Цикл ренкина в pv и ts координатах

  2  цикл Ренкина в pv и Ts координатах

Рисунок 2 – Цикл Ренкина в pv — и Ts-координатах

·  т. 4 – состояние воды при выходе из насоса 6 и входе в котел 1 при 0 °С и х = 0; степень сухости пара «х» (паросодержание) – отношение массы сухого насыщенного пара к массе смеси (воды и пара), кг;

·  4-0 – процесс изобарного подвода теплоты qж в котел 1 для нагрева воды от 0 °С до tк °С;

·  т. 0 – состояние воды при tк °С;

·  0-1| – процесс изобарного и одновременно изотермического парообразования в котле 1 от х = 0 до х = 1 за счет скрытой удельной теплоты парообразования r – это количество теплоты, необходимое для перевода при р = const 1 кг жидкости (воды), нагретой до tнас в сухой насыщенный пар;

·  т. 1| – состояние пара при выходе из котла 1 и входе в пароперегреватель 2;

·  1|-1 – процесс изобарного перегрева пара в пароперегревателе 2 с подводом теплоты qпе;

·  т. 1 – состояние пара при выходе из пароперегревателя 2 и входе в паровую турбину 3;

·  1-2 – процесс адиабатного расширения пара в паровой турбине 3 с изменением давления от р1 до р2;

·  т. 2 – состояние пара при выходе из паровой турбины 3 и входе в конденсатор 5;

·  2-3 – процесс изобарной конденсации пара в конденсаторе 5 с отводом теплоты q2 и изменением состояния рабочего пара от х = 1 до х = 0;

·  т. 3 – состояние конденсата при выходе из конденсатора 5 и входе в насос 6;

·  3-4 – процесс изотермического нагнетания воды в котел 1 насосом 6 с повышением давления от р3 до р4.

  3  расчет

3.1 термический КПД цикла Ренкина ηt

термический КПД цикла можно определить, как в любом цикле:

(1)

где q1, q2 – подведенная и отведенная удельная теплота в цикле, кДж/кг;

qo – удельная теплота цикла.

q1 = cp(t1 – t4) = i1 – i4; q2 = cp(t2 – t3) = i2 – i3.

Тогда термический КПД ηt цикла можно определить как:

(2)

Если не учитывать ничтожного малого повышения температуры при адиабатном сжатии воды в насосе, то i3 = i4, а i3 – удельная энтальпия воды, кДж/кг, = срtводы, где ср – удельная теплота воды при постоянном давлении, кДж/(кг·К), ср = 4,19, тогда (3)

Значения энтальпий i1, i2 и температуру воды tводы (конденсата) находим по диаграмме is(sh), алгоритм нахождения приведен на рисунке 3.

i1 = 3 280 кдж/кг; i2 = 2 290 кДж/кг; t2 = 28 °С;

i2| = 4,19·28 = 117,32 кДж/кг.

i1| = 3 550 кдж/кг; i2| = 2 200 кДж/кг; t2 = 28 °С; i3 = 4,19×28 = 117,32 кДж/кг.

3.2  удельный расход пара dо кг/(кВт-ч), идущего на выработку 1 кВт-ч энергии, (4)

кг/ кВт·ч.

кг/кВт·ч;

3.3  удельный расход пара d0 идущего на выработку единицы выполненной работы, кг /МДж,

(5)

кг/МДж.

кг/МДж.

  4  выкопировка из s—i (h) диаграммы расчетных процессов расширения пара в паровой турбине

Рисунок 3 – Определение энтальпии пара в процессах цикла Ренкина по диаграмме в is

5  вывод о влиянии повышенных начальных параметров пара при поступлении в турбину

с повышением начальных параметров пара:

1) термический КПД цикла увеличивается;

2) количество пара dо, кг, уменьшается, идущего на выработку 1 кВт-ч энергии или на совершение 1 МДж работы;

3) идеальный цикл Ренкина в паросиловой установке по сравнению с идеальным циклом Карно:

·  делает установку компактнее, так как насос по размерам значительно меньше компрессора;

·  делает установку экономичнее, так как мощность насоса во много раз меньше мощности компрессора.

Задача № 5

цикл воздушно-компрессорной холодильной установки

Исходные параметры воздуха установки принять по таблице 1.

Таблица 1 – исходные данные для расчета цикла

1. Вычертить принципиальную схему воздушно-компрессорной установки, обозначить позициями ее основные элементы и записать их наименование.

2. рассчитать идеальной цикл воздушно-компрессорной холодильной установки.

2.1.  определить неизвестные параметры в узловых точках цикла.

2.2.  Определить изменение удельной энтропии ∆s, кдж/(кг·K).

2.3.  определить удельную тепловую мощность теплообменника 3 q1, кДж/кг.

2.4.  Определить удельную производительность холода холодильной камеры q2, кДж/кг,

2.5.  определить расход воздуха М, кг/с.

2.6.  определить удельную теоретическую потребляемую мощность (теплоту цикла) qо (кДж/кг) и полную мощность Qо (кВт).

2.7.  определить холодильный коэффициент ε.

3. Вычертить цикл установки в pv и Ts-координатах по данным расчета, обозначить узловые точки цикла.

4. ответить на контрольные вопросы:

·  что такое холодильный коэффициент?

·  за счет чего работают компрессорные холодильные установки?

·  чем определяется работа, затраченная на осуществление цикла в данной холодильной установке?