VII. Процесс теплообмена

VII. 1. Эксергетический анализ.

Допущение: участвующие в теплообмене газы рассматриваются как идеальные.

Эксергетический КПД процесса теплообмена определяется из соотношения:

Эксергия тепловой мощности:

VI.2 Расчет турбокомпрессора.

Исходные данные:

Давление метана на входе в компрессор P₆=8 бар

Температура на входе в компрессор Т₆=300К

Энтропийный КПД компрессора

Механический КПД

Допущения:

1. Давление метана на выходе из компрессора принимается равным давлению газовой смеси на входе в реактор, P₇=P₈=3,95 бар (см. ).

2. Реальный процесс сжатия – политропный. Показатель политропы метана k=1,31.

3. КПД электродвигателя и передачи принимаются за 1.

4. Теплоемкость воды не зависит от температуры

VI.3 Определение механической мощности турбокомпрессора.

Массовый поток метана:

Механическую мощность турбокомпрессора находим по формуле

КПД компрессорной установки

Степень сжатия газа в ступени полагаем ε=3;

Значит, турбокомпрессор – двухступенчатый, z=2.

Работа обратимого процесса (удельная):

Внешняя работа (работа реального процесса):

Механическая мощность турбокомпрессора:

Графическое представление процесса сжатия в турбокомпрессоре.

p v - диаграмма

P 7t 7 7s

P ₇

P_a b a

P ₆

v

Ts - диаграмма

T

P₇ P_a P₆

7_д a_д

T ₇

7_s a_s

T _7s

b

T ₆

s

Примечание: диаграммы построены без соблюдения масштаба.

VI.4. Паросиловой цикл Ренкина.

КУ

4 ВЭ ПК ПП 1

5 6

ПН ПТ

К

2 ’ 2

Исходные данные:

Давление водяного пара на входе в турбину P₁=118 бар

Температура водяного пара на входе в турбину t₁=507,˚C

Давление в конденсаторе P₂=0,05 бар

Энтропийный КПД турбины

Энтропийный КПД насоса

Параметры водяного пара (по i-s диаграмме водяного пара):

Допущение:

Теплообмен между топочными газами и водой происходит без потерь тепла.

VI.4.1 Аналитический расчет парасилового цикла.

Расчет проводится как для реального цикла, так и для теоретического.

1-2s - Изоэнтропный процесс расширения в турбине.

1-2 - Реальный процесс расширения в турбине.

2s-3’ – Теоретический процесс конденсации.

2-3’ – Реальный процесс конденсации.

3’-4s – Изоэнтропный процесс в насосе.

3’-4 – Реальный процесс в насосе.

4s-1 – Теоретический процесс в котле-утилизаторе.

4-1 – Реальный процесс в котле-утилизаторе.

Теплота и работа обратимого и необратимого циклов.

Обратимый цикл				Необратимый цикл
	q	l			qe	le
1-2s	0	1,358		1-2	0	1,1543
2s-3’	-1,881	0		2-3’	-2,0847	0
3’-4s	0	-0,0118		3’-4	0	-0,02145
4s-1	3,227	0		4-1	3,2176	0
Σ	1,346	1,346		Σ	1,133	1,133

Эти таблицы показывают справедливость I закона термодинамики для циклических процессов: q^ц=l^ц .