- •Первое начало термодинамики.
- •Водяной пар .
- •Реальные газы. Фазовые диаграммы. Уравнение Ван-дер-Валльса.
- •Циклы паротурбинных установок (пту).
- •Водяной пар. Закон Дальтона.
- •Газотурбинные установки.
- •Парогазовые циклы.
- •Холодильные установки ху(трансформаторы тепла).
- •Многоступенчатый компрессор.
- •Теплофикация.
- •Химическая термодинамика.
- •Влажный воздух.
- •Теплообмен и теплофикация.
- •Котел. Его устройство.
- •Теплообменные аппараты. Тоа
- •Теплоотдача при конденсации пара. Конденсатор.
Тепловая электростанция (или тепловая электрическая станция) — электростанция, вырабатывающая электрическую энергию за счет преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора.
ЭГ
Отработавший пар
КН
Охлажденная вода
ПН
ШЗ
УГ
КА
Т
В
Рисунок 1
Котельный агрегат нужен для получения перегретого пара. За счет тепла сгоревшего топлива, полученный пар приходит в турбину, в которой потенциальная энергия пара преобразуется сначала в кинетическую (расширение пара), а затем в механическую работу вращения ротора.
Отработанный в турбине пар сбрасывается в конденсатор на холодные трубки, внутри которых гоняют охлаждающую воду с улицы, следовательно пар превращается в конденсат. Его откачивают конденсатным насосом, а затем в питательном насосе повышают давление и возвращают снова в котел.
В каждом из этих агрегатов есть рабочее тело – вещество участвующие в преобразовании энергии (вода, пар, газы, воздух).
Свойства рабочего тела:
Давление
Рабсолютное = Рмонометра + Рбарометра; [ = Па]
Абсолютная температура
Т(по Кельвину) = to,С + 273
оF(по Фаренгейту) = 1,8* to,С + 273
оRa (Ренкина) = 1,8*К = 1,8(to,С + 273)
оR (Реомюра) = 0,8* to,С
Удельный объем
Тепловые процессы оцениваются параметрами :
1)Энтальпия [ ], h
2)Энтропия [ ], S
Законы технической термодинамики.
Рассматриваются идеальные и реальные рабочие тела ( учет сил взаимодействия между молекулами, размер и объем молекул).
Объединенный газовый закон (закон Клапейрона – Менделеева).
, [Дж]
Для упрощения расчетов процессы имеют один постоянный параметр:
T=const - изотермический
P=const - изобарический
υ=const - изохорический
S = const - адиабатный
i= const – дросселирование
Первое начало термодинамики.
Первое начало термодинамики утверждает, что изменение внутренней энергии термодинамической системы (тела) может быть осуществлено двумя путями: путём совершения механической работы и путём теплопередачи. Энергия, переданная системе путём теплопередачи, называется количеством теплоты .
Таким образом, количество теплоты может быть определено как разность изменения внутренней энергии системы и механической работы, совершённой над системой:
, |
|
где - количество теплоты, переданной системе, - изменение внутренней энергии системы при её переходе из первого состояния во второе, - работа, совершённая над системой.
Водяной пар .
Водяной пар — газообразное состояние воды. Не имеет цвета, вкуса и запаха. Содержится в тропосфере
Образуется молекулами воды при ее испарении. При поступлении водяного пара в воздух он, как и все другие газы, создаёт определённое давление, называемое парциальным.[1] Оно выражается в единицах давления — паскалях. Водяной пар может переходить непосредственно в твёрдую фазу — в кристаллы льда. Количество водяного пара в граммах, содержащегося в 1 кубическом метре, называют абсолютной влажностью воздуха.
Получение:
Испарение с поверхности при любой температуре
Кипение, во всем объеме образуются пузырьки пара и они объединяются, при определенной температуре, в зависимости от давления
В технике используется второй способ.
Степенью сухости пара х называется весовая доля сухого пара во влажном паре.
Исходный газ
х=0 – закипевшая вода
х=1 – сухой насыщенный пар
0<x<1 – влажный пар
Перегретый пар близок к идеальному газу.
Вода оценивается по таким параметрам как:
- давление, Р
- температура, t
- удельный объем, υ
- энтальпия, h
- энтропия, S
Закипевшая вода при х=0, имеет параметры:
- Рнасыщения
- Tнасыщения
- υ’
- h’
- S’
Сухой насыщенный пар имеет:
- Рнасыщения
- Tнасыщения
- υ”
- h”, при этом h”= h’+r (r- скрытая теплота парообразования)
- S”
Перегретый пар имеет:
- Рперегрева
- Tперегрева
- υ
- i
- S
Если перегретый пар охладить, он конденсируется образуя капли воды. Это происходит при Tнасыщения.
Hs- диаграмма водяного пара.
Hs-диаграмма применяется для практических расчетов процессов водяного пара. На ней теплота и энтальпия измеряются линейными отрезками.
Hs-диаграмма обладает рядом важных свойств: по ней можно быстро определить параметры пара и разность энтальпий в виде отрезков, наглядно изобразить адиабатный процесс, и решать другие задачи.
Процессы изменения параметров на hs- диаграмме.
Парообразование
h
Перегретый пар
S
X=0
Жидкость и влажный насыщенный пар
X=1
h2
h1
На hs-диаграмме теплота парообразования предоставляется в виде отрезка r=h2-h1.
П ерегрев пара
h2
h1
hнас
2
1
На парообразование: qнас=hнас-h1
На перегрев: qпер= h2-hнас
Всего теплоты на выкипание: q= h2 - h1
На ТЭС рассматривать процессы удобнее по циклу Ренкина:
Процесс 1 – 2 – расширение пара в соплах турбины; 2 – 3 – процесс конденсации пара; 3 – 4 – процесс в питательном насосе;4 – 5 – процесс нагрева воды и ее кипение; 5 – 1 – процесс перегрева пара. Заштрихованы те области диаграмм, площадь которых численно равна работе и теплоте за цикл, причем qц = wц.
На hs-диаграмме цикл не рисуют, показывают только процессы перегрева пара и работы пара в турбине.
В работе турбины различают 2 процесса:
Д
h
росселирование – снижение давления в клапанах и камерах отборов пара при h=const
p
p1
h
s
Процесс дросселирования не квазистатический, равновесны только начальное и конечное, но не промежуточные состояния. Рассмотрение процесса дросселирования как квазистатического возможно только потому, что путь перехода из начального состояния в конечное здесь не важен, и можно заменить его некоторой теоретической квазистатической абстракцией.
При дросселировании происходит адиабатное расширение от давления P1 до давления P2 без совершения работы, то есть дросселирование — существенно необратимый процесс, сопровождающийся увеличением энтропии и объёма при постоянной энтальпии.
И
Рпер
h
стечение – это процесс, в результате которого потенциальная энергия переходит в кинетическую
hпер
Eпот
h ks
Рк
s
Екин=