ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 174
Скачиваний: 8
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Расчет количества и состава продуктов сгорания при недостатке воздуха ( ) оказывается сложнее, чем при его избытке. Это связано с тем, что продукты сгорания при недостатке кислорода содержат большее число компонентов. Наряду с продуктами полного окисления горючих элементов (CО2, H2О, SО2) в них присутствуют несгоревший водород (Н2) и оксид углерода (СО) – продукт неполного окисления углерода топлива.
При расчете объемов компонентов в продуктах сгорания топлива с недостатком кислорода задаются отношением количеств водорода и оксида углерода в этих продуктах:
Величина зависит от состава топлива. Например, для мазутов .
Определим состав продуктов сгорания при для случая сжигания с недостатком кислорода безводного мазута. Такие мазуты практически не содержат золы, влаги и кислорода, поэтому для них уравнение ( 16.1) элементарного состава упрощается:
.
(17.33)Уравнение (17.5), определяющее теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 кг мазута, будет выглядеть так:
Составим уравнения баланса количеств элементов:
– углерода
25. Получение сжатых газов. Типы компрессорных машин. Рабочий цикл одноступенчатого поршневого компрессора.
Современные предприятия широко используют в производственных целях сжатые газы, в частности воздух. Получение сжатых газов осуществляется с помощью компрессорных установок и требует значительных энергозатрат. Основным элементом любой компрессорной установки является компрессор. Компрессором называют машину, предназначенную для сжатия газа.
По принципу действия компрессоры подразделяются на объемные и турбокомпрессоры.
В объемных компрессорах повышение давления газа обусловлено уменьшением его объема. Это осуществляется, например, в поршневых компрессорах (рис. 8.1) за счет движения поршня.
В турбокомпрессорах увеличение давления достигается благодаря динамическому воздействию на газ лопаток (рис. 8.5), сообщающих ему кинетическую энергию, которая затем преобразуется на выходе из межлопаточных каналов в потенциальную энергию давления.
Компрессор любого типа требует затраты механической работы внешним источником энергии (электромотор, тепловой двигатель). Эта затрата работы тем больше, чем выше давление сжатия и количество сжимаемого газа.
Широкое распространение в качестве основного элемента компрессорных станций крупных заводов, а также компрессорных установок малых предприятий получили поршневые компрессоры.
26. Многоступенчатое сжатие. Затраты работы на компримирование газов.
27. Устройство и цикл простейшей ПСУ. Факторы, влияющие на ее
термический КПД.
Утилизационные паросиловые установки утилизируют как теплоту уходящих из печей горячих газов, так и теплоту сгорания горючих газов, производя за счет этого механическую работу. Схема простейшей паросиловой установки приведена на рис. 9.4.
Всякая паросиловая установка включает в себя паровой котел ПК, предназначенный для получения пара, и паровой двигатель ПД (преимущественно паровая турбина), преобразующий тепловую энергию пара в механическую работу.
Работа паросиловой установки протекает следующим образом. В паровом котле (ПК) за счет тепла горячих или сжигания горючих газов образуется при постоянном давлении насыщенный пар. Этот пар за счет тех же источников теплоты перегревается в пароперегревателе (ПП), причем давление его сохраняется постоянным, равным . Полученный таким образом перегретый пар направляется в паровой двигатель (ПД), в котором, расширяясь, обеспечивает получение механической работы. Процессы в паровой турбине, аналогичны тем, которые протекают в газовой турбине. Производимая паровым двигателем работа обеспечивает выработку электроэнергии электрогенератором (ЭГ). В процессе расширения пара в турбине его давление снижается до . Считается, что процесс расширения пара протекает адиабатно. После турбины пар поступает в конденсатор К, в котором он при постоянном давлении конденсируется за счет охлаждения водой. Образовавшийся конденсат питательным насосом (ПН) подается через водяной экономайзер (ВЭ) в паровой котел. При этом давление конденсата (воды) повышается насосом до давления в котле. Водяной экономайзер обеспечивает предварительный подогрев воды за счет теплоты газов, покидающих котел и пароперегреватель. Цикл завершается.
На рис. 9.5 рассмотренный цикл изображен в -координатах. Нумерация точек на диаграмме сохранена той же, что и на рис. 9.4.
| | |
| |  |
На этой диаграмме 1-2 – процесс адиабатного расширения пара в паровом двигателе, в результате которого энтальпия пара уменьшается с в точке 1 до в точке 2. Линия 2-3 – процесс конденсации пара в конденсаторе при постоянном давлении . В этом процессе теплота отводится от конденсирующегося пара, и энтальпия его уменьшается до - энтальпии кипящей жидкости при давлении . Линия 3-4 – повышение давления в насосе от до . Пренебрегая теплообменом в этом процессе и сжимаемостью жидкости можно считать, что энтальпия в точке 4 остается такой же, как в точке 3, то есть . Процесс 4-5 протекает в экономайзере, где жидкость подогревается при = cоnst до температуры кипения, соответствующей этому давлению. В котле за счет продолжающегося подвода теплоты при = const кипящая жидкость переходит в состояние сухого насыщенного пара (процесс 5-6). Насыщенный пар поступает в пароперегреватель, где при неизменном давлении перегревается за счет подводимой теплоты. Его энтальпия достигает величины . Таким образом, на всем участке 4-5-6-1 к рабочему телу подводится при = const суммарное количество подведенной теплоты
. (9.9)
Так как отвод теплоты также производится при постоянном давлении (процесс 2-3), то абсолютное значение отведенной теплоты тоже можно выразить через разность энтальпий:
. (9.10)
Подставляя (9.9) и (9.10) в формулу термического КПД цикла, получим выражение для термического КПД простейшей паросиловой установки:
. (9.11)Термический КПД паросиловой установки возрастает при увеличении начального давления пара и снижении конечного давления . Термический КПД возрастает также при увеличении температуры перегрева пара.
28. Схема и цикл ПСУ со вторичным перегревом пара. Термический
КПД цикла.
При рассмотрении цикла Ренкина на диаграмме hS можно сделать вывод, что чем выше давление пара на входе в турбину, тем больше располагаемый теплоперепад и, соответственно, выше КПД цикла. Однако при повышении давления пара уменьшается степень сухости пара на выходе из турбины (рис. 6.5).
Рис. 6.5. Изменение степени сухости при изменении начального давления
В результате этого лопатки последних ступеней турбины сильно изнашиваются от ударов о них капель воды (эрозия лопаток). Для того чтобы при повышении давления избежать этого явления, применяют различные способы получения достаточно сухого пара в конечном состоянии.
Одним из таких способов является вторичный перегрев пара. Осуществляемый при этом цикл заключается в следующем.
Турбина в этом случае состоит из двух цилиндров — высокого (ЦВД) и низкого (ЦНД) давления. После расширения в ЦВД пар снова подвергается перегреву, для чего по трубопроводу вновь направляется в котельную. После перегрева пар поступает в ЦНД, где и происходит его дальнейшее расширение до давления конденсаторе. Схема паросиловой установки, работающей по циклу с вторичным перегревом пара, показана на рис. 6.6.
Рис. 6.6. Схема установки с вторичным перегревом пара
Диаграммы TS и hS цикла приведены на рис. 6.7 и 6.8 соответственно.
Рис. 6.7. Диаграмма 75 цикла с вторичным перегревом
Рис. 6.8. Диаграмма hS цикла с вторичным перегревом
Термический КПД цикла с вторичным перегревом определяется как отношение полезно использованной теплоты ко всей затраченной.
Количество полезно использованной теплоты в цикле, или полезная работа,
10, определится как сумма количества теплоты, полезно использованной в ЦВД, ДЬЦВд, и количества теплоты, полезно использованной в ЦНД, Л/1цВд:
Количество теплоты, подведенной в цикле, qb определится как сумма количества теплоты, затраченного на получение перегретого пара в котле и количества теплоты, затраченного на вторичный перегрев пара:
Таким образом, термический КПД цикла с вторичным перегревом пара определится по формуле
29. Схема и цикл ПСУ с промежуточным отбором пара. Влияние промежуточного отбора пара на КПД цикла.
Одним из путей снижения конечной влажности пара является применение промежуточного перегрева пара. Схема паросиловой установки с промежуточным перегревом пара (или, как иногда говорят, со вторичным перегревом) представлена на рис. 2.42. На рис. 2.43 представлен цикл со вторичным перегревом в координатах S-Т. Пар из перегревателя 1 с температурой Т1 и давлением Р1 поступает в начальную часть турбины 2 (ступень высокого давления), где в процессе 1 - 7 адиабатно расширяется до некоторого давления Р1¢. После этого пар в промежуточном перегревателе 3 нагревается при постоянном давлении Р1¢ до температуры t8 (процесс 7 - 8). Далее пар поступает во вторую ступень турбины 4 (ступень низкого давления), где происходит адиабатное расширение 8 - 9 до конечного давления Р2 в конденсаторе 5. Этот цикл можно представить себе состоящим из двух отдельных циклов - обычного цикла Ренкина (основного) 5-4-6-1-2-3-5 и дополнительного 2-7-8-9-2. При этом формально можно считать, что работа, произведенная на участке 7-2 адиабаты расширения в основном цикле, затрачивается на адиабатное сжатие рабочего тела на участке 2-7 дополнительного цикла.
Рис. 2.42. Схема ПСУ с промежуточным перегревом пара