Основные процессы в теплотехнике

Основные процессы в теплотехнике

Вопросы

. Покажите, что изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы являются частными случаями политропного процесса?

Политропным является такой термодинамический процесс изменения параметров состояния рабочего тела, при котором в течение всего процесса показатель политропы n, могущий иметь любое значение в пределах от - ∞ до + ∞, остается постоянным.

Уравнение политропного процесса имеет вид [1]:

где n - показатель политропы, который определяется по формуле [1]:

Политропный процесс при определенных условиях является обобщающим по отношению к предыдущим уже рассмотренным четырем процессам (изохорному, изобарному, изотермному и адиабатному). Действительно, уравнение политропного процесса становится уравнением изохоры (v = const), если в уравнении р1/n v = const принять n = ± ∞. При n = 0.уравнение политропного процесса есть уравнение изобары (р = const); при n = 1 - изотермы и при n = k = const - адиабаты.

. Дайте описание теоретического идеального цикла ДВС с изобарным подводом теплоты. Как определяется термический к.п.д.? Изобразите цикл в pv- и Ts-диаграммах

Рассмотрим идеальный цикл двигателя с постепенным сгоранием топлива при постоянном давлении, т. е. цикл с подводом теплоты при. постоянном давлении. На рис. 1 изображен этот цикл в pv- и Тs-диаграммах. Осуществляется он следующим образом. Газообразное рабочее тело с начальными параметрами р1, v1, Т1 сжимается по адиабате 1-2; затем телу по изобаре 2-3 сообщается некоторое количество теплоты q1. От точки 3 рабочее тело расширяется по адиабате 3-4. И наконец, по изохоре 4-1 рабочее тело возвращается в первоначальное состояние, при этом в теплоприемник отводится теплота q2.

Рисунок 1.

политропный теплоотдача энергия изобарный

Характеристиками цикла являются: степень сжатия ε = v1/v2 и степень предварительного расширения ρ = v3/v2.

Определим термический к. п. д. цикла, полагая, что теплоемкости сv и ср и их отношение k = ср/сv постоянны.

Термический к. п. д. цикла равен:

ηt = (q1 - q2)/ q1 = 1 - q2/ q1;

Количество подведенной теплоты будет равно:

1 = сp(T3 - T2) ;

Количество отведенной теплоты будет равно:

q2 = сv(T4 - T1) ;

Тогда:

ηt = 1 - (T4 - T1)/ k∙(T3 - T2).

. Чем выгодна совместная выработка электроэнергии и теплоты? Что называется теплофикацией? Значение теплофикации для народного хозяйства СССР

Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) - тепловая электростанция, вырабатывающая электрическую энергию и теплоту, отпускаемую потребителям в виде пара и горячей воды. Использование отработанной теплоты паровой турбины является отличительной особенностью ТЭЦ и называется теплофикацией.

Комбинированное производство энергии двух видов способствует более экономичному использованию топлива по сравнению с его использованием при раздельной выработке электроэнергии на конденсационных электростанциях (ГРЭС) и тепловой энергии в котельных установках. Замена мелких котельных централизованной системой теплоснабжения способствует экономии топлива, снижению загрязнения воздушного бассейна, улучшению санитарной обстановки.

Исходный источник энергии на теплоэлектроцентрали - органическое топливо (на паротурбинных и газотурбинных ТЭЦ) либо расщепляющееся (ядерное) топливо (на АТЭЦ). Наиболее распространены паротурбинные ТЭЦ. Различают ТЭЦ промышленного типа - для снабжения теплотой предприятий и отопительного типа - для обогрева и снабжения горячей водой жилых и обществ, зданий.

Отопление от теплоэлектроцентрали экономичнее, чем от индивидуальных, и даже централизованных котельных, т. к. на ТЭЦ сетевая вода подогревается отработавшим паром, температуpa которого немногим выше температуры сетевой воды. Теплота от промышленных ТЭЦ передается на расстояние нескольких километров (преимущественно паром), от отопительных - до 20-30 км (горячей водой).

Теплоснабжение является крупной отраслью народного хозяйства. Достаточно сказать, что на нужды теплоснабжения ежегодно расходуется 25% всего добываемого и вырабатываемого в СССР топлива. В условиях ограниченных топливных ресурсов рациональное и экономное расходование их представляет собой задачу большой государственной важности. Значительная роль в решении этой задачи отводится централизованному теплоснабжению и теплофикации, которые тесно связаны с электрификацией и энергетикой.

Централизованное теплоснабжение базируется на использовании крупных районных котельных, характеризующихся значительно большими КПД, чем мелкие отопительные установки. Теплофикация, т. е. централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки тепла и электроэнергии, является высшей формой централизованного теплоснабжения. Она позволяет сократить расход топлива на 20-25%. Кроме экономии топлива централизация теплоснабжения имеет большое социальное значение, способствуя повышению производительности труда, вытесняя малоквалифицированные профессии, улучшая условия труда и повышая культуру производства. Централизованные системы теплоснабжения существенно улучшают бытовые условия жизни населения.

При централизованном теплоснабжении мелкие отопительные установки, являющиеся источниками загрязнения воздушного бассейна, ликвидируются, а вместо них используются крупные источники тепла, газовые выбросы которых содержат минимальные концентрации токсичных веществ. Таким образом, централизация теплоснабжения способствует решению крупной задачи современности - охраны окружающей природной среды.

. Приведите основной закон конвективного теплообмена. Определение коэффициента теплоотдачи, его физический смысл и размерность. Какие факторы влияют на конвективный теплообмен?

Для описания конвективной теплоотдачи используется формула:

т = α(Т0-Тст),

где qcт - плотность теплового потока на поверхности, вт/м2; α - коэффициент теплоотдачи, вт/(м2∙°С); T0 и Тст - температуры среды (жидкости или газа) и поверхности соответственно. Величину T0 - Тст часто обозначают ΔТ и называется температурным напором. Коэффициент теплоотдачи α характеризует интенсивность процесса теплоотдачи; он возрастает при увеличении скорости движения среды и при переходе от ламинарного режима движения к турбулентному в связи с интенсификацией конвективного переноса. Он также всегда больше для тех сред, у которых выше коэффициент теплопроводности. Коэффициент теплоотдачи существенно повышается, если на поверхности происходит фазовый переход (например, испарение или конденсация), всегда сопровождающийся выделением (поглощением) скрытой теплоты. На значение коэффициент теплоотдачи сильное влияние оказывает на поверхности.

Основной и наиболее трудной проблемой в расчётах процессов конвективной теплоотдачи является нахождение коэффициента теплоотдачи α. Современные методы описания процесса конвективного теплообмена, основанные на теории пограничного слоя, позволяют получить теоретические (точные или приближённые) решения для некоторых достаточно простых ситуаций. В большинстве же встречающихся на практике случаев коэффициент теплоотдачи определяют экспериментальным путём. При этом как результаты теоретических решений, так и экспериментальные данные обрабатываются методами подобия теории и представляются обычно в следующем безразмерном виде:

Nu = f (Re, Pr) - для вынужденной конвекции и = f (Gr, Pr) - для свободной конвекции,

где Nu =, L - характерный размер потока, λ - коэффициент теплопроводности); Re = Рейнольдса число, характеризующее соотношение сил инерции и внутреннего трения в потоке (u - характерная скорость движения среды, υ - кинематический коэффициент вязкости); Pr = - Прандтля число, определяющее соотношение интенсивностей термодинамических процессов (α - коэффициент температуропроводности); Gr = - Грассхофа число, характеризующее соотношение архимедовых сил, сил инерции и внутреннего трения в потоке (g - ускорение свободного падения, β - термический коэффициент объёмного расширения).

В связи с тем, что в процессах конвективного теплообмена важную роль играет конвективный перенос, эти процессы должны в значительной мере зависеть от характера движения жидкости, то есть от значения и направления скорости среды, от распределения скоростей в потоке, от режима движения жидкости (ламинарное течение либо турбулентное). При больших (сверхзвуковых) скоростях движения газа на процессы конвективного теплообмена начинает влиять распределение давления в потоке.

Задачи

. 1 кг кислорода имеет параметры р1 = 20 МПа и t1 = 300°С. В конце политропного процесса параметры рабочего тела принимают значение р2 = 2 МПа и t2 = 57°С.

Определить удельные количества теплоты, работы и изменения внутренней энергии кислорода, имевших место при совершении процесса. Изобразите графически процесс в pv-и Ts-диаграммах.

Решение:

Определим показатель политропы n [2]:

Конечный объем найдем из уравнения Менделеева-Клапейрона [2]:

Начальный объем воздуха:

Работа сжатия:

Количество отведенной теплоты:

где сv - теплоемкость воздуха, определяемая по формуле [3]:

Тогда:

Изменение внутренней энергии:

Процесс в pv-и Ts-диаграммах изображен на рисунке 2.

Рисунок 2.

. Влажный водяной пар массой 10 кг с давлением р1 = 1,0 МПа и степенью сухости х1 = 0,85 изобарно нагревается до температуры t2 = 250°С , затем изотермически расширяется до давления p3 = 0,2 МПа. Определите параметры узловых точек цикла, теплоту, работу, изменение внутренней энергии для каждого процесса. Изобразите процессы в is-диаграмме.

Решение

Строим is- диаграмму (рис. 3), по ней находим, что в точке 1 пар имеет следующие параметры: р1 = 1 МПа, х1 = 0,85, v1 = 0,17 м3/кг, i1 = 2624,7 кДж/кг, s1 = 5,92 кДж/(кг∙К), u1 = i1 - p1v1 = 2624,7 - 1000∙0,17 = 2454,7 кДж/кг.

В точке 2 пар имеет следующие параметры: р2 = р1 = 1 МПа, v2 = 0,23 м3/кг, Т2= 250 0С, i2 = 2643 кДж/кг, s2 = 6,92 кДж/(кг∙К), u2 = i2 - p2v2 = 2643 - 1000∙0,23 = 2413 кДж/кг.

В точке 3 пар имеет следующие параметры: р3 = 0,2 МПа, v3 = 1,2 м3/кг, Т3= 250 0С, i3 = 2971,9 кДж/кг, s3 = 7,71 кДж/(кг∙К), u3 = i3 - p3v3 = 2971,9 - 1000∙1,2 = 1771,9 кДж/кг.

Изображение теплового процесса в is- диаграмме представлено на рисунке 3.

Рисунок 3.

Удельная теплота определяется по формуле [3]:

Удельная работа определяется по формуле [3]:

. Перегретый водяной пар массой 5 кг с начальными параметрами p1 = 0,1 МПа и t1 = 230°С сжимается по изотерме и в конце процесса имеет степень сухости x2 = 0,85. Определите параметры пара в начальной и конечной точках процессов, количество отводимой теплоты, изменение внутренней энергии и работу, затрачиваемую на сжатие пара. Изобразите тепловой процесс в is-диаграмме.

Решение

Строим is- диаграмму (рис. 4), по ней находим, что в точке 1 пар имеет следующие параметры: р1 = 0,1 МПа, t1 = 230°С, v1 = 0,23 м3/кг, i1 = 2898,9 кДж/кг, s1 = 6,84 кДж/(кг∙К), u1 = i1 - p1v1 = 2898,9 - 100∙0,23 = 2668,9 кДж/кг.

В точке 2 пар имеет следующие параметры: t2 = t1 = 230°С, р2 = 2,8 МПа, v2 = 0,07 м3/кг, i2 = 2526,8 кДж/кг, s2 = 5,69 кДж/(кг∙К), u2 = i2 - p2v2 = 2526,8 - 2800∙0,07 = 2330,8 кДж/кг.

Изображение теплового процесса в is- диаграмме представлено на рисунке 4.

Рисунок 4.

Изменение внутренней энергии определяется по формуле [3]:

Количество отводимой теплоты определяется по формуле [3]:

Работа, затрачиваемая на сжатие пара определяется по формуле [3]:

. Внутри трубы с внутренним диаметром d1=200 мм. движется сухой воздух с температурой tв = 1000С и давлением рв = 0,1 МПа. Определить часовую потерю теплоты воздуха при длине трубы 5 м., если скорость движения воздуха в трубе W= 20 м/с, а температура внутренней поверхности трубы tтр = 6300С.

Решение

Физические параметры воздуха при определяющей температуре, равной 1000С:

λ= 3,21∙10-2 Вт/(м∙К); ν= 23,13 ∙10-6 м2/с; Pr=0,688.

Критерий Prст находим по приложению [3]. При температуре стенки tтр = 6300С - Prст = 0,701.

Значение критерия Рейнольдса находим по уравнению [3]:

Режим движения турбулентный, поэтому:

где ε1 - поправочный коэффициент, учитывающий влияние отношения длины трубы L к ее диаметру d [3]. ε1 = 1,025.

Коэффициент теплопроводности будет равен:

Часовая потеря теплоты воздуха будет равна:

где F - площадь поверхности теплообмена; F = πdl=3,14 м2.

. Что такое теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания топлива и как его определяют? Что называют коэффициентом избытка воздуха и каковы его значения для различных видов топлива?

Теоретическим количеством воздуха, необходимым для полного сгорания топлива, называют тот объем воздуха, который необходимо подать для полного сгорания 1 кг(м3) топлива.

Он определяется по формулам [4]:

для твердого и жидкого топлива:

для газообразного топлива:

Коэффициентом избытка воздуха в топке α называется число, показывающее, во сколько раз весовое количество действительно подаваемого в топку воздуха больше количества воздуха, теоретически необходимого для горения. Для котлов большой производительности коэффициент избытка воздуха в топке составляет при правильной ее работе 1,20-1,25.

Значение коэффициента избытка воздуха α различно в зависимости от вида сжигаемого топлива и составляет для газообразного 1,05-1,2, жидкого 1,15-1,25, пылевидного 1,2-1,25 и твердого кускового 1,3-2,0. Меньшие значения α для газообразного, жидкого и пылевидного топлива по сравнению с твердым кусковым объясняются лучшим смешиванием этих видов топлива с воздухом при их сжигании.

. Изобразите схему поверхностного конденсатора паровой турбины и опишите его назначение, устройство и принцип действия.

Коэффициент полезного действия турбины можно увеличить, повысив температуру и давление пара, поступающего в турбину, или снизив температуру и давление насыщенного пара на выходе из турбины. Последнее достигается путем конденсации выходящего из турбины пара, которая происходит в установленном для этой цели конденсаторе при подаче в него охлаждающей воды.

В паротурбинных установках почти исключительное распространение получили поверхностные конденсаторы подвального типа. Конструктивная схема такого конденсатора приведена на рисунке 5.

К корпусу конденсатора 1 присоединены (чаще всего с помощью сварки, иногда с помощью фланцевого соединения) основные трубные доски 2, в отверстиях которых закреплены трубки 3, образующие охлаждаемую поверхность теплообмена конденсатора. К внешним поверхностям трубных досок крепятся передняя 4 и задняя 5 (поворотная) водяные камеры. Передняя водяная камера с помощью перегородки 6 разделена на два отсека для организации тока воды через конденсатор в два хода. Под ходом в данном случае понимается течение воды без изменения направления движения. В общем случае выбор числа ходов (и соответствующего количества перегородок в водяных камерах) конденсатора определяется оптимальными значениями скоростей воды, гидродинамическим сопротивлением аппарата, компоновкой турбоустановки в целом и рядом других факторов. Основные аспекты этих вопросов рассматриваются в гл. 2, 3.

Охлаждающая вода через патрубок 7 поступает в нижний отсек, проходит по трубкам нижней половины конденсатора, поворачивается на 180° в камере 5, проходит по трубкам верхней половины конденсатора и из верхнего отсека (верхней его части) передней водяной камеры 4 через патрубок 8 удаляется из конденсатора. По такой схеме (двухходовой) выполнено большинство конденсаторов современных паровых турбин. Имеются, однако, и конденсаторы с большим и меньшим числом ходов. Например, конденсаторы турбин К-800-240 и К-1200-240 ЛМЗ выполнены одноходовыми.

Паровое пространство конденсатора, в котором размещены охлаждаемые циркуляционной водой трубки, с помощью переходного патрубка (горловины конденсатора) 9 соединяется (обычно с помощью сварки) с выходным патрубком турбины.

Пар, поступающий в конденсатор из турбины через переходный патрубок 9, конденсируясь на охлаждаемых циркуляционной водой трубках 3, движется в направлении патрубка отсоса паровоздушной смеси 10. При этом в приведенной на рис. 1.3 компоновке трубного пучка пар движется преимущественно сверху вниз (часть пара из развитого центрального прохода входит в трубный пучок в радиальном, от центра к периферии, направлении), обходя в нижней части пучка паровые щиты 11, условно выделяющие часть трубного пучка 12, называемую воздухоохладителем.

Для обеспечения более полной конденсации пара в объеме конденсатора и уменьшения количества пара, отсасываемого воздушным насосом через патрубки 10, необходимо, чтобы первый ход циркуляционной воды был организован в части трубного пучка, включающего в себя зону воздухоохладителя. В данном случае (см. рис. 5) вода подается в водяную камеру снизу.

Для удобства эксплуатации турбины и конденсатора (чистка трубок, их осмотр, замена или заглушка) современные конденсаторы паровых турбин обычно выполняются двухпоточными. Для этого циркуляционная (охлаждающая) вода подается в конденсатор двумя параллельными потоками.

На рисунке 5 трубные пучки 13 и 14 этих двух независимых потоков воды симметрично расположены относительно вертикальной осевой линии конденсатора (разрез А-А). Каждый из потоков выполнен двухходовым.

Пар, сконденсировавшийся на поверхности трубок, стекает в нижнюю часть конденсатора, откуда собирается в конденсатосборник 15. Из конденсатосборника конденсат откачивается конденсатными насосами.

В паровом пространстве конденсатора для обеспечения вибронадежности его трубной системы, а также для ужесточения корпуса аппарата, устанавливаются промежуточные перегородки 16, количество и система расстановки которых определяются по специальной методике. Для выравнивания полей скоростей и давления пара по всему объему конденсатора в промежуточных перегородках выполняются окна 17.

В переходном патрубке конденсатора обычно устанавливаются выводные трубы пара 19 из камер отборов ЦНД на регенеративные подогреватели низкого давления, а также сбросное устройство для пара 18, поступающего из парового котла (парогенератора) через РОУ и БРОУ.

. Что называют эффективной мощностью и удельным эффективным расходом пара паровой турбины и как их определяют? Приведите формулу для определения секундного расхода пара на конденсационную турбину с отбором пара.

Эффективной мощностью Ne (кВт) называют мощность, снимаемую с вала или соединительной муфты турбины [4]:

где Н0 - располагаемый теплоперад;

ɳoе - относительный эффективный к.п.д. турбины;

D - расход пара.

Эффективная мощность Ne меньше внутренней (индикаторной) мощности Ni на величину мощности механических потерь Nм, т. е. [4]:

Удельный эффективный расход пара [кг/ (кВт ∙ ч)1 представляет собой отношение секундного расхода пара D к эффективной мощности Nе. т. е. [4]:

Удельный эффективный расход пара мощных конденсационных турбин при полной нагрузке составляет 3-4 кг/ (кВт ∙ ч).

Расход пара (кг/с) на турбину с отбором пара находится по формуле[4]:

Nэ - электрическая мощность;

Dп - отбор пара;

ɳм - механический к.п.д. турбины;

ɳг - к.п.д. электрического генератора.

. Изобразите схему центробежного вентилятора и опишите его устройство и принцип действия. Что называют теоретическим и действительным напором, развиваемым вентилятором, и как его определяют?

Схема центробежного вентилятора приведена на рисунке 6.

При вращении рабочего колеса вентилятора воздух, находящийся между лопатками колеса, под действием центробежной силы перемещается в кожух. На место переместившегося воздуха через входное отверстие поступают новые порции. Собирающийся в спиральном кожухе воздух направляется к выходному отверстию по непрерывно расширяющемуся каналу между рабочим колесом и спиральным кожухом. Спиральная форма кожуха рассчитана на поступление из межлопаточных каналов все новых порций воздуха и способствует, благодаря диффузорному эффекту, формированию статического давления.

Рабочее колесо должно вращаться по направлению разворота спирального кожуха, как это показано стрелкой на рис. 6. Если рабочее колесо будет вращаться в обратном направлении, производительность вентилятора резко уменьшится, но изменения направления подачи воздуха (реверсирования) при этом не произойдет.

Напор, развиваемый рабочим колесом центробежной машины, зависит от скорости потока, проходящего через рабочее колесо, и от размеров его.

Теоретический напор определяется по формуле [3]:

где НТ∞ - теоретический напор;, u2 - окружные скорости потока;

ω1, ω2 - относительные скорости потока;, c2 - абсолютные скорости потока.

Первый член этого уравнения - напор, обусловленный работой центробежной силы жидкости (газа).

Члены уравнения (ω21-ω22)/2g и (с22-с21)/2g выражают, очевидно, прирост напора вследствие преобразования кинетических энергий относительного и абсолютного движений в межлопастных каналах.

Скоростной напор, создаваемый лопастями рабочего колеса, при принятых ранее допущениях равен [3]:

НСК∞ = (с22-с21)/2g

потому что абсолютная скорость потока повышается колесом от c1 до c2 Поэтому теоретический статический напор составит:

Из последнего равенства следует, что повышение статического напора и давления лопастным колесом центробежной машины происходит за счет работы центробежных сил и понижения кинетической энергии относительного движения.

Действительный напор, развиваемый колесом, меньше теоретического при бесконечном количестве лопастей, Н < НТ∞. Это объясняется тем, что, во-первых, часть энергии, получаемой потоком в межлопастных каналах, затрачивается на преодоление гидравлического сопротивления проточной полости машины (это обстоятельство учитывают введением в расчет гидравлического КПД ηг, оценивающего совершенство проточной полости машины), и, во-вторых, уравнение Эйлера ) получено в предположении осевой симметрии потока, т. е. при постоянном усредненном значении w2 на выходе из межлопастных каналов. Однако в действительности скорости w2 распределены по выходному сечению рабочего колеса неравномерно, и поэтому переход отНТ∞ к Нт может быть проведен по формуле:

Нт=μ НТ∞,

где μ < 1 -поправочный коэффициент, учитывающий конечное число лопастей.

Задачи

. Определить объем двух- и трехатомных газов и содержание в них СО2 и SO2, образующихся при полном сгорании 1 кг каменного угля марки К состава: Ср = 54,7%, Нр = 3,3%, Sлр = 0,8%, Nр = 0,8%, Ор=4,8%, Ар = 27,6%, Wp = 8%, если известно, что газы при полном сгорании содержат RO2 = 14%.

Теоретический объем сухого воздуха (м3/кг), необходимый для полного сгорания 1 кг твердого топлива, определяется по формуле [4]:

Объем двухатомных газов:

Объем трехатомных газов:

Объем сухих газов:

Содержание СО2 в сухих газах:

Содержание SО2 в сухих газах:

. Конденсационная турбина с одним промежуточным отбором пара при давлении pп= 0,5 МПа работает при начальных параметрах пара р0 = 3,4 МПа, t0 = 435°С и давлении пара в конденсаторе рк = 4 кПа. Определить эффективную мощность турбины, если известны расход пара D = 15 кг/с, внутренний относительный к.п.д. части высокого давления (до отбора) ɳˊoi = 0,73, внутренний относительный к.п.д. части низкого давления (после отбора) ɳˊˊoi =0,74 , механический к.п.д. турбины ɳм = 0,98 и доля расхода пара, отбираемого из промежуточного отбора на производство, αп = 0,5. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is-диаграмме.

Решение

Эффективная мощность Ne определяется по формуле [4]:

где Н0 - располагаемый теплоперад;

ɳoе - относительный эффективный к.п.д. турбины.

Располагаемый теплоперад определяется по формуле [4]:

Относительный эффективный к.п.д. турбины определяется по формуле [4]:

где ɳoi - относительный внутренний к.п.д. турбины.

Относительный внутренний к.п.д. турбины определяется по формуле [4]:

Энтальпию пара i0 находим по is-диаграмме (рис. 7). i0 = 3308,1 кДж/кг.

Энтальпию пара iк.а находим, построив процесс адиабатного расширения пара на is-диаграмме от начального его состояния до конечного, т. е. iк.а = 2574,8 кДж/кг.

Энтальпию пара, поступающего из отбора, определим по формуле:

Энтальпию пара в конденсаторе определяем по формуле [4]:

Рисунок 7.

Относительный внутренний к.п.д. турбины:

Относительный эффективный к.п.д. турбины:

Располагаемый теплоперад определяется по формуле [4]:

Эффективная мощность Ne:

. Конденсационная турбина с одним промежуточным отбором пара при давлении pп = 0,2 МПа работает при начальных параметрах пара р0 = 3,5 МПа, t0 = 435°С и давлении пара в конденсаторе рк = 4 кПа. Определить поверхность охлаждения конденсатора и количество охлаждающей воды для конденсатора турбины, если известны количество конденсирующего пара Dк = 6 кг/с, внутренний относительный к.п.д. части высокого давления (до отбора) ɳ'oi = 0,74, внутренний относительный к.п.д. части низкого давления (после отбора) ɳˊˊoi = 0,75, средний температурный напор в конденсаторе ∆tср=10оС, коэффициент теплопередачи k = 4 кВт/(м2·К), температура охлаждающей воды на входе в конденсатор tˊв = 10°С и температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора tˊˊв = 20°С. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is-диаграмме.

Решение

Энтальпию пара iк.а находим, построив процесс адиабатного расширения пара на is-диаграмме от начального его состояния до конечного, т. е. iк.а = 2574,8 кДж/кг.

Рисунок 8 - is-диаграмма процесса расширения пара в турбине.

Энтальпию пара, поступающего из отбора, определим по формуле:

Энтальпию пара в конденсаторе определяем по формуле [1]:

Энтальпию конденсата найдем по [1]:

Тогда количество теплоты, отдаваемое конденсирующим паром в конденсаторе в течении секунды:

Поверхность охлаждения конденсатора:

Литература

1. Техническая термодинамика: Учебник для вузов/ Под ред. В.И. Крутова - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1981. - 439 с.: ил.

. Нащокин В. В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учебн. пособие для вузов - М.: Высш. шк., 1975./ 496 с.: ил.

. Дементий Л. В. Кузнецов А.А. и др. Сборник задач по технической термодинамике и теплопередаче. - Краматорск: ДГМА, 2002. - 269 с.: ил.

. Панкратов Г. П. Сборник задач по теплотехнике: Учеб. пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986. - 248 с.: ил.