Физика. Примеры решения задач контрольной работы

Физика
Контрольная работа
Теплотехника
Колебания
Свободные незатухающие
колебания
Затухание свободных
колебаний
Вынужденные колебания
Физика атомного ядра
Электротехнические материалы
Электромагнитное
взаимодействие
Квантооптические явления
Оптика
Волновая оптика
Электромагнитные волн
Принцип суперпозиции волн
Принцип Гюгенса
Интерференция света
Дифракция света
Опыт Майкельсона.
Теория аберрации Стокса
Интерференция
поляризованных лучей.
Физические основы механики
Молекулярная физика
и термодинамика
Молекулярно-кинетическая
теория
Электромагнетизм
Сложение колебаний
Электpостатика
Электpический заpяд
Закон Кулона
Потенциал
Пpоводники в
электpостатическом поле
Диэлектpики в электpическом
поле
Поток вектоpа напpяженности
Теоpема Гаусса
Электpическая емкость
Основные законы постоянного
тока
Проектирование электропривода
Энеpгия электpического поля
Электроника
Ядерная физика
История создания и развития
ядерной индустрии
Элементарные частицы
Теория относительности
Измерение заряда электрона
Ионизирующие излучения
Теория рассеяния альфа-частиц
в веществе
Ядерные реакции
Периодическая система элементов
Математика
Контрольная
Примеры решения интегралов
Высшая математика в экономике
Задачи
Комплексные числа
Дифференциальное и
интегральное исчисление
Интегралы
Графика
Архитектура
Курс лекций по истории искусства
Эпоха Возрождения
Машиностроительное черчение
Инженерная графика
Основные задачи на прямую
и плоскость
Векторная алгебра
Исследование функции
и построение графика
Производная функции
Свойства комплексных чисел
Информатика
Лабораторные работы
Курс лекций по информатике
Локальная сеть

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)

На главную