5.Схема тэс. Цикл Ренкена.

Преобразование энергии органического или ядерного топлива вмеханическую при помощи водяного пара осуществляется в паровых силовых установках.

Принципиальная тепловая схема паросиловой установки: В паровом котле 1 вода превращается в перегретый пар с параметрами p1, t1, i1, который по паропроводу поступает в турбину 2, где происходит его адиабатное расширение до давления p2 с совершением технической работы, приводящей во вращательное движение ротор электрического генератора 3. Затем пар поступает в конденсатор 4, который представляет собой трубчатый теплообменник.

Внутренняя поверхность трубок конденсатора охлаждается циркулирующей водой. В конденсаторе при помощи охлаждающей воды от пара отнимается теплота парообразования и пар переходит при постоянных давлении р2 и температуре t2 в жидкость, которая с помощью насоса 5 подаётся в паровой котёл 1. В дальнейшем цикл повторяется.

Цикл Ренкина

В паросиловых установках применяют цикл Ренкина. В цикле Ренкина охлаждение влажного пара в конденсаторе производится до превращения его в воду. Различают цикл Ренкина с сухим насыщенным паром и с перегретым паром. В цикле Ренкина с сухим насыщенным паром сухой насыщенный пар с параметрами p1, T1, i1 поступает из парового котла в турбину (точка 1), где адиабатно расширяется от давления p1 до давления p2 (точка 2). После турбины влажный насыщенный пар с параметрами p2, T2, i2 поступает в

конденсатор, где полностью конденсируется при постоянных давлении и температуре (точка 3). Питательная вода с помощью насоса сжимается до давления p1, равного давлению в паровом котле, и подаётся в котёл (точка 4). Параметры воды на входе в котёл – p1, T2, i4.

В паровом котле питательная вода смешивается с кипящей водой,нагревается до температуры кипения и испаряется.

Цикл Ренкина состоит из следующих процессов:

4′-1 – процесс парообразования в котле при постоянном давлении;

1-2 – процесс адиабатного расширения пара в турбине;

2-3 – процесс конденсации влажного пара в конденсаторе с отводом теплоты с помощью охлаждающей воды;

3-4 – процесс адиабатного сжатия воды в насосе от давления p2 до давления p1;

4-4’ – процесс подвода теплоты к воде при давлении p1 в паровом котле до соответствующей этому давлению температуры кипения.

15. Равновестный и неравновестный циклы парового компрессионного теплового насоса.

Паровые компрессионные холодильные машины — это установки, в которых рабочее тело в процессах работы совершает фазовый переход (газ-жидкость) . В цикле паровой компрессионной холодильной машины происходит

непрерывное фазовое превращение рабочего тела (кипение, испарение, а затем конденсация). Принципиальная схема одноступенчатой идеальной паровой холодильной машины приведена на рис. Основными элементами

оборудования установки являются компрессор, конденсатор, детандер (расширитель) и испаритель. Цикл машины, представляющий собой обратный цикл Карно, происходит в области влажного пара. Холодильный агент кипит в

испарителе 1 при низком давлении и низкой температуре; при этом извлекается тепло от охлаждаемого тела.

Газ из испарителя засасывается компрессором 2 и сжимается адиабатно с повышением температуры. Компрессор нагнетает газ в конденсатор 3, где он конденсируется при высоком постоянном давлении и высокой температуре,

отдавая тепло обогреваемому телу. Жидкий хладоагент поступает в детандер 4 и расширяется адиабатно, производя полезную работу за счёт внутренней энергии. Далее хладоагент поступает в испаритель, и рабочий

цикл повторяется снова.

16. Энтропия. Энтальпия

Энтальпия i некоторая функция состояния, которая для 1 кг рабочего тела равна i=u+pv (дж/кг).

u- внутренняя энергия, p- абсолютное давление, v-удельный объем.

Энтальпию можно представить след. образом. Пусть 1 кг рабочего тела в равновесном процессе при постоянном давлении перемещает поршень площадью F на расстояние h. При таком перемещении рабочее тело совершает работу pFh=pv , которая передается окружающей среде. С данным равновесным состоянием рабочего тела, характеризуемым параметрами p, v, связана энергия, складывающаяся из внутренней энергии самого рабочего тела и потенциальной энергии pv окружающей среды. Эта полная энергия расширенной системы целиком определяется состоянием рабочего тела и

численно представляет собой его энтальпию.

dq=qi – vdp,

q(1-2)=i(2)-i(1)-∫vdp. Эти выражения представляют собой аналитическое выражение первого закона термодинамики через энтальпию.

Энтропия. Для термодинамич. системы, совершающей квазистатически (бесконечно медленно) циклич. процесс, в к-ром система последовательно получает малые кол-ва теплоты dQ при соответствующих значениях абс. темп-ры Т, интеграл от «приведённого» кол-ва теплоты dQ/T по всему циклу равен нулю.

( равенство Клаузиуса)

Это равенство, эквивалентное второму началу термодинамики для равновесных процессов, Клаузиус получил, рассматривая произвольный циклич. процесс как сумму очень большого (в пределе бесконечно большого) числа элементарных Карно циклов. Математически равенство Клаузиуса необходимо и достаточно для того, чтобы выражение dS=dQ/T представляло собой полный дифференциал ф-ции состояния S(энтропия).