Читальный зал -->  Изменение энтропии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [ 17 ] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

(0,1 МПа). В соответствии с (5.6) совершаемая двигателем техническая работа равна разности энтальпий рабочего тела до и после двигателя: / x = Ai -йг-На рис. 5.7, б эта работа изображается отрезком 1-2.

Если пар предварительно дросселируется в задвижке, например, до 1 МПа, то состояние его перед двигателем характеризуется уже точкой /. Расширение пара в двигателе пойдет при этом по прямой 1-2. В результате техническая работа двигателя, изображаемая отрезком 1-2, уменьшается. Чем сильнее дросселируется пар, тем большая доля располагаемого теплоперепада, изображаемого отрезком 1-2, безвозвратно теряется. При дросселировании до давления р2, равного в нашем случае 0,1 МПа (точка / ), пар вовсе теряет возможность совершить работу, ибо до двигателя он имеет такое же давление, как и после него. Дросселирование иногда используют для регулирования (уменьшения) мощности тепловых двигателей. Конечно, такое регулирование неэкономично, так как часть работы безвозвратно теряется, но оно иногда применяется вследствие своей простоты.

Г..Н. TF РМОДИНАМИЧеСКИЙ ЛНЛЛИ) процгссов в КОМПРЬССОРЛХ

Процессы сжатия в идеальном компрессоре. Компрессором называется устройство, предназначенное для сжатия и перемеш,ения газов.

Принцип действия поршневого компрессора таков (рис. 5.8): при движении поршня слева направо давление в цилиндре становится меньше давления pi, открывается всасываю1ций клапан. Цилиндр заполняется lasoM. Всасывание изображается на индикаторной диаграмме линией 4-1. При обратном движении поршня всасывающий клапан закрывается, и газ сжимается по линии 1-2. Давление в цилиндре увеличивается до тех мор, пока не станет больше Ра- Нагнетательный клапан открывается, и газ выталкивается поршнем в сеть (линия 2-3). Затем нагнетатель-

J 2
	L

Рис. 5.8. Индикаторная диаграмма идеального iiopLiiHeeoro компрессора

ный клапан закрывается, и все процессы повторяются.

Индикаторную диаграмму не следует смешивать с р,у-диаграммой, которая строится для постоянного количества вещества. В индикаторной диаграмме линии всасывания 4-t и нагнетания 2-3 не изображают термодинамические процессы, так как состояние рабочего тела в них остается постоянным - меняется только его количество.

На сжатие и перемещение 1 кг газа затрачивается работа ( - /тех), которую производит двигатель, вращающий вал компрессора. Обозначим ее через /к (/к = = -/тех). Из (5.8) следует, что

(5.28)

На индикаторной диаграмме /к изображается площадью 4-3-2-1.

Техническая работа, затрачиваемая в компрессоре, зависит от характера процесса сжатия. На рис. 5.9 изображены

Рис. 5.9. Сравнение работы адиабатного, изотермического и политрониого сжатия

изотермический ( =1), адиабатный (n = k) и политропный процессы сжатия. Сжати<> по изотерме дает наименьшую площадь, т. е. происходит с наименьшей затратой работы, следовательно, применение изотермического сжатия в компрессоре является энергетически наиболее выгодным.

Чтобы приблизить процесс сжатия к изотермическому, необходимо отводить от сжимаемого в компрессоре газа теплоту. Это достигается путем охлаждения наружной поверхности цилиндра водой, подаваемой в рубашку, образуемую полыми стенками цилиндра. Однако практически сжатие газа осуществляется по политропе с показателем = 1,18-=-1,2, поскольку достичь значения п=\ не удается.

Работа, затрачиваемая на привод идеального компрессора, все процессы в котором равновесны, вычисляется по соотношению (,5.28). Считая газ идеальным , из уравнения политропы (4.22) получаем v =(р[/ру Ui и

ийр =

у р., Y.-1)/

(5.29)

Если обозначить расход газа в компрессоре через т, кг/с, то теоретическая мощность привода компрессора определится из уравнения

\in- 1)/п

(5.30)

Многоступенчатое сжатие. Для получения газа выс(жого давления применяют многоступенчатые компрессоры (рис. 5.10), в которых процесс сжатия осуществляется в нескольких последова-

Теория компрессорных маижн, обла-даюная практически приемлемой точностью, оснонывается на термодинамике идеального ]аза. Например, расчет ночдушпых компрессоров на давление до 10 МПа по уравнениям идеального газа дает по1рсшность около 2 %.

						1
	iiiii		\\\\\

Рис. 5.И). Схема многоступенчатого компрессора:

/ / - ступени сжатии; /, 2 мриможуго.....ic

.холоди;] ы1ики

Рис. 5.11. Индикаторная диагра.мма трехступенчатого компрессора (а) и изображение процесса сжатия в Т, s-диаграмме (б)

тельно соединенных цилиндрах с промежуточным охлаждением газа после каждого сжатия.

Индикаторная диаграмма трехступенчатого компрессора изображена на рис. 5.11. В первой ступени компрессора газ сжимается по политропе до давления Р1, затем он поступает в промежуточный холодильник /, где охлаждается до начальной температуры Т\. Сопротивл(!ние холодильника по воздушному тракту с целью экономии энергии, расходуемой на сжатие, делают небольшим. Это позволяет считать процесс охлаждения газа изобарным. После холодильника газ поступает во вторую ступень и сжимается по политропе до рщ, затем охлаждается до температуры Т\ в холодильнике 2 и поступает в цилиндр третьей ступени, где сжимается до давления р.

Если бы процесс сжатия осуществлялся по изотерме 1-3-5-7, то работа сжатия была бы минимальна. При сжатии в одноступенчатом компрессоре по линии /-9 величина работы определялась бы площадью 0-1-9-8. Работа трехступенчатого компрессора определяется площадью 0-1-2-3-4-5-6-8. Заштрихован-

ная площадь показывает уменьщение затрат работы от применения трехступенчатого сжатия.

Чем больще число ступеней сжатия и промежуточных охладителей, тем ближе процесс к наиболее экономичному - изотермическому, но тем сложнее и дороже конструкция компрессора. Поэтому вопрос о выборе числа ступеней, обеспечивающих требуемую величину рг, решается на основании технических и технико-экономических соображений.

Процессы сжатия в реальном компрессоре характеризуются наличием внутренних потерь на трение, поэтому работа, затрачиваемая на сжатие газа, оказывается больше рассчитанной по уравнению (5.29).

Эффективность работы реального компрессора определяется относительным внутренним КПД, представляющим собой отношение работы, затраченной на привод идеального компрессора, к действительной.

Для характеристики компрессоров, работающих без охлаждения, применяют адиабатный КПД ti =/ад/ д. где /,я- работа при равновесном адиабатном сжатии, вычисленная по уравнению (5.25) при n = k; U.i - работа, затраченная в реальном компрессоре при сжатии 1 кг газа.

Для характеристики охлаждаемых компрессоров используют изотермический КПД Т1 з = /нз кд, где / 3 -работа равновесного сжатия в изотермическом процессе, подсчитанная по формуле (5,29) при п= I.

г..7. ЭКСРРГИЯ ПОТОКА РАБОЧЕГО ТЕЛА

Определим возможный равновесный путь перехода рабочего тела в потоке из начального состояния / с давлением pi и температурой Т\ в конечное состояние О с давлением ро и температурой То окружающей среды (рис. 5.12).

Так как рассматриваемая система содержит только один источник теплоты (окружающую среду с неизменной температурой Го), то равновесный процесс можно представить себе либо при отсутствии теплообмена между потоком и сре-

Рмс. 5.12, К определению эксергии потока рабочего тела

дой (адиабатное расширение или сжатие), либо при наличии теплообмена между потоком и средой, но обязательно при температуре То (изотермическое расширение или сжатие). Во всех остальных процессах неизбежно будет иметь место теплообмен между рабочим телом и средой при конечной разности температур и равновесный переход станет невозможным. Это значит, что единственным возможным путем перехода к равновесию с окружающей средой является адиабатное расширение до р2. То и последующее изотермическое расширение (или сжатие, если точка 2 окажется правее точки 0) до ро. Та- В последнем процессе рабочее тело отнимает от среды теплоту <7о = То (so - S2). На рис. 5.12 она изображена заштрихованной площадкой. Так как 1-2- адиабата, то .S2 = S. Тогда <7о=7о (so -si).

Согласно уравнению первого закона термодинамики для потока (5.3) в случае, когда C2 = ci и <7аиеш = <7о (поскольку процессы равновесны), q = ho-hi-\-l ex-

Подставив выражение для q в предыдущую формулу, получим

e==l4:r = h,-h,-T,{s,-s,). (5.31)

Величина 1 есть максимальная удельная техническая работа, которую может совершить рабочее тело в потоке в процессе равновесного перехода из состояния р, Гь в котором энтропия равна si, а энтальпия Ai, в состояние ро, Тн с энтропией So и энтальпией ho- Она называется максимальной работоспособностью или эксергией потока рабочего тела и обозначается буквой е.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [ 17 ] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.