Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Васильев В.К. Термодинамические основы исследовательского проектирования судовых энергетических установок

.pdf
Скачиваний:
17
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
16.8 Mб
Скачать

— 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 04'. 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 3640—3, потерянной в цикле 0. Отметим, что соответственно уве­ личилась теплоотдача холодному источнику в изобарном процессе

охлаждения 440 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 1202к. 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 12361, 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 12361 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 30310—<?!—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: 12 — энтро­ пийного сжатия конденсата: 23' — 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 г330—<310 (см. рис. 52) с процессами изо­ термического теплообмена 5Х— 3 и изоэнтропийного расширения

33 0.

Оценивая Qu

как было указано выше, можно рассчитать

As31_ 3

и на основе

изоэнтропийного процесса расширения 330

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 Зг3:

Т’макС AS31-3 — — А^зх.з-

Нанеся цикл О на диаграмму t—s (см. рис. 52), видим, что распо­ лагаемая площадь сложного цикла 36130— 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», «ти «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 46. 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—36 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 1Г оставляет между этими двумя линиями процессов площадь 3301Г 3. не использованную в данных процессах.

Цикл «О» (на диаграмме i—s рис. 52: 30—310—Зг330) будет эквивалентен циклу 3$—2—3—30, где процесс изотермического расширения З г— 3 заменен процессом изоэнтропийного расширения 330 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 601660 и таким образом заменить идеа­ лизированный цикл 1—2—36— 1 (цикл «ОК») классическим циклом Карно 303660. 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 6030— с холодным. Изоэнтропы 30— 3 сжатия и 660 расширения взаимно балансируются, давая совместно нулевую по­ лезную отдачу механической энергии внешнему потребителю.

Цикл на диаграмме ts (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

^

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

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ