барометрична формула. Разпределение на Болцман.
В
извеждане на основното уравнение
молекулярно-кинетична теория на газовете
и Максуеловото разпределение на молекулите
скоростта се предполагаше, че е
че външните сили не действат върху молекулите
газ, така че молекулите са еднакви
разпределени по обем. Но молекули
на всеки газ са в потенциал
гравитационното поле на земята. Гравитация, s
едната страна и термично движение
молекулите, от друга страна, водят газа до
някакво стабилно състояние
при което налягането на газа с височина
намалява.
Да извлечем
закон за промяна на налягането с височина,
като приемем, че масата на всички
молекулите е същото, гравитационното поле
хомогенна и температурата е постоянна.
Фиг. 1
Ако
атмосферното налягане на височина h е
p (фиг. 1), то на височина h + dh е равно на p + dp
(за dh>0 dp2:
където
ρ е плътността на газа на височина h (dh е така
малко, че при промяна на височината в това
интервал, може да се вземе предвид плътността на газа
постоянна). означава,
(1)
знаейки
уравнение на състоянието на идеалния газ
pV=(m/M) RT (m е масата на газа, M е моларната маса
газ), намираме това
Заместване
е изразът в (1), получаваме
или
С
промяна на височината от h1 преди
з2 налягане
промени от r1 преди
Р2 (ориз.
67), т.е.
или
(2)
Изразяване
(2) наричанбарометричен
формула.
Позволява ви да изчислите атмосферното
налягане в зависимост от надморската височина или,
измерване на налягане, намиране на височина: Тъй като
височините се разглеждат спрямо нивото
морета, където налягането се счита за нормално,
тогава израз (2) може да бъде представен
като
(3)
където
p е налягането на височина h.
устройство
за определяне на височината над земята
повърхност се наричависотомер (иливисотомер).
Неговата работа се основава на приложението
формули (3). От тази формула следва, че
колкото по-тежък е газът, толкова по-високо е налягането
намалява толкова по-бързо.
барометричен
формула (3) може да се трансформира, ако
използвайте формулата p=nkT:
където
n е концентрацията на молекулите на височина h,
н-
същото, на височина h=0. Тъй като M=mNА (НА –
Константа на Авогадро, m -
маса на една молекула), a R=kNА,
тогава
(4)
където
mgh=P
е потенциалната енергия на молекулата в
гравитационно поле, т.е.
(5)
Изразяване
(5) се обадиразпределение
Болцман за
външно потенциално поле. От него
Вижда се, че при постоянна температура
плътността на газа е по-голяма там, където е по-малка
потенциалната енергия на нейните молекули.
Ако
частиците са в състояние на хаос
термично движение и имат същото
маса и , след това разпределението на Болцман
(5) приложим във всеки външен потенциал
поле, а не само в полето на гравитацията.
Как се определя ефективността на газовата турбина?
Ето няколко прости формули, за да покажат каква е ефективността на газовата турбина:
Вътрешна мощност на турбината:
Nt = Gex * Lt, където Lt е работата на турбината, Gex е дебитът на отработените газове;
Вътрешно захранване на GTU:
Ni gtu \u003d Nt - Nk, където Nk е вътрешната мощност на въздушния компресор;
Ефективна мощност на GTU:
Nef \u003d Ni gtu * Механизъм за ефективност, механизъм за ефективност - ефективност, свързана с механични загуби в лагерите, може да се вземе 0,99
Електрическа енергия:
Nel \u003d Ne * ефективност, например, където ефективността е ефективността, свързана със загубите в електрическия генератор, можем да вземем 0,985
Налична топлина на горивото:
Qsp = Gtop * Qrn, където Gref - разход на гориво, Qrn - най-ниската работна калоричност на горивото
Абсолютна електрическа ефективност на газотурбинна инсталация:
Ефективност \u003d Nel / Q dist
комбиниран цикъл на ТЕЦ
Ефективността на CCGT е по-висока от тази на GTU, тъй като централата с комбиниран цикъл използва топлината от отработените газове на GTU. Зад газовата турбина е монтиран котел за отпадъчна топлина, в който топлината от отработените газове на газовата турбина се прехвърля към работния флуид (захранваща вода), генерираната пара се изпраща към парната турбина за генериране на електричество и топлина.
Ефективността на CCGT обикновено се представя от съотношението:
Ефективност на PGU \u003d ефективност на GTU * B + (ефективност на 1-GTU * B) * ефективност на PSU
B е степента на бинарност на цикъла
Efficiency PSU - Ефективност на парна електроцентрала
B = Qks/(Qks+Qku)
Qks е топлината на горивото, изгорено в горивната камера на газова турбина
Qku - топлина на допълнително гориво, изгорено в котела за отпадъчна топлина
В същото време се отбелязва, че ако Qku = 0, тогава B = 1, т.е. инсталацията е напълно двоична.
Влияние на степента на бинарност върху ефективността на CCGT
| Б | Ефективност на GTU | Ефективност на захранването | Ефективност на 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 |
Нека изброим последователно таблиците с характеристиките на ефективността на газовите турбини и след тях показателите на CCGT с тези газови двигатели и да сравним ефективността на отделна газова турбина и ефективността на CCGT.
