Практика 1. Практических занятий
 Скачать 0.63 Mb.
|
|
Задача № 4. Решить задачу № 3 при условиях: р1= 1,2 бар; Т1 = 350 К; = 8. Задача № 5. Определить термический к.п.д. идеального цикла ГТУ, работающего с подводом теплоты при р = const, а также термический к.п.д. действительного цикла, т.е. с учетом необратимости процессов расширения и сжатия в турбине и компрессоре, если внутренние относительные к.п.д. турбины и компрессора равны  Температура t1 = 20 0C, степень повышения давления в компрессоре = 6, температура газов перед соплами турбины t3 = 900 0C. Рабочее тело обладает свойствами воздуха, теплоемкость его постоянна, показатель адиабаты  = 1,4.Тема № 13. Циклы паросиловых установок. Задача № 1. Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина с перегретым паром при начальных параметрах р1= 20 бар, t1 = 400 0C и конечным давлением р2= 0,05 бар. Определить термический к.п.д. цикла и удельный расход пара. Решение: По iS – диаграмме находим энтальпии i1= 3250 кДж/кг, i2 = 2180 кДж/кг, степень сухости пара х2 = 0,84 и температура насыщения при конечном давлении tн = 33 0C. Тогда энтальпия кипящей воды при tнравна  4,1933 = 138 кДж/кг.Термический к.п.д. цикла Ренкина  Расход пара на 1 МДж  кг/МДж.Задача № 2. Определить термически к.п.д. цикла Ренкина при начальном давлении пара р1= 40 бар и начальной температуре t1 = 500 0C. Конечное принять равным р2= 2 бар; р2= 1 бар; р2= 0,5 бар. Задача № 3. Паровая турбина мощностью N = 12 МВт работает при начальных параметрах пара р1= 8 МПа, t1 = 450 0C. Давление в конденсаторе р2= 0,004 МПа. В котельной установке, снабжающей турбину паром, сжигается уголь с теплотой сгорания  25120 кДж/кг. К.п.д. котельной установки равен 0,8. Температура питательной воды tп.в. = 900С. Определить производительность котельной установки и часовой расход топлива при полной нагрузке паровой турбины.Задача № 4. Показать сравнительным расчетом целесообразность применения пара высоких начальных параметров и низкого конечного давления на примере паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина, определить располагаемое теплопадение, термический к.п.д. цикла и удельный расход пара для двух различных значений начальных и конечных параметров пара. Указать конечное значение сухости х2. Решение: Для решения задачи используем iS – диаграмму водяного пара. Вариант № 1. р1= 2 МПа, t1 = 350 0C, р2= 0,1 МПа. Теплосодержание пара, соответствующее начальному состоянию, найдем на пересечении изобары р1= 2 МПа и изотермы t1 = 350 0C, т.е. i1 = 3150 кДж/кг. Теплосодержание пара, поступающего в конденсатор, найдем на пересечении изобары р2= 0,1 МПа и адиабаты S = const, проведенной из точки 1, т.е. i2= 2530 кДж/кг. Температура кипящей воды при р2= 0,1 МПа найдется на пересечении изобары р2с верхнейпограничной кривой (х = 1), т.е.  1000С.Принимая теплоемкость воды Св = 4,19 кДж/(кг 0С), найдем энтальпию кипящей воды  419 кДж/кг. Конечная степень сухости пара х2 = 0,92.Располагаемый теплоперепад  3150-2530 = 620 кДж/кг.Термический к.п.д. цикла Ренкина  Удельный расход пара  Вариант № 2. р1= 11 МПа, t1 = 520 0C, р2= 0,004 МПа. Из iS– диаграммы i1= 34600 кДж/кг; i2 = 2000 кДж/кг; х2 = 0,79. Температура кипящей воды при р2= 0,004 МПа 30 0C, поэтому энтальпия кипящей воды 304,19 = 126 кДж/кг. Следовательно, 3460-200 = 1460кДж/кг,  Вывод: Применение пара высоких начальных параметров и низкого конечного давления приводит к повышению термического к.п.д. цикла Ренкина и снижению удельного расхода пара на единицу работы. Задача № 5. Решить задачу № 4 при следующих исходных данных: 1 вариант р1= 4,5 МПа, t1 = 400 0C, р2= 0,1 МПа; 2 вариант р1= 15 МПа, t1 = 600 0C, р2= 0,005 МПа. Тема №14. Циклы холодильных установок. Задача №1. В компрессор воздушной холодильной установки поступает воздух из холодильной камеры с давлением р1 = 0,1МПа и температурой t1 = -10oC. Адиабатно сжатый в камере воздух до давления р2 = 0,5МПа направляется в охладитель, где он при р = const снижает свою температуру до t3 = +10oC. Отсюда воздух поступает в расширительный цилиндр, где расширяется по адиабате до первоначального давления, после чего возвращается в холодильную камеру. Отнимая теплоту от охлаждаемых тел, воздух нагревается до температуры t1 = -10oC и вновь поступает в компрессор. Определить температуру воздуха, поступающего в холодильную камеру, теоретическую работу, затрачиваемую в цикле, холодопроизводительность воздуха и холодильный коэффициент для данной установки и для установки, работающей по циклу Карно для того же интервала температур. Решение: Изобразим рассматриваемый цикл холодильной установки в диаграммах p и TS. Температуру воздуха T4, поступающего в холодильную камеру, определяем из соотношения параметров адиабатного процесса 3 – 4:   .Температуру сжатого воздуха T2, выходящего из компрессора, определим из соотношения параметров адиабатного процесса 1 – 2:  .Работа, затраченная в цикле, равна разности работ затраченной в компрессоре и полученной в расширительном цилиндре. Работа, затраченная в компрессоре:  .Работа, полученная в расширительном цилиндре:  .Следовательно, работа цикла:  .Удельная холодопроизводительность воздуха:  .Холодильный коэффициент установки:  Холодильный коэффициент установки, работающей по циклу Карно для того же интервала температур:  .Задача №2. Решить задачу №1 при следующих исходных данных: р1 = 0,11МПа; t1 = -5oC; р2 = 0,4МПа; t3 = +5oC. Задача №3. О  пределить холодильный коэффициент паровой аммиачной установки (с дросселем) по известной температуре влажного пара NH3 на входе в компрессор t1 = -20oC и температуре сухого насыщенного пара NH3 за компрессором t2 = 15oC. По заданной холодопроизводительности Q = 220кВт определить массовый расход аммиака и теоретическую мощность привода компрессора. Изобразить цикл вTS-диаграмме.Решение: Цикл паровой аммиачной установки в TS-диаграмме. 1– 2 – адиабатное сжатие в компрессоре и превращение в сухой пар; 2 – 3 – охлаждение в конденсаторе и превращение в жидкость; 3 – 4 – адиабатное расширение в дросселе и превращение во влажный пар с х4; 4 – 1- отбор теплоты от охлаждаемого объекта, испарение и повышение степени сухости от х4 до х1. Холодопроизводительность аммиака, т.е. количество теплоты, поглощаемой 1кг аммиака от охлаждаемого объекта:  , где r = 1328,5кДж/кг – скрытая теплота парообразования аммиака при t = -20oC. Значения степеней сухости х1 и х4 найдем аналитически, используя постоянство энтропии в обратимом адиабатном процессе. Для процесса 1 – 2:  ,где из таблицы для насыщенного пара NH3  – энтропия кипящего аммиака при t = -20oC; – энтропия сухого насыщенного пара аммиака при t = -20oC;  – энтальпия сухого насыщенного пара аммиака при t = +15oC. Тогда  .Для процесса 3 – 4:  ,где из таблицы  – энтропия кипящего аммиака при t = +15oC. Тогда  .Следовательно,  .Тепловая нагрузка конденсатора, т.е. количество теплоты, отводимой с охлаждающей водой:  ,где  – скрытая теплота парообразования NH3 при t = 15oC.Следовательно,  .Работа, затраченная в цикле:  .Холодильный коэффициент:  .Расход аммиака:  .Теоретическая мощность привода компрессора:  .Задача №4. Решить задачу №3 при исходных данных: t1 = -15oC; t2 = 30oC; Q = 270кВт. |