ushbu portlashning tarqalish tezligi "a" bilan belgilangan tovush tezligidir.

Ovoz buzilishining tarqalish jarayoni Laplas tenglamasi bilan tavsiflangan adiabatik jarayondir

U ideal gazning adiabatik jarayoni tenglamasini (7.19) qanoatlantiradi, biz uni shaklda ifodalaymiz.

p/ p k = const

Shunday qilib, tovush tezligi muhitning tabiatiga (kR) va muhit haroratiga bog'liq.

Oqimdagi muhitning harorati (10 5) x koordinatasining o'zgarishi bilan o'zgarganligi sababli, bir kesimdan ikkinchisiga o'tganda tovush tezligi o'zgaradi.Shu munosabat bilan tovushning mahalliy tezligi tushunchasiga ehtiyoj tug'iladi. tushunarli.

Mahalliy ovoz tezligi oqimning ma'lum bir nuqtasida tovushning tarqalish tezligi deb ataladi.

Maksimal va kritik oqim tezligi

Oqim tezligini oqim energiyasi tenglamasidan aniqlash mumkin

Agar dastlabki oqim tezligini e'tiborsiz qoldirish mumkin bo'lsa (W| = 0), oxirgi munosabat shaklni oladi.

(10.29), (10.30) formulalarda entalpiya faqat J/kg ga almashtiriladi, u holda tezlik m/s o'lchamga ega bo'ladi. Agar entalpiya kJ/kg sifatida aniqlansa, munosabat (10.30) mos ravishda o'zgaradi

Joriy tezlik yetadi maksimal qiymat w MaKc oqimning entalpiyasi nolga yetgan qismida h = 0; eng yuqori tezlik molekulalarning xaotik (issiqlik) harakatining butun energiyasini yo'naltirilgan, tartibli harakat energiyasiga aylantirishga mos keladi.

Yuqoridagi tahlil oqim tezligi 0 ... Wmax doirasida qiymatlarni olishi mumkinligini aniqlashga imkon beradi

Impuls tenglamasidan (10.12) bosimning o'zgarishi va oqim tezligining o'zgarishi o'rtasidagi bog'liqlik quyidagicha: oqim tezlashishi (dw > 0) bosimning pasayishi (dp) bilan birga keladi.< 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.

Grafikdan ko'rinib turibdiki, uning tezligi tovushning mahalliy tezligiga mos keladigan oqim qismi mavjud. U oqimning kritik qismi deb ataladi, chunki u oqimning bir-biridan sifat jihatidan farq qiluvchi subsonik va supersonik qismlarini ajratib turadi. Kritik oqim parametrlari - oqim tezligi ovozning mahalliy tezligiga teng bo'lgan kanal kesimidagi parametrlar.

Bu holda oqim tezligi kritik oqim tezligi deb ataladi.

Kritik bosim nisbati (P cr) - nolga teng bo'lgan boshlang'ich tezlikda kanalning kirish qismida gaz oqimi bosimining (p cr) kritik qiymatining uning bosimiga (p ()) nisbati.

?cr = Pcr/Ro- (10.32)

Oqimni hisoblash va tahlil qilishda tezlikning mutlaq qiymatlaridan emas, balki nisbiy xususiyatlardan foydalanish qulay:

M soni - ma'lum bir qismdagi oqim tezligining ovozning mahalliy tezligiga nisbati

M = w/a.; (10.33)

~ soni l - berilgandagi oqim tezligining nisbati

kritik oqim tezligiga kesma

l = w/akr; (10.34)

~ soni ? - berilgan uchastkadagi oqim tezligining turg'un oqimdagi tovush tezligiga nisbati.

A raqami - ma'lum bir qismdagi oqim tezligining maksimal oqim tezligiga nisbati: A \u003d w / wmax

Umumiy ma'lumot

Deyarli XX asrning 70-yillarigacha sanoatda yagona issiqlik dvigateli samarasiz bo'lgan va past bosimli to'yingan bug'da ishlaydigan bug' porshenli dvigatel edi. Birinchi uzluksiz ishlaydigan issiqlik mashinasi (bug 'dvigateli) I.I. Polzunov. Birinchi mashina atmosfera edi. Piston kameralaridan biri qozonga ulanganda, bug 'bosimi ta'sirida piston ko'tarildi, shundan so'ng bug 'tarqatish valfi qaytib, piston bo'shlig'ini qozondan kesib tashladi. Quvur orqali suv AOK qilindi, bug 'kondensatsiya qilindi va piston ostida vakuum hosil bo'ldi. Ta'sir ostida atmosfera bosimi piston tushdi va foydali ish qildi.

1980-yillarga kelib, ichki yonuv dvigatellarining ishlash tsikli (Otto sikli) amalda o'zlashtirildi, ammo mohiyatiga ko'ra, bu tsikl boshqa ko'plab ixtirochilarning tamoyillarini va ayniqsa, Bo-de-Roche tamoyilini aks ettiradi.

Gazni doimiy hajmda issiqlik bilan ta'minlovchi ichki yonuv dvigatellarining tsikli deb ataladigan bunday dvigatelning ideal tsikli ish gazining adiabatik siqilishini, gazga issiqlikning izoxorik berilishini, ishchi suyuqlikning adiabatik kengayishini o'z ichiga oladi. , va ishchi suyuqlik bilan izoxorik issiqlik uzatish.

Nikolaus Avgust Ottoning issiqlik dvigateli yuqori siqilishga imkon bermadi va shuning uchun uning samaradorligi past edi. Yuqori samaradorlikka ega bo'lgan zamonaviyroq ichki yonish dvigatelini yaratishga intilib, nemis muhandisi R. Dizel Otto dvigatelining ishlash printsipidan farq qiladigan boshqa ish printsipini ishlab chiqdi.

Kompressordan qutulishning birinchi urinishi hamyurtimiz prof. G.V. 1904 yilda kompressor bo'lmagan dvigatelni yaratgan Trinkler. Trinkler dvigateli nemis zavodlaridan birida (Kerting zavodi) ishlab chiqarilgan bo'lsa ham, ommaviy ishlab chiqarishga kiritilmagan. Kompressorsiz dizel dvigatellarda yangi uchinchi ish tsikli amalga oshirildi. Aralash issiqlik ta'minoti bilan tsikl deb ataladigan bu dvigatelning ideal tsikli adiabatik havo siqish, izoxorik va keyin izobarik issiqlik kiritish, gazlarning adiabatik kengayishi va izoxorik issiqlik uzatishdan iborat.

Yonish natijasida hosil bo'lgan gazsimon mahsulotlar bir vaqtning o'zida ishchi suyuqlik bo'lgan issiqlik dvigatellari ichki yonuv dvigatellari deb ataladi. Ichki yonuv dvigatellari pistonli dvigatellar, gaz turbinalari 1 va reaktiv dvigatellar shaklida ishlab chiqariladi.

Issiqlik dvigatellari (bug 'dvigatellari), ularda yonish mahsulotlari faqat isitgich (issiqlik chiqaruvchi) bo'lib, ishchi suyuqlikning funktsiyalari suyuqlik va bug 'fazalari tomonidan amalga oshiriladi, tashqi yonish dvigatellari deb ataladi. Tashqi yonish dvigatellari - bug 'elektr stantsiyalari: bug' dvigatellari, bug' turbinalari, atom elektr stantsiyalari.

Mukammal Otto tsikli

Adiabatik va izotermik samaradorlik

Darhaqiqat, kompressorning ishlashiga nafaqat zararli hajmning ta'siri, balki gazning ishqalanishi va silindrdan so'rish va chiqarish vaqtida gaz bosimining o'zgarishi ham ta'sir qiladi.

1.85-rasmda haqiqiy indikator diagrammasi ko'rsatilgan. Assimilyatsiya chizig'ida pistonning notekis harakatlanishi, prujina va klapanning inertsiyasi tufayli silindrdagi gaz bosimi o'zgarib turadi va dastlabki gaz bosimi p1 dan past bo'ladi. Gazni silindrdan chiqarish liniyasida xuddi shu sabablarga ko'ra gaz bosimi oxirgi bosim p2 dan kattaroq bo'lib chiqadi. Sovutgichli kompressorlarda amalga oshirilgan politropik siqilish izotermik samaradorlik yordamida qaytariladigan izotermik siqilish bilan taqqoslanadi. ?out = lout/lkp.

Sovutilmagan kompressorlarda amalga oshiriladigan adiabatik qaytarilmas siqilish adiabatik samaradorlik yordamida adiabatik qaytariladigan siqilish bilan taqqoslanadi. ?ad = yigit/lka.

Turli kompressorlar uchun izotermik samaradorlik qiymati ?iz = 0,6?0,76 ichida o'zgaradi; adiabatik samaradorlik qiymati - ?ad = 0,75?0,85.

Aralashtirish entropiyasi.

?s sm = – R sm ? r i ln r i - 2 gaz aralashmasi uchun aralashtirish entropiyasi.

U qanchalik katta bo'lsa, aralashtirish jarayoni shunchalik qaytarilmas bo'ladi.

Aralashmaning tarkibiga bog'liq, harorat va bosimga bog'liq emas.

?s sm / R sm aralashmaning tarkibiy qismlarining miqdoriy nisbatlariga bog'liq va ularning tabiatiga bog'liq emas.

Termodinamikaning birinchi qonuni. Energiya turlari. Issiqlik va ish energiya uzatish shakllaridir. Texnik tizimning energiya va issiqlik balanslari. 1-qonunning balans tenglamalariga asoslangan texnik tizimning mutlaq va nisbiy xarakteristikalari.

Termodinamikaning birinchi qonuni- termodinamik tizimlar va jarayonlar uchun energiyaning saqlanish va aylanish qonuni

Analitik tarzda bu W = const yoki yozilishi mumkin

W 1 - W 2 \u003d 0,

Bu erda W 1, W 2 - mos ravishda, boshlang'ich va yakuniy holatlarda, ko'rib chiqilgan izolyatsiya qilingan TSning energiyasi.

Yuqoridagilardan termodinamikaning birinchi qonunining formulasi quyidagicha: yo'q qilish va energiya ishlab chiqarish mumkin emas.

Yopiq, adiabatik TS uchun tizim energiyasining o'zgarishi holat o'zgarishining ma'lum bir termodinamik jarayonida atrof-muhit bilan almashinadigan L ish miqdori bilan belgilanadi.

W 1 - W 2 \u003d L.

Atrof-muhit bilan faqat issiqlik Q shaklida energiya almashinuvi mumkin bo'lgan yopiq transport vositasi uchun ma'lum bir termodinamik jarayon davomida energiyaning o'zgarishini aniqlash mumkin.

W 1 - W 2 \u003d - Q.

1 - 2 jarayonda o'z holatini o'zgartiradigan yopiq TS uchun umumiy holatda, munosabatlar mavjud.

W 1 - W 2 \u003d L - Q. (1.29)

Issiqlik va ish energiyani bir tanadan boshqasiga o'tkazishning yagona mumkin bo'lgan shakllaridir - termodinamikaning birinchi qonunining yana bir formulasi yopiq transport vositalari uchun.

Agar yopiq TS dumaloq termodinamik jarayonni amalga oshirsa, u tugagandan so'ng barcha tizim parametrlari dastlabki qiymatni oladi, bu esa oxirgi tenglikni shaklda yozishga imkon beradi.

Bundan termodinamikaning birinchi qonunining eng mashhur formulasi kelib chiqadi: birinchi turdagi doimiy harakat mashinasi mumkin emas.

Energiya turlari: ichki (U), kimyoviy, yadroviy, kinetik. Ba'zi hollarda energiyani bir turdagi energiyaning boshqasiga miqdoriy o'zgarishi belgisiga ko'ra taqsimlash qulay. Bir shakldan boshqasiga to'liq o'zgarishi mumkin bo'lgan energiya birinchi turga kiradi. Agar u yoki bu sabablarga ko'ra boshqa energiya turiga aylanish mutlaqo imkonsiz bo'lsa, u ikkinchi turdagi deb ataladi.

Umumiy holatda TSning energiyasi aniqlanishi mumkin

W = W ter + W kin + U

SI fizik birliklar tizimidagi energiya birligi 1 J (Joule). Boshqa tizimlardan foydalanganda energiya o'lchashning boshqa birliklari bilan shug'ullanish kerak: kaloriya, erg, kilogrammmetr va boshqalar.

Termodinamikaning ikkinchi qonuni. Formulalar va ularning bir-biriga munosabati. Qaytaruvchanlik tushunchasining ma'nosi. Tashqi va ichki qaytarilmas. Entropiya. Qaytariladigan va qaytarilmaydigan jarayonlarda entropiya o'zgarishi. Termodinamikaning 2-qonunining analitik ifodasi. Yopiq tizimlar uchun termodinamikaning yagona tenglamasi (identifikatsiyasi).

Termodinamikaning ikkinchi qonuni.

Ikkinchi qonun, birinchisi kabi, umumlashtirilgan eksperimental ma'lumotlar bo'lib, hech qanday tarzda isbotlanmagan. U muvozanat holatidagi tizimni, tizimning bir muvozanat holatidan ikkinchisiga o‘tish jarayonini bildiradi. U tabiiy jarayonlar oqimining yo'nalishini ko'rib chiqadi, deydi har xil turlari energiya teng emas.

Tabiatdagi barcha jarayonlar harakatlantiruvchi kuchning (harorat gradienti, bosim, konsentratsiya) yo'qolishi yo'nalishida boradi. Faktlarga asoslanib va qonun matnlaridan biri: issiqlikni kamroq jismdan issiqroq jismga o'tkazib bo'lmaydi. 2-qonundan xulosa: u issiqlik va ishning teng bo'lmagan qiymatini belgilaydi va agar ishni issiqlikka aylantirganda, siz o'zingizni bitta issiqlik qabul qiluvchining holatini o'zgartirish bilan cheklashingiz mumkin bo'lsa, issiqlikni ishga aylantirganda, kompensatsiya zarur.

Boshqa qonun tahriri: 2-turdagi abadiy mobil aloqa mumkin emas, ya'ni ishlashning yagona natijasi termal rezervuarni sovutish bo'ladigan mashinani yaratish mumkin emas.

Qaytaruvchanlik tushunchasi.

Qaytarilish tushunchasi markaziy hisoblanadi:

1) bu fenomenologik termodinamika va statik fizika o'rtasidagi suv havzasi;

2) qaytariluvchanlik kontseptsiyasi jarayonning termodinamik mukammalligini baholash uchun boshlang'ich nuqtani olish imkonini beradi.

Qaytariladigan jarayon - termodinamik jarayon, shundan so'ng tizim va u bilan o'zaro ta'sir qiluvchi tizimlar (OT) tizim va OTda hech qanday qoldiq o'zgarishlarsiz dastlabki holatga qaytishi mumkin.

Qaytarib bo'lmaydigan jarayon - bu termodinamik jarayon bo'lib, undan so'ng tizim va u bilan o'zaro ta'sir qiluvchi tizimlar (OT) tizim yoki OTda qoldiq o'zgarishlar sodir bo'lmasdan dastlabki holatiga qayta olmaydi.

Ko'p ichki va mavjud tashqi omillar, bu jarayonlarning qaytarilmasligini yaratadi.

Ichki qaytarilmaslik molekulyar kuchlar va turbulentlik natijasida suyuqlik molekulalarining ichki ishqalanishini keltirib chiqaradi.

Tashqi qaytarilmas tizimning tashqi omillaridan kelib chiqadi. Eng biri umumiy sabablar tashqi qaytarilmas - mexanik ishqalanish. Ishqalanish tananing yoki moddaning yuzasi boshqa sirtga ishqalanadigan barcha jarayonlarda mavjud. Tashqi qaytarilmaslikning yana bir sababi issiqlik uzatish jarayonidir. Tabiatan issiqlik uzatish faqat bitta yo'nalishda sodir bo'ladi: issiqroq joydan sovuqroq joyga. Shuning uchun jarayonni butunlay orqaga qaytarish mumkin emas, chunki issiqlik sovuq joylardan issiqroq joyga ish qo'llamasdan o'tkazilmaydi.

Entropiya.

Entropiya - termodinamik tizim holatining funktsiyasi bo'lib, bu tizimda sodir bo'ladigan elementar muvozanat (qaytariladigan) jarayonda uning differentsial (dS) berilgan cheksiz kichik miqdordagi issiqlik (dQ) nisbatiga teng ekanligi bilan belgilanadi. tizimga tizimning termodinamik haroratiga (T).

Entropiyaning kiritilishi bizga jarayonning issiqligini hisoblash uchun yana bir tenglamani beradi, undan foydalanish issiqlik sig'imi bo'yicha taniqli tenglamadan ko'ra qulayroqdir. T(S) dagi jarayon grafigi ostidagi maydon - masshtabli diagrammada jarayonning issiqligi tasvirlangan.

Qaytariladigan va qaytarilmaydigan jarayonlarda entropiya o'zgarishi.

Rankine tsiklining samaradorligi, hatto bug 'parametrlari yuqori bo'lgan qurilmalarda ham 50% dan oshmaydi. Haqiqiy o'rnatishlarda, turbinada ichki yo'qotishlar mavjudligi sababli, samaradorlik qiymati yanada past bo'ladi.

(9) ifodadagi entalpiyalarga ishchi suyuqlikning uchta parametri - boshlang'ich bosim ta'sir qiladi R 1 va boshlang'ich harorat T Turbina kirishida va oxirgi bosimda 1 o'ta qizdirilgan bug ' R 2 turbinaning chiqish joyida. Bu issiqlik tushishining oshishiga va natijada tsiklning o'ziga xos ishi va samaradorligining oshishiga olib keladi.

Bug 'parametrlarini o'zgartirishga qo'shimcha ravishda, o'rnatish sxemalarini murakkablashtirish orqali bug' elektr stantsiyalarining samaradorligini oshirish mumkin.

Yuqoridagilarga asoslanib, mavjud quyidagi yo'llar issiqlik samaradorligini oshirish.

1. Dastlabki bosimni oshirish p 1 o'zgarmagan parametrlar bilan T 1 va R 2 (15-rasm, a). Diagrammada maksimal bosimdagi Rankine davrlari ko'rsatilgan R 1 va R 1a > R bitta. Ushbu davrlarni taqqoslash shuni ko'rsatadiki, bosimning oshishi bilan R 1a issiqlik tarqalishi mavjud kattaroq qiymat dan, va issiqlik kiritish miqdori kamayadi. Bosimning oshishi bilan tsiklning energiya tarkibiy qismlarining bunday o'zgarishi R 1 issiqlik samaradorligini oshiradi.Bu usul tsikl samaradorligini sezilarli darajada oshiradi, lekin ortishi natijasida R 1 (bug 'elektr stantsiyalarida bosim 30 atmgacha yetishi mumkin), turbinani tark etuvchi bug'ning namligi oshadi, bu turbinaning pichoqlarini muddatidan oldin korroziyaga olib keladi.

2. Dastlabki haroratni oshirish T 1 o'zgarmagan parametrlar bilan R 1 va R 2 (15-rasm, b). Diagrammadagi tsikllarni haroratlarda solishtirish T 1 va T 1a > T 1 dan ko'rinib turibdiki, entalpiya farqi farqdan ko'ra ko'proq ortadi, chunki izobar izobardan ko'ra tikroq oqadi. Entalpiya farqining bunday o'zgarishi bilan, tsiklning maksimal haroratining oshishi bilan issiqlik samaradorligi oshadi. Ushbu usulning nochorligi shundaki, o'ta isitish moslamasi issiqlikka bardoshli metallni talab qiladi, o'ta qizib ketgan bug'ning harorati 650 ° C gacha yetishi mumkin.

3. Bosimning bir vaqtning o'zida ortishi p 1 va harorat T 1 da doimiy bosim R 2. Yoqtiring R 1 shunday va T 1 issiqlik samaradorligini oshiradi.Ularning kengayish oxirida bug 'namligiga ta'siri aksincha, ortishi bilan. R 1 u ortadi va o'sish bilan T 1 - kamayadi. Oxir oqibat, bug'ning holati miqdorlarning o'zgarishi darajasi bilan belgilanadi R 1 va T 1 .

4. Bosimning pasayishi p 2 doimiy parametrlarda T 1 va R 1 (15-rasm, ichida). Pastga R 2 turbinada bug 'kengayish darajasini oshiradi va texnik ish ? ortadi l \u003d l a - l. Bunday holda, issiqlik miqdori chiqariladi dan kamroq (izobar past bosimda tekisroq bo'ladi) va etkazib beriladigan issiqlik miqdori ortadi . Natijada, tsiklning issiqlik samaradorligi oshadi. Bosimning pasayishi R 2 kondensatorning chiqish haroratiga yetishi mumkin haroratga teng muhit, lekin shu bilan birga, kondensatsiya moslamasida vakuum hosil bo'lishi kerak, chunki bosim haroratga mos keladi. R 2 = 0,04 ata.

5. Ikkilamchi (oraliq) bug'ning qizib ketishidan foydalanish(15-rasm, G). Diagrammada to'g'ri chiziq ko'rsatilgan 1 –2 bug'ning bir oz bosimgacha kengayishini ko'rsatadi R 1a dvigatelning birinchi tsilindrida, chiziq 2–1 a–– bosim ostida bug‘ning ikkilamchi qizib ketishi R 1a va to'g'ridan-to'g'ri 1 a – 2 a–– ikkinchi tsilindrdagi bug‘ning oxirgi bosimgacha adiabatik kengayishi R 2 .

Bunday tsiklning issiqlik samaradorligi ifoda bilan aniqlanadi

Bug'ning ikkilamchi qizib ketishidan foydalanish turbinaning chiqishida bug'ning namligining pasayishiga va texnik ishlarning biroz oshishiga olib keladi. Samaradorlikni oshirish bu tsiklda ahamiyatsiz, faqat 2-3% va bunday sxema bug 'turbinasi dizaynini murakkablashtirishni talab qiladi.

6. Regenerativ tsiklni qo'llash. Regenerativ tsiklda ozuqa suvi nasosdan so'ng, u bir yoki bir nechta regeneratorlar orqali oqadi, u erda bug 'bilan isitiladi, qisman turbinaning ba'zi bosqichlarida kengayganidan keyin olinadi (16-rasm).

Guruch. 15. Issiqlik samaradorligini oshirish yo'llari. Rankin sikli

Guruch. 16. Ishlayotgan bug 'elektr stansiyasining sxemasi

regenerativ tsiklga ko'ra:

1 –– qozon; 2 –– super qizdirgich; 3 -- bug 'turbinasi; 4 –– elektr generatori; 5 –– sovutgich-kondensator; 6 - nasos; 7 - regenerator; a - bug' chiqarishning ulushi

Chiqarilgan bug 'miqdori tenglamadan aniqlanadi issiqlik balansi regenerator uchun

chekli bug 'bosimidagi kondensatning entalpiyasi qayerda R 2; - turbinadan olingan bug'ning entalpiyasi; bug' chiqarish bosimidagi kondensatning entalpiyasidir.

Turbinada 1 kg bug'ning foydali ishi quyidagi formula bo'yicha aniqlanadi:

1 kg bug'ga sarflangan issiqlik miqdori

Keyin issiqlik samaradorligi regenerativ siklda topiladi

.

Regenerativ tsiklni batafsil o'rganish uning issiqlik samaradorligini ko'rsatadi har doim issiqlik samaradorligidan yuqori. Bir xil boshlang'ich va yakuniy parametrlarga ega Rankine tsikli. Samaradorlikni oshirish regeneratsiyadan foydalanganda, u 10-15% ni tashkil qiladi va bug 'chiqarish miqdori ortishi bilan ortadi.

7. Isitish davrini qo'llash. Isitish davri odatda ishlatiladigan suvni sovutish uchun bug 'beriladigan issiqlikdan foydalanadi isitish tizimlari, issiq suv ta'minoti tizimlarida va boshqa maqsadlarda. Bunday holda, ishchi suyuqlikka beriladigan issiqlik q 1 texnik ishlarni va issiqlik ta'minotini olish uchun turli darajada qayta taqsimlanishi mumkin. Isitish davrida (17-rasm) elektr energiyasining bir qismi to'liq ishlatilmaydi, chunki turbinadan olingan bug'ning issiqligining bir qismi iste'molchi tomonidan iste'mol qilinadi.

Guruch. 17. Ishlayotgan bug 'elektr stansiyasining sxemasi

isitish davri:

1 –– qozon; 2 –– super qizdirgich; 3 -- bug 'turbinasi; 4 –– elektr generatori; 5 –– sovutgich-kondensator; 6 - nasos; 7 - issiqlik iste'molchisi

Ishchi suyuqlik tomonidan olingan issiqlik miqdori qisman turbinalar qanotlarining foydali ishiga aylanadi va qisman iste'molchilarni issiqlik bilan ta'minlash uchun sarflanadi. Ikkala ish ham foydali bo'lgani uchun issiqlik samaradorligi o'z ma'nosini yo'qotadi.

samaradorlik isitish davri aniqlanadi

.

Issiqlik aylanishida (elektr va issiqlik) ikki turdagi mahsulotlar ishlab chiqarilganligi sababli, issiqlik ishlab chiqarish uchun ichki samaradorlik va elektr va issiqlik ishlab chiqarish uchun o'rtacha og'irlikdagi samaradorlikni farqlash kerak. Ularning har biri birga teng, chunki tsikl ichida hech qanday yo'qotish yo'q.

Aslida, samaradorlik isitish davri birga teng bo'lishi mumkin emas, chunki turbinada har doim mexanik yo'qotishlar va issiqlik ta'minoti tizimlarida gidravlik yo'qotishlar mavjud.

Ma'lumki, Carnot tsikli bo'yicha ishlaydigan issiqlik dvigateli energiyaning eng yuqori konversiya samaradorligiga ega, ya'ni uning issiqlik samaradorligi mumkin bo'lgan eng yuqori ko'rsatkichdir. Karno siklining issiqlik samaradorligi faqat issiqlik qabul qiluvchi Ti va issiqlik qabul qiluvchi T2 ning haroratlariga bog'liq va ishchi suyuqlikning tabiatiga mutlaqo bog'liq emas. Shuning uchun bu siklni bug 'elektr stansiyasi uchun ham ideal sikl deb hisoblash mumkin. Ma'lumki, Karno tsikli quyidagi jarayonlarni o'z ichiga oladi:

Qi issiqlik energiyasini bir vaqtning o'zida etkazib berish bilan izotermik kengayish jarayoni;

Adiabatik kengayish jarayoni;

Q2 issiqlik energiyasini bir vaqtning o'zida olib tashlash bilan izotermik siqish jarayoni]

adiabatik siqish jarayoni.

Shaklda. 11.3 Karno sikli bo'yicha ishlaydigan bug 'elektr stantsiyasining tsiklining indikator diagrammasi ko'rsatilgan. Suv pi bosimi va haroratda T8 1 keladi (nuqta 0 ). Nuqtadagi bug'ning quruqlik darajasi 0 ga teng X= 0. Nuqta 0 suyuqlikning chegaraviy egri chizig'ida joylashgan. Jarayonda 0-1 doimiy bosim ostida R\ = Idem(izobarik jarayon) energiya suvga beriladi qi termal shaklda. Chiziq 0-1 ham izobar, ham izotermdir. 1-nuqtada issiqlik energiyasi bilan ta'minlashning izobarik-izotermik jarayoni bug 'quruq to'yingan bo'lganda tugaydi. 1-nuqtadagi bug'ning quruqlik darajasi x = 1 ga teng. 1-nuqta bug' chegarasi egri chizig'ida joylashgan. Shunday qilib, jarayon 0-1 issiqlik energiyasi bilan ta'minlash hisoblanadi izotermik, Karno siklidagi kabi.

Jarayon 1-2 adiabatikni aks ettiradi ( bilan issiqlik almashinuvi yo'q muhit) bug 'dvigatelida (dvigatelda) ishlaydigan suyuqlikning kengayishi. Bu yerda Karno sikli sharti (adiabatik kengayish) ham kuzatiladi. Adiabatik jarayonda 1-2 bug 'bosimi pi dan futgacha kamayadi.

Bug 'dvigatelidan keyin bug' kondensatorga kiradi (nuqta 2). Kondensatorda energiya chiqariladi Q2 doimiy bosim ostida ishlaydigan suyuqlikdan (sovutish). R2 -Idem(izobarik jarayon 2-3). Isobar 2-3 U suyuqlikning qaynash nuqtasida ham izoterm hisoblanadi T9 2 mos keladigan bosim p2 = Idem. Sovutganda suv bug'ining o'ziga xos hajmi kamayadi. 3-nuqtada ishchi suyuqlikdan issiqlik energiyasini olib tashlashning izobarik-izotermik jarayoni tugaydi. 3-nuqta (jarayonning oxiri) ho'l bug'ni adiabatik siqish jarayonida jarayon tsikldagi ishchi suyuqlikning dastlabki holatiga mos keladigan 0 nuqtada tugaydigan qilib tanlanadi.

Shunday qilib, rasmda ko'rsatilgan. 11.3 halqa 0-1-2-3-0 ikkita izotermdan iborat ( 0-1 va 2-3) va ikkita adiabat ( 1-2 va 3-0).

RNS da. 11.3 dan ko'rinib turibdiki, 3-band nam to'yingan bug' mintaqasida joylashgan. Bu jarayonda ekanligini anglatadi 2-3 issiqlik dvigatelidan kondensatorga kiradigan suv bug'ining to'liq bo'lmagan kondensatsiyasi mavjud. Binobarin, kondensatorda (KN) (11.1-rasm) bug 'va suyuqlik (suv) aralashmasi hosil bo'ladi. Kondenserni tark etgandan so'ng, bu aralashma kompressorga yuboriladi, bu erda bosimning P2D0 px dan oshishi natijasida harorat ham ko'tariladi. Ta2 oldin T8 1 va ishchi suyuqlik asl holatiga qaytadi (nuqta 0). Shaklda. 11.4 bug 'bilan ishlaydigan Karno siklining termal (entropiya) oqim diagrammasini ko'rsatadi.

Agar suyuqlikka issiqlik energiyasini etkazib berish 1' nuqtada to'xtatilsa (11.3 va 11.4-rasmlar), u holda bug 'quruq to'yingan bo'lmaydi (u nam to'yingan holda qoladi). Keyin issiqlik dvigatelida bug'ning kengayishi adiabatikaga ergashadi V-2\ va butun tsikl chiziqlar bilan ifodalanadi 0-1'-2'-3-0.

Rm3 ? Z2

Bug 'elektr stantsiyasida Carnot tsiklini amalga oshirish uchun bitta shartga rioya qilish kerak: butun tsikl to'yingan bug' hududida bajarilishi kerak (siz x = 1 o'ngdagi chiziqdan tashqariga chiqa olmaysiz). X = 1 chizig'ining o'ng tomonida joylashgan maydon juda qizib ketgan bug'ning maydonidir. Agar o'ta qizib ketgan bug' hududida (x = 1 chiziqning o'ng tomonida) ishchi suyuqlikka issiqlik energiyasi etkazib berilsa. doimiy bosim (pi = Idem), keyin ishchi suyuqlikning harorati ko'tariladi. Bunday jarayon izobarik bo'ladi, lekin izotermik emas, chunki u Karno siklida bo'lishi kerak. Bunday sikl Karno sikli shartlarini qoniqtirmaydi.

Ko'rib chiqilgan bug'-quvvat aylanishiga qo'llaniladigan (8.50) bog'liqligiga asoslanib, biz yozamiz:

V Gi -g 2 G1-G2 (ll AL

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

(11.4) ifodadan bizda:

Tg-T2

^ = (I.5)

Qayerda V - bug 'dvigatelida (dvigatel) bug' tomonidan bajariladigan maxsus ish.

Qozondagi suyuqlikning harorati qaynash nuqtasiga teng Ta 1 bosim pi ga mos keladi. Bu shuni anglatadiki, qozondagi suyuqlikka berilgan barcha issiqlik energiyasi faqat bug 'miqdorini x = 0 (suyuqlik chegarasi egri) dan x = 1 (bug' chegarasi egri) ga oshirishga sarflanadi. Shuning uchun, jarayonda 0-1 (11.3-rasm) bug'lanish issiqlik shaklida quyidagi energiya miqdorini iste'mol qiladi:

9i=xm, (11,6)

Qayerda X- (6.1) formula bo'yicha aniqlanadigan bug'ning quruqligi darajasi; G - o'ziga xos issiqlik bug'lanish.

Suyuqlikning chegaraviy egri chizig'ida bug'ning quruqlik darajasi nolga teng (x = 0). Chegara egri chizig'ida x \u003d 1 juftligi va shuning uchun bu holat uchun ifoda (12.6) shaklni oladi:

(11.5) va (11.6") ifodalarni birlashtirib, biz quyidagilarni olamiz:

Ti-T2 GkJT §ll

Issiqlik samaradorligi t ^ bilan birga muhim xususiyat bug 'quvvat aylanishi - o'ziga xos bug' iste'moli DQ, formula bilan aniqlanadi:

qilish= H = X^ Rfr— T,) *(1L8)

(11.7) va (11.8) tenglamalardan ko'rinib turibdiki, 7\ va T2 o'zgarmas haroratlarda Karno sikli bo'yicha amalga oshirilgan bug' quvvati siklidagi solishtirma bug' sarfi faqat bug' tarkibi X\ ga bog'liq. Bug 'miqdori Xi qanchalik katta bo'lsa, o'ziga xos ish shunchalik katta bo'ladi V ma'lum sharoitlarda bug' mashinasida bug' hosil qiladi va o'ziga xos bug' sarfi qanchalik past bo'ladi DQ. Eng yuqori qiymatlar maxsus ish V va o'ziga xos bug 'iste'molining eng past qiymatlari DQ x = 1 da sodir bo'ladi.

Bosim 1 MPa bo'lgan quruq to'yingan bug' ideal bug 'elektr stantsiyasida Carnot tsiklini yakunlashi kerak. Kondenserdagi bosim 10 kPa bo'lsa, tsikldagi bug'ning o'ziga xos ishini va issiqlik samaradorligini aniqlash talab qilinadi.

Muammoni hal qilish uchun siz 1-ilovada keltirilgan ma'lumotlardan foydalanishingiz kerak. "To'yingan suv bug'ining parametrlarining bosimga bog'liqligi". 1 MPa bosimda suyuqlik teng haroratda qaynaydi T 8 1 = 179,88°S, bosimda esa YukPa -ie2 = 45,84°S. Keyin (11.4) ifodaga muvofiq biz quyidagilarni yozishimiz mumkin:

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

1-ilovadan biz pi = 1 MPa, g = 2015 kJ / kg ekanligini aniqlaymiz. (11.7) ifodadan bizda:

Gx-Gs GkJ]

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

Bug 'quruq va to'yingan bo'lgani uchun, keyin X\ \u003d 1 va shuning uchun oxirgi ifoda shaklni oladi:

V = R R) T = 2015 yil 0,296 « 596 .

Yuqoridagilardan kelib chiqadiki, Karno siklini bug 'elektr stantsiyasida, ishchi suyuqlik nam bug' bo'lganda amalga oshirish juda mumkin. Suvning kritik harorati nisbatan kichik bo'lgani uchun (374 ° C), bu nuqtaga to'g'ri keladi Kimga rasmda. 11.3, keyin bug 'elektr stantsiyasida Carnot aylanishini amalga oshirish mumkin bo'lgan harorat oralig'i ham kichikdir. Agar past harorat 25 ° C ga teng bo'lsa va yuqori harorat 340 ... 350 ° S dan yuqori bo'lmasa, bu holda Carnot tsiklining issiqlik samaradorligining maksimal qiymati quyidagilarga teng bo'ladi:

Bug 'elektr stantsiyasida Carnot tsiklini amalga oshirishda ho'l bug'ning maksimal harorati o'zboshimchalik bilan tanlanishi mumkin emas, chunki yuqori chegara 7 \ = 374 ° C (nuqta) bilan cheklangan. TO; guruch. 11.3). Kritik nuqtaga yaqinlashganda Kimga(11.3-rasm) izobar-izotermik kesim uzunligi 0-1 kamayadi va nuqtada Kimga u butunlay yo'qoladi.

Tsikldagi ishchi suyuqlikning harorati qanchalik yuqori bo'lsa, bu tsiklning samaradorligi shunchalik yuqori bo'ladi. Ammo Karno sikli bo'yicha ishlaydigan bug 'elektr stantsiyasida ishchi suyuqlikning haroratini 340 ... 350 ° S dan yuqori ko'tarish mumkin emas, bu esa bunday qurilmaning samaradorligini cheklaydi.

Carnot tsikli bo'yicha ishlaydigan bug 'elektr stantsiyasining issiqlik samaradorligi nisbatan katta bo'lsa-da, issiqlik elektr jihozlarining ish sharoitlarini hisobga olgan holda, u deyarli amaliy tatbiq etilmagan. Buning sababi shundaki, unda to'xtatilgan suv tomchilari bo'lgan quruq to'yingan bug 'oqimi bo'lgan nam bug'da ishlaganda oqim qismlarining ish sharoitlari. bug 'turbinalari(porshenli bug 'motorlari) va kompressorlar og'ir bo'lib chiqadi, oqim gaz-dinamik jihatdan nomukammal bo'lib chiqadi va bu mashinalarning ichki nisbiy samaradorligi t^ kamayadi.

Natijada, tsiklning ichki mutlaq samaradorligi

Rii = VfVoi (119)

Bu nisbatan kichik bo'lib chiqadi.

Bundan tashqari, past bosimli va katta o'ziga xos hajmli nam bug'ni siqish uchun kompressor ishlash uchun qulay bo'lmagan juda katta hajmli tuzilma bo'lishi ham muhimdir. Shu bilan birga, kompressor haydovchisiga juda ko'p energiya sarflanadi. Bug 'quvvat aylanishida olingan mexanik energiyaning deyarli 55% kompressor haydovchisiga qayta sarflanadi.