Рис. 2.43. Цикл ПСУ с промежуточным перегревом пара

в S-Т диаграмме

Выражение для термодинамического КПД цикла с промежуточным перегревом можно представить в следующем виде:

(2.20)

i₁ - i₇ - работа, совершенная при расширении пара в ступени высокого давления;

i₈ - i₉ - работа, совершенная при расширении пара в ступени низкого давления;

i₅ - i₃ - работа, затраченная на привод насоса;

i₁ - i₃ - количество тепла, подведенное в процессах 5-4, 4-6, 6-1 основного цикла;

i₈ - i₇ - количество тепла, подведенное при вторичном перегреве в процессе 7-8.

Без учета работы насоса:



Промежуточный перегрев пара, который в свое время вошел в энергетику главным образом как средство борьбы с высокой влажностью пара в последних ступенях турбины, является средством повышения термодинамического КПД цикла. В современных паросиловых установках обычно применяется не только однократный, но и двукратный промежуточный перегрев пара.


30. Устройство и циклы ГТУ.

Схема газотурбинной установки представлена на рис. 9.1. Горючий газ,  например доменный или коксовый, подаются в камеру сгорания (КС), туда же поступает воздух, сжатый до давления  в  компрессоре 1.  Смесь горючего газа с воздухом сгорает в КС при постоянном давлении , и образующиеся газообразные продукты  сгорания  через  сопло 2 поступают на лопатки 3 рабочего колеса  4 газовой турбины 5. 


В соплах происходит расширение  продуктов сгорания  и увеличение их скорости,  а следовательно и кинетической энергии. На лопатках вращающегося рабочего колеса турбины эта  кинетическая энергия преобразуется в механическую работу,  которая используется для привода компрессора

---

1 и генератора электрического  тока  6. Таким  образом, газовая турбина является двигателем, в котором теплота рабочего тела последовательно преобразуется в кинетическую энергию струи, а затем в механическую работу.

В современных газовых турбинах расширение продуктов сгорания, начавшееся в соплах, завершается в каналах между лопатками. В результате на выходе из этих каналов давление продуктов сгорания становится равным давлению воздуха на входе в компрессор ( ).  Схематично межлопаточные  каналы и движение в них продуктов сгорания показаны на рис. 9.2, где приведена развертка сечения по А–А (см.  рис. 9.1) соплового аппарата.

Цикл идеальной газотурбинной установки в -координатах показан на рис. 9.3.


В идеальной газотурбинной установке предполагается,  что сжатие в компрессоре (процесс 1-2)  протекает  адиабатно.  Адиабатным считается  и  процесс  расширения (процесс 3-4) продуктов сгорания в соплах и на лопатках. Процессы подвода (процесс 2-3) и отвода теплоты (процесс 4-1) принимают изобарными.

В адиабатных процессах сжатия и расширения

  и   .   (9.1)

Так как подвод  и отвод теплоты происходит при постоянном давлении, то  и . С учетом указанных равенств давлений, из (9.1) следует, что

  и .

То есть


.                (9.2)

Цикл газотурбинной установки является прямым циклом,  поэтому его эффективность оценивается термическим КПД,  который определяется исходя из формулы (4.43) с учетом изобарности процессов подвода и отвода теплоты:

          .                             (9.3)

Принимая = const, получим

                      .                            (9.4)

---

Для адиабатного процесса 1-2 соотношение между температурой и давлением определяется формулой

   ,                                           (9.5)

где  – степень повышения давления в компрессоре.

Из (9.5) следует, что

                                .                                                        (9.6)

Поскольку процессы  2-3 и 4-1 протекают при постоянном давлении, постольку

                                            и    .                                       (9.7)

Рассматривая совместно равенства (9.7) и  (9.2), приходим к выводу, что . Тогда, с учетом равенства (9.6), выражение (9.4) для термического КПД газотурбинной установки принимает вид

.                                                 (9.8)

Из формулы (9.8) следует, что термический КПД газотурбинной установки возрастает по мере  увеличения  степени  повышения  давления  в компрессоре.


31. Парогазовый цикл, его преимущество перед циклом ПСУ.

Основным преимуществом ПГУ перед ПСУ и ГТУ является высокий электрический КПД (55-58 %, для сравнения: у ПСУ – 33-45%, ГТУ – 28-42 %). Применение парогазового цикла вместо паросиловой установки с паровыми турбинами той же мощности и тех же параметров снижает удельный расход топлива примерно на 6-12 %.
32. Схема и цикл парокомпрессионной холодильной установки. Холодильный
коэффициент и эксергетический КПД цикла.

Холодильные установки предназначены для охлаждения некоторого объема пространства. Рассмотрим вначале возможность использования цикла Карно в холодильных установках. Схема такой установки и соответствующая Т— s диаграмма приведены на рис. 9.1.

Рабочее тело, использующееся в холодильных установках, называется хладагентом, он попадает в испаритель в состоянии 4. В испарителе часть хладагента испаряется (точка 1). Затем хладагент адиабатно сжимается в компрессоре до состояния насыщенного пара (точка 2), при этом его температура возрастает от Т_с до Т_и. На участке 2—3 хладагент конденсируется в изобарно-изотермическом процессе. Затем хладагент проходит через турбину, в которой адиабатно расширяется, и цикл замыкается.

---

Рис. 9.1. Схема установки для реализации цикла Карно и соответствующая Т— s диаграмма

Поскольку предполагается, что все процессы являются обратимыми, площади фигур на Т— s диаграмме можно интерпретировать как количества переданной теплоты. В частности, площадь фигуры 1—а—Ь—4—1 характеризует тепло, подведенное к хладагенту от охлаждаемого объема на единицу массы рабочего тела. Площадь фигуры 2—а—Ь—3—2 характеризует тепло, которое отводится от хладагента в окружающую среду. Площадь фигуры 1—2—3—4—1 характеризует работу цикла, которая равна разнице работ компрессора и турбины.

Холодильный коэффициент идеального цикла Карно равен



Если учесть некоторые особенности реальных процессов, соответствующий цикл Карно в координатах T—s будет выглядеть так, как показано на рис. 9.2.



Рис. 9.2. Реальный и идеальный циклы Карно в координатах T—s

Для того чтобы хладагент мог отдать тепло в окружающую среду, его температура должна быть выше температуры окружающей среды. Для того

чтобы охлаждаемый объект мог отдать тепло хладагенту, его температура должны быть выше температуры хладагента. Разница температур может составлять несколько градусов.

Холодильный коэффициент реального цикла Карно равен



Как видно из Т— s диаграммы, в компрессоре сжимается влажный пар. Присутствие капель в сжимаемой смеси ухудшает условия работы компрессора, приводя к ускоренному износу оборудования. В реальных устройствах желательно сжимать перегретый пар (сухое сжатие).

Работа расширения на участке 3'—4' относительно невелика, поэтому в холодильниках малой мощности турбину целесообразно заменить дроссельным клапаном (рис. 9.3).



Рис. 93.

---

 Схема холодильной установки с дроссельным клапаном

Термодинамический анализ идеального цикла парокомпрессионной установки. Рассмотрим стационарный режим работы парокомпрессионной установки, предполагая, что процесс сжатия рабочего тела в компрессоре протекает обратимо, изменением кинетической и потенциальной энергии рабочего тела можно пренебречь.

Испаритель.   где Q_in — холодопроизводительность, количество теплоты, отбираемой в единицу времени от охлаждаемого объема.

Компрессор. После испарителя хладагент сжимается в компрессоре, мощность которого связана с изменением энтальпии соотношением



Конденсатор. В конденсаторе хладагент отдает тепло в окружающую среду: 

Дроссель-клапан. В процессе адиабатного дросселирования энтальпия рабочего тела не меняется, /г₄ =/г₃, а давление падает, р_А < р₃. Рабочее тело на выходе дроссель-клапана представляет собой парожидкостную систему.

Холодильный коэффициент парокомпрессионной холодильной установки можно рассчитать по формуле 

Т— s диаграмма идеального цикла парокомпрессионной установки приведена на рис. 9.4.



Рис. 9.4. T—s диаграмма идеального цикла парокомпрессионной установки:

• 
  1—25 — изоэнтропное сжатие; 25—3 — отвод тепла от хладагента в конденсаторе; 3—4 — процесс дросселирования с образованием двухфазной смеси;
  
• 
  4—1 — передача тепла от охлаждаемого объекта к хладагенту
  

Предполагается, что все процессы протекают обратимо, кроме процесса дросселирования, который необратим принципиально.

Отметим, что работа совершается на всех четырех участках  l_ц = ∑l_j ; а теплота подводится только на двух: q_ц = q_пн + q

---

Смотрите также файлы

• Лекции по программе Дополнительная профессиональная программа профессиональной переподготовки Профессиональная переподготовка Пожарная безопасность.docx

• Социальной сети вконтакте как отражение ценностных ориентиров молодежной аудитории.pdf

• Методические рекомендации оглавление.docx

• Абай мен шерхан мртаза шыармашылыындаы шыармашылы айнар кздері.docx

• 6. Изучение научной организации труда менеджера.docx