Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
58
Добавлен:
27.02.2014
Размер:
10.69 Mб
Скачать

171

28.2.цикл в PV и TS-диаграмме с изобарным

иизохорным подводом теплоты

степень повышения давления

= степень сжатия.

Из соотношений следует, что цикла ГТУ с P=const определяется для данного рабочего тела степенью повышения давления или степенью сжатия, т.е. только характеристиками компрессора. Обычно . Это связано с ростом температуры пара перед турбиной, минимум которой ограничивается жаростойкостью материалов, из которых изготовлены лопатки.

172

Наряду с изобарным подводом теплоты в ГТУ возможно осуществлять подвод теплоты при V=const. Схема такой ГТУ не отличается от приведенной, но конструкция камеры другая. С помощью системы клапанов рабочий объем камеры сгорания периодически отключается от турбины и компрессора, образуя замкнутый объем, в котором происходит сгорание при V=const.

Параметрами цикла являются степень повышения давления ; степень

сжатия в компрессоре ; степень дополнительного повышения давления

Эффективный кпд ГТУ с больше чем эффективный кпд ГТУ с .

Конструкция ГТУ с сильно усложнена из-за камеры сгорания и системы управления клапанами. Поэтому преимущественное распространение в промышленности и на транспорте получили ГТУ с .

173

28.3. Пути повышения эффективности циклов ГТУ

Для повышения эффективности ГТУ помимо оптимизации температуры и параметров цикла применяют:

-регенерацию;

-многоступенчатое сжатие в компрессоре с промежуточным охлаждением воздуха;

-многоступенчатое расширение рабочего тела в газовой турбине с подводом теплоты в дополнительных камерах сгорания.

28.4. Схема ГТУ с регенерацией теплоты от

работавших газов в турбине

Схема установки с регенерацией теплоты отработавших в турбине газов представлена на рисунке. В схеме добавлен регенератор «Р»

Воздух сжатый в компрессоре, по пути в камеру сгорания проходит регенератор Р , где

174

воспринимает теплоту отработавших газов. Вследствие этого для получения заданных параметров рабочего тела перед турбиной в камере сгорания нужно меньше подвести теплоты, а следовательно, меньше сжечь топлива. В этом и заключается положительный эффект регенерации.

Для осуществления регенерации тела необходимо условие при 100% идеальной регенерации отработавшие газы охлаждаются в регенераторе от температуры до температуры :

Действительные процессы переноса тепла необратимы и 100% регенерация невозможна.

175

Для оценки совершенства процессов в регенераторе вводится понятие степени регенерации

действительное количество теплоты, передаваемое в регенераторе от газов к

воздуху

количество теплоты, которое может быть передано от газов к воздуху в идеальных условиях, т.е. в регенераторе с бесконечно большой поверхностью теплопереноса.

При 100% регенерации

и

При отсутствии регенерации

и

176

В реальных установках степень регенерации обычно не превышает значений

Циклы с многоступенчатом сжатием в компрессоре и многоступенчатом расширением рабочего тела в турбине представлены в специальной литературе.

Однако как бы не усложнялась схема ГТУ эффективный кпд

ГТУ не

превышает значений

.

 

29.Холодильные машины и тепловые насосы

29.1. Определения

Согласно второму закону термодинамики передача теплоты от тел менее нагретых к телам более нагретым может выполняться лишь при соответствующей компенсации. На таком принципе основано действие холодильных машин и тепловых насосов.

По принципу действия холодильные машины подразделяются на компрессионные и абсорбционные.

Вкомпрессионной и холодильной машине полезный холодильный эффект, т.е. величина тепла отнимаемая от менее нагретой среды, выполняется за счет механической работы, затрачиваемой в компрессоре.

Вабсорбционной холодильной установке получение холодильного эффекта достигается за счет затраты тепла без потребления внешней механической работы, а за счет химической энергии раствора двух взаимнорастворимых жидкостей с различными температурами кипения.

177

29.2. Воздушная компрессионная холодильная машина

178

Компрессор, всасывая воздух из холодильной камеры с параметрами и производит адиабатическое сжатие до более высокого давления

(процесс a-b). Далее воздух проходит к охладителю, где происходит изобарическое охлаждение (процесс b-c) водой до

температура окружающей среды.

В детандере сжатый воздух адиабатически расширяясь (процесс c-d), резко снижает

свою температуру до . (, после чего направляется в холодильную камеру.

Затраченная работа – площадь a b c d a.

холодильный эффект

тепло, отводимое от воздуха охлаждающей водой

;

С другой стороны:

179

; соответственно:

В заданных условиях холодильный коэффициент идеальной машины Карно имел

в виду, что

и

;

 

 

 

 

 

 

; следовательно :

, так как

 

экономичность

 

 

 

 

 

холодильной машины Карно много выше экономичности воздушной компрессионной машины.

29.3. Тепловой насос

На рисунке приведена схема теплового насоса для отопления здания.

Элементы схемы: компрессор 1, компрессор 2, регулирующий вентиль 3 и испаритель 4 - составляют обычную компрессионную холодильную установку.

Испарение холодильного агента в испарителе происходит посредствам холодной воды из какого-либо находящегося поблизости от отапливаемого здания водоема 8. Подача воды в испаритель производится насосом 5. Охлажденная в испарителе вода сбрасывается обратно в водоем. Конденсация вытолкнутого из компрессора холодильного агента происходит в конденсаторе водой из обратной линии системы отопления. Подогретая в конденсаторе вода направляется в приборы отопления 9 (радиаторы), расположенные в отапливаемом здании 7. Циркуляция воды в системе отопления осуществляется насосом 6.

180

Если количество теплоты, пошедшее на выпаривание 1кг холодного агента в испарителе, равное теплоте, отобранной от холодной воды в водоеме; затраченная работа на всасывание, сжатие и выталкивание 1кг холодного

агента в компрессоре, и теплота, выделяющаяся при конденсации 1кг агента в конденсаторе и восприятия водой в системе отопления, то:

, холодильный коэффициент.

Отопительный коэффициент:

Из этих выражений следует, что всегда

и

Выгоду от применения теплового насоса для отопления можно наглядно оценить сравнивая эту систему с системой, в которой для отопления использовался электрообогрев. Так как в электронагревателях электроэнергия целиком превращается в теплоту, то очевидно, что теплота в таких установках, отданная систему отопления равна

,

а коэффициент преобразования в соответствии с его выражением равен единице

Величина холодильного коэффициента всегда больше единицы и зависит от температурных условий в которых работает тепловая машина. Определяющим является соотношение температуры холодной воды в водоеме и в магистрали отопительной системы. Для средних условий это соотношение равно 3

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.