Газовые трансформаторы тепла

Знакомство с основными особенностями процессов в газовых трансформаторах тепла. Характеристика недостатков использования циклов с фазовыми переходами: ограниченный интервал рабочих температур и давлений, жестко фиксированное давление обратного потока.

Рубрика Физика и энергетика
Вид доклад
Язык русский
Дата добавления 20.05.2013
Размер файла 542,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

газовый трансформатор тепло

Использование трансформаторов тепла в промышленности, транспорте, сельском хозяйстве, научных исследованиях и в быту непрерывно возрастает.

Известно, что топливно-энергетический баланс страны зависит нетолько от экономичности выработки энергии, но и от технического уровня ее использования. Поскольку трансформаторы тепла всех трех перечисленных групп становятся все большими энергопотребителями, работа по их усовершенствованию играет все более существенную роль в экономии энергетических ресурсов. Авторы постоянно стремились в максимальной степени учитывать эту важную народнохозяйственную задачу.

Трансформаторами тепла (или термотрансформаторами) называются технические системы, в которых осуществляется отвод энергии в форме тепла от объектов с относительно низкой температурой к приемникам тепла с более высокой температурой. Такое преобразование, называемое в технике повышением потенциала тепла, не может, как следует из термодинамики, происходить самопроизвольно. Для повышения потенциала тепла необходима затрата внешней энергии того или иного вида: электрической, механической, химической, кинетической энергии потока газа или пара.

Особенности процессов в газовых трансформаторах тепла

Использование в части цикла конденсированного вещества позволяет сделать установки более компактными благодаря сравнительно малым расходам рабочего тела и высоким коэффициентам теплоотдачи при испарении и конденсации. В случае необходимости обеспечиваются также изотермические условия внешнего подвода и отвода тепла. Кроме того, возможность замены без существенных потерь в ряде случаев расширительной машины -- детандера дроссельным вентилем существенно упрощает установку.

Однако использование циклов с фазовыми переходами имеет и ряд недостатков.

Жестко фиксированное давление обратного потока, определяемое для данного рабочего тела температурой его испарения, а в парожидкостных системах и давление определяемое температурой конденсации.

Ограниченный интервал рабочих температур и давлений, обусловливаемый для каждого рабочего тела либо параметрами критической и тройной точек, либо значением дроссель-эффекта. В некоторых интервалах температур (~50-- 45 К и 14--5,2 К) вообще не существует жидких рабочих тел, а в других их свойства таковы, что они непригодны для технического использования (например, слишком низкие давления пара).

3.Во многих процессах внешнего охлаждения, в частности при ожижении газов, температура охлаждаемого тела непрерывно меняется при отводе тепла. В этом случае испарение хладо- или криоагентов приТ=const нецелесообразно; более выгодно подводить теплоккрио-агенту в условиях, когда его температура также меняется. Тогда потери от необратимости при теплообмене между охлаждаемым веществом и рабочим телом будут наименьшими.

По этим причинам во многих отраслях техники применяют обратные циклы и квазициклы, в которых рабочее тело находится всегда в газообразном состоянии, как правило, при температурах выше критической (в некоторых случаях используются и температуры ниже критической при давлениях существенно более низких, чем критическое). Использование газа позволяет в принципе произвольно выбирать давления, работать в любом интервале температур То--Т0.с и, наконец, обеспечить отвод тепла от объекта при любом законе изменения его температуры при охлаждении.

Идеальные газовые циклы со стационарными процессами

В идеальном цикле парожидко-стного трансформатора тепла подвод и отвод тепла к рабочему телу производятся при p=corist иТ= =const, так как в области влажного пара однокомпонентного вещества изотермы и изобары совпадают. Только при использовании в качестве рабочего тела неазеотропной смеси ее температура при кипении возрастает, а при конденсации падает.

Для газа изотермический и изобарный процессы также существенно различаются. Поэтому в газовых обратных циклах возможны два вида процессов, в которых производится внешний теплообмен -- как изотермический, так и изобарный. Процессы, не связанные с внешним теплообменом, могут быть либо из-энтропами (нерегенеративные циклы), либо любыми эквидистантными кривыми.

Реальные газовые циклы и квазициклы со стационарными процессами

Реальный газовый цикл (рис.1) имеет ряд существенных особенностей, снижающих его эффективность по сравнению с соответствующим идеальным циклом.При рассмотрении идеального процесса принималось, что температура в равна Г0.с, а в точке /--Г0. Фактически необходимы некоторые разности температур (ДГ00--Tiи ДГК3--Г0.с)> чтобы обеспечить теплопередачу.Это вызывает возрастание внешних потерь от необратимости. Увеличение интервала рабочих температур от Г0.с--Г0 до Г3--Т\ приводит при прочих равных условиях к необходимости выбирать давление конца сжатия рт, большее, чем в идеальном случае, на Дрш, или снижать давление перед компрессором на Дрп, что приводит к увеличению затраты работы в цикле.

Процессы в компрессоре и детандере в реальном цикле в отличие от идеального протекают необратимо с возрастанием энтропии. Сжатие заканчивается в точке 2 вместо точки 2\как было бы в идеальном случае, и энтропия возрастает на Д5К. В детандере конечная точка процесса 4'также перемещается вправо до 4и энтропия возрастает на Дяд. Поэтому процессы сжатия и расширения заканчиваются при более высоких температурах. В результате меняются все основные характеристики процесса: работа сжатия LKвозрастает, а расширения Ьдуменьшается. Соответственно увеличивается Qc.cи снижается Q0.

В реальном газовом цикле с регенерацией, как и в идеальном, можно резко уменьшить для тех же условий отношение давлений pw/pn. Но можно показать, что в отличие от идеального в реальном цикле введение регенерации позволяет значительно снизить потери от необратимости в компрессоре и детандере и тем самым повысить эффективность процесса.

Рис 1.Реальный газовый цикл без регенирации.

Газовые циклы и установки с нестационарными процессами

Все рассмотренные выше газовые обратные циклы и квазициклы характеризовались стационарным протеканием основных процессо/в. В каждой точке такого цикла все параметры постоянны во времени, и их изменение происходит только при переходе рабочего тела из одной точки в другую. В последнее время разработаны и нашли практическое .применение газовые циклы и квазициклы, основанные лишь на процессах с нестационарными потоками. В установках, созданных на основе таких циклов, параметры рабочего тела меняются не только при переходе от одной точки в другую, но и в каждой точке во времени, возвращаясь в конце каждого машинного цикла в 'исходное состояние.

Изображение таких процессов на диаграммах состояния теми же способами, как стационарных, невозможно; их изображают на диаграммах так же, как и другие процессы периодического вида, например, в цилиндрах детандеров или компрессоров. На диаграмму наносят изменения во времени нужных параметров в течение цикла для одной или нескольких характерных точек. Для установок (рис 2) с нестационарными процессами характерны некоторые важные особенности. Они определяются в значительной степени характером внутреннего регенеративного теплообмена в СПО. В газовом трансформаторе тепла со стационарными потоками Rsтакой теплообмен может проводиться либо в рекуперативном теплообменнике (рис.2,а), либо в переключающихся двух (или большем числе) регенераторах (рис. 2,6). В системах с нестационарными потоками Rn(рис. 2,в) используется один регенератор, по которому прямой mи обратный ппотоки пропускаются поочередно. Для работы рефрижератора любой из этих трех систем необходимо прежде всего сочетание процессов сжатия рабочего тела при Т0.сс отводом тепла Qo.cв окружающую среду с расширением при Г<Г0.с и подводом тепла Qo от криостатируемого объекта, В первых двух схемах сжатие и расширение производятся непрерывно и раздельно -- сжатие в (компрессоре (СПТ),а расширение в детандере (СОО).В рефрижераторе с нестационарными потоками, как видно из схемы на (рис.2,6,) сжатие и расширение происходят периодически, поочередно. При этом как сжатие, так и расширение производится во всех ступенях, составляющих общий объем, одновременно. Поэтому в такой системе для сжатия необходимо, чтобы суммарный объем системы уменьшился, а для расширения, чтобы увеличился. Этого можно достигнуть перемещением поршня в теплом VI(СПТ)или холодном VII(СОО)цилиндре или одновременным их перемещением. Наиболее эффективной была бы такая организация процессов, при которой весь газ во время сжатия находился бы в СПТ(теплый цилиндр VI),затем пропускался для охлаждения через регенератор IX,после чего весь расширялся в СОО±СИО (холодном цилиндре VII),пропускался через регенератор при низком давлении, нагревался и возвращался в СПТ.Полностью соблюсти на практике это условие невозможно, так как в каждой фазе процесса нельзя собрать весь газ в одном цилиндре или регенераторе. Часть газа неизбежно должна находиться в свободном объеме регенератора, коммуникациях или другом цилиндре

Рис. 2. Схемы газовых систем R.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Оценка адиабатической и действительной температур пламени. Знакомство с особенностями проведения теоретического расчета основных параметров горения и тушения пожаров газовых фонтанов. Характеристика компактного газового фонтана, основное предназначение.

    контрольная работа [267,7 K], добавлен 22.04.2014

  • Особенности конструкции разработанной фритюрницы для приготовления картофеля фри. Расчет полезно используемого тепла. Определение потерь тепла в окружающую среду. Конструирование и расчет электронагревателей. Расход тепла на нестационарном режиме.

    курсовая работа [358,0 K], добавлен 16.05.2014

  • Определение параметров цикла со смешанным подводом теплоты в характерных точках. Политропное сжатие, изохорный подвод тепла, изобарный подвод тепла, политропное расширение, изохорный отвод тепла. Количество подведённого и отведённого тепла, КПД.

    контрольная работа [83,3 K], добавлен 22.04.2015

  • Расчет параметров состояния в контрольных точках цикла Брайтона без регенерации тепла. Изучение конца адиабатного процесса сжатия. Нахождение коэффициента теплоемкости при постоянном объеме и при постоянном давлении. Вычисление теплообменного аппарата.

    курсовая работа [902,9 K], добавлен 01.04.2019

  • История теплового аккумулирования энергии. Классификация аккумуляторов тепла. Аккумулирование энергии в атомной энергетике. Хемотермические энергоаккумулирующие системы. Водоаммиачные регуляторы мощности. Аккумуляция тепла в калориферных установках.

    реферат [1,5 M], добавлен 14.05.2014

  • Электростанции с комбинированным производством электроэнергии и тепла, экономическая эффективность ее использования и основные преимущества. Средства автоматики мини-ТЭЦ. Микротурбины как крышные котельные. Газопоршневые установки и газовые турбины.

    презентация [2,2 M], добавлен 18.12.2013

  • Построение гидродинамической сетки обтекания кругового цилиндра. Эпюры скоростей и давлений для одного сечения потока. Диаграмма распределения давления вдоль продольной оси канала. Расчет диаграммы скоростей и давлений по контуру кругового цилиндра.

    курсовая работа [252,4 K], добавлен 27.03.2015

  • Расчет экономических показателей котельной. Установленная мощность котельной. Годовой отпуск тепла на котельной и годовая выработка тепла. Число часов использования установленной мощности котельной в году. Удельный расход топлива, электроэнергии, воды.

    курсовая работа [128,8 K], добавлен 24.12.2011

  • Расчет температурного поля предельного состояния при движении подвижного точечного источника тепла в полубесконечном теле. Сравнение температур в период теплонасыщения и предельного поля. Термический цикл точки, распределение максимальных температур.

    курсовая работа [304,9 K], добавлен 18.01.2015

  • Порядок определения термического коэффициента полезного действия циклов, исследуемой установки брутто. Вычисление удельного расхода тепла, коэффициента практического использования. Относительное увеличение КПД от применения промперегрева и регенерации.

    контрольная работа [1021,7 K], добавлен 12.09.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.