рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Циклы Карно и Ренкина насыщен­ного пара. Регенерация теплоты.

Циклы Карно и Ренкина насыщен­ного пара. Регенерация теплоты. - раздел Педагогика, ЛЕКЦИЯ 1. Предмет и метод термодинамики. Термодинамическая система Цикл Карно Насыщенного Пара Мож­но Было Бы Осуществить Следующим Об­разом. Те...

Цикл Карно насыщенного пара мож­но было бы осуществить следующим об­разом. Теплота от горячего источника подводится при постоянной температуре по линии 5-1, в результа­те чего вода с параметрами точки 5 пре­вращается в сухой насыщенный пар с параметрами точки 1. Пар адиабатно расширяется в турбине до температуры , совершая техническую работу и превращаясь во влажный пар с пара­метрами точки 2. Этот пар поступает в конденсатор, где отдает теплоту хо­лодному источнику (циркулирующей по трубкам охлаждающей воде), в резуль­тате чего его степень сухости уменьшает­ся от до . Изотермы в области влаж­ного пара являются одновременно и изо­барами, поэтому процессы 5-1 и 2-2' протекают при постоянных давлениях и . Влажный пар с параметрами точки 2' сжимается в компрессоре по линии 2'-5, превращаясь в воду с температурой кипения. На практике этот цикл не осуществляется, прежде всего, потому, что в реальном цикле вследствие потерь, свя­занных с неравновесностью протекаю­щих в нем процессов, на привод компрес­сора затрачивалась бы большая часть мощности, вырабатываемой турбиной.

Значительно удобнее и экономичнее в реальном цикле конденсировать пар до конца по линии 2-3, а затем насосом увеличивать давление воды от р2 до по линии 3-4. Поскольку вода несжимаема, точки 3 и 4 почти совпадают, и затрачи­ваемая на привод насоса мощность ока­зывается ничтожной по сравнению с мощностью турбины (несколько про­центов), так что практически вся мощ­ность турбины используется в качестве полезной. Такой цикл был предложен в 50-х годах прошлого века шотландским инженером и физиком Ренкиным и почти одновременно Клаузиусом. Схема теплосиловой установки, в которой осу­ществляется этот цикл, представлена на рис. (На этой схеме показана также возможность перегрева пара в паропе­регревателе 6-1, которая в цикле насы­щенного пара не реализуется).

 

Рисунок 8.6 - Циклы Карно и Ренкина насыщен­ного водяного пара

в T,s диаграмме

 

Рисунок 8.7 - Схема паросиловой установки: ПК — паровой котел; Т — паровая турбина; ЭГ- электрогенератор; К — конденсатор; Н — насос

 

Теплота в этом цикле подводится по линии 4-5-6 (см. рис.) в паровом кот­ле, пар поступает в турбину Т и рас­ширяется там по линии 1-2 до давления, совершая техническую работу . Она передается на электрический гене­ратор ЭГ или другую машину, которую вращает турбина. Отработавший в тур­бине пар поступает в конденсатор К, где конденсируется по линии 2-3, отдавая теплоту конденсации холодному источни­ку (охлаждающей воде). Конденсат за­бирается насосом Н и подается снова в котел (линия 3-4).

Термический КПД цикла Ренкина, естественно, меньше, чем цикла Карно при тех же температурах и , по­скольку средняя температура подвода теплоты уменьшается при неизменной температуре отвода. Однако реальный цикл (с учетом неравновесности сжатия пара в компрессоре в цикле Карно) ока­зывается экономичнее.

Теоретически термический КПД цик­ла Ренкина можно сделать равным КПД цикла Карно с помощью регенера­ции теплоты, если осуществить расширение пара не по адиабате 1-2, как в обычной турбине, а по политропе 7 эквидистантной линии 4-5 нагрева воды, и всю выделяющуюся при этом теплоту (площадь 1-1'-7'-7) пе­редать в идеальном (без потерь эксер-гии) теплообменнике воде (площадь 3'-3-5-5').

На практике такую идеальную реге­нерацию осуществить не удается, однако в несколько ином виде регенеративный подогрев воды применяется очень широ­ко и позволяет существенно увеличить КПД реального цикла.

К сожалению, цикл насыщенного во­дяного пара обладает весьма низким КПД из-за невысоких температур насыщения. Например, при давлении 9,8МПа тем­пература насыщения составляет 311 °С. При температуре холодного источни­ка, равной 25 °С, =(273 + 25)/(273 + 311)=0,49. Даль­нейшее увеличение температуры а значит, и давления не имеет смысла, ибо, мало увеличивая КПД, оно приво­дит к утяжелению оборудования из усло­вий прочности, а также к уменьшению количества теплоты , забираемой каж­дым килограммом воды в процессе испа­рения 5-1 (из-за сближения точек и на рис. и по мере повышения температуры). Это значит, что для по­лучения той же мощности необходимо увеличивать расходы воды и пара, т. е. габариты оборудования.

При температуре, превышающей критическую (для воды кр = 374,15°С что соответствует давлению 22,1 МПа), цикл на насыщенном паре вообще невоз­можен. Поэтому цикл насыщенного пара (регенеративный) применяется в основ­ном в атомной энергетике, где перегрев пара выше температуры насыщения свя­зан с определенными трудностями.

Рисунок 8.8 - Идеальная регенерация теплоты в цикле насыщенного пара

 

Между тем металлы, которыми рас­полагает современное машиностроение, позволяют перегревать пар до 550— 600 °С. Это дает возможность уменьшить потери эксергии при передаче теплоты от продуктов сгорания к рабочему телу и тем самым существенно увеличить эф­фективность цикла. Кроме того, перегрев пара уменьшает потери на трение при его течении в проточной части турбины. Все без исключения тепловые электрические станции на органическом топливе рабо­тают сейчас на перегретом паре, а иног­да пар на станции перегревают дважды и даже трижды. Перегрев пара все шире применяется и на атомных электростан­циях, особенно в реакторах на быстрых нейтронах.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ЛЕКЦИЯ 1. Предмет и метод термодинамики. Термодинамическая система

ВВЕДЕНИЕ... В последние годы ученые всего мира со все большим беспокойством говорят о повышении концентрации СО в атмосфере Если...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Циклы Карно и Ренкина насыщен­ного пара. Регенерация теплоты.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

ЛЕКЦИЯ 1
Предмет и метод термодинамики Термодинамика изучает зако­ны превращ

Термодинамическая система
Термодинамическая система представляет собой совокуп­ность материальных тел, находящихся в механическом и тепловом взаимодей­ствиях друг с другом и с окружающими систему внешними телами («вн

Термодинамические параметры состояния
Свойства каждой системы характе­ризуются рядом величин, которые при­нято называть термодинамиче­скими параметрами. Рассмот­рим некоторые из них, используя при этом известные из курса физики молекул

Термодинамический процесс
Изменение состояния термодинами­ческой системы во времени называется термодинамическим процессом. Так, при перемещении поршня в цилиндре объём, а с ним давление и температура находящегося вн

Теплоемкость газов
Отношение количества теплоты , полученного телом при бесконечно малом изменении его состояния, к связан

Смеси идеальных газов
Все зависимости, полученные выше для идеальных газов, справедливы и для их смесей, если в них подставлять газо­вую постоянную, молекулярную массу и теплоемкость смеси. Закон Дальто

Работа расширения
Работа в термодинамике, так же как и в механике, определяется произведени­ем действующей на рабочее тело силы на путь ее действия. Рассмотрим газ массой М и объемом V, заключ

Теплота
Помимо макрофизической формы пе­редачи энергии — работы существует также и микрофизическая, т. е. осуще­ствляемая на молекулярном уровне фор­ма обмена энергией между системой и окружающей средой. В

Энтропия
Как уже указывалось, величина не является полным диффе­ренциалом. Действительно, для того что­бы проинт

Общая формулировка второго закона термодинамики
Из первого закона термодинамики следует, что взаимное превращение тепловой и механической энергии в двигателе должно осуществляться в строго эквивалентных количествах. Двигатель, который позволя

Обратный цикл Карно
Осуществим цикл Карно в обратном направлении. Рабочее тело с начальными параметрами точки а расширя­ется адиабатно, совершая работу расши­рения за счет внутренней энергии, и ох­лаждается от

Изменение энтропии в неравновесных процессах
Рассмотрим принципиальные отли­чия неравновесных процессов от равно­весных на примере расширения газа в цилиндре под поршнем, полу­чающего теплоту

В закрытых системах
Основными процессами, весьма важ­ными и в теоретическом, и в прикладном отношениях, являются: изохорный, протекающий при постоянном объеме; изобарный, протекающий при посто­янном давл

Эксергия
Основываясь на втором начале термодинамики, установим количествен­ное соотношение между работой, кото­рая могла бы быть совершена системой при данных внешних условиях в случае протекания в ней равн

Термодинамические процессы реальных газов
В качестве реального газа рассмот­рим водяной пар, который широко ис­пользуется во многих отраслях техники, и прежде всего в теплоэнергетике, где он является основным рабочим телом. По­этому исслед

Истечение из суживающегося сопла
Рассмотрим процесс равновесного (без трения) адиабатного истечения газа через сопло из резервуара, в котором газ имеет параметры Т1 , p1, v1. Скорость газа на

Основные закономерности течения газа в соплах и диффузорах
В соответствии с уравнением нераз­рывности потока в стационарном режиме . (7.12) Секу

Расчет процесса истечения с помощью h,s-диаграммы
Истечение без трения.Так как во­дяной пар не является идеальным газом, расчет его истечения лучше выполнять не по аналитическим формулам, а с по­мощью h, s-диаграммы.

Дросселирование газов и паров
Из опыта известно, что если на пути движения газа или пара в канале встре­чается препятствие (местное сопротивле­ние), частично загромождающее попере­чное сечение потока, то давление за пре­пятстви

Термодинамическая эффективность циклов теплосиловых установок
Наибольший термический КПД в заданном диапазоне температур имеет цикл Карно. При его осуществлении предполагается исполь­зование горячего источника с постоянной температурой, т. е. фактически с бес

Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания
Чтобы исключить эксергетические по­тери за счет неравновесного теплообмена с горячим источником теплоты, целесо­образно использовать в качестве рабоче­го тела газы, получающиеся при сгора­нии топли

Циклы газотурбинных установок
В циклах ДВС рабочее тело выбра­сывается из цилиндра с температурой и давлением

Цикл Ренкина на перегретом паре
Изображения идеального цикла перегре­того пара в p-, v-, T-, s-, и h, s-диаграммах приведены на рис. 6.9 и 6.10. Этот цикл отличается от цикла Ренкина на насы­щенном паре (см. рис. 6.

Термический КПД цикла
Если не учитывать ничтожного повышения температуры при адиабатном сжатии воды в насосе, то

Общая характеристика холодильных установок
Выработка искусственного холода и трансформация теплоты с более низкого температурного уровня на более высокий широко применяются в различных отраслях промышленности. Тепловые машины, предназначенн

Цикл паровой компрессионной холодильной установки
Паровые компрессионные установки позволяют в области насыщенного пара приблизить холодильный цикл к обратному циклу Карно. Насыщенный пар низкокипящей жидкости (хладагента) всасывается компрессором

Основы теории теплообмена
Теплопередача - это процесс переноса теплоты от одного теплоносителя к другому через разделяющую стенку. Теплопередача связана с весьма сложными процессами и при ее изучении необходимо знать

Закон Фурье
Теория теплопроводности рассматривает тело как непрерывную среду. Согласно основному закону теплопроводности - закону Фурье - вектор плотности теплового потока, передаваемого теплопроводност

Многослойная плоская стенка
l1 l2 l3

Однородная цилиндрическая стенка
Задача о распространении тепла в цилиндрической стенке также одномерная, если ее рассматривать в цилиндрических координатах. температура изменяется только вдоль радиуса r, а по длине и по ее периме

Многослойная цилиндрическая стенка
Аналогично многослойной плоской стенке, полное термическое сопротивление многослойной цилиндрической стенки можно записать:

Плоская стенка
Рассмотрим теплопередачу между двумя жидкостями через разделяющую из многослойную плоскую стенку. Здесь передача теплоты делится на три процесса: 1) В начале теплота передается от горячего

Цилиндрическая стенка
Рассмотрим теплопередачу между двумя жидкостями через разделяющую их многослойную цилиндрическую стенку. аналогично теплопередаче через плоскую стенку, линейную плотность теплового потока

Интенсификация теплопередачи
Согласно уравнению теплопередачи: , для интенсификации теплопередачи нужно либо увел

Тепловая изоляция
Для уменьшения потерь теплоты многие сооружения приходится теплоизолировать, покрывая их стенки слоем материала с малой теплопроводностью (l<0,2 Вт/(м×К)). Такие материалы называются тепло

Задачи по теплопередаче
1. Вычислить потери теплоты через единицу поверхности кирпичной обмуровки парового котла в зоне размещения водяного экономайзера, если толщина стенки d=250мм, температура газов tж1=700°С

Основной закон конвективного теплообмена
Обычно жидкие и газообразные теплоносители нагреваются или охлаждаются при соприкосновении с поверхностями твердых тел. Например, дымовые газы в печах отдают теплоту нагреваемым заготовкам, а в пар

Пограничный слой
Рассмотрим процесс теплоотдачи от потока теплоносителя к продольно омываемой им пластине. Скорость и температура набегающего потока постоянна и равны wж и tж. Как уже

Числа подобия
Основная трудность, возникающая при экспериментальном исследовании конвективного теплообмена, заключается в том, что коэффициент теплоотдачи зависит от многих параметром. Чтобы уменьшить число их с

Массообмен
Большинство веществ, используемых в технике, представляет собой многокомпонентные системы. Нефтепродукты и нефть – это смесь различных углеводородов. Поэтому многие процессы теплообмена сопровождаю

Числа подобия конвективного массообмена
Диффузионное число подобия Нуссельта В научной литературе его часто обозначают как число Шервуда

Поперечное обтекание одиночной трубы и пучка труб
Экспериментальные данные по теплоотдаче при поперечном обтекании одиночной круглой трубы спокойным, нетурбулизированным потоком обобщается формулой:

Описание процесса излучения. Основные определения
Тепловое излучение есть результат превращения внутренней энергии тел в энергию электромагнитных колебаний. Тепловое излучение как процесс распространения электромагнитных волн характеризуе

Теплообмен излучением системы тел в прозрачной среде
Рассмотрим теплообмен между двумя единичными поверхностями, обращенными друг к другу с небольшим зазором, причем Т1>Т2. В этой системе Е1 – энергия собственного

Перенос лучистой энергии в поглощающей и излучающей среде
Продукты сгорания топлив представляют собой смесь нескольких газов. Различные газы обладают различной способностью излучать и поглощать энергию. Одно- и двухатомные газы (кислород, азот и др.) прак

Типы теплообменных аппаратов
Теплообменный аппарат ( теплообменник ) - это устройство, предназначенное для нагревания, охлаждения или изменения агрегатного состояния теплоносителя. Чаще всего в теплообменных ап

Термодинамический анализ топливосжигающих устройств
Промышленная печь - термотехнологическое устройство, предназначенное для осуществления физико-химических превращений исходных материалов путем тепловой обработки их при оптимальных температурах.

Полезная тепловая нагрузка печи
Полезно использованное тепло или полезная тепловая нагруз­ка печи складывается из количеств тепле, которые передаются продукту в печи для его нагрева и частичного испарения. Если в печи по

Расчет процесса горения топлива в печи
Низшая теплота сгорания топлива рассчитывается по формулам: для жидкого топлива, кДж/кг топл.,

Тепловой баланс печи. Коэффициент полезного действия. Расход топлива
Уравнение теплового баланса печи составляется для 1 кг жидкого или 1 м3 газообразного топлива, при этом состав­ляющие уравнения измерены в кДж/кг или кДж/ м3 соответственно.

Устройство парового котла
Одна из схем котла с естественной циркуляцией приведена на рисунке. Ба­рабанный паровой котел состоит из то­почной камеры и газоходов, барабана, поверхностей нагрева, находящихся под давлением рабо

Коэффициент полезного действия
Тепловой баланс котла, как и любого теплотехнического агрегата, характери­зуется равенством между количествами подведенной (располагаемой) и расходу­емой теплоты:

Состав и основные характеристики жидкого топлива
Практически все жидкие топлива по­ка получают путем переработки нефти. Сырую нефть нагревают до 300—370 °С, после чего полученные пары разгоняют на фракции, конденсирующиеся при раз­личной температ

Состав и основные характеристики газообразного топлива
К газообразным топливам относится, прежде всего, природный газ, огромными запасами которого располагает СССР. Основным его компонентом явля­ется метан СН4, кроме того, в газе раз­ных мес

Теплота сгорания топлива
Под теплотой сгорания по­нимается количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании единицы топлива. Теплоту сгорания твердого и жидкого топлива обычно относят к 1 кг, а газообразного — к

Теплота “сгорания” воздуха
Каким бы сложным ни был состав углеводородного топлива, при его пол­ном сгорании углерод окисляется до СO2, водород — до Н2O, сера — до SO2. Формально полное окисле

Объемы и состав продуктов сгорания
При проектировании теплотехниче­ских агрегатов нужно знать количество образующихся газов, чтобы правильно рассчитать газоходы, дымовую трубу, выбрать устройство (дымосос) для уда­ления этих газов и

Методы использования тепловых ВЭР
Использование тепловых ВЭР возможно по трем направлениям: внутреннее регенеративное теплоиспользование, которое хара­ктеризуется возвратом теплоты отходящих потоков (их части) для проведен

Установки для внутреннего теплоиспользования
Регенеративное теплоиспользование позволяет не просто ути­лизировать теплоту отходящих потоков (например, газов, рис.1), но снижает расход топлива и, кроме того, улучшает ра­боту основной технологи

Котлы-утилизаторы
Для использования теплоты отходящих газов различных техно­логических установок, в том числе и печей, применяются котлы-утилизаторы, вырабатывающие, как правило, пар. При высоких температурах газов

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
  1. Латыпов Р.Ш., Шарафиев Р.Г. Техническая термодинамика и энерготехнология химических производств.-М.:Энергоатомиздат, 1998.-344 с. 2. Баскаков А.П. Теплотехника.-М.:Энерг

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги