- •А.В. Кирис, в.В. Лисин
- •1. Введение. Основные понятия и определения….........................................6
- •Техническая термодинамика
- •Светлой памяти профессора
- •Основы термодинамики
- •1. Введение. Основные понятия и определения
- •1.1 Рабочее тело
- •1.2 Термодинамическая система
- •1.3 Параметры состояния Термодинамическим состоянием тела называется совокупность физических свойств, присущих данного телу.
- •1.4 Основные законы идеальных газов
- •2. Состояние термодинамической системы
- •2.1 Уравнение состония. Объединенный газовый закон
- •2.2 Физический смысл газовой постоянной r
- •2.3 Универсальное уравнение состояния идеального газа
- •2.4 Газовые смеси
- •2.5 Способы задания смеси
- •2.6 Расчет газовой смеси. Основные расчетные соотношения
- •2.7 Уравнение состояния для смеси
- •3.2 Закон Майера
- •3.3 Первый закон термодинамики
- •3.4 Аналитическое определение и графическое изображение работы
- •3.5 Теплота и работа в термодинамическом процессе
- •3.6 Внутренняя энергия
- •3.7 Энтальпия
- •3.8 Контрольные вопросы
- •4. Основные термодинамические процессы
- •4.1 Методика исследования термодинамических процессов
- •4.2 Изохорный процесс
- •4.3 Изобарный процесс
- •4.4 Изотермный процесс
- •4.5 Адиабатный процесс
- •4.6 Политропный процесс
- •4.7 Теплоемкость политропного процесса
- •4.8 Определение численного значения показателя n
- •4.9 Взаиморасположение термодинамических процессов в p-V
- •Все рассмотренные нами процессы имели n0 и процессы располага-лись в II и IV четвертях. В данном случае при расширении давление
- •4.10 Контрольные вопросы
- •5. Второй закон термодинамики
- •5.1 Круговые процессы
- •5.2 Второй закон термодинамики
- •5.3 Некоторые формулировки второго закона термодинамики
- •5.4 Обратимость термодинамических процессов
- •5.5 Цикл Карно
- •5.7 Энтропия
- •5.8 Работоспособность (эксергия)
- •5.9 Пределы применимости второго закона
- •5.10 Контрольные вопросы
- •6. Изменение энтропии в процессах.
- •6.1 Координатная система t - s
- •6.2 Обобщенный (регенеративный) цикл Карно
- •6.3 Среднеинтегральная температура
- •6.4 Энтропийные уравнения
- •6.5 Изображение термодинамических процессов в t-s координатной системе
- •7.2 Диаграмма Эндрюса
- •7.3 Механизм парообразования
- •7.5 Процесс парообразования в р-V диаграмме. Виды пара
- •7.6 График парообразования в t-s диаграмме
- •7.7 Таблицы термодинамических свойств воды и пара
- •7.8 Теплота парообразования
- •7.9 Анализ параметров трех фаз парообразования. Критические
- •7.10 Измерения энтропии по трем фазам парообразования
- •7.11 Диаграмма I – s
- •7.12 Контрольные вопросы
- •8. Воздух
- •8.1 Влажный воздух
- •8.2 Диаграмма I – d для влажного воздуха
- •8.3 Контрольные вопросы
- •Техническая термодинамика
- •9. Циклы паросиловых установок
- •9.1 Паровой цикл Карно
- •9.2 Цикл Ренкина
- •9.3 Повышение
- •9.4 Цикл с двойным перегревом пара
- •9.5 Регенеративный цикл
- •9.6 Коэффициенты полезного действия
- •10. Циклы двигателей внутреннего сгорания
- •10.1 Цикл Отто (цикл быстрого горения с подводом теплоты при постоянном объеме)
- •10.2 Цикл Дизеля (цикл медленного горения, с подводом теплоты при постоянном давлении)
- •10.3 Цикл Тринклера (цикл со смешанным подводом теплоты)
- •10.4 Сравнение циклов двс
- •10.5 Контрольные вопросы
- •11. Циклы газотурбинных установок и реактивных двигателей
- •11.1 Газотурбинные установки. Общая характеристика
- •11.2 Цикл простейшей гту
- •11.3 Принцип работы реактивного двигателя
- •11.4 Способы повышения гту
- •11.5 Контрольные вопросы
- •12. Циклы холодильных установок
- •12.1 Холодильные установки морских судов
- •12.2 Циклы воздушных, пароэжекторных и абсорбционных холодильных установок
- •12.3 Контрольные вопросы
- •13. Компрессоры
- •13.1 Компрессоры
- •13.2 Определение работы ступени идеального компрессора
- •13.3 Цикл одноступенчатого компрессора
- •13.4 Контрольные вопросы
- •14. Истечение
- •14.1 Определение работы истечения газа или пара
- •Тогда работа против внешних сил при перем ещении составит p1v1 - p2 v2.
- •14.2 Определение скорости при истечении
- •14.3 Массовый секундный расход газа или пара при адиабатном расширении
- •14.4 Форма струи при адиабатном истечении газа и пара
- •14.6 Построение сопла для использовании полного теплоперепада (сопла переменного сечения – сопла Лаваля)
- •14.7 Истечение через короткое цилиндрическое сопло
- •14.8 Графики скорости, расхода и удельного объема
- •14.9 Изохорное истечение газа и пара
- •14.10 Адиабатное истечение с трением
- •14.11 Дросселирование (мятие) пара
- •14.12 Контрольные вопросы
- •Термодинаміка і теплотехніка
- •Навчальний посібник у двох частинах
- •Частина 1
- •Термодинаміка
.
(112)
Очень
удобно определять
,
пользуясь i
– s
диаграммой, по которой легко определить
i1,
i2
и температуру конденсата пара ts,
по которой находят
i3
=cp
.
цикла
Ренкина
9.3 Повышение
Из
выражения для определения
следует,
что
повышается
с увеличением начальных параметров
пара (i1)
и с понижением конечных параметров
(i2).
Из материала предыдущих лекций следовало,
что с увеличением интервала средних
температур подвода и отвода теплоты
любого
цикла увеличивается. Увеличение
давления в котле при сохранении Т перегрева приводит к повышению средней
температуры
подвода тепла к рабочему телу. При этом
количество тепла на подогрев жидкости
увеличивается, а q
на испарение и перегрев уменьшается.
Здесь падает степень сухости на последних
ступенях турбины, поэтому одновременно
повышают и Тпп
(рис. 38). Повышение температуры перегрева
пара также повышает среднюю температуру
подвода тепла, что приводит к увеличению
.Однако
при этом Тппмакс
ограничена жаропрочностью металла.
Понижение
температуры и давления в конденсаторе
приводит к повышению
,
однако снижает степень сухости на
последних ступенях турбины. Кроме
этого, температура в конденсаторе
определяется температурой окружающей
среды.
9.4 Цикл с двойным перегревом пара
Из
рис. 38 видно, что с увеличением давления
в котле без повышения температуры
перегретого пара (которая ограничена
значением Тппмакс)
уменьшается степень сухости пара на
последних ступенях турбины, что
отрицательно сказыется на
ПТУ.
Для того, чтобы избежать повыше-
ния влажности пара сверх допустимого предела, применяют вторичный или промежуточный перегрев пара. Сущность его заключается в том, что пар после расширения в первых ступенях турбины (или после турбины высокого давления ТВД) при постоянном давлении подвергается вторичному перегреву во втором пароперегревателе до первоначальной температуры Т1. Затем пар поступает на следующие ступени турбины (или в турбину низкого давления ТНД), где происходит его расширение до давления в конденсаторе (рис. 39). На рисунке показано:
1 - 2 – расширение пара в ТВД; 2 - 6 – вторичный перегрев пара;
6 - 7 – расширение пара в ТНД; 7 – 3 – конденсация;
3 – 4 – подогрев питательной воды; 4 – 5 – парообразование;
5 – 1 – перегрев пара.
Из рисунка видно, что i1 - i2 – площадь c4512с, i6 – i7 – пл. с2673с, i1 – i3 – пл. а3451da, i6 – i2 – пл. d267bd.
9.5 Регенеративный цикл
В этом цикле тепло, теряемое на одном участке цикла, возвращается на другом его участке. Осуществление ступенчатого подогрева воды за счет ступенчатого отбора теплоты пара в процессе его расширения реализует идею регенеративного цикла Карно.
При
отборе пара с одной стороны уменьшается
расход q
на получение пара, но одновременно
уменьшается работа пара за счет
уменьшения его количества. Несмотря
на противоположный характер этих
влияний, регенеративный подогрев
повышает
.
Это объясняется тем, что при подогреве
питательной воды за счет конденсации
отобранного пара частично устраняется
подогрев питательной воды от внешнего
источника.
Поэтому,
так как повышается среднеинтегральная
температура подвода тепла,
увеличивается.
Рис. 40 цессом 2′4, где нужно довести рабочее тело
до температуры в т.4. Это можно было бы сделать либо по 2′-3′, либо по 5-4. Однако в т.2′ мы имеем воду. Одним сжатием по адиабате 2′-3' невозможно практически поднять температуру. Другой путь практически невыгоден, так как для сжатия влажного пара от т.5 до т.4, пришлось бы иметь громоздкий парокомпрессор, потери в котором не окупились бы возможными практическими выгодами.
Но
если в процессе расширения пара часть
его теплоты использовать в бесконечно
большом числе подогревателей на
подогрев воды, поступающей в котел, то
это выразится равенством пл. 132′4=пл.1254.
Следовательно, в идеальном случае, при
работе насыщенным паром
.
Но практически это осуществить очень
трудно, так как нельзя создать условия
непрерывного отвода теплоты расширяющегося
пара на подогрев воды (процесс 1-3).
Рис. 41 Рис. 42
рения
отбирается на подогрев
кг
пара. Уравнение теплового баланса
подогревателя запишется в виде (
,
где i′от-
энтальпия питательной воды, подогретой
до температуры пара отбора. Отсюда
и
количество пара отбора составит
Количество
теплоты, превращенной в работу
ι = і1 - і от + (1 — а)(і1 - і2), тогда
і1 — ί от + (1 — а)( ί1 — ί2 )
ηt = ________________________ (115)
і1 - іот
Термический
кпд регенеративного цикла выше, чем
термический кпд цикла Ренкина, причем
возрастает
с ростом числа отборов пара.