Циклы паросиловых установок

З-10.6

З-10.5

З-10.4

З-10.3

З-10.2

З-10.1

Задачи

Рассчитать полезную работу, совершенную за цикл с подводом теплоты в процессе v = const, если известно, что расход топлива составляет 44 г на 1 кг воздуха, =6, теплота сгорания топлива
= 29,260 МДж/кг, r = 1,37.

Ответ: l = 624 кДж/кг.

Для цикла с подводом теплоты в процессе р =const определить полезную работу, отнесенную к 1 кг рабочего тела, и термический коэффициент полезного действия, если р₁ =0,098 МПа, t₁ =50 ºС, =14, k =1,4; степень предварительного расширения = 1,67.

Ответ: l = 380 кДж/кг,

В цикле поршневого двигателя внутреннего сгорания с комбинированным подводом теплоты начальное давление р₁ = 0,085 МПа и температура t₁ = 50 ºС. Степень сжатия = 8, и = 1,2.

Определить параметры в характерных для цикла точках, количество подведенного тепла, полезную работу и термический к.п.д. цикла. Рабочее тело обладает свойствами воздуха.

Ответ: параметры характерных точек:

№ точки	р, МПа	v, м^3/ч	T, K
	0,005	1,10
	1,560	0,139
	3,120	0,139
	3,120	0,167
	0,222	0,110

, q₁ =827 кДж/кг, l =463 кДж/кг.

Для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при р =const определить параметры в характерных точках, полезную работу, количество подведенной и отведенной теплоты и термический к.п.д., если дано: р₁ = 100 кПа, t₁ = 70 ºС, = 12, k = 1,4; = 1,67. Рабочее тело – воздух. Теплоемкость принять постоянной.

Ответ: v₁ =0,98 м³/кг, v₂ =0,082 м³/кг, v₃ =0,14 м³/кг, р₂ =3,24 МПа, р₄ =0,2 МПа, q₁ =627 кДж/кг, q₂ =255 кДж/кг, l =372 кДж/кг,

Поршневой двигатель работает на воздухе по циклу с подводом теплоты при v =const. Начальное состояние воздуха: р₁ =0,785 МПа и
t₁ =17 ºС. Степень сжатия = 4,6. Количество подведенной теплоты составляет 100,5 кДж/кг.

Найти термический к.п.д. двигателя и его мощность, если диаметр цилиндра d =0,24 м, ход поршня H =0,34 м, число оборотов n =21 рад/с (200 об/мин) и за каждые два оборота совершается один цикл.

Ответ: N = 14,5 кВт.

Рабочее тело поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты обладает свойствами воздуха. Известны начальные параметры р₁ =0,1 МПа, t₁ =30 ºС и следующие характеристики цикла = 7, , =1,2.

Определить параметры в характерных для цикла точках, количество подведенной теплоты, полезную работу и термический к.п.д. цикла. Рабочее тело – воздух. Теплоемкость считать постоянной.

Ответ: v₁ =0,870 м³/кг, v₂ =0,124 м³/кг, v₄ =0,149 м³/кг, р₂ =1,52 МПа, р₃ =3,05 МПа, р₅ =0,26 МПа, t₂ =387 ºС, t₃ =1047 ºС, t₄ =1311 ºС, t₅ =511 ºС, q₁ =744,2 кДж/кг, q₂ =348,2 кДж/кг, l =396 кДж/кг,

Основным циклом паросиловых установок (ПСУ) является цикл Ренкина. Схема ПСУ приведена на рис. 19. Пар из парового котла ПК поступает в пароперегреватель ПП, откуда он направляется в турбину Т, где совершает полезную работу, и далее в конденсатор К. В конденсаторе с помощью охлаждающей воды, подаваемой циркуляционным насосом ЦН, от пара отводится теплота и он конденсируется. Образовавшийся конденсат питательным насосом ПН подается в котел, и весь цикл повторяется вновь.

Рис. 19

Цикл Ренкина в р-v, T-s, i-s диаграммах представлен на рис. 20 а, б, в.

Точка 3 характеризует состояние воды на выходе из конденсатора; 3-4 – процесс повышения давления в питательном насосе; 4-5 – подогрев воды в паровом котле до температуры кипения; точка 5 характеризует состояние воды при температуре насыщения; 5-6 – процесс парообразования в котле; 6-1 – перегрев пара; точка 1 характеризует состояние пара, поступившего в турбину; 1-2 – адиабатное расширение пара в турбине; точка 2 характеризует состояние отработавшего пара; 2-3 – процесс в конденсаторе.

Рис. 20

В T-s и i-s диаграммах в связи с тем, что в процессе адиабатического сжатия жидкости в насосе 3-4 температура ее (и, следовательно, энтальпия) повышается незначительно, точки 3 и 4 совмещаются, а изобара 4-5 совпадает с нижней пограничной кривой. Термический к.п.д. цикла Ренкина находится из выражения

, (11.1)

где i₁ и i₂ – начальное и конечное значения энтальпии пара в процессе адиабатного расширения его в турбине;

i₂^/ - энтальпия кипящей жидкости (конденсата) при давлении р₂.

Все величины, входящие в формулу (h _t), легко могут быть определены по i-s диаграмме (рис. 20 г). При решении задач, связанных с изменением состояния водяного пара, необходимые величины целесообразно находить с помощью таблиц термодинамических свойств воды и пара и i-s диаграммы, так как они значительно упрощают расчеты. Объемы перегретого пара в зависимости от p и t целесообразно определять по таблице перегретого пара, а в области влажных паров – по расчетным формулам (таблица 5).

Для перегретого пара начальное состояние определяется точкой 1, которая находится в пересечении изотермы t₁ и изобары р₁. Для влажного пара начальное состояние определяется точкой в пересечении изобары р₁ и линии постоянной степени сухости х₁, для сухого насыщенного – в пересечении изобары р₁ и верхней пограничной кривой.

Энтальпия, соответствующая точке 1, – i₁. Точка 2 находится на пересечении адиабаты, проведенной из точки 1, и изобары р₂ (р₂ – давление в конденсаторе); этой точке соответствует энтальпия i₂. Энтальпию конденсата i₂^/ находят при температуре насыщения, соответствующей конечному давлению р₂. Поскольку в области влажного пара изотермы и изобары совпадают, то для нахождения t_н необходимо по изобаре р₂ подняться до верхней пограничной кривой (точка 3), определить значение проходящей через эту точку изотермы t₃ и соответствующее ей значение энтальпии i₂ ^/. Величина i₁-i₂=h₀ называется располагаемым теплоперепадом. Удельный расход пара при осуществлении рассмотренного цикла находят по формуле

, кг/(кВт×ч), (11.2)

Полезная работа в цикле определяется выражением

, (11.3)

Последним членом этого выражения, определяющим работу питательного насоса, обычно пренебрегают ввиду малости величины .

Соответственно, удельный расход теплоты на производство
1 кВт×ч

, кДж/(кВт×ч), (11.4)

Дата добавления: 2015-05-09