21.Цикл газотурбинной установки.

Газотурбинные установки - тепловые машины, у которых для получения полезной работы используется газовые турбины.

Газовая турбина - тепловой турбинный двигатель, в лопаточном аппарате которого энергия газового потока превращается в механическую энергию вращающегося вала.

Схема и цикл ГТУ с подводом тепла при постоянном давлении

Рис. 16,2

2- адиабатное сжатие воздуха в компрессоре;

3- изобарный подвод тепла;

4- адиабатное расширение рабочего тела в турбине;

1- изобарный отвод теплоты с продуктами

сгорания в атмосферу.

Термический к. п. д. ГТУ непрерывно возрастает с увеличением степени повышения давления p (часто эту величину обозначают s ) и показателя адиабаты К

22.Конструктивынй расчет рекуперативного теплообменника. Принцип и расчетные соотношения.

Рекуперат́ивный теплообме́нник — теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, теплообмен происходит через стенку. При этом тепловой поток в каждой точке стенки сохраняет одно и то же направление. Если параметры теплоносителей на входах в теплообменник не изменяются, то при ламинарных течениях внутри параметры теплоносителей будут независимы от времени. В этом случае, процесс теплопередачи имеет стационарный характер, и такие теплообменники называют также стационарными.

В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также перекрестноточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.

Характер изменения температур рабочих сред по поверхности рекуперативного теплообменного аппарата зависит от схемы их движения. Наиболее простыми схемами движения являются: прямоток, противоток и перекрестный ток. Существуют аппараты и с более сложными схемами движения теплоносителя.

Уравнение теплопередачи определяет количество  теплоты Q, передаваемой через заданную поверхность площадью F, если заданы средние температуры греющего и нагреваемого теплоносителей:

Q = К( ) F,

 

где К – коэффициент теплопередачи от одного теплоносителя к другому, Вт/(м2⋅К).

 

= (Тгорвх + Тгорвых)/2; = (Тхолвх + Тхолвых)/2 .

Коэффициент теплопередачи К характеризует интенсивность передачи теплоты от одной среды к другой через разделяющую их стенку. Он численно равен количеству теплоты, проходящей через единицу поверхности стенки в единицу времени при разности температур между средами в один градус.

23.Лучистый теплообмен, основные законы и определения. Использование экранов для защиты от излучения.

Лучистый теплообмен (радиационный теплообмен) – процесс переноса энергии, обусловленный превращением части внутренней энергии вещества в энергию излучения (испусканием электромагнитных волн, или фотонов), переносом излучения в пространстве со скоростью света и его поглощением веществом (обратным превращением энергии электромагнитных волн во внутреннюю энергию). При этом перенос излучения в материальной среде может сопровождаться поглощением и рассеянием, а также собственным излучением среды, Однако для лучистого теплообмена наличие материальной среды между телами не является необходимым, что принципиально отличает лучистый теплообмен от других видов теплообмена (теплопроводности, конвективного теплообмена). Передача теплоты излучением может происходить в различных областях спектра (в зависимости от температуры).

Энергия теплового излучения возникает в теле вследствие тепловой энергии и представляет собой электромагнитные коле­бания, имеющие длину волны 0,8…40 мкм. Эти колебания известны под названием ультрафиолетовых, световых (0,4…0,8 мкм) и инфракрасных лучей.

Излучение, испускаемое телом, падает на окружающие тела, частично поглощается ими (поглощенная энергия при этом превращается в теплоту), частично отражает­ся и частично проходит сквозь тело. Та часть излучения, которая отражается, и та, которая проходит сквозь тело, попа­дает на другие тела и поглощается ими. Таким образом, каждое тело не только постоянно излучает, но и постоянно по­глощает лучистую энергию.

Если из общего количества энергии Q, падающего на тело, поглощается q_a, отражается Q_r и проходит сквозь тело Q_D то:

                                         Q=  Q_a+ Q_r+ Q_d.

Отношение Q_a/Q = А называют поглощательной способностью,отношение Q_r/Q = R— отража­тельной способностью и отношение Q_d/Q =D- пропускной способностью тела.

Следовательно, А + R+ D= 1.

Если А = 1, R= 0, D= 0 — тело абсолютно черное, так как вся энергия поглощается телом.

А = 0,96 имеют шероховатые тела, покрытые сажей. Если R = 1, А = О, D= 0 — тело зеркальное и вся энергия отра­жается телом. При D = l, R = 0, А = 0 тело абсолютно проз­рачное и вся энергия проходит через тело.

В природе абсолютно черных, прозрачных и зеркальных тел нет. Тела, поглощательная способность которых от длины волны не зависит, называются серыми телами.

На практике большинство тел можно принимать серыми, а так как твердые тела и жидкости для тепло­вых лучей практически непрозрачны (D= 0), то для них А + R= 1; из этого следует, что если тело хорошо отражает, то оно плохо поглощает лучистую энергию и наоборот.

 

Закон Стефана-Больцмана устанавливает связь между интегральной плотностью потока излучения E₀ и температурой тела:

E₀ = s₀T⁴, где s₀ - постоянная Стефана-Больцмана.

Наиболее распространенный и эффективный способ защиты от излучения - экранирование источников излучений. Экраны применяют как для экранирования источников излучения, так и для защиты рабочих мест от инфракрасного излучения.

По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие, теплопроводящие. Это деление условно, так как любой экран обладает способностью отражать, поглощать или отводить тепло. Принадлежность экрана к той или иной группе зависит от того, какое свойство отражено в нем наиболее сильно.

В зависимости от возможности наблюдения за рабочим процессом экраны можно разделить на три типа: I - непрозрачные, II - полупрозрачные и III - прозрачные.

Кратность ослабления светового потока защитным экраном

ε1,2

εэ2

ε1,2

εэ1

m = q_1,2 /q_э2 = + 

где q_1,2 - плотность теплового потока между параллельными плоскостями 1 и 2, ε - степень черноты материала

Полупрозрачные экраны. К полупрозрачным экранам относятся металлические сетки с размером ячейки 3...3,5 мм, цепные завесы, армированное стальной сеткой стекло.

Прозрачные экраны. Для прозрачных экранов используют силикатное, кварцевое или органическое стекло, тонкие (до 2 нм) металлические пленки на стекле, воду в слое или дисперсном состоянии.

Теплопоглощающие прозрачные экраны изготовляют из различных стекол (силикатных, кварцевых, органических), бесцветных или окрашенных. Для повышения эффективности применяется двойное остекление с вентилируемой воздушной прослойкой.