29. Газотурбінні установки (гту).

1-компресор; 2-паливний насос; 3-паливний бак; 4-камера згоряння; 5-сопловий апарат; 6-вихідний патрубок; 7-електрогенератор; 8-робоче колесо турбіни з лопатками; 9-турбіна.

ГТУ ефективніша від поршневого ДВЗ тим, що в ній адіабатне розширення продуктів згоряння більш глибоке до тиску оточуючого середовища. Якщо порівняти ГТУ з поршневим ДВЗ (P=const), то ГТУ ефективніша тому, що відвід теплоти по ізобарі 4-1, а отже отримується додаткова зовнішня корисна робота еквівалентна в PV-координатах.

Ефективність ГТУ визначається термічним ККД, що підраховується за загальною формулою _t=1-q₂/q₁

де q₂- кількість теплоти, що відводить з відпрацьованими газами в оточуюче середовище при атмосферному тиску, Дж/кг; q₁- кількість теплоти, що підводиться до ГТУ у процесі згоряння паливно-повітряної суміші в камері згоряння, Дж/кг.

ГТУ з підводом теплоти при сталому об’ємі відрізняється від ГТУ з підводом теплоти при P=const розміщенням в камері згоряння електричної свічки.

30. Паросилові установки (псу).

1-теплогенератор (котельна установка, ядерний реактор); 2-пароперегрівач; 3-парова турбіна; 4-електрогенератор; 5-конденсатор; 6-сітковий насос.

1-2—ізобарно-ізотермічний відвід теплоти від відпрацьованої пари в конденсаторі 5. В точці 1—пара на лінії насичення, в точці 2 вода на лінії насичення.

2-3—ізохорне підвищення тиску води в сітковому насосі 6.

3-4—підігрів води в теплогенераторі до стану її насичення.

4-5—ізобарно-ізотермічний підвід теплоти до води з метою перетворити її в пару.

5-6—відвід теплоти в пароперегрівачі для отримання сухої перегрітої пари з високою температурою і тиском в точці 6.

6-1—адіабатне розширення пари в паровій турбіні 3. Після виходу із турбіни волога насичена пара з тиском приблизно 5 КПа і температурою приблизно 50°С поступає в конденсатор. Ефективність роботи ПСУ визначається з рівняння _t=1-q₂/q₁

де q₂-кількість відведеної теплоти від пари в конденсаторі 5; q₁- кількість підведеної теплоти до робочого тіла в теплогенераторі 1 і пароперегрівачі 2 .

ККД кращих зразків ПСУ сягає 45%.

31. Холодильні машини (хм). 32. Теплові насоси (тн).

Термотрансформатор—пристрій призначений для передачі теплоти від нижнього джерела з меншим тепловим потенціалом до верхнього з більшим тепловим потенціалом і з підведенням ззовні роботи для здійснення цього циклу.

Усі термотрансформатори розділяють на холодильні машини і теплові насоси. Принципи дії холодильних машин і теплових насосів, їх конструкція, особливості подібні. Відмінність лише полягає в температурному діапазоні нижнього і верхнього джерел теплоти холодильної машини і теплового насоса. Наприклад для холодильної машини -20—+20 °С, для теплових насосів +20°С—60°С. Ці відмінності в температурних діапазонах відповідно впливають на деякі особливості конструкції елементів і вибір робочого тіла.

Принципова схема холодильної машини парокомпресійного типу і цикл

в PV і TS- координатах.

1—дросельний вентиль; 2—випарювач; 3—компресор (двигун-компресор); 4—конденсатор.

Робочі тіла—фреони, аміак, вугільна кислота, сірчаний ангідрид і т.д. в PV і TS- координатах цикл холодильної машини і теплових насосів зображають проти годинникової стрілки тому, що їх метою є не отримання зовнішньої корисної роботи, а виробництво холоду q₂ (холодильна машина) і вищого теплового потенціалу q₁(тепловий насос), для чого необхідно затратити, підвести роботу із зовні.

5-1—ізобарно-ізотермічний підвід теплоти q₂ від нижнього джерела до термодинамічної системи для випаровування робочого тіла в випарювачі 2;

1-2—адіабатний стиск робочого тіла в компресорі 3 з підводом із зовні роботи для стиску;

2-3 і 3-4 відповідно ізобарний та ізобарно-ізотермічний відводи теплоти q₁ від робочого тіла до оточуючого середовища (верхнього джерела теплоти) в конденсаторі 4;

4-5—дроселювання робочого тіла в дросельному вентилі 1 для зниження температури і тиску.

Ефективність оцінюється холодильним коефіцієнтом з рівняння =q₂/q₁-q₂=q₂/l₀

де q₂- холодильна потужність холодильної машини, Дж/кг; l₀ - робота , підведена із зовні для забезпечення холодильної потужності q₂, Дж/кг; може бути .

Ефективність роботи теплових насосів оцінюється коефіцієнтом перетворення теплоти , який завжди більший від одиниці і для сучасних теплових насосів дорівнює 4—12 і підраховується з рівняння: =q₁/q₁-q₂=q₁/l₀

де q₁ - теплова потужність теплового насоса, Дж/кг; l₀ - робота, що затрачена із зовні для забезпечення цієї теплової потужності, Дж/кг.