- •Предмет и метод термодинамики. Термодинамика, как теоретическая основа теплоэнергетики и теплотехники
- •Основные понятия и определения термодинамики. Параметры состояния.
- •Основные законы идеальных газов. Уравнения состояния идеальных газов.
- •Газовые смеси
- •Теплоемкость газов и газовых смесей, их определение.
- •Первый закон термодинамики и его математические выражения
- •Энтропия как функция состояния и её смысл.
- •Второй закон термодинамики и его математические выражения.
- •Исследования изохорного процесса идеальных газов.
- •Исследование изобарного процесса идеальных газов.
- •Исследование адиабатного процесса идеальных газов
- •Исследования изотермического процесса идеальных газов.
- •Исследования политропного процесса идеальных газов
- •Эксергия, её свойства и физический смысл
- •Дифференциальные уравнения внутренней энергии и энтальпии
- •Дифференциальные уравнения энтропии и теплоемкости
- •Потенциальные функции
- •Уравнения состояния реальных газов
- •Уравнение Ван-дер-Ваальса и его анализ. Критическое состояние вещества
- •Пары, общие понятия и определения. Процесс парообразования.
- •Дифференциальное соотношение Клапейрона-Клаузуиса. Применение
- •Паровые процессы и их расчет Циклы пту. Общая характеристика. Цикл Ренкина и его анализ.
- •Влияния начальных и конечных параметров пара на эффективность пту
- •Цикл пту с промежуточным перегревом пара
- •Циклы теплофикационных паротурбинных установок
- •Циклы холодильных машин и тепловых насосов
- •Циклы ядерных энергетических установок
- •Циклы бинарных энергетических установок
- •Эксергия, её свойства и физический смысл
- •Циклы ядерных энергетических установок
Циклы холодильных машин и тепловых насосов
Холодильные установки служат для поддержания в каком-либо теле температуры более низкой, по сравнению с температурой окружающей среды. Для этого необходимо отнимать тепло от тела, имеющего более низкую температуру и передавать его в окружающую среду с более высокой температурой. Теоретическим циклом холодильных машин является обратный цикл Карно. В реальных условиях из-за трудностей, связанных с осуществлением цикла Карно его не применяют. Наибольшее распространение получили паровые компрессионные установки. Осуществление цикла в них обеспечивается за счет траты работы внешнего источника. В качестве холодильного агента применяют жидкости, кипящие при низких температурах. аммиак и фреон.
Компрессор 1 засасывает пары холодного агента из испарителя 4, сжимает их адиабатически (1-2) и подает эти пары в конденсатор 2. В конденсаторе пары конденсируются в жидкость, передавая тепло охлаждающей воде (2-3). Из конденсатора жидкость попадает в дроссельный клапан 3, в котором происходит понижение давления и температуры и частичное испарение жидкости. Этот процесс необратимый, на диаграмме изображен условно (3-4). Затем холодильный агент поступает в испаритель 4 (холодильную камеру), где испаряется при постоянном давлении (4-1), отнимая от охлаждаемого помещения тепло q2. Это тепло потом передается охлаждающей воде в конденсаторе. Степень работы холодильной установки оценивается холодильным коэффициентом . Отношение количества отснятого тепла к затраченной в цикле работе. Холодильный коэффициент увеличивается с повышением температуры To источника низшей температуры и с понижением температуры T1 источника высшей температуры.
Тепловой насос можно использовать для отопления зданий. В основе его работы заложен принцип использования тепла источников с низкой температурой, например холодного воздуха или воды в водоемах. Если испаритель будет омываться водой, имеющей низкую температуру, то рабочее тело испаряясь будет отнимать тепло q2 от этой воды (холодного источника). При сжатии в компрессоре температура паров фреона возрастет с Т0 до Т1. В конденсаторе при этой температуре T1 пары фреона будут конденсироваться, отдавая охлаждающей воде тепло, используемое потом на отопление. Отопительный коэффициент равен отношению тепла, отданного в отопительную систему к затраченной работе
Тепловые насосы более экономичны, чем тепловые установки с электрическим обогревом.
Циклы ядерных энергетических установок
Ядерные электроустановки появились в 1954 году. U235, Pu239. 80% энергии – тепловая, остальное жесткие излучения. . Энергия ядерных реакций измеряется в Эв. Ядерные установки работают с различными ядерными реакторами. РБМК –реактор большой мощности канальный –не выпускается. ВВЭР––водоводяные энергетические реакторы корпусного типа. РБН – реакторы на быстрых нейтронах. Может осуществляться переработка урановой руды в плутоний 239.
ТВЭЛ тепловыделяющий элемент. БЗ биологическая защита из бария.
a-b, c-d процессы подсушки пара, осуществляются во внутренних встроенных сепарационных устройствах. Необходимо для увеличения сухости пара. Существуют ядерные установки, работающие на перегретом паре. Перегрев может быть как ядерным, так и топливным. Особенности: Возможность регулирования тепловой мощности в широких пределах. Зависимость электрической мощности от температуры ТВЭЛОВ.
. с ростом T1 растет кпд, но падает теплота реактора.