Лекции / Лекция 10
.pdf
ЭФФЕКТИВНОСТЬ НЕОБРАТИМОГО ЦИКЛА
Для определения эффективности преобразования энергии в необратимом цикле вводится понятие действительного (внутреннего)
КПД цикла i
|
|
= д |
/ |
|
= |
пол |
/ |
д |
/ пол |
= |
|
|
|
пол |
|
|
1 |
пол |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lд пол
– действительная полезная работа, произведенная
рабочим телом в необратимом цикле.
η0i= дпол/ пол – внутренний относительный КПД, характеризующий уровень необратимых потерь энергии в цикле.
Lд
пол
ЭФФЕКТИВНОСТЬ НЕОБРАТИМОГО ЦИКЛА
Для оценки эффективности преобразования в действительном цикле необходимо ответить на два вопроса:
1. Насколько велик КПД соответствующего обратимого цикла теплосиловой установки, осуществляемого в том же интервале температур, и от каких факторов он зависит. Требуется эталон для сравнения.
2. Насколько велики необратимые потери энергии в реальном цикле установки. Как распределяются потери по отдельным элементам цикла.
Lд
пол
МАКСИМАЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЦИКЛА. ЦИКЛ КАРНО
|
|
|
|
d |
|
||
η |
|
= 1 − |
|
|
|
= 1 − |
/ |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
||
|
|
S |
|
|
T |
= |
1 |
|
T dS - средняя температура участка подвода тепла |
|
|
|||
abc |
|
|
|
|
|
|
|
abc |
|
T |
= |
1 |
|
T dS |
|
||||
adc |
|
S |
|
|
|
|
adc |
||
|
|
|
||
- средняя температура участка отвода тепла
S = Sc – Sa
к |
|
T2 |
|
η t |
=1− |
|
- термический КПД |
|
|
T1 |
|
|
|
цикла Карно |
КПД цикла Карно не зависит от
рода рабочего вещества
Цикл Карно
Lд
пол
ОБОБЩЕННЫЙ ЦИКЛ КАРНО. РЕГЕНЕРАЦИЯ ТЕПЛА
Такой же термический КПД, как у цикла Карно, имеет обратимый цикл, состоящий из двух изотерм 1-2 и 3-4 и двух эквидистантных кривых 2-3 и 4-1, в котором тепло, отводимое от р.т. На участке 2-3, передается через специальные теплообменники на участок 1-2. Такой цикл называют обобщенным циклом Карно.
Использование теплоты, выделяющейся при переходе рабочего тела в цикле от температуры T1 к меньшей температуре T2 (участок 2-3), для нагрева рабочего тела от температуры T2 до T1 на противоположном участке цикла (4-1) называют регенерацией тепла.
Регенерация тепла может быть полной (как в обобщенном цикле Карно)
или частичной. Однако во всех случаях она обуславливает
повышение КПД цикла.
Повышение термического КПД цикла за счет приближения его к циклу Карно называют оптимизацией цикла.
Lд
пол
ОЦЕНКА УВЕЛИЧЕНИЯ КПД ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРЕДЕЛЬНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛА В ПАРОТУРБИННОМ ЦИКЛЕ
Если в цикле 1-2р-3,4-5 регенерация тепла не осуществляется, то он преобразуется в цикл 1-2-3,4-5. Тогда на участке 1-2 тепло от рабочего тела не отводится, а на участке 3,4-5 подводится от внешнего источника.
ОЦЕНКА УВЕЛИЧЕНИЯ КПД ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРЕДЕЛЬНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛА В ЦИКЛЕ
s |
2 |
= s |
, s |
= s |
4 |
|
1 |
3 |
|
Δηр = ηр − ηб.р
ηб.р = 1 − 23/ 41
q23 = T2 (s2 − s3 )
1
q |
41 |
= |
|
Tds = T (s |
− s |
4 |
) |
|
|
1 1 |
|
|
|||
|
|
|
4 |
|
|
|
|
б.р |
|
р |
= 1 − 2/ 1 |
η |
= 1 − 2/ 1, |
η |
|
|
|
|
|
||
|
− |
|||||
Δηр = ηр − ηб.р = |
2 |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
1 |
|
|
|
ОЦЕНКА УВЕЛИЧЕНИЯ КПД ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРЕДЕЛЬНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛА В ЦИКЛЕ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Δηр = ηр − ηб.р = |
|
2 |
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
T |
= |
|
Tds /(s |
− s |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − п |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
п |
|
5 |
4 |
|
|
|
( 1 − 1)/ 1 |
|
= |
|
41 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
р |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если
T |
(T +T ) / 2 |
|
п |
1 |
2 |
, то |
Δηр |
= |
2 |
|
1 − 2 |
45 |
. |
|
|
||||||
|
|
|
1 |
1 + 2 |
41 |
||
При q45/q41 0,3-0,5, T2/T1 0,6-0,4 выигрыш в КПД от регенерации тепла Δηр = (4 − 8) %,
что составляет (15-20) % от реальных значений t для используемых на АЭС паросиловых установок.