Сравнительный анализ типовых задач на прямые и обратные циклы
Ниже приводятся: 1)схемы паротурбинной установки и парокомпрессионной холодильной машины, 2)изображение циклов в диаграммах, 3)исходные данные для решения задач.
Паротурбинная установка:
· ПГ -парогенератор (паровой котел), в котором поток водяного пара (рабочее тело) получает теплопритокqг, кДж/кг, от горячей среды - продуктов сгорания топлива, сжигаемого в топке котла;
· Т - паровая турбина, в которой поток рабочего тела - водяного пара совершает техническую работуlт, кДж/кг, направляемую по вращающемуся ротору к электрогенератору;
· КД - конденсатор, в котором осуществляется теплоотвод qo от потока конденсирующегося пара (рабочее тело) в окружающую среду - холодную воду, омывающую конденсатор;
Н - питательный насос, в котором над потоком воды (рабочее тело) совершается техническая работа lн , кДж/кг, обеспечивающая напор и подачу воды в котел.
Парокомпрессионная холодильная машина:
· И - испаритель (охлаждающий прибор), в котором осуществляется теплоприток qx, кДж/кг, от холодной среды - холодильной камеры или хладоносителя (рассола) - к потоку кипящего в испарителе хладагента; процессы в испарителе и парогенераторе (паровом котле) одинаковы, отличаясь только уровнями температур - соответственно ниже и выше окружающей атмосферной среды.
· Км - компрессор, в котором над потоком хладагента совершается техническая работа lкм, кДж/кг, обеспечивающая повышение давления и подачу хладагента;
|
|
|
· КД - конденсатор, в котором, как и в паротурбинной установке, осуществляется теплоотвод qo , кДж/кг, от конденсирующегося потока хладагента в окружающую среду - холодную воду или воздух, омывающие конденсатор;
· Др - дросселирующее устройство (терморегулирующий вентиль или капиллярная трубка), в котором за счет снижения давления в потоке жидкой фазы происходит ее частичное испарение и ее температура понижается; технической работы и теплопритока здесь нет;
***
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ПО РАЗДЕЛУ 1
1. Какие формы переноса энергии, кроме работы сил, существуют в природе и рассматриваются термодинамикой?
2. В каких единицах измеряют энергию, переносимую в форме работы сил, в частности, электроэнергию? То же - переносимую при теплообмене? Какие единицы этих видов переноса энергии установлены в СИ?
3. Почему рыночная цена единицы электрической энергии, а в общем случае - работы сил, выше, чем цена такой же единицы тепловой энергии?
4. В каких случаях и как можно определить по манометру температуру пара в паровом котле ? То же - в конденсаторе или испарителе холодильной машины?
5. Что означает и чему примерно равна величина КПД двигателей внутреннего сгорания на транспортных средствах и теплосиловых установок на паротурбинных или газотурбинных электростанциях?
|
|
|
ТЕСТ ПО РАЗДЕЛУ 1
Исключите (зачеркните) по одному неверному варианту в каждом из следующих суждений (верные ответы даны в конце пособия):
1. Величинами, которые перешли в термодинамику из механики, являются:
А- Давление р, Па. Б- Работа силы L, Дж. В- Температура t,0C.
2. Величинами, включаемыми в I закон термодинамики, являются:
А- Теплоприток (теплота процесса) Q. Б- Работа силы L. В- Энтропия S. Г- Внутренняя энергия U.
3. Давление в 1 МПа можно выразить как
А- 103 кПа. Б- 10,2 кГс/см 2. В- 750 мм рт.ст.
4. 1 МДж равен
А- 3,6 кВт.ч. Б- 1/3,6 кВт.ч. В- 4,19.103 ккал.
5. Водяной пар при 0,102 МПа и 1000С может представлять собой
А- перегретый пар. Б- влажный пар. В- сухой насыщенный пар.
* * *
Раздел 2. Т Е П Л О П Е Р Е Д А Ч А
В природе, технике, быту происходят процессы переноса теплообмена. При подводе теплового потока тело нагревается, при отводе теплоты - охлаждается. М.В.Ломоносов писал: «Природа тепла и холода одинакова, а сами понятия относительны».
Тепловой поток может распространяться в любых веществах и даже в вакууме.
|
|
|
Теплообмен (тепловой поток) осуществляется либо элементарными процессами: теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением, либо сложным процессом, когда в процессе участвуют два или три элементарных вида теплообмена. Сложным, но имеющим большое применение в промышленности является процесс теплопередачи, в котором тепловой поток от горячего источника к холодному передается через поверхность любой конфигурации
Теплопроводностьобусловлена движением микрочастиц тела и представляет процесс распространения тепловой энергии при непосредственном соприкосновении отдельных частиц тела, имеющих различные температуры.
Конвекция обусловлена перемещением объемов жидкости или газа в пространстве при наличии разности температур. Конвекция возможна только в жидкой или газообразной среде.
Конвективным теплообменом называется совместный процесс тепломассообмена конвекцией и теплопроводностью.
Тепловое излучение – это процесс распространения тепловой энергии путем электромагнитных волн.
Элементарные виды теплообмена в чистом виде встречаются редко. Обычно один вид теплообмена сопровождается другими видами. Это сложный теплообмен.
|
|
|
Теплопередачей называется процесс теплообмена между горячей жидкостью к холодной через разделяющую их стенку.
Массообмен возникает при наличии разности концентраций рассматриваемого вещества. Способы переноса массы различны. Если масса переносится только за счет движения атомов и молекул, то такой процесс называется диффузией. При перемещении макроскопических объемов происходит конвективная массоотдача (при сублимации, сушке, химических реакциях).
Процессы массопереноса аналогичны соответствующим процессам теплопереноса: диффузия – теплопроводности, конвективный массоперенос – конвективному теплопереносу, и описываются одинаковыми по форме математическими уравнениями.
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
Тепловой поток, передаваемый в единицу времени через произвольную поверхность, обозначается Q, измеряется Вт=Дж/с.
Интенсивность теплопереноса теплоты характеризуется плотностью теплового потока
2.1
Температура есть мера нагретости тела. Поверхность, во всех точках которой температура одинакова, называется изотермической. Рассмотрим две изотермы с температурами t и t + Δt (рис.2.1) Интенсивность изменения температуры по различным направлениям неодинакова. Температура быстрее всего изменяется в направлении, перпендикулярном изотермической поверхности. Вектор, направленный по нормали к изотермической поверхности в сторону увеличения температуры и численно равный производной от температуры по этому направлению называется градиентом температуры – grad t.
За положительное направление градиента принимается направление возрастания температур.
2.2.
Рис 2.1 Интенсивность изменения температуры
Для измерения температуры наиболее широко используют шкалу Цельсия, в которой за нулевую температуру принята точка замерзания воды при барометрическом давлении 760 мм рт ст. В ряде случаев используют шкалу Кельвина, при которой температура ноль градусов соответствует абсолютному нулю.
Т = t0C + 273,15
Совокупность значений температуры во всех точках тела в данный момент времени называется температурным полем. Если температура изменяется во времени, то температурное поле нестационарно t = ƒ (τ). Если температура во всех точках тела не изменяется с течением времени, то поле стационарное. Температура является функцией координат и соответственно поле бывает трехмерным, двухмерным и одномерным.
нестационарное поле стационарное поле
| t = ƒ ( x ,ỵ, z, τ ), | t = ƒ ( x, ỵ, z ), |
| t = ƒ ( x, y, τ ), | t = ƒ ( x, y ) , |
| t = ƒ ( x, τ ), | t = ƒ ( x ) 2.3 |
В случае равномерного распределения температуры в теле начальные условия имеют вид
приτ = 0 t = t0 =const
Граничные условия могут быть заданы несколькими способами.
Граничные условия первого рода. Задается распределение температуры на поверхности тела для любого момента времени.
t0 = ƒ ( x, y, z, τ )
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 348; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!