VI. Процесс теплообмена

VI. 1. Эксергетический анализ.

Допущение: участвующие в теплообмене газы рассматриваются как идеальные.

Эксергетический КПД процесса теплообмена определяется из соотношения:

Эксергия тепловой мощности:

VII. Расчет турбокомпрессора.

Исходные данные:

Давление метана на входе в компрессор P₆=8 бар

Температура на входе в компрессор Т₆=300К

Разность температур горячей и холодной воды ΔТ=11,5К

Энтропийный КПД компрессора

Механический КПД

Допущения:

1. Давление метана на выходе из компрессора принимается равным давлению газовой смеси на входе в реактор, P₇=P₈=37,9 бар (см. III.3).

2. Реальный процесс сжатия – политропный. Показатель политропы метана k=1,3.

3. КПД электродвигателя и передачи принимаются за 1.

4. Теплоемкость воды не зависит от температуры

VII.1. Определение механической мощности турбокомпрессора.

Массовый поток метана:

Механическую мощность турбокомпрессора находим по формуле

КПД компрессорной установки

Степень сжатия газа в ступени полагаем ε=3;

Значит, турбокомпрессор – двухступенчатый, z=2.

Работа обратимого процесса (удельная):

Внешняя работа (работа реального процесса):

Механическая мощность турбокомпрессора:

VII.2. Определение расхода воды.

Энергетический баланс процесса нагревания (охлаждения):

Массовый расход воды составляет:

VII.3. Графическое представление процесса сжатия в турбокомпрессоре.

pv - диаграмма

P 7t 7 7s

P₇

P_a b a

P₆

v

Ts - диаграмма

T

P₇ P_a P₆

7_д a_д

T₇

7_s a_s

T_7s

b

T₆

s

Примечание: диаграммы построены без соблюдения масштаба.

VIII. Паросиловой цикл Ренкина.

КУ

4 ВЭ ПК ПП 1

5 6

ПН ПТ

К

2’ 2

Исходные данные:

Давление водяного пара на входе в турбину P₁=74 бар

Температура водяного пара на входе в турбину t₁=458˚C

Давление в конденсаторе P₂=0,058 бар

Энтропийный КПД турбины

Энтропийный КПД насоса

Параметры водяного пара (по i-s диаграмме водяного пара):

Допущение:

Теплообмен между топочными газами и водой происходит без потерь тепла.

VIII.1. Аналитический расчет цикла.

Расчет проводится как для реального цикла, так и для теоретического.

1-2s - Изоэнтропный процесс расширения в турбине.

1-2 - Реальный процесс расширения в турбине.

2s-2’ – Теоретический процесс конденсации.

2-2’ – Реальный процесс конденсации.

2’-4s – Изоэнтропный процесс в насосе.

2’-4 – Реальный процесс в насосе.

4s-1 – Теоретический процесс в котле-утилизаторе.

4-1 – Реальный процесс в котле-утилизаторе.

Теплота и работа обратимого и необратимого циклов.

Обратимый цикл				Необратимый цикл
	q	l			q^e	l^e
1-2s	0	1,26		1-2	0	1,20
2s-2’	-1,88	0		2-2’	-1,94	0
2’-4s	0	-0,01		2’-4	0	-0,01
4s-1	3,14	0		4-1	3,13	0
Σ	1,26	1,25		Σ	1,19	1,19

Эти таблицы показывают справедливость I закона термодинамики для циклических процессов: q^ц=l^ц .