2) Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме
Цикл состоит из двух изохор и двух адиабат. Данный цикл отражает рабочий процесс, протекающий в цилиндре карбюраторного двигателя.
Задачи:
1 кг воздуха совершает цикл с подводом теплоты при постоянном объеме. Определить параметры в узловых точках цикла, полученную работу, термический к.п.д., количество подведенной и отведенной теплоты.
Дано:
Р1=0,1 МПа; t1 = 20 °С; ε = 7,2; λ = 3,33; κ =1,4; теплоемкость величина постоянная.
Решение:
Схема цикла в системах PV и TS
Точка 1
;
;
МПа;
0C
Удельный объем
м3/кг
Точка 2
м3/кг;
K;
МПа
Точка 3
Удельный объем V3 = V2 = 0,116 м3/кг
Из выражения для изохорного процесса
;
МПа;
К.
Точка 4
Удельный объем V4 = V1 = 0,84 м3/кг
К;
МПа.
Количество подведенной теплоты
=
0,723(2240 - 665) = 970 кДж/кг
Количество отведенной теплоты
0,723(1015
- 293) = 536
кДж/кг
Термический к.п.д. цикла можно определить
3) Цикл газовой турбины
Цикл газовой турбины с подводом теплоты при состоящей из двух изобар и двух адиабат в системах координат PV и TS показан на следующих схемах:
З
адачи:
Для цикла газовой турбины с подводом теплоты при. Рабочее тело - воздух, теплоемкость принять постоянной. Определить параметры в узловых точках, количество подведенной и отведенной теплоты, полезную работу и термический к.п.д., если дано:
Р2 = 100 кПа; t1 = 27 °С; t3 = 700 °С .
Решение:
Точка 1
P1=0,1
МПа;
Т1=300
К;
м3/кг
Точка 2
;
K
Точка 3
T3=973
К;
P3=P2=1
МПа;
м3/кг
Точка 4
;
К
T4=229
0C;
P4=P1=0,1
МПа;
;
м3/кг
Количество теплоты
= 1,03(973 - 579) = 399 кДж/кг
1,03 (500 - 300) = 202 кДж/кг
Работа цикла
кДж/кг
Термический к.п.д. цикла
4) Цикл Ренкина
Этот цикл лежит в основе работы паросиловых установок. На рис. 1 показана схема простейшей паросиловой установки; включает паровой котел 1, пароперегреватель 2, паровой двигатель 3, конденсатор 4 и питательный насос 5. На рис. 2 изображен цикл Ренкина для перегретого пара в системе координат TS.
Н
а схеме цикла точка 1 характеризует состояние пара, поступающего в паровой двигатель (турбину); 1-2 процесс адиабатного расширения пара в турбине; точка 2 - состояние отработавшего пара, выходящего из турбины; 2-3 процесс конденсации пара в конденсаторе; точка 3 характеризует состояние воды (конденсата); 3-4 процесс повышения давления в питательном насосе (условный); 4-5 процесс парообразования в паровом котле; точка 5 - состояние сухого насыщенного пара; 5-1 процесс перегрева пара, протекающий в пароперегревателе.
Термический к.п.д. цикла Ренкина
где i1,i2 - начальное и конечное значение энтальпий пара в адиабатном процессе расширения его в турбине; i’2 - энтальпия воды поступающей в паровой котел.
Удельный расход пара и теплоты при осуществлении идеального цикла Ренкина определяется по формулам
кг/(кВтч),
кг/(кВтч)
Величина h0=i1-i2 - располагаемый теплоперепад.
Задачи:
1. Паросиловая установка работает по циклу Ренкина. Параметры начального состояния пара: Р1 =2 МПа; t1=300 °С. Давление в конденсаторе Р2 = 0,004 МПа. Определить термический к.п.д.
Решение:
Термический к.п.д. цикла Ренкина
По диаграмме iS находим:
i1=3019 кДж/кг; i2=2036 кДж/кг
По таблице ("Вода и перегретый водяной пар") определяем:
i'2=121,4 кДж/кг
тогда
2. Паровая турбина мощность N=24000 кВт работает при начальных параметрах Р1 =8 МПа; t1 =450 °С . Давление в конденсаторе Р2 =0,004MПa. В котельной установке используется уголь с теплотой сгорания Qpн=25120 кДж/кг, к.п.д. котельной равен 0,8. Температура питательной воды tnв =90 °С. Определить производительность котельной установки и часовой расход топлива при полной нагрузке на паровую турбину, работающей по циклу Ренкина.
Решение:
Пользуясь диаграммой iS находим
i1=3274 кДж/кг; i2=1972 кДж/кг
тогда
кг/(кВтч)
Полный расход пара на паровую турбину
D = d0N; D = 2,77 24000 = 66480 кг/ч
Это количество пара и определяет паропроизводительность котельной установки (без учета других потребителей пара). Количество теплоты, которое надо подвести к воде, равно
кДж/ч
тогда часовой расход топлива определяется по формуле
кг/ч