Физика. Примеры решения задач контрольной работы

Примеры решения задач по физике
Кинематика
Движение материальной точки
Основное уравнение динамики
Законы сохранения импульса и энергии
Динамика вращательного движения
Механические колебания
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ
МОЛЕКУЛЯРНАЯ  ФИЗИКА
Механика
Молекулярная физика и термодинамика
Электричество
Электромагнетизм
Атомная и ядерная физика
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ
Термодинамические процессы
Описание теплопроводности
Теплоотдача в жидкостях и газах
Теплоотдача при фазовых переходах
Тепловое излучение
Теплообменные аппараты
  Кинематика поступательного движения
Электростатика

 

Пример 14. В системах теплоснабжения применяются водогрейные котлы. Определить степень эффективности  водогрейного котла, обеспечивающего подогрев циркуляционной воды в системе теплоснабжения от  до , если потери тепла в трубопроводах подачи составляют 30%. Топливо- природный газ; теплота сгорания  МДж/кг. Температура окружающей среды . За счет установки эффективных газовых горелок удалось довести значение энергетического к.п.д. котла   до 95%.

 Решение. По таблицам насыщения находим:  кДж /кг,  кДж/(кг К);  кДж /кг; кДж/(кг К).

 Средняя температура подвода тепла к рабочему телу

 К=59,3.

 Степень эффективности на выходе из котельной

 Следовательно, лишь 14% используется полезно: затрачивается на повышение эксэргии воды теплоносителя.

 Степень эффективности для потребителя тепла .

 При такой низкой степени использования энергии топлива применение дорогих высококалорийных топлив в водогрейных котлах чрезвычайно неэффективно.

 Метод к.п.д. для анализа реальных циклов. Выражение для к.п.д. теплоэнергетической установки можно представить в виде

  (93)

где  - удельная эффективная работа, приведенная к валу двигателя, Дж/кг;
 - удельная внутренняя работа реального цикла, Дж/кг;  - энергетический к.п.д. в системе подвода тепла  к рабочему телу; -внутренний к.п.д. реального цикла; -механический к.п.д., учитывающий внешние потери в узлах двигателя.

 Если вырабатывается электроэнергия, то появляются потери в электрогенераторе (к.п.д. электрогенератора ) и общий к.п.д. электрогенерирующей установки

 . (94)

 Для анализа цикла и определения величины  в первом приближении рассматривают идеальный цикл, составленный из внутренне равновесных процессов. При этом

 , (95)

где -термический к.п.д. идеального цикла; -относительный внутренний к.п.д., учитывающий различие реального и идеального циклов (см. рис.8).

 Из I и II законов для обратимых круговых процессов следует, что их эффективность определяется лишь величинами средних температур подвода и отвода тепла (и):

 , (96)

где , - работа и теплота идеального цикла.

 Термический к.п.д. в форме (95) не учитывает все следствия II закона, т.к. здесь достигнутое () сравнивается не с достижимым (с эксэргией е1), а с теплом , которое лишь частично состоит из эксэргии.

 Величину внутреннего к.п.д. обычно определяют как

 , (97)

где  и   - работы расширения и сжатия в соответствующих элементах установки, например в турбине и компрессоре (насосе).

 Круговой процесс водяного пара. В паротурбинной установке (ПТУ) водяной пар совершает круговой процесс (цикл) с возможно более полной отдачей эксэргии в виде полезной эффективной мощности Ne на валу. На рис. 9 приведена схема ПТУ, а на рис. 10 – ее цикл в h, s – координатах. Для упрощения не учитывается незначительное падение давления в парогенераторе (Р2=Р1) и в конденсаторе (Р3=Р0). Турбина и насос, считаются адиабатными, что близко к действительности.

Рис.9 – Принципиальная схема паротурбинной установки: ПГ – парогенератор;

Т – турбина; ЭГ – электрогенератор; К – конденсатор; Н – насос.

 Удельная работа питательного насоса (вода рассматривается как несжимаемая жидкость)

 , (98)

где - к.п.д. насоса. Работа насоса мала вследствие малости удельного объема воды (м3/кг).

 Удельная работа турбины

 , (99)

где - относительный внутренний (изоэнтропный) к.п.д. турбины.

 Теплота в парогенераторе в условиях поточного процесса, Дж/кг

 , (100)

 Теплота в конденсаторе, Дж/кг

 , (101)

Рис.10 – Изменение состояния водяного пара в круговом процессе (цикле) ПТУ

 Параметры для точек 2, 2s, 3 определяются по h, s – диаграмме, а для точек 0, 1 – по таблицам насыщения водяного пара.

 Удельная внутренняя работа цикла

 , (102)

 Внутренний к.п.д. (степень эффективности) цикла

 , (103)

где - часть эксэргии топлива, полезно используемая в цикле.

 Эксэргия, отдаваемая отработавшим в турбине паром в окружающую среду

 , (104)

Пошлые девочки с портала http://prostitutki-volgograd.info/uslugi/pomyvka-v-dushe/ порезвятся с вами в душевой кабинке под теплой водой.
На главную