Для всех процессов

q = ∆u + ℓ

i = u + PV

u = i – PV

5. PV^k = const – включает все частные случаи Т.Д.П.

Вопросы для самоконтроля

1. Что понимают под процессом парообразования?

2. Какой пар называют насыщенным?

3. Какой физический смысл пограничных кривых?

4. Какой пар называется перегретым и что такое степень перегрева?

5. Какой пар называется влажным насыщенным, и что такое степень сухости?

6. Чем характерна критическая точка?

7. Изобразите P-V, T-S диаграммы водяного пара и покажите в них характерные области и линии фазовых переходов.

8. Изобразите основные термодинамические процессы с паром в P-V, T-S i-S диаграммах. Приведите формулы для определения работы, тепла, ΔU.

9. Как меняется в зависимости от давления энтальпия сухого насыщенного пара, энтальпия жидкости и теплота парообразования?

Тема: ЦИКЛЫ ПАРОСИЛОВЫХ УСТАНОВОК

[ 1, с. 178-198; 8, с. 163-182]

1. Принципиальная схема ПТУ.

2. Цикл Карно для пара и его недостатки.

3. Цикл Ренкина в PV и TS координатах.

4. Термический к.п.д.

5. Пути повышения экономичности паросиловых установок.

Принципиальная схема паросиловой установки:

1 – котел; 2 – паронагреватель; 3 – паропровод; 4 – турбина; 5 – генератор; 6 ‑  конденсатор; 7 – водопровод хол. воды; 8 – конденсац. насос; 9 – подпиточный бак; 10 подпиточный насос.

ПТУ работает по 3-м схемам:

1. Отработанный пар направляется в конденсатор: Р₂ = 0,03÷0,05 ат.

2. Отработанный пар направляется в атмосферу (работа на выхлоп: Р₂ = 1,1÷1,3 ат).

3. В рабочую сеть для дальнейшего использования: Р₂ = 2÷2,5 ат.

Цикл Карно для пара

Цикл Карно насыщенного пара:

цифры соответствуют обозначениям на вышеприведенной схеме; 12 – компрессор.

Подвод теплоты в котле ПУ происходит при Р₁ = const и T₁ = const.

Из парового котла 1 сухой насыщенный пар поступает в паровую турбину 2, где расширяясь от Р₁ до Р₂ совершает работу, из турбины пар поступает в холодильник, где частично конденсируется при Р₂ и Т₂ =const и поступает в компрессор12, в котором адиабатно сжимается до давления Р₁. Затем конденсат поступает в котел. Цикл завершается.

Цикл Карно состоит: 4-1 – изобарно изотермический подвод тепла q₁ к пару в котле;

1-2 – процесс адиабатного расширения пара до Р₂ в турбине; 2-3 – изобарно изотермический отвод q₂ в конденсаторе; 3-4 – адиабатное сжатие конденсата в компрессоре (смесь воды и пара переводится полностью в воду (точка 4).

Термический к.п.д. цикла определяется:

t_кр. для воды 374,15 ºС, поэтому интервал между температурами мал.

Т.к. η_t цикла Карно не зависит от природы рабочего тела, то применительно к пару этот цикл обладает max к.п.д. по сравнению с любым другим циклом в заданном интервале температур.

В паросиловых установках цикл Карно не применяется по следующим причинам:

1. Конденсация пара в изотермическом процессе 2‑3 осуществляется не полностью, поэтому в адиабатном процессе 3-4 сжимается не вода, а влажный пар с большим удельным объемом. Компрессор для пара с малым Р и большим V является громоздким, на сжатие затрачивается большая работа ℓ_к = пл. n,4,3,m.

2.При повышении Р₁ и Т₁ или уменьшении Р₂ и Т₂ увеличивается работа компрессора на сжатие пара. Так, например, если увеличить параметры до точки 1', то ℓ_к = пл. n'4'3'm', которая больше ℓ_к = пл. n43m.

Следовательно, несмотря на увеличение η_t за счет повышения Р₁ и Т₁ и уменьшения Р₂ и Т₂ экономическая эффективность цикла Карно уменьшается.

3. При работе во влажном паре происходит механический износ лопаток турбины. Поэтому цикл Карно сохраняет теоретическое значение как эталонный цикл, имеющий max к.п.д. в заданном интервале температур.