3.1 Определение параметров цикла p, V, t, u, h в узловых точках цикла.

Точка 1:

Давление 90 000 Па, температура273 К;

Удельный объем определим из уравнения состояния:

372·273/90000 = 0,964;

Внутренняя энергия:

0,716·273 = 195,168 ;

Энтальпия:

1,004·323 = 274,092 ;

Точка 2:

0,964/15 = 0,064;

Р₂= Р₁∙= 90 000·15^1,32 = 3211315 Па;

T₂=T₁∙=273·15^1,32-1 = 649 К;

0,716·649,000 = 464,782;

1,004·649 = 651,734 ;

Точка 3:

1,5*3211315=4816972 Па;

0,064 ;

Т₃= Т₁∙∙=T₂*1,5 = 974 К;

0,716·974 = 697,5;

1,004·974 = 978;

Точка 4:

0,1216 ;

4816973 Па;

Т₃∙= 974∙1,9=1851К;

0,716∙1851 = 1325;

1,004·1851 = 1858 .

Точка 5:

0964 ;

307000 Па;

931 К;

667 ;

935 .

3.2 Определение значений c, ,,q, l для каждого процесса цикла

Расчет изменения внутренней энергии процесса

465-195 = 270 ;

698-465= 233;

1325-698 =627;

667-1325= –658.

196-667=-471

Расчет изменения энтальпии процессов

652-274 = 378 ;

978-652 = 326 ;

1858-978 = 880;

935-1858 = -923.

274-925= -661

Расчет изменения работы процесса

1163 (273–649) = –438 ;

0;

277;

1221;

0.

Расчет изменения теплоты процессов:

,

269 –438= –169;

233 +0 = 233 ;

628-278= 905;

–658+1221 = 563.

-471+0

Расчет изменения средней теплоемкости процессов

,

–169 /(649–273)= –0,5;

233 /(974–649) = 0,717 ;

350 /(1851–974) = 1,03;

–471 /(273–931) = -06 .

0,7

3.3 Расчет работы цикла , термического КПД, и среднеидикаторного давления

Расчет работы цикла

–438 +0-278+1222+0 = 1061.

Расчет термического КПД цикла

.

Расчет среднеиндикаторного давления

1061/(0,964-0,064) = 1179 Па

3.4 Среднеинтегральные температуры процессов. Потери работоспособности.

Для расчета среднеинтегральной температуры, необходимо предварительно рассчитать энтропию в узловых точках цикла.

,

T₀ = 273 K, p₀ = 101 300 Па – параметры процесса при нормальном состоянии.

;

;

Определим среднеинтегральные температуры

4477 К;

2500К;

0,6.

Потери производительности:

-978.

3.5 Изображение цикла в P–v и T–s тепловых диаграммах.

Изображение цикла см. на рис.1.1 и 1.2 соответственно

3.6 Оптимизация цикла двигателя.

Чтобы улучшить КПД процесса, нужно стремиться поставить выше точку 2, и точку 4 на T–s диаграмме опустить ниже либо увести вправо. Практически этого можно добиться следующими способами: увеличить коэффициент предварительного сжатия , а также по возможности максимально приблизить коэффициент политропы к коэффициенту адиабаты.

4. РАСЧЕТ ЦИКЛА И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПАРОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ

Задача №2

Сопоставить значения термического КПД цикла Ренкина при следующих параметрах водяного пара перед турбиной КЕС: 1) Р₁= 3,5 МПа, t₁=435⁰С; 2) Р₁=9МПа, t₁=500⁰С; 3) Р₁= 13МПа, t₁= 560⁰C. Давление в конденсаторе во всех случаях равно 0,004МПа. В расчетах следует учитывать работу, затраченную на привод питательного насоса. Изобразить цикл в координатах h-s и T-s.

Решение

Схема ПСУ

ВЭ- водяной экономайзер

ПК- паровой котел

ПП-пароперегреватель

ПТ-паровая турбина

ЭГ-электрогенератор

Н-насос

Пар под высоким давлением и высокой температурой поднимается на лопатки паровой турбины, где расширяется адиабатически (1-2), при этом температура и давление снижаются; затем, пар поступает в конденсатор, где конденсируется (2-3) и в виде конденсата насосом нагнетается в пароводяной котел (3-4). В котле вода сначалав водяном экономайзере подогревается до температуры кипения (4-5); затем кипит в паровом котле, при этом образуется насыщенный водяной пар (5-6). Пар нагревается в пароперегревателе (6-1). Цикл повторяется.

Цикл Ренника в Т-s диаграмме

Цикл Ренкина состоит из следующих процессов:

• изобара линия 4-5-6-1. Происходит нагрев и испарение воды, а затем перегрев пара. В процессе затрачивается теплота .

• адиабата линия 1-2. Процесс расширения пара в турбине, то есть её вращение паром ().

• изобара линия 2-3 Конденсация отработанного пара с отводом теплоты  охлаждающей водой.

• адиабата линия 3-4. Сжатие сконденсировавшейся воды до первоначального давления в парогенераторе с затратой работы .

Построение цикла в T–s и h–s координатах.

Цикл изображенный в T–s и h–s координатах можно увидеть на рис 4.3 и 4.4.

Параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла сводим в таблицу 1:

Таблица 1.

Вариант 1

№	Темпера-тура t, оС	Давление Р, МПа	Энтальпия h, кДж/кг	Энтропия s, Дж/(кг К)
1	435	35	3295	6,9
2	-	0,04	2096	6,9
3	28	0,04	121	0,42

Вариант 2

№	Темпера-тура t, оС	Давление Р, МПа	Энтальпия h, кДж/кг	Энтропия s, Дж/(кг К)
1	500	90	3385	6,62
2	-	0,04	2000	6,62
3	28	0,04	121	0,42

Вариант 3

№	Темпера-тура t, оС	Давление Р, МПа	Энтальпия h, кДж/кг	Энтропия s, Дж/(кг К)
1	560	130	3500	6,59
2	-	0,04	1995	6,59
3	28	0,04	121	0,42

Термический КПД цикла:

;

.Вариант 1:

Вариант 2:

Вариант 3:

Вывод: КПД в вареанте 3 выше.