Билет №12

1. Единственный аргумент за газотурбинную технику мы видели в том, что она имеет меньшие габариты и вес, чем поршневая при больших единичных мощностях. Поэтому есть ограничения по мощности, где могут применяться авиационные поршневые двигатели. Рассмотрим возможные ограничения применения поршневых ДВС в наземной энергетике. Для этого сопоставим по массе уже принятые газотурбинные варианты и альтернативные им на базе ДВС. Сразу оговоримся, что будем брать известные массы дизельных и бензиновых двигателей, ориентировочно считая, что при переводе таких двигателей на газ их масса и мощность не изменяются.

2)

Цикл Ренкина в T-S диаграмме. Синяя линия в Т-S диаграмме воды является разделительной, при энтропии и температуре, соответствующим точкам, лежащим на диаграмме выше этой линии,существует только пар.

3) В практике наиболее широко применяются следующие методы определения влажности воздуха: психрометрический, метод точки росы, гигроскопический и массовый, причем первый из них – самый распространенный.

Психрометрический метод основан на использовании прибора, называемого психрометром, который состоит из двух располо­женных рядом термометров. Один из термометров, обычный, называется сухим, измеряющим температуру t воздуха. Баллончик с расширяющейся жидкостью другого термометра обертывают легкой гигроскопической тканью, например батистом, в виде чехла, нижний конец которого опускают в сосуд с водой. Вода по чехлу, как по фитилю, поднимается к баллончику и по­стоянно смачивает его.

Билет №13

1)------------------------------------------------------------------

2) Главное достоинство МГД-генераторов состоит в том, что они, повышая на 10-20% коэффициент полезного действия по сравнению с тепловыми электростанциями, могут в настоящее время вырабатывать электроэнергию в промышленных масштабах.

В МГД-генёраторе, как описано выше, электрический ток производится потоком ионизованного газа (плазмы), направленным поперек магнитного поля. Отрицательные и положительные заряды в магнитном поле отклоняются в разные стороны и направляются каждый на свой электрод. Между электродами образуется разность потенциалов, и при замыкании внешней цепи возникает электрический ток. Для получения ионов топливо сжигается при ЗОООК в специальной камере, в которой для облегчения возникновения ионов к нему добавляются соли калия или цезия. Так как большая доля энергии превращается при этом все же в тепло, то в случае МГД-генератора не вполне можно говорить о непосредственном превращении химической энергии в электрическую. Температура газа, отработанного в МГД-генераторе, составляет 2000К. Используя его по обычной схеме, турбина вырабатывает еще примерно столько же электроэнергии, сколько производит МГД-генератор. Поэтому сравнительно высокий коэффициент полезного действия всей установки (50-60%) достигается с помощью двухступенчатого процесса.

3)---------------------------

Билет №14

1. Схема ВРД с турбокомпрессором представлена. В тур-бокомпрессорном ВРД (ТРД) жидкое горючее, подаваемое из топливных баков, сгорает в камере сгорания , и затем продукты сгорания, расширившись в сопле, выбрасываются во внешнюю среду. Окислителем служит кислород воздуха. Для того чтобы повысить КПД двигателя, применяют предварительное сжатие воздуха. Воздух, засасываемый из атмосферы через диффузор /, сжимается осевым или центробежным компрессором 2 и только после этого поступает в камеру сгорания. Привод компрессора осуществляется от специальной газовой турбины, на вращение которой расходуется часть располагаемого теплоперепада продуктов сгорания (компрессор с приводом от газовой турбины называется турбокомпрессором). Пройдя через газовую турбину, продукты сгорания расширяются в сопле. Из сказанного следует, что цикл ТРД осуществляется следующим образом: сжатие воздуха в турбокомпрессоре от атмосферного давления до давления р2 происходит по адиабате. Затем к рабочему телу подводится теплота qit выделяющаяся при сгорании топлива; этот процесс происходит при постоянном давлении . Расширение рабочего тела (воздух + продукты сгорания) в газовой турбине и затем в реактивном сопле  двигателя осуществляется по адиабате (от точки до точки — отдача работы в газовой турбине, точки — ускорение потока в сопле). Цикл замыкается изобарой при давлении, равном атмосферному. Из сказанного следует, что цикл ТРД принципиально ничем не от-личается от цикла газотурбинной установки со сгоранием при p=const, рассмотренного нами. Следовательно, полученные ранее соотношения полностью применимы и к циклу ТРД. ТРД в настоящее время является основным типом двигателя для скоростных самолетов. В бескомпрессорных ВРД, как это следует из самого названия двигателя, компрессор отсутствует и предварительное сжатие воздуха осуществляется только за счет торможения набегающего потока воздуха.

2) В холодильной установке осуществляется обратный цикл Карно, в котором рабочее тело забирает теплоту q2 от охлаждаемого тела с температурой ТХ и отдает теплоту q1 в окружающую среду с температурой ТОС > TХ. Для осуществления передачи теплоты от холодного тела к теплому затрачивается работа lt, которая преобразуясь в теплоту q1=lt+q2, вместе с q2 передается окружающей среде. При заданных температурах охлаждаемого тела и окружающей среды обратный цикл Карно будет самым экономичным. Его холодильный коэффициент определяется только температурами TОС и Tх, и рассчитывается как

(9.10)

В тепловом насосе тоже осуществляется обратный цикл Карно (рис.9.9,в), но в этом цикле окружающая среда выступает в роли холодного источника теплоты. При работе теплового насоса даровая теплота внешней среды (т.е. отсутствует сжигание топлива и т.п.) q2 за счет совершения работы lt передается потребителю теплоты с температурой ТТП>ТОС, при этом работа lt преобразуется в теплоту и общее количество теплоты, полученное потребителем, будет представлено величиной q1=lt+q2. Коэффициент преобразования теплоты, характеризующий эффективность цикла Карно теплового насоса, определяется только температурами ТОС и ТТП, и расчитывается как

(9.11)

Холодильный коэффициент (9.10) и коэффициент преобразования теплоты (9.11) в циклах Карно при заданной температуре окружающей среды ТОС возрастают при увеличении ТХ и уменьшении ТТП.

Обратимые циклы Карно холодильной машины и теплового насоса при постоянных температурах источников теплоты ТОС и TХ или ТОС и ТТП имеют наибольшую экономичность по сравнению с другими циклами, имеющими такие же источники теплоты.

Анализируя обратный цикл Карно, можно привести следующие формулировки второго закона термодинамики:

Передать теплоту от холодного тела к горячему возможно только при затрате работы или другого компенсационного процесса;

Самопроизвольный переход теплоты от холодного тела к горячему невозможен.

Осуществить на практике обратимый цикл Карно невозможно, поскольку в природе не существует обратимых процессов, но он является эталоном экономичности, к которому должны стремиться реальные циклы с изотермическими источниками теплоты. Поскольку большинство реальных циклов имеют источники теплоты с переменной температурой, то для получения эталонного цикла Карно при таких источниках теплоты пользуются понятием среднетермодинамической температуры, используя его можно представить любой процесс подвода и отвода теплоты в виде изотерм

3)----------------------------