- •1. Основы теплотехники. Теплота. Работа. Внутренняя энергия. Первый закон тд.
- •Вопрос 2. Энтропия. Второй закон тд. Физическая, математическая, гуманитарная трактовки второго закона тд.
- •Вопрос 3. Диаграммы вода-водяной пар. Основные процессы на t-s, I-s диаграммах.
- •Вопрос 4. Основные термодинамические циклы. Цикл Карно. Циклы двс. Циклы гту.
- •Вопрос 5. Циклы холодильных установок.
- •Вопрос 6. Цикл Ренкина. Основные процессы. Изображение в p-V, I-s, I-s диаграммах.
- •Вопрос 7. Оборудование, применяемое при реализации цикла Ренкина.
- •Вопрос 8. Теплофикационные циклы. Основные виды. Преимущества и недостатки. Параметры работы.
- •Вопрос 9. Способы повышения эффективности Цикла Ренкина. Повышение t1 р1 понижение р2, повторный перегрев, регенерация, бинарные циклы.
- •Вопрос 10. Современные параметры работы цикла Ренкина.
- •Вопрос 11. Основные понятия теплопередачи. Суть процесса. Параметры, характеризующие интенсивность теплопередачи. Способы интенсификации теплопередачи.
- •Вопрос 12. Основы технической гидравлики. Уравнение Бернулли.
- •Вопрос 13. Гидравлические сопротивления. Физическая картина. От чего зависит величина гидравлического сопротивления.
- •Вопрос 14. Основные задачи расчета трубопровода. Характеристика трубопровода. Кривая потребного напора трубопровода.
- •Вопрос 15. Насосы, Типы насосов. Параметры, характеризующие работу насосов. Рабочие характеристики насосов.
- •Вопрос 16. Способы регулирования параметров работы насосов.
- •Вопрос 17. Работа насоса на сеть. Рабочая точка.
- •Вопрос 18. Совместная работа насосов.
- •Вопрос 19. Тепловая энергия. Особенности тепловой энергии. Потребление тепловой энергии в жилых и производственных зданиях.
- •Вопрос 20. Общая характеристика вторичных энергетических ресурсов. Использование вторичных энергетических ресурсов.
- •Вопрос 21. Солнечный коллектор, концентраторы энергии. Типы коллекторов, принципы их действия и методы расчетов. Солнечные коллекторы с концентраторами.
- •Вопрос 22. Солнечные электростанции. Сфэу. Физические принципы функционирования. Схемы
- •Вопрос 23, 24 Ветроэнергетика. Ветроэнергетические установки. Типы ветроэнергетических установок. Способы преобразования ветровой энергии. Типы ветровых двигателей. Ветроэлектростанции.
- •Вопрос 25. Тепловые схемы источников теплоты. Принципиальная тепловая схема теплоподготовительной установки тэц на органическом топливе.
- •Вопрос 26. Принципиальная схема водогрейной котельной.
- •Вопрос 27. Принципиальная тепловая схема паровой котельной.
- •Вопрос 28. Принципиальная схема теплоподготовительной установки атомной тэц (атэц) с реактором ввэр.
- •Вопрос 30. Закрытая двухтрубная водяная система теплоснабжения. Схемы присоединений
- •Вопрос 31. Основные элементы тепловых схем ит, оборудование основное, вспомогательное.
- •32. Назначение водоструйного элеватора. Конструкция.
- •Вопрос 33. Основные принципы и схемы функционирования систем теплоснабжения.
Вопрос 5. Циклы холодильных установок.
Холодильный цикл. обеспечивают непрерывное искусств, охлаждение разл. веществ (тел) путем отвода от них теплоты. Естеств. охлаждение с помощью холодной воды или воздуха позволяет охладить в-во до температуры охлаждающей среды и не требует подвода энергии. Охлаждение до более низких температур происходит в искусств. холодных средах, на создание которых расходуется мех., тепловая или хим. энергия. Охлаждение до температур выше 120 К принято наз. умеренным, ниже - глубоким или криогенным. Искусственные холодные среды. Для их получения необходим перенос теплоты с низкого на более высокий температурный уровень, к-рым, как правило, является т-ра окружающей среды. Этот перенос осуществляется с использованием т. наз. обратимых круговых термодинамич. циклов, к-рые в пром-сти обычно реализуются в холодильных установках. В последних холодная среда создается с помощью рабочих тел, наз. холодильными агентами или просто хладагентами (вода, NH3, пропан-пропиленовые смеси, хладоны, сжиженные газы - воздух, N2, Н2, Не и др.). В лаб. практике холодные среды получают, приготовляя т. наз. охлаждающие смеси- системы из двух или неск. твердых (либо твердых и жидких) в-в, при смешении к-рых вследствие поглощения теплоты при плавлении или растворении происходит понижение т-ры. Наиб. употребительны смеси из льда и NaCl (достигаемая т-ра от -20 до - 21,2 °С), льда и СаС12 х 6Н2О (-40 °С), твердого СО2 и этанола (-77 °С) и др. Для достижения криогенных т-р в лабораториях применяют сжиженные газы, напр. N2 (см. также Теплообмен).
Принцип работы холодильных установок. Его удобно иллюстрировать с помощью идеального (воображаемого) холодильного процесса (цикла) в координатах р - V (рис. 1; р, V- давление в системе и ее объем). При сжатии в компрессоре (процесс ВbА)рабочего тела его т-ра Т повышается; при этом в окружающую среду с т-рой Т0 передается удельная (на единицу кол-ва хладагента) теплота q0 (площадь AbBdcA)и энтропия рабочего тела понижается; в конце сжатия Т = Т0. При послед. расширении (процесс АаВ)хладагента его т-ра понижается. Затем к нему от охлаждаемой среды переносится теплота qx(площадь AaBdcA)и энтропия рабочего тела возрастает. Повторяя указанные процессы, получают непрерывный круговой холодильный цикл с постоянной холодопроиз-водительностью qx (кол-во теплоты, отнимаемой от охлаждаемого тела). Расходуемая в цикле мех. работа lц (площадь АаВbА), параметры q0 и qx по закону сохранения энергии связаны между собой выражением: q0 = qx + lц. Энергетич. показатели цикла характеризуются т. наз. холодильным коэффициентом Во всех идеальных циклах lц минимальна, а e максимален.
Вопрос 6. Цикл Ренкина. Основные процессы. Изображение в p-V, I-s, I-s диаграммах.
Теоретическим циклом современной паросиловой установки является цикл Ренкина. Пароводяная смесь образовавшаяся в результате передачи тепловой энергии воде в активной зоне поступает в Барабан – сепаратор где происходит разделение пара и воды. Пар направляется в паровую турбину, где расширяясь адиабатно, совершает работу. Из турбины отработавший пар направляется в конденсатор. Там происходит отдача теплоты охлаждающей воде, проходящей через конденсатор. Вследствие этого пар полностью конденсируется. Полученный конденсат непрерывно засасывается насосом из конденсатора, сжимается и направляется вновь в барабан сепаратор. Конденсатор играет двоякую роль в установке: Во-первых, он имеет паровое и водяное пространство, разделенные поверхностью, через которую происходит теплообмен между отработавшим паром и охлаждающей водой. Поэтому конденсат пара может быть использован в качестве идеальной воды, не содержащей растворенных солей. Во-вторых, в конденсаторе вследствие резкого уменьшения удельного объема пара при его превращении в капельножидкое состояние наступает вакуум, который будучи поддерживаемым в течение всего времени работы установки, позволяет пару расширяться в турбине еще на одну атмосферу (Рк около 0,04 - 0,06 бар) и совершать за счет этого дополнительную работу.
Цикл Ренкина в T-S диаграмме.
Синяя линия в Т-S диаграмме воды является разделительной, при энтропии и температуре соответствующим точкам лежащим на диаграмме выше этой линии существует только пар, ниже паро–водяная смесь. Влажный пар в конденсаторе полностью конденсируется по изобаре p2=const (линия 2 - 3). Затем вода сжимается насосом от давления P2 до давления P1, этот адиабатный процесс изображен в T-S-диаграмме вертикальным отрезком 3-5. Длина отрезка 3-5 в T-S-диаграмме весьма мала, так как в области жидкости, изобары (линии постоянного давления) в T-S-диаграмме проходят очень близко друг от друга. Благодаря этому при изоэптропном (при постоянной энтропии) сжатии воды, температура воды возрастает менее чем на 2 - 3 °С, и можно с хорошей степенью приближения считать, что в области жидкости изобары воды практически совпадают с левой пограничной кривой (синяя линия); поэтому зачастую при изображении цикла Ренкина в Т-S-диаграмме изобары в области жидкости изображают сливающимися с левой пограничной кривой. Малая величина отрезка адиабаты 3-5 свидетельствует о малой работе, затрачиваемой насосом на сжатие воды.
Диаграмма состояния вещества, i-s-диаграмма Цикл с перегревом пара в i -S диаграмме состояния воды.
Точка 1 верхняя точка цикла, по линии 1-2 происходит адиабатное расширение пара от давления Р1 до давления Р2 (Р1>Р2). При этом происходит снижение температуры пара с Т1 до Т4, и увлажнение пара до паросодержания X1<1. Величина отрезка 1 – 2 соответствует работе совершенной паром в процессе расширения, в некотором масштабе схемы. (Далее подобная диаграмма будет рассмотрена с конкретными цифрами, в данный момент нас интересует только сам принцип определения величины работы.) Пар с параметрами соответствующими точке 2 поступает в конденсатор, где при постоянных давлении P2 и температуре Т4, происходит конденсация пара, линия процесса 2 – 3. Характерной особенность данного процесса является то что, температура и давления остаются постоянным, меняется только паросодержание от Х1 до нуля, линии изображающие этот процесс являются прямыми причем изотерма (Т4=const) совпадает с изобарой (P2 = const). Вода с параметрами соответствующими точке 3 на диаграмме поступает в насос. Здесь происходит процесс адиабатного сжатия воды от давления Р2 до давления Р1 по линия процесса 3-4. Линия 4–5, это линия нагрева воды до температуры насыщения Т3 при постоянном давлении Р1 этот участок не является прямой линией, а представляет собой некую кривую. В точке 5 начинается испарение воды. Изобара P1 = const от этой точки превращается в прямую линию, которая совпадает с прямой линией изотермой (Т3=const) в плоть до точки 6, где вся вода превращается в пар (паросодержание Х=1) . Процесс 6 – 1 это процесс перегрева пара при постоянном давлении P1=сonst. В точке 6 происходит разделения линий процессов изобарического (изобара P1=сonst) и точки изотермического (изотерма Т3=const). По линии 6–1 пар нагревается до температуры Т1 – цикл замкнулся.
Цикл Ренкина в P,Vкоординатах.
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 (рис. 8.3). В цикле Ренкина с сухим насыщенным паром сухой насыщенный пар с параметрами p1, T1, i1 поступает из парового котла в турбину (точка 1 на рис. 8.3), 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
|
Рис. 8.3. Цикл Ренкина |
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.
Термический к. п. д. цикла
. |
|