Воздушный фильтр

Эксергия поступающего через фильтр воздуха

Е = G_вτЕ_еф = 27·3600 (-10,48) = -1019 Мкал.

При прохождении воздуха через фильтр его давление снижается (дросселирование) и, соответственно, снижается работоспособность воздуха. Потеря составляет: АΔLo = G_вτT₀ (S₂ - S₁) = 27·3600·273·(0,0537- 0,0516) = 56 Мкал.

Эта потеря равна разности эксергий на участке 1-2 (см. табл. 5.12).

Таблица 5.12.

Эксергетический баланс

Подведенная эксергия	Отведенная эксергия	Потеря эксергии
-1019	-1075	56

Турбина и компрессор низкого давления

Турбокомпрессор и приводящая его в движение газовая турбина образуют замкнутую в механическом отношении систему (см. табл. 5.13).

1. Эксергия, подводимая к турбине:

G_гτ(e₉ - e₁₀) = 27,952·3600·(83,58 - 57,68) = 2606 Мкал.

2. Работа, производимая турбиной:

G_гτ(i₉ - i₁₀) = 27,952·3600·(154,63 - 129,48) = 2531 Мкал.

Термодинамический коэффициент полезного действия

В турбокомпрессоре эксергия воздуха увеличивается:

G_вτ(е₃ - е₂) = 27·3600·(10,96 + 11,06) = 2140 Мкал.

3. Работа, затраченная на сжатие воздуха:

G_вτ (i₃ - i₂) = 27·3600·(27,7 - 3,60) = 2343 Мкал.

Таблица 5.13.

Эксергетический баланс турбины и компрессора низкого давления

Составляющие баланса	Полученная эксергия	Отданная эксергия	Потери эксергии	η
Турбина низкого давления Передача от турбины к компрессору Компрессор низкого давления	2606 2531 2343	2531 2343 2140	75 188 203	0,972 0,926 0,914
Агрегат в целом:	2606	2140	466	0,821

Промежуточный холодильник

В промежуточном холодильнике происходит снижение эксергии сжатого компрессором воздуха на величину

G_вτ(e₃ - e₄) = 27·3600·(10,96 - 5,45) = 536 Мкал.

Одновременно увеличивается эксергия охлаждающей воды: G_вод=19,5 кг/с. Температура воды на входе и выходе соответственно 15 и 45°C. В результате нагрева работоспособность воды составляет:

G_водτ (e_вых - e_вх) = 19,5·3600·(3,41 - 0,35) = 215 Мкал.

Таким образом, потеря эксергии в холодильнике составит: 536‑215=321 Мкал. Она вызвана необратимым теплообменом между воздухом и водой и потерей давления от трения. Это слагаемое потерь можно найти из формулы АΔL_тр=G_вτT₀(S_t4,p4 - S_t4,p4)=27·3600·273·(0,0021 - 1)= 56 Мкал.

Поскольку охлаждающая вода после холодильника не используется, ее эксергия теряется: G_водτe_охл = 19,5·3600·3,41 = 239 Мкал.

Эта величина должна вводиться в баланс холодильника как потеря. Кроме того, в баланс нужно ввести эксергию поступающей в холодиль­ник воды:

G_{вод вх}τe_вх = 19,5·3600·0,35 = 25 Мкал.

Таблица 5.14.

Эксергетический баланс промежуточного холодильника

Составляющие баланса	Подводимая эксергия	Отводимая эксергия	Потери эксергии
Поступающая охлаж­дающая вода Теплообмен между во­дой и воздухом Отводимая охлаждаю­щая вода	25 536	215	321 239
Суммарные потери в том числе: от трения от необратимого теплообмена			560 56 265

Турбина и компрессор высокого давления

Расчет аналогичен расчету турбоагрегата низкого давления.

1. Эксергия, подводимая газами к турбине высокого давления:

G_гτ(e₁₅ - e₈) = 27,952·3600·(106,72 - 84,38) = 2248 Мкал.

2. Работа, произведенная турбиной:

G_гτ (i₇ - i₈) = 27,952·3600·(176,32 - 154,63) = 2183 Мкал.

Для турбокомпрессора получим

G_вτ (e₅ - e₄) = 27·3600·(23,08 - 5,45) = 1714 Мкал.

3. Работа, произведенная турбокомпрессором:

G_вτ (i₅ - i₄) = 27·3600·(26 - 6,01) = 1943 Мкал.

Из баланса видно, что термодинамический КПД участка высокого давления значительно ниже КПД агрегата низкого давления (потери в основном от трения).

Таблица 5.15.

Эксергетический баланс турбины и компрессора высокого давления

Составляющие баланса	Полученная эксергия	Отданная эксергия	Потери эксергии	ηт
Турбина высокого давления Передача от турбины к компрессору Компрессор высокого давления	2248 2183 1943	2183 1943 1714	65 240 219	0,971 0,890 0,887
Агрегат в целом	2248	1714	524	0,767