- •Тпжа. 165130. 005пз
- •Содержание
- •Введение.[4]
- •2 Алгоритм расчета перегревателя паров шихты
- •2.1 Определение температуры контактного газа на входе в перегреватель
- •2. 2 Определение эксергетического кпд перегревателя
- •2.3 Вычисляем изменения эксергии
- •2.4 Эксергетический кпд перегревателя
- •2.5 Эксергетический баланс перегревателя паров шихты
- •2.6 Изображение изменения состояния контактного газа и шихты на t-s и р-н диаграммах
- •3 Диаграмма потоков и потерь эксергии (диаграмма Грассмана-Шаргута)
- •Заключение
- •Библиографический список
2.6 Изображение изменения состояния контактного газа и шихты на t-s и р-н диаграммах
Изменения состояния контактного газа показано на T-S и Р-Н диаграммах соответственно (рисунок 2.2а и 2.2б).
Т-S диаграмма состояния контактного газа
Рисунок 2.2а.-Изменение состояния контактного газа на Т-S диаграмме
1-2-Изобарный процесс охлаждения контактного газа
P-H диаграмма состояния контактного газа
Рисунок 2.2б.-Изменение состояния контактного газа на P-H диаграмме
1-2-Изобарный процесс охлаждения контактного газа
Изменения состояния шихты показано на T-S и Р-Н диаграммах соответственно (рисунок 2.3а и 2.3б).
Т-S диаграмма состояния паров шихты
Рисунок 2.3а.- Изменение состояния паров шихты на Т-S диаграмме
1-2-Изобарный процесс перегрева паров шихты
P-H диаграмма состояния паров шихты
Рисунок 2.3б.-Изменение состояния паров шихты на P-H диаграмме
1-2-Изобарный процесс перегрева паров шихты
3 Диаграмма потоков и потерь эксергии (диаграмма Грассмана-Шаргута)
Екг1=2226,3590 кВт Еш1=202,0903 кВт
Екг2=1696,0155 кВт Еш2=619,5964 кВт
Д=112,8374 кВт
Рисунок 3.1.- Диаграмма потоков и потерь эксергии в перегревателе паров шихты.
Заключение
При исследовании ЭХТС и ее элементов в первую очередь составляются материальный и тепловой балансы, а затем эксергетический.
Тепловой баланс (без учета потерь):
Но тепловой баланс не отражает степень приближения ЭХТС к идеальной, ее термодинамическое совершенство. В отличие от теплового баланса, эксергетический баланс учитывает потери от необратимости в ЭХТС и тем самым отражает степень приближения системы к идеальной, для которой эксергетический КПД равен 1.
Эксергетический баланс:
Д = 112,8374 кВт – эксергетические потери вследствие необратимости процесса.
Совершенство ЭХТС и ее элементов тем выше, чем меньше потери эксергии, и поэтому степень совершенства ЭХТС и ее элементов обычно характеризуют так называемым эксергетическим КПД.
В общем случае эксергетический КПД будет определяться отношением
В включаются потоки эксергии, которые определяют полученный эффект.
В включаются потоки эксергии, которые определяют затраты.
Из этого следует два принципиально важных свойства КПД:
Для идеального, полностью обратимого процесса, где потери Д отсутствуют значение КПД = 1. Если подведенная эксергия полностью теряется в процессе, то в этом случае КПД = 0. В реальных процессах, занимающих промежуточное положение, всегда 0<КПД<1. Чем выше КПД, тем система совершеннее.
Разность между Аз и Аэф., т.е. эффектом и затратами, всегда равна суммарной потере от необратимости .
Таким образом, КПД имеет обобщенный характер[1].
В работе рассчитаны три КПД, отражающие различные аспекты термодинамического процесса перегрева:
а) как отношение изменений эксергий теплоносителей
Это наиболее истинный КПД, так как отражает потери процесса в целом, показывает какая доля эксергии контактного газа перешла в эксергию шихты:
- внутренние потери, связанные с необратимостью процесса;
- внешние потери, связанные с условиями взаимодействия системы с окружающей средой, то есть поток теплоты направлен к окружающей среде, нагревающийся поток шихты вследствие этого нагревается меньше, а охлаждающийся контактный газ охлаждается сильнее. Весь поток эксергии в процессе теплопередачи к окружающей среде теряется;
- потери, вызванные продольной теплопроводностью теплообменника. Во всяком теплообменнике (за исключением такого, у которого температура по длине не меняется) существует не только тепловой поток, перпендикулярный поверхности теплообменника, но и другой, параллельный ей и направленный от теплой стороны к холодной. Это явление приводит к тому, что фактически результирующий вектор теплового потока направлен под острым углом к поверхности и теплопередача происходит при несколько большей разности температур, чем при отсутствии продольного теплообмена.
В результате увеличатся разности температур на концах теплообменника: нагревающийся поток шихты выходит более холодным, а охлаждающийся контактный газ более теплым, чем при отсутствии продольного теплообмена. В области высоких температур эти потери большей частью относительно невелики, и ими справедливо пренебрегают.
б) эксергетический КПД перегревателя шихты на основе эксергетического баланса имеет вид:
имеет значение близкое к 1, с учетом того, что эксергия контактного газа имеет полезное после выхода из перегревателя назначение. Так как потери на выходе незначительны, КПД имеет такое большое значение.
в) Если теряется в окружающую среду, то значение будет меньше, т.е. не происходит совершение полезного эффекта. Поскольку все эти побочные эффекты, если они не использовались, их нельзя относить к полезным, при расчете КПД они, как правило, не должны включаться в числитель формулы.