Уравнения состояния реальных газов

при Т = 273 К: 1 – Н2; 2 –

О2; 3 – СН4

коэффициент сжимаемости z = pυ/(RT)

υ – b= RT /p

2) p= RT /(υ

– b)
Δp=ar2=a/υ2
p= RT /(υ – b) – Δp= RT /(υ – b) – a/υ2

(р + a/υ2)(υ – b) = RT

А – площадь поперечного сечения канала, м2;

w – скорость рабочего тела, м/с; М – массовый расход, кг/с

Тн , υн ,
wн , рн

Тк , υк ,
wк , рк

q = Dи + l

l=De + lпрот. + lтехн

– изменение энергии системы;
Δe = Δw2/ 2 = (w2к –

w2н)/2
wн ,wк – скорости потока в начале и в конце канала
lпрот.– работа проталкивания (вытеснения), затрачиваемая на движения потока
lпрот = ркυк - рнυн
lтехн. – техническая (полезная) работа (турбины, компрессора, насоса, вентилятора и т.д.)
lтр.– работа на преодоление сил трения

l = pкυк – pнυ н + lтехн + lтр + Δw2/ 2

источника;
qтр – теплота трения

qв + qтр = ик –

ин + pкυк – pнυн + lтехн + lтр + Δw2/2

qтр = lтр
и + pυ = h
qв = hк – hн + lтехн + Δw2/2

В дифференциальной форме:
  δqв = dh + δlтехн + d(w2/2)

0
δqв = dh + δlтехн

δq = dh – υdp =

δqв + δqтр
dh – υdp = dh + δlтехн + d(w2/2) + δqтр
δqтр = δlтр
– υdp = δlтехн + d (w2/2) + δlтр

В интегральной форме



где – располагаемая работа

течении газа (qв = 0):
  lтехн = (hн – hк) -

Δ w2/2

hк – hн
2) Тепловой двигатель
lтехн >> Δw2/2, qв = 0

lтехн = hн – hк
3) Компрессор
qв = 0, w1  w2

lтехн = hн – hк
4) Сопла и диффузоры
lтехн = 0

qв = hк – hн + Δw2/2

определенного направления называются соплами. При перемещение газа по каналу происходит

его расширение с уменьшением давления и увеличением скорости.
Каналы, предназначенные для торможения потока и повышения давления, называются диффузорами, т.е. при перемещение газа по каналу происходит сжатие рабочего тела с увеличением его давления и уменьшением скорости.

Процесс уменьшения давления, в итоге которого нет ни увеличе-ния кинетической энергии, ни совершения технической работы, называется дросселированием

По способу сжатия газа их делят на объемные, газодинамические и

тепловые. В объемных компрессорах сжатие газа достигается путем непосредственного уменьшения его объема. К этому типу относятся поршневые, шестеренчатые и ротационные машины. В динамических компрессорах сжатие газа осуществляется в два этапа. На первом этапе подводимая извне энергия преобразуется в кинетическую энергию сжимаемого газа (энергия струи газа или энергия его вихрей). На втором этапе энергия струи или вихрей переходит в потенциальную энергию сжатого газа. К этому типу компрессоров относятся струйные и лопастные (центробежные, осевые, диагональные) аппараты и машины. В тепловых компрессорах повышение давления газа происходит за счет теплоты, подводимой от внешнего источника, на практике наибольшее распространение получили объемные и динамические компрессоры.

отвода и подвода охлаждающей жидкости

- корпус;
3 - канал для всасывания газа;
4

- ротор;
5 - направляющие лопатки
6- рабочие лопатки

цилиндра; P1 — давление окружающей среды; P2 - давление газа

в резервуаре;
процессы: D - 1 - всасывание; 1-2 - сжатие; 2-C - нагнетание

pυ = RT = const
υ = RT/p

действительная работа компрессора

Эффективность работы неохлаждаемых компрессоров
ηад = lк.ад / lк.д


У

поршневых компрессоров ηиз = 06,…0,75, а ηад = 0,8…0,95,
у винтовых компрессоров ηад = 0,6…0,8

подача компрессора; Vh – геометрический объем, описываемый поршнем

(Т1 = Т3 = Т5);
2) одинаковая конечная температура сжатия газа

во всех ступенях
(Т2 = Т4 = Т6);
3) nI = nII = nIII = n.

число ступеней компрессора

Nт (Вт), затрачиваемая на привод компрессора
Действительная (эффективная) мощности Nд
где hм

— механический кпд компрессора,
для поршневого компрессора hм = 0,8—0,9

q1 при постоянном давлении Р2 (сгорание топлива); 3-4 – адиабатное расширение

до первоначального давления Р1; 4-1 – охлаждение рабочего тела при постоянном давлении Р1 (отвод теплоты q2);

степень повышения давления - λ = Р2/ Р1 ; степень изобарного расширения - r = υ3/υ2

h1

Полезная работа ГТУ равна разности работ турбины и компрессора:
lГТУ =

lт – lк

Теоретическая мощность газовой турбины, компрессора и установки (ГТУ):
Nт = lт·D/3600 = (h3 – h4)·D/3600 Nк = lк·D/3600 = (h2 – h1)·D/3600 NГТУ = lГТУ·D/3600 = [(h3 – h4) (h2 – h1) ]·D/3600

— паровая турбина;
ЭГ- электрогенератор; К — конденсатор; Н —

насос

при р1=const и Т1=const; 1-2 – в турбине пар адиабатно расширяется; 2-3

- пар конденсируется и отдает тепло q2 охлаждающей воде при р2=const и Т2=const; 3-4 – конденсат адиабатно сжимается

при р1=const ; 5-6 – процесс подсушивания пара в пароперегревателе;
6-1 –

процесс перегрев пара в перегревателе при р1=const ;
1-2 – в турбине пар адиабатно расширяется до давления р2; 2-2’ - пар конденсируется и отдает тепло q2 охлаждающей воде при р2=const;
2’-3 – процесс сжатия воды в насосе;
3-4 – процесс нагрева воды в подогревателе

сжатии воды в насосе, то
где

— энтальпия кипящей воды при давлении р2

пара р1 перед турбиной при постоянных Т1 и р2 полезная

работа цикла возрастает. В то же время количество подведенной за цикл теплоты несколь-ко уменьшается за счет уменьшения энтальпии перегретого пара. Поэтому чем выше давление тем больше КПД идеального цикла Ренкина.

отвода теплоты в цикле, а средняя температура подвода теплоты меняется

мало. Поэтому чем меньше давление пара за турбиной, тем выше КПД паросиловой установки.

меняя температуру отвода теплоты. По­этому термический КПД паросиловой установки возрастает

с увеличением температуры пара перед двигателем.