توازن الحرارة وكفاءة غلاية البخار. فقدان الحرارة في غلاية البخار

الصيغة البارومترية. توزيع بولتزمان.

في
اشتقاق المعادلة الأساسية
النظرية الحركية الجزيئية للغازات
وتوزيع ماكسويل للجزيئات
كان من المفترض أن تكون السرعة
أن القوى الخارجية لا تعمل على الجزيئات
الغاز ، وبالتالي فإن الجزيئات بشكل موحد
موزعة من حيث الحجم. لكن الجزيئات
من أي غاز محتمل
مجال الجاذبية الأرضية. الجاذبية ، s
جانب واحد ، والحركة الحرارية
من ناحية أخرى ، تقود الجزيئات الغاز إلى
بعض حالة الاستقرار
حيث ضغط الغاز مع الارتفاع
النقصان.

لنشتق
قانون التغيير في الضغط مع الارتفاع ،
على افتراض أن كتلة الكل
الجزيئات هي نفسها ، مجال الجاذبية
متجانس ودرجة الحرارة ثابتة.

رسم بياني 1

إذا
الضغط الجوي على ارتفاع h هو
p (الشكل 1) ، ثم عند الارتفاع h + dh يساوي p + dp
(لـ dh> 0 dp2:

أين
ρ هي كثافة الغاز عند الارتفاع h (dh is so
القليل من ذلك عند تغيير الارتفاع في هذا
الفاصل الزمني ، يمكن النظر في كثافة الغاز
ثابت). وسائل،

 (1) 

معرفة
معادلة الغاز المثالية للدولة
pV = (m / M) RT (m كتلة الغاز ، M الكتلة المولية
غاز) ، نجد ذلك

أستعاض
هو التعبير الموجود في (1) ، نحصل عليه

أو

مع
تغيير الارتفاع من ح₁ قبل
ح₂ الضغط
التغييرات من r₁ قبل
ص₂ (أرز.
67) ، أي

 

أو

 (2) 

تعبير
(2) تسمىبارومتري
معادلة.
يسمح لك بحساب الغلاف الجوي
الضغط حسب الارتفاع أو ،
قياس الضغط ، إيجاد الارتفاع: منذ
تعتبر الارتفاعات متناسبة مع المستوى
البحار حيث الضغط يعتبر طبيعيا ،
ثم يمكن تمثيل التعبير (2)
كما

 (3) 

أين
p هو الضغط على ارتفاع h.

جهاز
لتحديد الارتفاع فوق سطح الأرض
السطح يسمىمقياس الارتفاع (أومقياس الارتفاع).
يعتمد عمله على التطبيق
الصيغ (3). من هذه الصيغة يتبع ذلك
كلما كان الغاز أثقل ، زاد الضغط
ينخفض ​​بشكل أسرع.

بارومتري
الصيغة (3) يمكن أن تتحول إذا
استخدم الصيغة p = nkT:

أين
ن هو تركيز الجزيئات على ارتفاع h ،
ن-
نفس الشيء ، عند ارتفاع h = 0. منذ M = mN_أ (ن_أ –
ثابت أفوجادرو ، م -
كتلة جزيء واحد) ، أ R = كيلو نيوتن_أ,
ومن بعد

 (4) 

أين
م ج = ف
هي الطاقة الكامنة للجزيء في
مجال الجاذبية ، أي

 (5) 

تعبير
(5) دعاتوزيع
بولتزمان ل
المجال الخارجي المحتمل. منه
يمكن ملاحظة ذلك عند درجة حرارة ثابتة
كثافة الغاز أكبر حيث تكون أقل
الطاقة الكامنة لجزيئاتها.

إذا
الجسيمات في حالة من الفوضى
الحركة الحرارية ولها نفس الشيء
الكتلة ثم توزيع بولتزمان
(5) قابلة للتطبيق في أي إمكانات خارجية
وليس فقط في مجال الجاذبية.

كيف يتم تحديد كفاءة التوربينات الغازية؟

فيما يلي بعض الصيغ البسيطة لإظهار كفاءة محطة التوربينات الغازية:

الطاقة الداخلية للتوربينات:

Nt = Gex * Lt ، حيث Lt هو تشغيل التوربين ، Gex هو معدل تدفق غازات العادم ؛

قوة GTU الداخلية:

Ni gtu \ u003d Nt - Nk ، حيث Nk هي الطاقة الداخلية لضاغط الهواء ؛

قوة GTU الفعالة:

Nef \ u003d Ni gtu * آلية الكفاءة ، الكفاءة الميكانيكية - الكفاءة المرتبطة بالخسائر الميكانيكية في المحامل ، يمكن أن تؤخذ 0.99

الطاقة الكهربائية:

Nel \ u003d Ne * Eg الكفاءة ، حيث الكفاءة ، على سبيل المثال هي الكفاءة المرتبطة بالخسائر في المولد الكهربائي ، يمكننا أن نأخذ 0.985

الحرارة المتاحة للوقود:

Qsp = Gtop * Qrn ، حيث Gref - استهلاك الوقود ، Qrn - أقل قيمة حرارية للعمل للوقود

الكفاءة الكهربائية المطلقة لمحطة التوربينات الغازية:

الكفاءة \ u003d Nel / Q dist

الدورة المركبة CHP

تعد كفاءة CCGT أعلى من كفاءة GTU ، حيث تستخدم محطة الدورة المركبة الحرارة من غازات العادم في GTU. يتم تركيب غلاية تسخين النفايات خلف التوربينات الغازية ، حيث يتم نقل الحرارة من غازات العادم من التوربينات الغازية إلى سائل العمل (مياه التغذية) ، ويتم إرسال البخار المتولد إلى التوربينات البخارية لتوليد الكهرباء والحرارة.

عادة ما يتم تمثيل كفاءة CCGT بنسبة:

كفاءة PGU \ u003d كفاءة GTU * B + (كفاءة 1-GTU * B) * كفاءة PSU

B هي درجة ثنائية الدورة

كفاءة PSU - كفاءة محطة توليد الطاقة البخارية

B = Qks / (Qks + Qku)

Qks هي حرارة الوقود المحروق في غرفة الاحتراق في التوربينات الغازية

Qku - حرارة الوقود الإضافي المحترق في غلاية الحرارة الضائعة

في الوقت نفسه ، يلاحظ أنه إذا كان Qku = 0 ، فإن B = 1 ، أي التثبيت ثنائي تمامًا.

تأثير درجة الثنائية على كفاءة CCGT

ب	كفاءة GTU	كفاءة PSU	كفاءة CCGT
1	0,32	0,3	0,524
1	0,36	0,32	0,565
1	0,36	0,36	0,590
1	0,38	0,38	0,612
0,3	0,32	0,41	0,47
0,4	0,32	0,41	0,486
0,3	0,36	0,41	0,474
0,4	0,36	0,41	0,495
0,3	0,36	0,45	0,51
0,4	0,36	0,45	0,529

دعونا نعرض بشكل تسلسلي جداول بخصائص كفاءة التوربينات الغازية وبعدها مؤشرات CCGT مع محركات الغاز هذه ، ونقارن بين كفاءة التوربينات الغازية الفردية وكفاءة CCGT.