Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Методы оценки тепловой экономичности реальных циклов





тепловых машин

При осуществлении любого реального необратимого цикла его работа всегда меньше эксергии источника теплоты. Отношение работы, полученной в цикле, к эксергии источника теплоты начального состояния называется эксергетическим КПД.

. (8.48)

Для полностью обратимого цикла эксергетический КПД равен единице. Для необратимого цикла эксергетический КПД показывает, какую долю потенциально возможной работы – эксергии – данного источника теплоты удалось преобразовать в полезную работу цикла.

Для примера, приведенного на рис.8.34, эксергетический КПД представляет отношение площадей:

.

Работу цикла можно представить в виде разности эксергии источника теплоты и ее потерь за счет необратимостей:

Метод оценки экономичности цикла тепловой машины посредством расчета потерь эксергии источника теплоты и определения эксергетического КПД цикла называется эксергетическим методом.

Этот метод позволяет детально оценить потери полезной работы во всех необратимых процессах цикла тепловой машины [5, 6].

Поскольку теорема Гюи–Стодолы -ΔE=TосΔSс представляет универсальное выражение для расчета потери эксергии в любом необратимом процессе, а увеличение эксергии системы за счет необратимостей процессов фактически определяет потерю эксергии, то величина ΔSс выступает в роли оценки экономичности цикла тепловой машины. Метод оценки экономичности цикла тепловой машины, основанный на расчете увеличения энтропии системы за счет необратимостей реальных процессов, протекающих в цикле, называется энтропийным методом. Этот метод позволяет оценить, какую долю в общее увеличение энтропии системы вносит каждый необратимый процесс цикла тепловой машины. Анализ увеличения энтропии системы за счет каждого необратимого процесса и цикла в целом позволяет с помощью энтропийного метода проводить термодинамическую оптимизацию циклов тепловых машин. Для увеличения экономичности цикла необходимо стремиться к снижению увеличения энтропии системы и делать это целесообразно в тех процессах, где увеличение энтропии системы наибольшее.



На практике экономичность циклов тепловых машин оценивают с помощью метода теплового баланса с применением коэффициента использования теплоты, представляющего отношение работы цикла к полной теплоте внешнего источника:

, (8.49)

где L – работа цикл;,

Qт – теплота внешнего источника (теплота продуктов сгорания топлива и т.п.).

В нашем примере величине Qт соответствует площадь под процессом АВ, а L=пл.12341. Часть теплоты Qт не участвует в получении работы и выбрасывается в окружающую среду в виде теплоты уходящих газов Qух (площадь под процессом DB). Другая часть теплоты Qт на процессе AD передается рабочему телу, которое совершает работу L и передает окружающей среде теплоту Q2, соответствующую площади под процессом 43. Исходя из первого закона термодинамики, для нашей системы можно записать:

L = Qт - Qух - Q2 . (8.50)

Выражение (8.50) получило название теплового баланса. В этом выражении величины Qух и Q2 представляют потери теплоты Qт в окружающую среду. Необходимо отметить, что потерь теплоты в окружающую среду в реальном цикле может быть больше: через поверхность парогенератора, регенеративные теплообменники и т.п.

Для нашего примера коэффициент использования теплоты можно представить выражением

. (8.51)

 
 

В качестве использования этого выражения для оптимизации температуры уходящих газов ТD и соответственно температуры подвода теплоты в цикл Карно Т1 рассмотрим их влияние на потери теплоты в окружающую среду Qух и Q2 (рис.8.35).

Для упрощения анализа разность температур ΔТ=ТD1 будем считать постоянной, т.е. в качестве переменной величины достаточно рассматривать только ТDух. С увеличением Тух от минимальной величины, равной Тух.minос+ΔТ, до максимальной – Тух.maxA, потери теплоты с уходящими газами будут увеличиваться от Qух=Qух.min до Qух.max=Qт, а потери теплоты от рабочего тела Q2 будут уменьшаться от Q2=Q2max до Q2min=0. Получается, что суммарные потери теплоты в окружающую среду Qух+Q2 имеют минимум. При минимальном значении суммы Qух+Q2, в соответствии с выражением (8.51), будет наибольший коэффициент использования теплоты нашего цикла. Следовательно, оптимальная температура уходящих газов будет соответствовать температуре Тух.опт на графике рис.8.35.

Аналогичную оптимизацию температуры уходящих газов можно выполнить на основании эксергетического или энтропийного метода. При этом в качестве критериев оптимального решения применяются величины минимальных потерь эксергии и минимального увеличения энтропии системы.

Все три метода оценки тепловой экономичности циклов тепловых машин имеют практическое применение. Метод теплового баланса наиболее простой, поэтому он широко используется в производственной практике. Эксергетический и энтропийный методы более трудоемкие в расчетной части, но они позволяют детально оценить любую необратимость каждого процесса и ее влияние на тепловую экономичность как всего теплового двигателя, так и отдельного его элемента. При этом можно выполнить расчет только отдельного необратимого процесса для оценки его необратимости, что невозможно в методе теплового баланса, который требует полного расчета всего цикла теплового двигателя. Кроме этого, балансовый метод может дать максимальную величину коэффициента использования теплоты (даже равного единице) при нулевом значении работы цикла (цикл ГТУ, цикл противодавленческой ПТУ), что делает его в этом случае непригодным для оценки экономичности тепловой машины. О таких ситуациях подробно рассказано в [1, 5, 6].



На основании вышеизложенного, эксергетический и энтропийный методы имеют практическое применение в теплоэнергетике в следующих случаях:

1) для оценки необратимостей реальных процессов во всех элементах тепловых машин;

2) при оценке тепловой экономичности тепловых двигателей;

3) при проведения оптимизации параметров рабочих тел и выборе оптимальных схем и циклов тепловых машин.







Date: 2015-05-09; view: 193; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2019 year. (0.014 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию