книги из ГПНТБ / Васильев В.К. Термодинамические основы исследовательского проектирования судовых энергетических установок
.pdf— точка 20 с параметрами Т 20 и рмакс— конец изоэнтропийного процесса сжатия;
•— точка 4о с параметрами Т40 и рмин— конец изоэнтропийного процесса расширения.
Температуры Т 20 и Ti0 рассчитываются по уравнениям изоэнтропийных процессов сжатия и расширения при известных координа тах начала этих процессов.
На рис. 6 были нанесены также дополнительные циклы. Рассмо трим их.
1. Ц и к л «т». Определяется характерными точками 3, 4', 3' и 4 с параметрами процессов изоэнтропийного расширения 3—4'; изобарного теплообмена 4'—3' при давлении р"\ изоэнтропийного расширения 3'—4; изобарного теплообмена-4—40 при давлении pmln;
изоэнтропийного сжатия |
4 0—4'. Этот цикл смыкается с циклом |
. . . О . . . по изоэнтропе |
s3, причем участок 4'—4 0 изоэнтропы при |
расширении проходит в одном направлении, а при сжатии — в дру гом, противоположном (4о—4'). Так как оба эти процесса обратимы, то при смыкании цикла . . . О . . . с циклом «т» конечная точка обоих процессов приходит в состояние 4', с этой точки начинается следующий, изобарный процесс цикла «т».
Полезная отдача цикла «т» определяется разностью энтальпий Д /з-4' и внешним теплообменом AtV-з ', измеряемым площадью под изобарой 4'—3' до изобары 4—40. Эта разность энтальпий исполь зуется для выработки механической энергии в изоэнтропийном процессе расширения 3'—4.
Величина AtV_зздесь измеряется работой изотермического процесса расширения 3— 3' при постоянной температуре Тмакс. По свойству термодинамических функций она определяется прираще нием —Ag3- 3' функции g. Таким образом, в цикле «т» мы видим гра фическое изображение энергообмена, зафиксированного в табл. 35:
Д Т( s ) з _ з - — Д г ’з ' _ 4 ' - | - ( — A g e — з * ) >
ився полученная извне тепловая энергия уходит на трансформацию
втехническую работу LT:
LT = Дг‘з'_4' -f- (— Д§з_з').
Рассмотренный дополнительный цикл «т» дал увеличение энтропии
s3 — s3 = Asp, что позволило использовать часть полезной площади 3—6—40—3, потерянной в цикле 0. Отметим, что соответственно уве личилась теплоотдача холодному источнику в изобарном процессе
охлаждения 4—40 на величину — в ущерб термодинами ческому к. п. д. цикла «т», но с выигрышем в использовании энерго емкости рабочего агента.
Диаграмма Т— s исследуемого на рис. 6 цикла составлена для газов, подчиняющихся уравнению состояния (204) по таблицам источника [72].
319
При уточнении термодинамических расчетов для паров и газов, подчиняющихся уравнению состояния (222), мы должны использо вать двухпараметрическую зависимость параметров состояния от Т и р, применяя в расчетах таблицы источника [22]. Однако в этом случае целесообразно упростить расчеты, чтобы исключить влияние
величины а |
= pvIRT на параметры характеристических |
точек, |
принимая а |
= 1. Используя этот прием для случая реальных газов |
|
и паров, получим более простое построение диаграммы Т—s |
слож |
|
ного цикла и с меньшей затратой труда и времени найдем приемлемую комбинацию простых циклов, которая не изменит своих свойств при дальнейшем уточнении расчетов по таблицам источника [22].
2. Ц и к л «к». Совершенно так же, как было сделано на рис. 6 для сложного цикла ГТУ, можно использовать часть потерянной в основном цикле площади 1—20—2к. Здесь прибавляется к полез ной работе цикла О площадь 2'—2"—2"'—20—2' за счет снижения затраты внешней механической энергии для привода компрессора. Одновременно увеличивается теплоотдача холодному источнику на участке 2'—2" изобары р ' . Таким образом, здесь, как и в цикле «т», получается выигрыш в использовании энергоемкости рабочего агента.
Диаграмма Ъ—SHa рис. 6 имеет только два дополнительных цикла: один «т» и один «к». Можно было бы, пристраивая к первому из них последующие, использовать многоступенчатый нагрев рабочего агента в процессе расширения и многоступенчатое охлаждение в ком прессорной части установки. Эти меры приведут прежде всего к более полному использованию энергоемкости рабочего агента с соответ ствующим снижением его секундного расхода. Вместе с тем приме нение дополнительных циклов расширяет специальные меры, позво ляющие проектанту так сконструировать сложный цикл, чтобы с не обходимой полнотой удовлетворить и другие специфические требо вания, предъявляемые к энергетической установке.
Рассмотренный путь усложнения циклов и получение за счет этого нужных специфических свойств энергетической установки особенно важен для парожидкостных и, в частности, пароводяных циклов. Идеализируя такие циклы, необходимо иметь в виду, что выбор температуры Тмин связан здесь с давлением рмин конца про цесса расширения, так как главное отличие парожидкостных циклов от газовых заключается в использовании в процессе сжатия конден сированной фазы рабочего агента. Доведя в особом конденсационном устройстве парожидкостную смесь до нулевого паросодержания (х — 0), можно сообщить чистому конденсату любое нужное давле ние, причем на процесс сжатия будет затрачено весьма небольшое количество механической энергии.
Идеализируя пароводяной цикл, можно считать конденсат не сжимаемым и принять, что состояние воды в начале процесса ее сжатия определяется одной точкой на диаграмме Т—s, имеющей одну температуру и два давления: рмин и рмакс. Как видим, в идеали зированном паросиловом цикле Ттп можно считать температурой конденсации при принятом давлении рмин изоэнтропийного процесса
320
расширения от точки,- определяемой значениями Тмакс и рмакс. С этим в первую очередь приходится считаться при построении на диаграмме Т— s основного цикла.
Иллюстрируя дальнейшее изложение особенностями использо вания пароводяных циклов, можно сказать, что в настоящее время в современных высокоэкономичных ПТУ в качестве рмин рацио нально принимать давление 0,03 • 105 Па, что дает значение ts = = /мин = 24,10° С, или Тмин = 297,25 К. Эта же изотерма в двухфаз ной области диаграммы Т—s будет изобарой рмин. Конечными точ ками ее служат точки пересечения с правой и левой ветвями линии насыщения, нанесенной на диаграмму Т—s. Граничные точки опреде ляются значениями энтропии в них; в нашем конкретном случае
эти значения по таблицам источника |
[22] |
определяются так: правая |
||||
точка |
х = 1; |
сухой |
насыщенный |
пар; |
s" — 8,5776 |
кДж/(кг-К); |
левая |
точка |
х = 0; |
чистый конденсат; |
s' = 0,3543 |
кДж/(кг-К). |
|
Мы приводим эти цифры с целью показать максимальную протя женность современного пароводяного энергетического цикла по коор динате s диаграммы Т —s. Она получается как разность энтропии s"
и s':
s" _ s' = 8,5776 — 0,3543 = 8,2233 кДж/(кг-К).
Эта протяженность устанавливается выбором значений предельных давлений рмакс и рмин в цикле. Она существенна, поскольку ее цифро вым значением определяется и количество располагаемой тепловой энергии A (Ts), вкладываемой в цикл извне, и количество механиче ской энергии, вырабатываемой в цикле и передаваемой потребителю. Последнее количество измеряется произведением AT As и графи чески изображается на диаграмме Т—s площадью, ограниченной изо барами рмакс и рмин и изотермами Тмакс и Гмин. В эту площадь должен вписаться реальный цикл энергетической установки: основной его цикл «О» и комплекс добавочных циклов «т» и «к». Остаться незапол ненной должна минимальная часть располагаемой площади, заклю ченной внутри контура, образованного предельными изотермами и предельными изобарами.
Ниже будет показано, как можно подойти к проектированию сложного энергетического цикла, выполняя это требование, н; конкретном примере пароводяного цикла.
В § 7 были рассмотрены сложные циклы современных ГТУ. Целесообразно сравнить результаты этого анализа с особенностями сложных циклов ПТУ. Обращаясь к табл. 1 расчетов простого цикла
ГТУ, можно установить, что при изменении отношения давлений - -
от 1 до 20 энтропия в процессе расширения меняется от 8,0051 до 7,1453 кДж/(кг- К), т. е. на 0,8598 кДж/(кг- К), а в процессе сжатия — от 7,5215 до 6,6617 кДж/(кг-К), т. е. на ту же величину. Если по этим данным построить для ГТУ на диаграмме T— s цикл ОК по тому же методу, который был описан для ПТУ, можно будет сравнить протяженность по оси s предельных циклов ГТУ и ПТУ. Сравни вая полученные выше цифры: 8,2233 для пароводяного цикла и
21 В. К. Васильев |
321 |
0,8598 для газотурбинного, видим, что протяженность по оси $ у первого почти в десять раз больше, чем у второго.
Вернемся к предельному сложному циклу ПТУ. Построим его диаграмму Т—s, пользуясь таблицами источника [72], т. е. приняв для водяного пара уравнение состояния в форме (204). Получим на диаграмме Т—s полную эквидистантность изобар по изотермам, и в производимом исследовании нам потребуется нанести по точкам
Рис. 52. Диаграмма t—s сложного цикла.
только одну единичную изобару, как это делалось и в случае газо турбинных циклов. Для построения изобары при постоянном давле нии р ! = 1 ■105 Па используем табл. 12 источника [72].
Остальные изобары будем строить по мере надобности, смещая точки единичной изобары по изотермам на величину, вычисляемую по формуле (7):
R In р = s° — s.
При р <■ Pi изобара р сдвигается вправо (в сторону роста энтро пии), а при р >■ р х— влево (в сторону уменьшения энтропии).
При построении предельного цикла следует нанести на диаграмму лишь две предельные изобары, что и сделано на рис. 52. Для выбран
ных выше |
предельных |
давлений: рмин = 0,03-10* Па и |
рмакс = |
|||
= 240 • 105 |
Па |
рассчитываем соответствующие |
значения |
величины |
||
сдвига точек единичной изобары: |
|
|
|
|||
As0,o3 = |
s — s° = |
—R In 0,03 = |
+1,6183 |
кДж/(кг-К) |
||
и |
|
|
|
|
|
|
As240 = |
s — s° = |
—R In 240 = |
—2,5294 кДж/(кг- K). |
|||
Здесь для водяного пара принято й = |
0,46151 кДж/(кг-К). |
|||||
322
Таким образом, на рис. 52 получаем поле диаграммы, ограничен ное площадью 1— 2— 3— 6— 1, контур которой образован двумя пре дельными изотермами и двумя предельными изобарами. Этой пло щадью измеряется предельное значение полезной отдачи цикла ОК, соответствующего выбранным граничным значениям температур и давлений. Для удобства сопоставления пароводяных циклов с газо выми обозначениями характерных точек на рис. 6 и 52 приняты оди наковые.
В процессе сопоставления отметим прежде всего невозможность выделения на площади 1—2—3—6—1 площади основного цикла О тем методом, как это было сделано на рис. 6. На рис. 52 изоэнтропа сжатия, проведенная из точки 1 начала процесса, не пересекает в пре делах диаграммы изобару рмакс. Объясняется это, во-первых, вклю чением фазовых переходов конденсации и испарения в процессы охлаждения, сжатия и нагрева рабочего агента. Фазовые переходы протекают при постоянном давлении и постоянной температуре, но со значительным увеличением энтропии при нагреве и значитель ным уменьшением ее при охлаждении. На диаграмме рис. 52 это должно повлечь за собой значительный сдвиг точки 3 вправо и точки 1 влево по изотермам. Другой причиной является принятое нами до пущение независимости параметров точек диаграммы от давления: при учете этой зависимости мы не получим на диаграмме Т—s экви дистантных по температурам изобар. В области низких давлений в диаграмме Т— s изобары будут иметь меньший наклон, чем в области высоких давлений.
Отмеченные результаты сравнения предельных циклов современ ных ГТУ и ПТУ во многом объясняются также влиянием отношения
давлений рмакс1рМт в этих циклах. В рассмотренных нами конкрет ных примерах это отношение для циклов ГТУ равно 20, а для цикла ПТУ оно равно 8000. В циклах ГТУ обе предельные изобары всегда лежат рлево от единичной изобары, а в циклах ПТУ единичная изобара всегда оказывается между этими предельными изобарами.
Перечисленные обстоятельства заставляют пересмотреть целе сообразность выделения основного цикла О из состава сложного предельного цикла. Оставляя в силе все допущения, принятые при идеализации теплофизических свойств рабочего агента, включим в ос новной цикл О все операции по подготовке рабочего агента к процессу изоэнтропийного расширения с началом в точке 3, а также сам изоэнтропийный процесс. При этом оказывается удобным упростить процесс подготовки, приняв его изотермическим при температуре
Т1 макс*
На диаграмме, представленной на рис. 52, этот процесс изобразится прямоугольником 30—310—<?!—3, площадь которого измеряется произведением Гма;кс на As31_ g, первый сомножитель которого изве-, стен, а второй подлежит определению. Выполняя расчет, следует найти все количество теплоты Q±, полученной рабочим агентом в по-, следовательно идущих отдельных процессах подготовки, показанных на диаграмме Т— s (см. рис. 7). Это будут процессы: 1—2 — энтро пийного сжатия конденсата: 2—3' — нагрева сжатого конденсата до
21 |
323 |
температуры испарения при давлении р 2\ 3'—3 " — испарения при этом давлении; 3"—3 — изобарного перегрева пара до темпера туры Т 3. Получив таким образом значение Qlt вычислим искомую величину приращения энтропии по формуле (см. рис. 52):
Предполагается, что в найденное значение As войдут все особен ности перечисленных процессов подготовки, которые учитывались при определении Qx по процессам диаграммы Т— s (см. рис. 7).
Эта условность при идеализации процессов цикла может быть при нята и для других форм подготовки рабочего агента к процессу расширения. Нужно только правильно вычислить значение внешнего теплообмена Qx (например, в случае сверхкритических параметров точки 3 процесс подготовки пойдет по изобаре 1— 3 полностью, ле жащей в однофазной области диаграммы Т—s). При правильном определении Qx всегда будет существовать равенство
Q1 ~ н — ч>
где i3 и i{ представляют собой значения энтальпии соответственно точек 3 и 1 на рис. 7 и могут быть получены из таблиц источника [22 ] по известным параметрам Т и р.
Таким образом, основным идеализированным циклом подготовки О можно считать цикл З г—3—30—<310 (см. рис. 52) с процессами изо термического теплообмена 5Х— 3 и изоэнтропийного расширения
3—3 0. |
Оценивая Qu |
как было указано выше, можно рассчитать |
|
As31_ 3 |
и на основе |
изоэнтропийного процесса расширения 3—30 |
|
найти |
эффективность цикла |
О: |
|
|
|
|
ТмаксA s3i - 3 |
Знаменатель этой |
дроби |
вследствие изотермичности процесса |
|
З г— 3 будет равен приращению функции g в изотермическом про цессе Зг—3:
Т’макС AS31-3 — — А^зх.з-
Нанеся цикл О на диаграмму t—s (см. рис. 52), видим, что распо лагаемая площадь сложного цикла 3—6—1—30— 3 осталась неис пользованной. Очевидно, для ее использования следует присое динить к циклу О добавочные циклы «т». Число этих циклов и их энергоемкость предоставляется выбрать расчетчику, причем он имеет возможность использовать эту свободу выбора для наилучшего удо влетворения требований к суммарному сложному циклу 1—2—
3— 6— 1.
3 2 4
Делим участок изотермы ?макс 3—6 на некоторое число произ вольно намеченных участков 3—3'; 3'-—3"; 3"—3"'; 3"'—6. По пара метрам точек деления 3', 3", 3"' находим изобары р ', р", р "', исполь зуя формулу (7), и определяем точки пересечения этих изобар с изоэнтропами 3—4'\ 3'—4"; 3"—4"'\ 3'"—4. Получаем на поле диаграммы характерные точки: 4', 4", 4'", 4, в которых кончаются изоэнтропийные процессы расширения в циклах: «тг» — в первом добавочном, «т2» — во втором добавочном, «т3» — в третьем добавочном и «т4» —
вчетвертом, последнем. На диаграмме заштрихованные треугольные площадки «т2»» «т2», «т3» измеряют полезную отдачу изотермических процессов расширения: 3—3'; 3'—3"; 3"—3"'. При расчетах идеали зированных циклов вопрос об отказе от применения процессов изотермического расширения и изотермического теплообмена теряет свою актуальность, и эти процессы могут рассматриваться, как и вся кие другие. Поэтому здесь можно не заменять их эквивалентными процессами. Последний из процессов, «т», изотермически не реали зуется, как соответствующий ему изобарный процесс нагрева. Про цесс расширения в четвертом добавочном цикле «т» принят изоэнтропийный; он заканчивается в точке 4, являющейся концом процессов расширения всего сложного цикла. Реализуя суммарный процесс расширения от начальной точки 3 до конечной 4, получим его
ввиде последовательно проходимых характерных точек: 3—3'—3"—
3'"-—4. В этом процессе внешний теплообмен осуществляется по изо термам 3—3', 3'—3", 3"—3'". В таком случае изобарные переходы на диаграмме (см. рис. 52) идут по стрелкам, показывающим направлен ность процессов в замкнутых добавочных циклах «Tj», «т2» и «т3»,
иявляются процессами теплообмена с холодным внешним источ ником в указанных добавочных циклах.
Вдальнейших уточненных расчетах рассматриваемых циклов перед проектировщиком встанет задача осуществления их при по мощи адиабатных машин и изобарных теплообменных аппаратов. Тогда придется изотермические процессы расширения в дополнитель ных циклах заменить эквивалентными процессами изоэнтропийного расширения с последующим изобарным нагревом рабочего агента. От этого стрелки обхода треугольных контуров добавочных циклов «т» изменяют свое направление, и течение процессов будет обратным: процессы расширения сделаются процессами сжатия, а изобарные процессы внешнего охлаждения будут процессами внешнего нагрева
инаоборот. Очевидно, в таких условиях полная эквивалентность за меняющего и заменяемого процессов обязательно должна быть обусловлена обратимостью процессов, что в действительности не может быть осуществлено. Поэтому, если в тепловых расчетах циклов мы будем использовать таблицы источника [22], а не [72], то изме нится положение характерных точек на диаграмме t—s, а вследствие
этого изменятся и контуры всех рассчитываемых циклов. С резуль татами учета истинных теплофизических свойств рабочего агента мы уже встретились в расчетах по табл. 3 5 и 3 6 . Влияние этого об стоятельства на расчеты сложных парожидкостных циклов рассмо трим в следующей главе.
325
Конструируя сложный пароводяной цикл при больших отноше ниях Т’макс/7’мин и рМакс/Рмин на диаграмме (см. рис. 52), мы отказались от осуществления последнего добавочного цикла «т4», заменив его изоэнтропийным процессом расширения 3"'—4. Точка 4 лежит на изобаре рмин и дальнейшее расширение рабочего агента становится невозможным. Очевидно, при таких условиях теряет смысл внешний изобарный нагрев 4—6. Однако положение точки 4 на изобаре рмин далеко не безразлично при проектировании сложного цикла. Оно ока зывает большое влияние на внутренний регенеративный теплообмен в цикле и позволяет регулировать его в желательном направлении. Выбор этого направления должен основываться на общих свойствах регенеративного теплообмена и требует особого рассмотрения, ко торое будет выполнено в следующей главе.
На диаграмме, представленной на рис. 52, были рассмотрены только добавочные циклы «т». Подобные им добавочные циклы «к» мы не рассматривали, так как они всем комплексом вошли в упрощен ный изотермический процесс Зг— 3 (см. рис. 52) подготовки рабочего агента к расширению в турбинах. В парожидкостных циклах про цесс подготовки протекает главным образом в среде несжимаемой жидкости, и суммарная его значимость при идеализации цикла зна чительно меньше, чем значимость добавочных процессов «т». Но при уточненных расчетах парожидкостного цикла процессы подготовки должны быть рассмотрены с большим вниманием, поскольку они определяют степень приближения действительных температур и давлений начала процессов расширения и сжатия к принятым пре дельным значениям этих начальных параметров.
Уточненные расчеты сложных парожидкостных циклов должны затронуть и основной цикл «О». Поскольку в него включена подго товка рабочего агента к начальной стадии процесса расширения (точка 3 на рис. 52), то именно в этом цикле только и возможно осу ществление регенеративного подогрева конденсата. В настоящее время в регенеративных процессах пароводяных циклов используется возврат в цикл преимущественно теплоты испарения рабочего агента путем конденсации в подогревателях отборов пара из расширяю щегося потока при давлениях, обеспечивающих конденсацию гре ющего пара отборов в соответствующих ступенях подогрева кон денсата. '
Известная термодинамическая теория регенеративных циклов только условно связывается с ее практическим осуществлением. Однако эту связь надо найти. С этой целью в гл. IV будет подробнее рассмотрен регенеративный подогрев конденсата в пароводяных циклах.
Содержанием четвертой главы является анализ сложных парово дяных циклов с их термодинамическими расчетами. При этом пред полагается не только рассмотреть термодинамические расчеты опре деленных тепловых схем, но и дать практическую оценку принятых и осуществленных в этих схемах решений, чтобы наметить пер спективы их дальнейшего развития.
326
ГЛАВА IV
РЕАЛЬНЫЕ СЛОЖНЫЕ ПАРОВОДЯНЫЕ ЦИКЛЫ
§ 40. ПЕРЕХОД ОТ ИДЕАЛИЗИРОВАННОГО ПАРОВОДЯНОГО ЦИКЛА К РЕАЛЬНОМУ
Рассмотрим показанный на рис. 52 сложный идеальный цикл 1—2—3—6— 1, сложность которого объясняется главным образом большими отношениями Таакс/Т мин и рмакс/Рмин предельного цикла. Можно видеть, что обычное использование процесса расширения по изоэнтропе 3—30 и процесса сжатия по изоэнтропе 1—Г оставляет между этими двумя линиями процессов площадь 3—30—1—Г —3. не использованную в данных процессах.
Цикл «О» (на диаграмме i—s рис. 52: 30—310—Зг—3—30) будет эквивалентен циклу 3$—2—3—30, где процесс изотермического расширения З г— 3 заменен процессом изоэнтропийного расширения 3—30 совместно с процессом изотермически-изобарного сжатия 30—2 и изобарного нагрева 2—3. Вследствие эквидистантности изобар по изотермам (см. рис. 52) можно сдвинуть цикл «О» (30—2—3—30) по изотермам в положение 60—1—6—60 и таким образом заменить идеа лизированный цикл 1—2—3—6— 1 (цикл «ОК») классическим циклом Карно 6й—30—3—6—60. Обратимость всех процессов обоих циклов («ОК» и «К») позволяет считать внешний энергообмен и теплообмен происходящими по изотермам 3— 6 с горячим источником и по изо термам 60—30— с холодным. Изоэнтропы 30— 3 сжатия и 6—60 расширения взаимно балансируются, давая совместно нулевую по лезную отдачу механической энергии внешнему потребителю.
Цикл на диаграмме t—s (см. рис. 52) может относиться не только к идеализированным предельным циклам с парожидкостным рабочим агентом, но и к циклам с любым газовым рабочим агентом. Рассматри вая газовые циклы на диаграммах t—s (см. рис. 1 и 5), можно заме тить, что в обоих этих циклах энтропия точки 1 начала процесса сжа тия оказывается меньшей, чем энтропия точки 3 начала процесса расширения (sa < s3). Объясняется это в реальных газотурбинных циклах только тем, что они протекают при малых отношениях пре дельных давлений и заданном отношении предельных температур. Если бы в этих циклах при неизменном значении рмин можно было увеличивать рмакс, то, делая это, мы оставляли бы неизменной точку 1 с ее энтропией slt но сдвигали бы в диаграмме t—s изо бару рмакс влево, и при неизменной предельной температуре tMaKC получали уменьшение энтропии s 3 точки 3. Величина s3 стремилась бы к slt и при определенном значении рмакс эти значения энтропии ока
зались бы |
равны (Si = s 3). |
Выше, в § 7, это значение рмакс было |
вычислено |
при значении t3 = |
760° С и оказалось равным 107,86 бар. |
Это давление не настолько высокое, чтобы считать его недости жимым при дальнейшем усовершенствовании газотурбинных уста-
327
ноВок. При повышении максимальной температуры цикла Давле ние Рмакс растет. Например, при t3 — 1200° С можно тем же расчетом, при том же значении sx = 6,6617 кДж/(кг-К) найти значение энтро
пии S3, связанное со значением рмакс формулой
S3 = 6,6617 + R In рмакс.
Значение s®здесь следует взять из табл. 2 источника [72] соответ
ственно температуре t3 — 1200° С. Получаем s® = 8,4233 кДж/(кг-К). Тогда
^ |
S° |
S® |
8,4233— 6,6617 |
|
__ 3 |
1 |
6,1380, |
||
г макс |
|
д |
0,2870 |
|
|
|
|
|
|
откуда |
|
|
|
|
|
Рмакс = |
463,1 ДО5 Па. |
|
|
Такой результат для циклов ГТУ нельзя считать нереальным, как может показаться на первый взгляд. Дело в том, что простой цикл с адиабатными машинами и изобарными теплообменными, аппаратами здесь перестает быть пригодным. Появляется надобность либо в принятии изотермических процессов расширения и сжатия и в использовании изотермических же теплообменных аппаратов, либо в переходе на сложные циклы, которые могут быть осуще ствлены и в традиционных конструкциях оборудования тепловой схемы.
На рис. 52 показан предельный .идеализированный цикл, который можно использовать не только для пароводяных, но и для газовых циклов. Такой сложный цикл может делиться на комплекс состав ляющих простых циклов не только изоэнтропийными линиями про цессов, как показано на диаграмме рис. 52. Линиями раздела по лезной площади предельного цикла могут быть как изотермы, так и другие линии, в зависимости от особенностей тепловой схемы. Примером такого сложного цикла служат циклы парогазовых энер гетических установок, хорошо известные в энергетике, в том числе судовой. Другой пример — установки атомных электростанций с раз личного рода теплоносителями атомных реакторов. В схему сложного цикла могут быть включены и генераторы магнитогидродинамической установки. Тепловые схемы и циклы таких установок приведены в источнике [55]. Освоение этих сложных циклов и умение правильно выполнить их термодинамические расчеты в настоящее время обяза тельны для специалиста энергетика. Наилучшим методом такого освоения можно считать анализ термодинамических расчетов наи более перспективных для ближайшего будущего новых тепловых схем. В данной главе это будет сделано применительно к судовым паротурбинным энергетическим установкам. Развернутая на этом примере методика термодинамических расчетов сложных циклов может быть применена и к другим таким же сложным циклам с рабо чими агентами различного химического состава и разных теплофизи ческих свойств.
328
