- •Кафедра «Теплоэнергетика»
- •Краткий курс лекций
- •5В071700 - «Теплоэнергетика» направление – «Бакалавриат»
- •Лекция № 1. Тема: основные определения термодинамики.
- •Предмет и метод термодинамики
- •Принцип построения термодинамики
- •Основные понятия и определения термодинамики
- •Лекция № 2. Тема: параметры состояния тела.
- •В настоящее время применяют различные температурные шкалы-Цельсия. Реомюра, Фаренгейта, Ренкина, соотношения между которыми приводятся в таблице 2.3
- •Лекция № 3. Тема: идеальный газ. Основные газовые законы.
- •Лекция № 4. Тема: смеси идеальных газов.
- •Лекция № 5. Тема: теплоемкость газов.
- •Теплоемкость газовой смеси
- •Лекция № 6. Тема: первый закон термодинамики. Внутренняя энергия
- •Теплота
- •Первый закон термодинамики
- •Закон сохранения и превращения энергии :
- •Формулировка и уравнение первого закона термодинамики
- •Энтальпия газов
- •Лекция № 7 Тема: основные термодинамические процессы. Основными термодинамическими процессами являются:
- •Метод исследования процессов состоит в следующем:
- •Политропный процесс ()
- •Тема: второй закон термодинамики.
- •Энтропия идеального газа
- •Тепловая диаграмма (ts-диаграмма)
- •Лекция № 9 Тема: водяной пар. Процессы водяного пара. Уравнение состояния реального газа
- •Водяной пар
- •Сухой насыщенный пар
- •Влажный насыщенный пар
- •Перегретый пар
- •Энтропия пара
- •Лекция № 10 Тема: влажный воздух.
- •Изображение адиабатного процесса
- •Изобарный процесс водяного пара
- •Цикл Карно. Теорема Карно
- •Теорема Карно
- •Лекция № 12. Уравнение первого закона термодинамики для потока. Истечение газов и паров. Дросселирование.
- •Лекция № 13 Тема: циклы поршневых компрессоров, двс, гту.
- •Теоретическая мощность двигателя для привода компрессора
- •Теоретические циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •Циклы газотурбинных установок
- •Лекция № 14
- •1 Паросиловой цикл Ренкина
- •2 Теплофикационный цикл
- •3Регенеративный цикл
- •4 Цикл воздушной холодильной установки
- •Лекция № 15
Лекция № 14
Тема: ЦИКЛЫ ПАРОСИЛОВЫХ И ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК.
1 Паросиловой цикл Ренкина
На рисунке 14.1 представлена условная схема паросиловой установки.
Рисунок 14.1 – Схема паросиловой установки
ПК – паровой котёл; ПП – пароперегреватель; Т – турбина; К – конденсатор; ЦН – циркуляционный насос; ПН – питательный насос.
Пар из парового котла ПК поступает в пароперегреватель ПП, откуда он направляется в турбину Т и далее в конденсатор К. В конденсаторе с помощью охлаждающей воды, подаваемой циркуляционным насосом ЦН, от пара отводится теплота, и он конденсируется. Образовавшийся конденсат питательным насосом ПН подаётся в котёл, и цикл повторяется вновь.
Рисунок 14.2 - Теоретический цикл Ренкина в pv-диаграмме
Точка 3 характеризует состояние воды на выходе из конденсатора; линия 3-4 – процесс повышения давления в ПН; 4-5 – подогрев воды в ПК; точка 5 – состояние воды при температуре насыщения; 5-6 – парообразование в ПК; 6-1 – перегрев пара в пароперегревателе.
Точка 1 - состояние пара, поступившего в турбину; 1-2 – адиабатное расширение пара в турбине.
Точка 2 – состояние отработавшего пара, выходящего из турбины; 2-3 – процесс конденсации пара в конденсаторе.
Так как по сравнению с объёмами пара объёмы жидкости очень малы, то ими при не очень высоких давлениях пренебрегают. Кривая процесса сжатия жидкости при этом совпадает с осью ординат, и цикл получает вид, изображённый на рисунке 3.
Рисунок 14.3 - Кривая процесса сжатия жидкости в PV-диаграмме и Ts-диаграмме
В Ts-диаграмме кривая 3-4 изображает нагревание воды в ПК. Точка 4 соответствует температуре кипящей воды при давлении Р1в ПК. Площадь, лежащая под кривой 3-4 измеряет количество теплоты, подведённой к воде при её нагреве до точки кипения. Прямая 4-5 – процесс парообразования. Точка 5 соответствует состоянию сухого насыщенного пара.
Площадь 4-5-8-7-4 соответствует теплоте парообразования r. Кривая 5-1 изображает процесс перегрева пара в ПП, а точка 1 - состояние перегретого пара после ПП.
Площадь 5-1-9-8-5, лежащая под кривой 5-1, соответствует теплоте перегрева, площадь 0-4-5-1-9-0’-0 – энтальпии (i1) перегретого пара в точке 1. Энтальпия воды (i’2), поступающей в ПК, изображается площадью 0-3-6-0’-0.
Таким образом, для получения 1кг пара в ПК затрачивается i1-i2единиц теплоты (площадь 3-4-5-1-9-6-3).
Прямая 1-2 изображает адиабатное расширение пара в турбине. Точка 2 соответствует состоянию отработавшего пара при давлении Р2. Его энтальпия (i2) изображается площадью 0-3-2-9-0’-0. Прямая 2-3 – процесс конденсации пара, площадь 2-3-6-9-2, лежащая под прямой 2-3, соответствует количеству теплоты, отнимаемой от 1кг пара в К, т.е. площадь 2-3-6-9-2=i2-i’2.
Таким образом, количество теплоты, подведённой к 1кг пара в этом цикле, равно i1-i’2.
Количество теплоты, отведённой от 1кг пара, равно i2-i’2, следовательно, количество теплоты, затраченной на производство работы и отнесённой к 1кг пара, составляет
, (1)
и изображается площадью 3-4-5-1-2-3.
Термический к.п.д. цикла Ренкина– это отношение полезно использованной теплоты ко всей затраченной
, (2)
где i1иi2– начальное и конечное значения энтальпии пара в адиабатном процессе его расширения в турбине;
i’2– энтальпия кипящей жидкости (конденсата) при давлении р2.
Удельный расход пара d0,, при осуществлении идеального цикла Ренкина определяется
, (3)
где - располагаемый теплоперепад.
Удельный расход теплоты на 1кВт∙ч,определяется по формуле
(4)