
- •1. Классификация турбомашин.
- •2. Основные параметры, характеризующие турбомашины.
- •3. Основные геометрические характеристики.
- •4. Основные типы решеток и движений.
- •5. Схема проточной части.
- •6. Треугольники скоростей.
- •7. Уравнение сохранения энергии для цкм.
- •8. Уравнение сохранения энергии для тд.
- •9. Эксергия. Эксергетические потери и кпд.
- •10. Основные критерии подобия турбомашин.
- •11. Устройство и принцип действия поршневого компрессора.
- •12. Теоретический рабочий цикл поршневого компрессора.
- •13. Устройство и принцип действия поршневого детандера.
- •14. Процессы, протекающие в цилиндре с реальным хладагентом. Процесс заполнения мертвого пространства.
- •15. Процессы, протекающие в цилиндре с реальным хладагентом. Процесс наполнения.
- •16. Процессы, протекающие в цилиндре с реальным хладагентом. Процесс расширения.
- •17. Процессы, протекающие в цилиндре с реальным хладагентом. Процесс выхлопа.
- •18. Процессы, протекающие в цилиндре с реальным хладагентом. Процесс выталкивания.
- •19. Процессы, протекающие в цилиндре с реальным хладагентом. Процесс обратного сжатия.
- •20. Принцип действия криогенной газовой машины.
17. Процессы, протекающие в цилиндре с реальным хладагентом. Процесс выхлопа.
П
роцесс
3–4 в цикле ПД является процессом выхлопа,
иногда его называют процессом свободного
выпуска газа. Этот процесс нестационарен
и неравновесен. Уменьшение энтальпии
определяется затратой работы на
выталкивание газа. Рассмотрим схему
процесса рис. 3.1. В цилиндре находится
хладагент с энтальпией i3
температурой Т3
и давлением р3
выпускной клапан закрыт. После открытия
выпускного клапана масса хладагента
М'
вытечет из цилиндра, а другая часть М"
останется в цилиндре. При этом энтальпия
,
которая характеризует обе массы газа,
уменьшится
.
Для процесса выхлопа идеального газа при отсутствии теплоподвода после подстановки уравнения идеального газа и зависимостей i=срТ в это уравнение получаем формулу, определяющую среднемассовую температуру:
.
Если
процесс выхлопа протекает в двухфазной
области, то температура Т4
определяется как температура насыщения
при давлении р4.
Масса хладагента, оставшаяся в цилиндре,
в адиабатном процессе изменяет параметры
по изоэнтропному закону, и можно
определить плотность
по энтропии s4=s3
и давлению р4,
это даст возможность найти массу
следовательно, масса хладагента, вышедшая
в трубопровод, М'=М–М".
Величина теплоподвода в процессе 3–4
,
где
α3–4
– коэффициент теплообмена между
хладагентом и стенкой цилиндра;
– площадь поверхности теплообмена;
– время протекания процесса 3–4.
Предположим,
что к хладагенту, оставшемуся в цилиндре,
подведена часть теплоты
,
а другая часть теплоты подведена к
хладагенту, вышедшему из цилиндра в
процессе выхлопа:
.
Таким образом, можно уточнить энтальпию и плотность хладагента, оставшегося в цилиндре в конце процесса расширения
;
.
Уточнение параметров хладагента можно получить за счет организации итерационного процесса. Из уравнения баланса смешения определим энтальпию хладагента, вышедшего из цилиндра в процессе 3–4:
.
18. Процессы, протекающие в цилиндре с реальным хладагентом. Процесс выталкивания.
В
процессе выталкивания 4–5 допускается
постоянство давления, а это приводит
(при отсутствии теплообмена) к равенству
термодинамических параметров хладагента:
ρ5=ρ4,
i5=
,
T5=T4
и т.д.
Наличие теплоподвода к хладагенту от стенок цилиндра приводит к тому, что
;
р5=р4;
ρ5=f(p5,
i5).
Выпуск хладагента производится в двух процессах: 3–4 и 4–5, поэтому из уравнения теплового баланса может быть найдена энтальпия хладагента, покинувшего цилиндр:
.
19. Процессы, протекающие в цилиндре с реальным хладагентом. Процесс обратного сжатия.
В процессе обратного сжатия 5–6 можно сделать допущение о постоянстве массы газа, т.е. не учитывать влияния утечек, теплообмен же учитывать следует. В идеальном детандере этот процесс следует рассматривать как изоэнтропный, в реальном детандере это политропный процесс. Плотность хладагента в этом процессе изменяется
.
В
изоэнтропном процессе сжатия
термодинамические параметры хладагента
определяются из условия s6=s5
и, следовательно,
;
;
и т. д.
Рассматривая процесс сжатия политропным, введем политропный КПД этого процесса:
.
При допущении о линейном характере изменения температуры получаем
.
где
α5–6
– коэффициент теплообмена хладагента
со стенками в процессе 5–6;
– средняя площадь поверхности теплообмена
в этом процессе;
– время протекания процесса обратного
сжатия.