Техническая термодинамика
Определение параметров влажного воздуха. Термодинамические параметры влажного воздуха. Расход количества теплоты. Сжатие газа в компрессоре. Определение газовой постоянной, теплоёмкости при постоянном давлении и показателя адиабаты рабочего тела.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 23.11.2016 |
Размер файла | 564,3 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/
- Министерство образования и науки РФ
- Томский государственный архитектурно-строительный университет
- Кафедра теплогазоснабжения
- Курсовая работа
- Техническая термодинамика
- Выполнила студентка гр. 432.1
- Дегтярёва В.П.
- Оглавление
- Введение
- 1. Определение параметров состояния влажного воздуха
- 2. Сжатие газа в компрессоре
- 3. Расчёт газового цикла
- 4. Циклы паротурбинных установок (ПТУ)
- Список использованной литературы
- Введение
- Техническая термодинамика изучает закономерности взаимного превращения теплоты и механической энергии в термодинамических системах. Главной её задачей является нахождение предельных и наиболее рациональных способов взаимного превращения теплоты и работы.
- Термодинамика устанавливает связи между различными формами энергии по энергетическим балансам и выясняет условия и границы взаимопреобразований различных форм энергии в естественных явлениях и технических процессах.
- Термодинамика как общее учение об энергии является фундаментальной общеинженерной наукой, она является необходимым элементом физического образования независимо от конкретной специализации.
- Глубокое знание термодинамических процессов позволяет создавать и эксплуатировать теплотехническое оборудование строительной индустрии на более высоком качественном уровне.
- Курсовая работа состоит из 4 задач: определение параметров состояния влажного воздуха, сжатие газа в компрессоре, расчёт газового цикла, циклы паротурбинных установок (ПТУ).
- Цель данной курсовой работы: овладеть навыком работы с hs-диаграммой и таблицей свойств водяного пара, научится определять по ним параметры пара различного состояния, уметь исследовать и анализировать циклы с помощью диаграмм.
- 1. Определение параметров состояния влажного воздуха
- влажный воздух компрессор сжатие
- Для сушки используют воздух с температурой t1 = 20 °C и относительной влажностью ?1 = 70 %. В калорифере его подогревают до температуры t2 = 90 °C и направляют в сушилку, откуда он выходит с температурой t3 = 40 °C. Определить конечное влагосодержание d3, расход воздуха M и теплоты Q на 1 кг испаренной влаги. Задачу решить при помощи id-диаграммы и привести схему решения.
- Решение
- Рис.1. id-диаграмма влажного воздуха при p = 745 мм рт. ст.
- Рассмотрим влажный воздух в id-диаграмме (рис. 1).
- По оси абсцисс отложим влагосодержание d (г/кг) влажного воздуха, а по оси ординат отложим удельную энтальпию i (кДж/кг) влажного воздуха в расчёте на 1 кг сухого воздуха.
- Нанесём линии температур влажного воздуха (t1 = 20 °C, t2 = 90 °C, t3 = 40 °C) и линию относительной влажности (?1 = 70 %).
- Процесс нагревания влажного воздуха совершается при неизменном влагосодержании, т.е. при d = const (вертикальная прямая 1-2 вверх от исходного положения).
- Адиабатный процесс увлажнения в условиях постоянного давления происходит при неизменной энтальпии влажного воздуха (i = const) и изобразится отрезком 2-3.
- Рассчитаем основные параметры влажного воздуха (t, d, i, pп) для основных точек процессов и сведём их в единую таблицу 1.
- В id-диаграмме на пересечении изотермы t1 = 20 °C и линии постоянной относительной влажности ?1 = 70 % находим точку 1.
- Определяем начальные влагосодержание, энтальпию и парциальное давление (d1 = 10 г/кг, i1 = 45 кДж/кг, pп = 1.5 кПа).
- Так как нагревание воздуха совершается при неизменном влагосодержании, то находим точку пересечения вертикальной прямой (процесс нагревания воздуха) с изотермой t2 = 90 °C, которая характеризует состояние нагретого воздуха по выходе из подогревателя (d2 = 10 г/кг, i2 = 115 кДж/кг, pп = 1.5 кПа).
- Из точки 2 проводим линию при i = const (так как теплота извне не поступает и процесс является адиабатным и изобарным одновременно) до пересечения с изотермой t3 = 40 °C. Эта точка пересечения характеризует состояние воздуха при выходе из сушилки (d3 = 29.5 г/кг, i3 = 115 кДж/кг, pп = 4.375 кПа).
- Все найденные значения параметров сведём в таблицу 1:
- Таблица 1. Термодинамические параметры влажного воздуха
- Определим расход воздуха M и теплоты Q на 1 кг испаренной влаги и сведём полученные данные в таблицу 2.
- В рассматриваемом процессе сушки изделий из них испарилось, а в воздух добавилось влаги (в расчёте на 1 кг сухого воздуха).
- Поэтому для испарения 1 кг влаги потребуется сухого нагретого воздуха.
- Расход количества теплоты на нагрев 1 кг воздуха в воздушном подогревателе составляет .
- Расход количества теплоты на 1 кг испаренной влаги составит .
- В итоге:
- Таблица 2. Найденные расходы воздуха и теплоты
- 2. Сжатие газа в компрессоре
- Два идеальных компрессора (одно- и трёхступенчатый) приводятся в действие двигателями равной мощностью 60 кВт. Обоими компрессорами сжимается газ SO2 по политропе с показателем n = 1.2. Начальные параметры газа - p1 = 1 бар и t1 = 298 K, конечное давление - pк = 30 бар. В трёхступенчатом компрессоре газ между ступенями охлаждается до первоначальной температуры. Определить производительность каждого компрессора по начальным условиям V, температуру сжатия tк и количество отводимой теплоты . Теплоемкость принять постоянной.
- Решение.
- Для выполнения расчётов необходимо предварительно определить газовую постоянную, теплоёмкость и показатель адиабаты рабочего тела (смеси газов).
- Рассчитаем удельную газовую постоянную оксида серы(IV):
- .
- Рассчитаем удельную теплоёмкость при постоянном объёме:
- .
- Рассчитаем удельную теплоёмкость при постоянном давлении:
- .
- Вычислим показатель адиабаты:
- .
- При одноступенчатом сжатии.
- В рабочей диаграмме при одноступенчатом сжатии линия 1-2 - процесс сжатия (рис. 2.1.).
- Рис. 2.1 Одноступенчатое сжатие
- Определим из уравнения состояния идеального газа (pv=RT) удельный объём в точке 1:
- .
- При политропном сжатии работа на привод компрессора определяется:
- Работа на привод компрессора затрачивается, поэтому l отрицательна.
- Мощность привода компрессора (теоретическая)
- .
- Расход газа определяется как
- .
- Подставим в формулу мощности привода компрессора (теоретическую) формулу расхода газа:
- .
- Выразим производительность компрессора:
- .
- Рассчитаем расход газа:
- .
- Из соотношения, которое вытекает из уравнения политропы и идеального газа (), найдём удельный объём для конечной точки:
- .
- Для изобарного процесса справедливо соотношение:
- .
- Найдём из этого соотношения температуру для конечной точки:
- .
- Теоретическое количество удельной отведённой теплоты при политропном сжатии равно:
- Величина отрицательна, так как это теплота отводимая от газа.
- Количество отводимой теплоты при одноступенчатом сжатии:
- .
- При трёхступенчатом сжатии.
- В рабочей диаграмме (рис. 2.2) при трёхступенчатом сжатии линия 1-2 - политропное сжатие газа в первом цилиндре, линия 3-4 - политропное сжатие газа во втором цилиндре, линия 5-к - политропное сжатие газа в третьем цилиндре, точки 3 и 5 лежат на изотерме 1-к.
- Рис. 2.2. Трёхступенчатое сжатие
- Путём подбора числа цилиндров можно получить газ заданного давления так, что температура сжатого газа не будет превышать наперёд допустимую. В нашем случае их три.
- Обычно отношение давлений во всех цилиндрах берётся одинаковым, т.е.:
- (такое отношение давлений обеспечивает минимальную работу на привод трёхступенчатого компрессора).
- Отсюда при трёх цилиндрах в компрессоре получаем
- .
- При равенстве температур у входа в каждый цилиндр и равенстве отношений давлений во всех цилиндрах получаем равенство затраченных работ в каждом из цилиндров:
- Вся затраченная удельная работа на привод многоступенчатого компрессора равна
- .
- Работа на привод компрессора затрачивается, поэтому l отрицательна.
- Найдём производительность компрессора:
- .
- Рассчитаем расход газа:
- .
- Из соотношения, которое вытекает из уравнения политропы и идеального газа (), найдём удельный объём для конечной точки:
- .
- Найдём температуру для конечной точки:
- .
- При одинаковых температурах газа у входа в цилиндры компрессора и одинаковых температурах газа на выходе из цилиндров количества отведённой теплоты при сжатии равны между собой:
- .
- Величина отрицательна, так как это теплота отводимая от газа.
- Количества отведённой теплоты при каждом изобарном охлаждении:
- .
- Величина отрицательна, так как это теплота отводимая от газа.
- Суммарное количество удельной отводимой теплоты в трёхступенчатом компрессоре равно:
- .
- Количество отводимой теплоты:
- .
- Полученные параметры для обоих компрессоров сведём в таблицу:
- Таблица 2.1 Параметры при одноступенчатом и трёхступенчатом сжатии
№ точки |
t, °C |
d, г/кг |
i, кДж/кг |
pп, кПа |
|
1 |
20 |
10 |
45 |
1.5 |
|
2 |
90 |
10 |
115 |
1.5 |
|
2 |
40 |
29.5 |
115 |
4.375 |
M, кг |
Q, кДж |
|
51.282 |
3589,74 |
Тип компрессора |
tк, °С |
Q1-k, кДж/с |
V, м2/с |
|
одноступенчатый |
258.6 |
-15.459 |
0.131 |
|
трёхступенчатый |
86.98 |
-44.89 |
0.16 |
Анализ полученных результатов.
Температура сжатого газа при одноступенчатом сжатии больше температуры при трёхступенчатом сжатии (в нашем случае почти в 3 раза), так как степень сжатия в каждом компрессоре при трёхступенчатом сжатии меньше, чем при одноступенчатом сжатии. Больше количества теплоты отводится от газа при трёхступенчатом сжатии (в нашем случае почти в 3 раза). Производительность при трёхступенчатом сжатии выше производительности при одноступенчатом сжатии, так как затраченная удельная работа на привод компрессора в трёхступенчатом компрессоре меньше, чем в одноступенчатом.
3. Расчёт газового цикла
Сухой воздух массой 1 кг совершает цикл, состоящий из четырёх последовательных термодинамических процессов: политропного 1-2, изобарного 2-3, политропного 3-4, изохорного 4-1. Параметры в основных точках: p1 = 0.09 мПа, p2 = 0.4 мПа, T1 = 303 K, T3 = 473 K. При расчётах считать воздух идеальным газом, а его физические свойства - не зависящими от температуры, то есть принять ср = 1.025 кДж/(кг·K), сv = 0.738 кДж/(кг·K).
Определить: термические параметры (p, v, T) и удельную энтропию (s) в узловых точках цикла, изменения калорических параметров теплоёмкость (с), удельные теплоту и работу, и показатель политропы в каждом процессе. Построить цикл в рабочей (p, v) и тепловой (T, s) диаграммах. Определить хариотермические циклы: подведённую (q') и отведённую (q") теплоты, работу цикла (), КПД цикла ().
Для выполнения расчётов необходимо предварительно определить газовую постоянную и показатель адиабаты рабочего тела (смеси газов).
Рассчитаем удельную газовую постоянную воздуха:
где Rµ - универсальная газовая постоянная, µвозд - молярная масса воздуха.
Рассчитаем показатель адиабаты:
.
Так как в точке 1 известны значения двух параметров состояния, то значение третьего параметра определяем из уравнения состояния идеального газа (pv=RT):
.
Значение удельной энтропии в точке 1 положим равно нулю: .
Значение температуры в точке 2 находим, используя формулу расчёта температуры политропного процесса:
Так как в точке 2 найдены значения двух параметров состояния, то значение третьего параметра определяем из уравнения состояния идеального газа (pv=RT):
.
Вычислим значение выражения для теплоёмкости политропного процесса:
.
Найдём изменение энтропии системы в политропном процессе 1-2. Так как теплоёмкость политропного процесса постоянна в данном диапазоне изменения параметров состояния, то:
.
Вычислим энтропию для точки 2, суммируя энтропию в 1 точке и изменение энтропии в политропном процессе 1-2:
.
Из уравнения изобарного процесса следует, что p3 = p2 = 0.4 мПа.
Так как в точке 3 найдены значения двух параметров состояния, то значение третьего параметра определяем из уравнения состояния идеального газа (pv=RT):
.
Найдём изменение энтропии системы в изобарном процессе 2-3 при постоянной теплоёмкости ср=1,025 кДж/(кг·K):
.
Вычислим энтропию для точки 3, суммируя изменение энтропии системы в изобарном процессе 2-3 и энтропию в точке 2:
.
Из уравнения изохорного процесса следует, что.
Значение температуры в точке 4 находим, используя формулу расчёта температуры политропного процесса:
.
Так как в точке 2 найдены значения двух параметров состояния, то значение третьего параметра определяем из уравнения состояния идеального газа (pv=RT):
.
Найдём изменение энтропии системы в политропном процессе 3-4. Так как теплоёмкость политропного процесса постоянна в данном диапазоне изменения параметров состояния, то:
.
Вычислим энтропию для точки 4, суммируя изменение энтропии в политропном процессе 3-4 и энтропию в точке 3:
Сведём найденные параметры в узловых точках цикла в таблицу:
Таблица 3.1 Параметры в узловых точках цикла
№ точки |
p, мПа |
T, K |
v, м3/кг |
s, |
|
1 |
0.09 |
303 |
0.9652 |
0 |
|
2 |
0.4 |
388.54 |
0.2785 |
-0.1835 |
|
3 |
0.4 |
473 |
0.339 |
0.017 |
|
4 |
0.11 |
383.69 |
0.9652 |
0.167 |
Построим цикл в рабочей (рис. 3.1) и тепловой (рис. 3.2) диаграммах.
Рис.3.1 Рабочая диаграмма
Рис.3.2 Тепловая диаграмма
Для каждого из процессов определим значения показателя политропы n, теплоёмкости с, вычислим изменение внутренней энергии ?u, энтальпии ?h, энтропии ?s, теплоту процесса q, работу процесса l и сведём их в единую таблицу 2.
Рассмотренные процессы являются частными случаями политропного процесса:
- политропный - n = ±?;
- изобарный - n = 0;
- адиабатный - n = k = const.
Изменение внутренней энергии идеального газа при постоянной теплоёмкости для данных процессов будет определяться:
Изменение энтальпии идеального газа при постоянной теплоёмкости для данных процессов будет определяться:
Количество удельной теплоты при политропном процессе можно вычислить как:
Удельное количество теплоты при изобарном процессе определяется по формуле:
,
т.е. вся теплота в изобарном процессе тратится на изменение энтальпии газа (это справедливо и для реальных газов).
Удельное количество теплоты при изохорном процессе определяется по формуле:
,
т.е вся теплота в изохорном процессе «уходит» на изменение внутренней энергии газа (это справедливо и для реальных газов).
Уравнение удельной работы изменения объёма, совершаемой телом при политропном процессе рассчитывается по формуле:
.
Работа в изобарном процессе равна:
.
Т.к. работа l в изохорном процессе равна нулю, то:
.
Полученные данные сведём в таблицу
Таблица 3.2 Параметры процессов цикла
Процесс |
n |
c |
?u |
?h |
?s |
q |
l |
|
1-2 |
1.2 |
-0.738 |
63.11 |
87.66 |
-0.1835 |
-63.11 |
-122.6 |
|
2-3 |
0 |
1.025 |
62.35 |
86.59 |
0.2 |
86.59 |
24.2 |
|
3-4 |
1.2 |
-0.738 |
-65.91 |
-91.54 |
0.15 |
65.91 |
128 |
|
4-1 |
±? |
0.738 |
-59.55 |
-82.71 |
-0.167 |
-59.55 |
0 |
Подведённую в цикле теплоту определяем суммированием положительных значений теплоты процессов, образующих цикл:
Отведённую в цикле теплоту находим, суммируя отрицательные значения теплоты процессов, составляющих цикл:
Работа цикла равна алгебраической сумме работ всех процессов, составляющих цикл:
Проверим выполнение первого начала термодинамики для цикла:
, следовательно, первое начало термодинамики для цикла выполняется.
Термический КПД цикла равен отношению работы цикла к подведённой теплоте:
.
Полученные данные сведём в таблицу:
Таблица 3.2 Теплота, работа и КПД
q?, кДж/кг |
q?, кДж/кг |
lc, кДж/кг |
?, % |
|
152.5 |
122.66 |
29.84 |
19.6 |
4. Циклы паротурбинных установок (ПТУ)
В трёх идеальных паротурбинных установках параметры состояния рабочего тела (водяного пара) изменяются: по циклу Ренкина, по циклу Ренкина с пароперегревателем и по циклу Ренкина с двумя пароперегревателями. Давление в котле ркт = 110 бар, давление в конденсаторе ркн = 0.03 бар, температура пароперегревателя tпп = 410 °C, давление промежуточного пароперегревателя (давление в турбине низкого давления) ртнд = 20 бар. Определить теоретический КПД ПТУ, работающей по циклу Ренкина, и сравним с КПД цикла Карно в том же интервале температур. Определить теоретический КПД цикла Ренкина с ПП и сравнить с КПД цикла Карно в том же интервале температур. Определить теоретический КПД цикла Ренкина с ПП и ППП.
ПТУ, работающая по циклу Ренкина.
Рис. 4.1 Тепловая диаграмма цикла Ренкина
В цикле Ренкина (рис. 4.1.):
- линия 4'-1 изображает процесс парообразования в котле (изотермический и изобарный процессы);
- точка 4' характеризует состояние кипящей воды в котле;
- пар по адиабате 1-2 расширяется от давления p1 до p2;
- пар конденсируется (линия 2-2'-3) в конденсаторе до состояния кипящей воды (изотермический, изобарный процессы);
- изобара 3-2'-4' соответствует нагреванию воды в котле при p = p1 от температуры в конденсаторе до температуры кипения в котле.
Теоретический КПД Ренкина определяется по формуле
,
где - работа цикла, - подведённая теплота.
Найдём параметры в характерных точках цикла ПТУ.
Параметры в точке 1 определим с использованием таблицы «Термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по давлениям)»:
Параметры в точке 2' определим с использованием таблицы «Термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по давлениям)»:
Энтропия влажного пара в точке a:
Точка 2 - состояние влажного пара. Рассчитываем степень сухости с учётом обратимого адиабатного процесса 1-2 (s2 = s1) по формуле:
.
Энтальпия влажного пара в точке a:
так как
Энтальпия влажного пара в точке 2 (в силу аддитивности термодинамических функций) определяется по значениям насыщения при данном давлении (температуре) по формуле:
Удельная теплота, затраченная на образование 1 кг пара в турбине вычисляется в соответствии с первым началом термодинамики как изменение в точках 1-:
Удельный отвод теплоты в конденсаторе вычисляется в соответствии с первым началом термодинамики как изменение в точках 2-:
Если пренебречь работой затраченной на сжатие в насосе, будем считать, что полученная в цикле работа равна работе, совершаемой паром в турбине:
.
Определим термический КПД цикла Ренкина:
Принято считать, что из всех возможных циклов наибольший термический КПД, при заданной температурной неравновесности, имеет цикл Карно. Термический КПД цикла Карно определяется по формуле:
.
Оценим эффективность цикла Ренкина:
.
Таблица 4.1 Параметры цикла Ренкина
pкт, бар |
pкн, бар |
, кДж/кг |
, кДж/кг |
?R, % |
?C, % |
|
110 |
0.03 |
2604.4 |
-2444.2 |
40.67 |
49.73 |
ПТУ, работающая по циклу Ренкина с ПП
Рис. 4.2 Тепловая диаграмма цикла Ренкина с ПП
В цикле Ренкина с ПП (рис.4.2):
- линия 4'-4'' изображает процесс парообразования в котле;
- точка 4' характеризует состояние кипящей воды в котле;
- линия 4''-1 изображает процесс перегрева пара в пароперегревателе;
- пар по адиабате 1-2 расширяется от давления p1 до p2;
- пар конденсируется (линия 2-2') в конденсаторе до состояния кипящей воды;
- адиабата 2'-3 - процесс перекачки воды насосом;
- изобара 3-4' соответствует нагреванию воды в котле при p = p1 от температуры в конденсаторе до температуры кипения в котле.
Найдём параметры в характерных точках цикла ПТУ при работе на перегретом паре.
Параметры в точке 1 определяются по таблице «Термодинамические параметры недогретой воды и перегретого пара»:
Состояние 2' определим с использованием таблицы «Термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по давлениям)»:
В состоянии 2 - влажный пар. Рассчитывают степень сухости с учётом обратимого адиабатного процесса (s2 = s1) по формуле:
.
Энтальпия влажного пара в точке 2 (в силу аддитивности термодинамических функций) определяется по значениям насыщения при данном давлении (температуре) по формуле:
.
Удельная теплота, затраченная на образование 1 кг пара в турбине вычисляется в соответствии с первым началом термодинамики как изменение в точках 1-2':
Удельный отвод теплоты в конденсаторе вычисляется в соответствии с первым началом термодинамики как изменение в точках 2-2':
Если пренебречь работой затраченной на сжатие в насосе, будем считать, что полученная в цикле работа равна работе, совершаемой паром в турбине:
.
Определим термический КПД цикла Карно с вторичным перегревом:
.
Принято считать, что из всех возможных циклов наибольший термический КПД, при заданной температурной неравновесности, имеет цикл Карно. Термический КПД цикла Карно определяется по формуле:
.
Оценим эффективность цикла Ренкина:
.
Полученные данные сведём в таблицу
Таблица 4.2. Параметры цикла Ренкина с ПП
pкт, бар |
pкн, бар |
tпп, |
q?, кДж/кг |
q?, кДж/кг |
?R, % |
?C, % |
|
110 |
0.03 |
410 |
2975.4 |
-1710.94 |
42.49 |
55.85 |
ПТУ, работающая по циклу Ренкина с ПП и ППП
Рис 4.3.1 Тепловая диаграмма цикла Ренкина с ПП и ППП
В цикле Ренкина с ПП и ППП (рис.4.3):
- линия 4'-4'' изображает процесс парообразования в котле;
- точка 4' характеризует состояние кипящей воды в котле;
- линия 4''-1 изображает процесс перегрева пара в пароперегревателе;
- линия 1-a изображает адиабатическое расширение пара в турбине;4
- линия a-b изображает изобарный перегрев пара в ППП;
- пар по адиабате b-2 расширяется от давления p1 до p2;
- пар конденсируется (линия 2-2') в конденсаторе до состояния кипящей воды;
- адиабата 2'-3 - процесс перекачки воды насосом;
- изобара 3-4' соответствует нагреванию воды в котле при p = p1 от температуры в конденсаторе до температуры кипения в котле.
Найдём параметры в характерных точках цикла Ренкина с ПП и ППП.
Параметры в точке 1 определяются по таблице «Термодинамические параметры недогретой воды и перегретого пара»:
.
Состояние 2' определим с использованием таблицы «Термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения(подавлениям)»:
Так как процесс расширения пара в турбине адиабатный, то По давлению и энтропии по таблице «Термодинамические параметры недогретой воды и перегретого пара», определяем параметры пара на входе в промежуточный пароперегреватель в точке a:
Параметры перегретого пара перед турбиной (в точке b) определяем по давлению и температуре :
Так как процесс расширения пара в турбине адиабатный, то По давлению и энтропии s2 находим, что пар в точке 2 влажный со степенью сухости
.
Энтальпия влажного пара в точке 2 (в силу аддитивности термодинамических функций) определяется по значениям насыщения при данном давлении (температуре) по формуле:
Рассчитаем степень сухости в точке а:
.
Энтальпия влажного пара в точке а (в силу аддитивности термодинамических функций) определяется по значениям насыщения при данном давлении (температуре) по формуле:
Удельная теплота, затраченная на образование 1 кг пара в турбине:
Удельный отвод теплоты в конденсаторе:
Если пренебречь работой затраченной на сжатие в насосе, будем считать, что полученная в цикле работа равна работе, совершаемой паром в турбине:
Определим термический КПД цикла Ренкина:
.
Оценим эффективность цикла Ренкина:
.
Полученные данные сведём в таблицу:
Таблица 4.2 Параметры цикла Ренкина с ПП и ППП
pкт, бар |
pкн, бар |
tпп, |
pтнд, бар |
, % |
|||
110 |
0.03 |
410 |
20 |
3520.2258 |
-2013.2875 |
42.81 |
Анализ полученных результатов.
Данные усложнения делаются с целью экономного расхода топлива, уменьшения расхода охлаждающей воды.
Для достижения данной цели У. Дж. Ренкин заменил частичную конденсацию пара в процессе отвода теплоты полной конденсацией, т.е. в процессе сжатия рабочее тело находится в жидком состоянии и вместо компрессора будет использоваться насос, а в схему ПТУ перед подачей в турбину вводят паронагреватель. Паровой цикл Карно, с точки зрения термодинамики, является наиболее эффективным циклом теплового двигателя и состоит из двух адиабатных процессов сжатия и расширения и двух изотермических процессов подвода и отвода теплоты.
При сравнении результатов расчётов, приведённых в таблицах, легко заметить, что установки с вторичным перегревом пара имеют больший КПД. Также из-за большей сухости пара продлевается срок службы частей турбины (в связи с её меньшим износом). Экономически выгоднее использовать третий вариант.
Введение промежуточного перегрева пара увеличило термический КПД с 0.4067 до 0.4281, расходы топлива и охлаждающей воды при этом уменьшились.
Список использованной литературы
1. Бородин А. И. Лекции по технической термодинамике / А. И. Бородин. - Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2008. - 170 с.
2. Нащокин В. В. Техническая термодинамика и теплопередача / В.В. Нащокин. - М. : Высшая школа, 1980. - 470 с.
Размещено на Allbest.ur
...Подобные документы
Исследование процесса, происходящего в термодинамической системе при отсутствии теплообмена с окружающей средой. Определение теплоёмкости тела при постоянном давлении и при постоянном объёме. Расчет разности между соседними отсчётами; показатель адиабаты.
лабораторная работа [58,2 K], добавлен 05.05.2015Расчёт состояния и параметров пара в начале и конце процесса, коэффициента теплоотдачи у поверхности панели. Расчёт газовой постоянной воздуха, молекулярной массы и количества теплоты. H-d-диаграмма влажного воздуха. Понятие конвективного теплообмена.
контрольная работа [336,5 K], добавлен 02.03.2014Определение расхода смеси, ее средней молекулярной массы и газовой постоянной, плотности и удельного объема при постоянном давлении в интервале температур. Определение характера процесса (сжатие или расширение). Процесс подогрева воздуха в калорифере.
контрольная работа [404,8 K], добавлен 05.03.2015Особенности и алгоритм определения теплоемкости газовой смеси (воздуха) методом калориметра при постоянном давлении. Процесс определения показателя адиабаты газовой смеси. Основные этапы проведения работы, оборудование и основные расчетные формулы.
лабораторная работа [315,4 K], добавлен 24.12.2012Схема опытной установки и описание принципа её действия. Порядок выполнения опыта и составление диаграммы влажного воздуха. Расчёт плотности воздуха на выходе из калорифера, массового расхода воздуха, проходящего через установку, расхода сухого воздуха.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 23.01.2014Определение реакции баллона на возросшее давление. Анализ газовой постоянной и плотности смеси, состоящей из водорода и окиси углерода. Аналитическое выражение законов термодинамики. Расчет расхода энергии в компрессорах при политропном сжатии воздуха.
контрольная работа [747,5 K], добавлен 04.03.2013Определение показателя политропы, начальных и конечных параметров, изменения энтропии для данного газа. Расчет параметров рабочего тела в характерных точках идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 03.12.2011Определение параметров рабочего тела методом последовательных приближений. Значения теплоемкостей, показатели адиабаты и газовой постоянной. Изменение в процессах внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Термический коэффициент полезного действия.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 03.05.2011Виды теплоемкости и соотношение между теплоёмкостями при постоянном давлении и постоянном объеме. Расчет численного значения адиабаты в уравнении Пуассона для одноатомного и многоатомного газов. Теплоемкость в изотермическом и адиабатном процессах.
методичка [72,7 K], добавлен 05.06.2011- Термодинамические процессы. Определение работы и теплоты через термодинамические параметры состояния
Взаимосвязь между количеством теплоты, внутренней энергией и работой; методы исследования основных термодинамических процессов, установление зависимости между основными параметрами состояния рабочего тела в ходе процесса; изменения энтальпии, энтропии.
реферат [215,5 K], добавлен 23.01.2012 Определение влагосодержания и энтальпии воздуха, поступающего в калорифер и выходящего из сушильной камеры, температуры воздуха, поступающего в сушильную камеру. Определение удельных расходов воздуха и теплоты, требуемых для испарения 1 кг влаги.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 17.01.2015Исследование основных величин, определяющих процесс кипения: температуры и давления насыщения, удельной теплоты парообразования, степени сухости влажного пара. Определение массового расхода воздуха при адиабатном истечении через суживающееся сопло.
лабораторная работа [5,4 M], добавлен 04.10.2013Статистика атмосферы и простейшее приложение. Уравнение состояние сухого воздуха и его использования для расчёта плотности воздуха. Виртуальная температура и запись уравнения влажного воздуха в компактной универсальной форме. Основные const термодинамики.
краткое изложение [43,8 K], добавлен 19.11.2010Понятие и виды сушки, особенности ее статики и кинетики. Определение плотности, количества и энтальпии водяного пара. Цели и физико-химические способы осушки газов. Физические основы и методы кристаллизации, расчет ее материального и теплового баланса.
презентация [2,5 M], добавлен 29.09.2013Расчет параметров рабочего тела в цикле с подводом теплоты при постоянном объеме. Анализ результатов для процесса сжатия. Значения температуры рабочего тела в отдельно взятых точках термодинамического цикла. Температура в произвольном положении поршня.
контрольная работа [36,2 K], добавлен 23.11.2013Определение удельной и молярной теплоемкости. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Расчет теплоемкости газа, сохраняющего неизменным объем. Метод наименьших квадратов. Отношение теплоемкости газа при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме.
лабораторная работа [42,3 K], добавлен 21.11.2013Принципиальная схема простейшей газотурбинной установки, назначение и принцип действия; термодинамические диаграммы. Определение параметров сжатого воздуха в компрессоре; расчет камеры сгорания. Расширение дымовых газов в турбине; энергетический баланс.
курсовая работа [356,9 K], добавлен 01.03.2013Изучение различных изопроцессов, протекающих в газах. Экспериментальное определение СP/СV для воздуха. Расчет массы газа, переходящего в различные состояния. Протекание изотермических процессов, определение состояния газа как термодинамической системы.
контрольная работа [28,0 K], добавлен 17.11.2010Расчет параметров газовой смеси: ее молекулярной массы, газовой постоянной, массовой изобарной и изохорной теплоемкости. Проверка по формуле Майера и расчет адиабаты. Удельная энтропия в характерных точках цикла и определение термического КПД цикла Карно.
контрольная работа [93,6 K], добавлен 07.04.2013Определение теплоты сгорания для газообразного топлива как суммы произведений тепловых эффектов составляющих горючих газов на их количество. Теоретически необходимый расход воздуха для горения природного газа. Определение объёма продуктов горения.
контрольная работа [217,6 K], добавлен 17.11.2010