Ответы на билеты по термодинамике и теплопередаче

Подождите немного. Документ загружается.

в конденсатор (2), где конденсируется при температуре T

, передавая теплоту

охлаждающей воде q

Конденсат проходит через дроссельный вентиль (3), на выходе из которого

рабочее тело имеет давление p

и температуру T

, значение которой меньше,

чем температура в холодильной камере. В испарителе (4) раствор испаряется

за счет подвода теплоты q

от охлаждаемого объема (5). Из испарителя пар

поступает в абсорбер (6), где поглощается при температуре T

абсорбером,

поступающим из генератора через вентиль (8), отдавая теплоту абсорбции q

охлаждающей воде, проходящей через змеевик. Вследствие поглощения пара,

концентрация хладагента (аммиака) в растворе повышается. Насосом (7)

раствор из абсорбера (6) подается в генератор.

При идеализации работы цикла рассматриваемой установки (полная

обратимость процессов, полное выпаривание хладагента из абсорбера)

рабочий процесс в ней можно представить в виде совокупности прямого (1-2-

3-4) и обратного (5-6-7-8) циклов Карно. Эффективность работы

абсорбционной машины можно оценить тепловым коэффициентом



Следовательно, чем больше отбирается удельной теплоты от охлаждаемого

объема при фиксированном количестве подведенной теплоты в генераторе,

тем выше экономичность холодильной установки. Действительный цикл

абсорбционной холодильной установки характеризуется необратимостью

процессов, что приводит к некоторому снижению теплового коэффициента

абсорбционной холодильной машины



Вопрос №48-49

Для того, чтобы превратить теплоту в работу нужно

совершить какой-то процесс (цикл).

Цикл со смешанным подводом теплоты – цикл

Сабате-Тринклера.

ba 

- сжатие.

dcb 

- подвод теплоты.

ed 

- расширение.

ae 

- отвод теплоты.

Цикл Отто.

ba 

- сжатие.

cb 

- подвод теплоты.

dc 

- расширение.

ad 

- отвод теплоты.

Внутренняя (внешняя) мёртвая точка, наружная мёртвая точка –

крайние положения поршня.





Ход поршня – движение от внутренней мёртвой точки до наружной

мёртвой точки.

Такт – часть рабочего процесса, приходящаяся на один ход поршня.

Двигатели внутреннего сгорания бывают следующих

видов:

1. Двухтактные двигатели внутреннего

сгорания.

2. Четырёхтактные двигатели внутреннего

сгорания.

- давление, под которым в камеру поступает

заряд.

Точка

- точка закрытия впускающего клапана.

Коэффициент заполнения



- отношение

действительного количества заряда по массе к

теоретическому количеству заряда, которое могло

поступить при данных условиях, то есть

1

теор

действ



Звёздочка – впрыск топлива для дизельного процесса.

dcb 

- процесс сгорания в дизельном двигателе.

Точка

- момент проскакивания искры между электродами свечи в

карбюраторном двигателе.

Точка

- точка открытия выпускного клапана.

Точка

- точка открытия впускного клапана.

Точка

- точка закрытия выпускного клапана.

Рабочий процесс.

Первый такт – такт всасывания

 

kh 

. Во время этого такта происходит

окончание выхлопа

 

jh 

и наполнение камеры сгорания зарядом

 

kh 

Второй такт – такт сжатия

 

bk 

. Во время этого такта происходит конец

наполнения камеры сгорания зарядом

 

ak 

и сжатие заряда

 

ba 

. В конце

процесса сжатия заряда, его температура повышается до какой-то

. Для

дизельных двигателей эта температура должна быть больше температуры

возгорания, то есть

возгb

TT 

, а для карбюраторных двигателей она должна

быть меньше температуры возгорания, то есть

возги

TT 

Третий такт – рабочий такт

fb 

, такт расширения. Во время этого такта

происходит сгорание заряда (

dcb 

для дизельных двигателей и

dc 

для

карбюраторных двигателей), расширение заряда

 

fb 

и начинается выпуск

 

fe 

Четвёртый такт – выхлоп, такт очистки

 

hf 

. Во время этого такта идёт

выпуск

 

hf 

и начинается наполнение камеры сгорания зарядом

 

hg 

Первый и четвёртый такты являются процессами газообмена. Это

вспомогательные такты. Вследствие отсутствия в них термодинамики, они

являются вредными.

ВМТ НМТ

Для двухтактного двигателя:

Рассмотрим теоретический цикл.

bkn 

- средняя константа, представляющая собой

отклонение от адиабаты.

Среднее давление

- давление, которое, действуя

постоянно во время хода поршня, совершает

работу, равную работе за цикл.

tпm

LVp 

, где

сап

VVV 

- полный объём цилиндра.

 

1



сса

VVV

, где



- степень сжатия.

Коэффициент заполнения теоретической

диаграммы действительной диаграммой



Среднее индикаторное давление





- давление,

характеризующее работу в действительном цикле.

Индикаторная работа

пii

VpL 

- работа

действительного цикла.

Среднее эффективное давление

мехie

PPP 

, где

мех

- давление, ушедшее на

механические потери.

потери

льныевспомогате

трения

потери

моторы

насосныемех

pppp 

Эффективная работа -

пee

VpL 

Механический коэффициент полезного действия -

мех





iпi

LVp 

пi







6010

, где

- количество оборотов,

- число тактов,

- число

цилиндров.

nVp

пe





6010

Основными характеристиками для выбора двигателя внутреннего сгорания

являются:



, (

- удельный расход).

iHPi





eHPe

BQN





eHP

iHPe





- количество воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания

топлива.

действ





, где



- коэффициент избытка воздуха,

4.18.0 



HPv









Вопрос №50

Газотурбинные установки.

Преимущества ГТУ над поршневыми ДВС:

1. Сразу получается вращательное движение.

c d

idempv



2. Большая единичная мощность.

3. Меньшая удельная металлоёмкость.

Газовая турбина – лопаточный двигатель, преобразующий энергию потока

газа, проходящего через сопловой аппарат и рабочие лопатки турбины, в

механическую работу.

Схема газовой турбины:

1 – Направляющий аппарат.

2 – Рабочее колесо турбины.

3 – Рабочие лопатки.

Схема и рабочий процесс простейшей ГТУ:

1 – Воздушный фильтр.

2 – Осевой компрессор.

3 – Пусковое устройство.

4 – Камера сгорания.

5 – Турбина.

6 – Потребитель (центробежный компрессор,

генератор электрической энергии, буровая

установка).

7 – Топливный газ.

8 – Уходящий газ.

Степень повышения давления





. В осевом компрессоре

5.24 



Коэффициент избытка воздуха

..нв





. В осевом компрессоре

53 



Температура рабочего тела составляет

C 1200700

Классификация ГТУ:

1. По термодинамическому признаку:

a. ГТУ, работающие по циклы Гемфри

(1-2-3-4).





. ГТУ такого

типа имеют больший

коэффициент полезного действия,

чем ГТУ, работающие по циклу

Брайтона.

b. ГТУ, работающие по циклу Брайтона (1-2-3`-4).

2. По организации процесса:

a. ГТУ, работающие по открытому циклу. В ГТУ такого типа

рабочее тело постоянно меняется.

b. ГТУ, работающие по закрытому циклу. В ГТУ такого типа

рабочее тело не меняется.

3. По конструкции:

a. ГТУ одновальной конструкции.



0q



b. ГТУ двухвальной конструкции. Такой тип ГТУ используется в

случае переменных режимов работы ГТУ.

c. ГТУ трёхвальной конструкции. Такой тип ГТУ используется в

случае переменных режимов работы ГТУ.

ГТУ, работающие по закрытому циклу.

Преимущества ГТУ, работающей по закрытому циклу: возможность

использовать низкокачественное топливо.

Схема ГТУ, работающей по закрытому циклу:

1 – Пусковое устройство (турбодетандер).

2 – Осевой компрессор.

3 – Камера сгорания, печь, тепловое устройство.

4 – Турбина.

5 – Потребитель.

6 – Холодильник.

7 – Трубный пучок.

8 – Вход воздуха.

9 – Вход топлива.

ГТУ двухвальной конструкции.

Преимущества ГТУ двухвальной конструкции: даёт возможность при

переменном режиме работы потребителя и силовой турбины поддерживать

оптимальный режим работы газогенератора.

Характеристикой таких ГТУ является величина

7,064,0



турбсумм

компр



. Чем

больше



, тем лучше ГТУ.

Схема ГТУ двухвальной конструкции:

1 – Воздушный фильтр.

2 – Осевой компрессор.

3 – Пусковое устройство.

4 – Камера сгорания.

5 – Топливный газ.

6 – Турбина высокого давления.

7 – Турбина низкого давления.

8 – Уходящий газ.

9 – Потребитель (центробежный компрессор, генератор электрической

энергии, буровая установка).

Способы повышения эффективности работы ГТУ:

1. Повышение температуры продуктов сгорания перед турбиной.

2. Повышение степени сжатия в осевом компрессоре.

3. Регенерация теплоты, уходящих газов.

4. Использование многоступенчатого сжатия воздуха с промежуточным

охлаждением.

8 9

6 7

5. Многоступенчатое расширение продуктов сгорания с промежуточным

их подогревом.

Эффективный термодинамический цикл ГТУ.

Цикл Брайтона 1-2-3-4.

Реальный процесс

szc 1

, где

c1

- политропное

сжатие;

zc 

- процесс подвода тепла при

непостоянном давлении;

sz 

- политропный

процесс расширения;

1s

- процесс отвода тепла

при непостоянном давлении.

Регенератор – тепловой аппарат, в котором

происходит теплообмен между продуктами сгорания с воздухом, сжатом в

компрессоре.

Для регенерации нужно чтобы

TT 

ГТУ могут быть регенеративного и безрегенеративного типов.

ГТУ регенеративного типа.

Преимущества ГТУ регенеративного типа: возможность повысить КПД,

вследствие уменьшения расхода топливного газа.

Схема ГТУ регенеративного типа:

рн





, где

.. рн

- нижнее рабочее значение

теплоты.