Порядок расчёта цикла псу

1.Определение параметров характерных точек цикла

Исходными параметрами цикла обычно являются значения р₁, Т₁ и р₂. Это позволяет с помощью таблиц или h-s диаграммы определить все (p, ν, T, h и s) параметры характерных точек цикла и рассчитать основные его характеристики: количество подводимого q₁ и отводимого q₂ за цикл тепла, термический КПД цикла η_t, удельный расход пара d₀, удельный расход теплоты q и др.

2. Расчёт термического кпд и других параметров цикла

Основными выходными характеристиками цикла являются:

– термический КПД цикла:

(30)

– удельный расход пара d₀ (кг/кВт ч):

(31)

– удельный расход теплоты q (кДж/кВт ч). Удельный расход тепла – это количество тепла, необходимое для получения одного киловатт-часа работы:

(32)

– внутренний относительный КПД. Этот коэффициент характеризует степень совершенства действительного процесса расширения в турбине в сравнении с идеальным:

(33)

,

где h₁, h₂ ,h₃, и h₄- энтальпии рабочего тела в характерных точках цикла 1,2,3 и 4 соответственно; –энтальпия в конце действительного процесса расширения пара в турбине.

II. Теплопередача Тема.1. Теплопередача через плоские стенки

Задача

Плоская стальная стенка толщиной δ омывается с одной стороны горячими газами с температурой t а с другой стороны – водой с температурой t.Определить коэффициент теплопередачи k от газов к воде, плотность теплового потока q и температуры обеих поверхностей стенки, если известны коэффициенты теплоотдачи от газа к стенке α и от стенки к воде α, коэффициент теплопроводности стали λ. Определить также все указанные выше величины, если стенка со стороны воды покроется слоем накипи толщиной δ коэффициент теплопроводности накипи λ=1,2 . Для варианта задачи с накипью построить температурные графики вr,t и x,t – координатах. Исходные данные для расчетов принимать по табл. 3.

Исходные данные

Таблица 3

Первая цифра номера варианта	δ, мм	δ, мм	α,	α,	Вторая цифра номера варианта	t, С	t, С	λ,
0	14	0,8	40	4500	0	740	105	30
1	16	1,2	36	3000	1	600	115	35
2	18	1,6	30	3500	2	850	130	40
3	20	1,0	45	4200	3	720	145	50
4	22	2,4	32	3800	4	915	170	60
5	24	2,0	43	4800	5	1030	185	30
6	26	0,6	50	5500	6	825	210	35
7	28	1,4	54	5000	7	975	190	45
8	30	1,8	38	6000	8	760	180	50
9	32	1,0	48	3200	9	835	160	50

Краткое описание теплообмена плоских стенок

а) Теплопроводность плоских стенок

Рассмотрим однородную плоскую стенку толщиной, на поверхностях которой поддерживаются температуры t_с1 и t_с2, причем t_с1>t_с2 (рис.7). Температура изменяется только по толщине стенки – по одной координате х, коэффициент теплопроводности . Распределение теплового потока в этом случае, в соответствии с законом Фурье, определяется по формуле:

(34)

,

Рис.7. Изменение температур по толщине однородной плоской стенки

или

,

где , причем;

–внутреннее термическое сопротивление теплопроводности стенки, .

Распределение температур в плоской однородной стенке – линейное.

В большинстве практических задач приближенно предполагается, что коэффициент теплопроводности не зависит от температуры и одинаков по всей толщине стенки. Значениенаходят в справочниках при средней температуре.

Тепловой поток (мощность теплового потока) определяется по формуле:

,

где – площадь поверхностей стенки, м²

Рассмотрим для тех же условий многослойную плоскую стенку с толщиной слоев с соответствующими коэффициентами теплопроводности(рис.8). Здесь слои плотно прилегают друг к другу.

В этом случае плотность теплового потока определяется по формуле:

(35)

,

где n - число слоев многослойной стенки;

и – температуры на внешних границах многослойной стенки;

–полное термическое сопротивление многослойной плоской стенки.

Рис.8. Распределение температур по толщине многослойной плоской стенки

Плотность теплового потока, проходящего через все слои, в стационарном режиме одинакова. А так как коэффициент теплопроводности различен, то для плоской многослойной стенки распределение температур - ломаная линия.

Рассчитав тепловой поток через многослойную стенку, можно найти температуру на границе любого слоя. Для -го слоя можно записать:

(36)

,

б) Теплопередача через плоские стенки

В технике часто приходится рассчитывать стационарный процесс переноса теплоты от одного теплоносителя другому через разделяющую стенку. Такой процесс называется теплопередачей.

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 теплоносителя к поверхности стенки путемконвективного теплообмена, который может сопровождаться излучением. Интенсивность процесса теплоотдачи характеризуется коэффициентом теплоотдачи .

2) Затем теплота теплопроводностью переносится поочередно от одной поверхности стенки к другой, которая характеризуется коэффициентом теплопроводности

3) И, наконец, теплота опять путем конвективного теплообмена передается от поверхности стенки к холодной жидкости . Этот процесс характеризуется коэффициентом теплоотдачи.

Рис.9. Распределение температур при теплопередаче через многослойную плоскую стенку

При стационарном режиме плотность теплового потока во всех трех процессах одинакова и может быть записана следующим образом:

1) по закону Ньютона – Рихмана:

,

2) по закону Фурье:

(37)

,

3) по закону Ньютона – Рихмана:

,

где и– термическое сопротивление внешней теплоотдачи соответственно от горячего теплоносителя к стенке и от стенки к холодному теплоносителю.

Из вышеприведенных уравнений, составив систему уравнений:

(38)

и сложив, правые и левые части, получим уравнения теплопередачи через многослойную плоскую стенку:

или

(39)

,

где - температурный напор, заданный условиями задачи;

–термическое сопротивление теплопередачи от горячего теплоносителя к холодному.

Величина, обратная , называется коэффициентом теплопередачи :

(40)

,

Коэффициент теплопередачи характеризует интенсивность процесса теплопередачи от горячего теплоносителя к холодному через разделяющую их стенку.

Тогда уравнение теплопередачи можно записать:

(41)

или

Граничные температуры определяются из (38):

(42)

О

(43)

чевидно, что для однослойной плоской стенки формулы справедливы, где,,.