fórmula barométrica. Distribución de Boltzmann.
En
derivación de la ecuación básica
teoría cinética molecular de los gases
y distribución maxwelliana de moléculas
se supuso que la velocidad era
que las fuerzas externas no actúan sobre las moléculas
gas, por lo que las moléculas son uniformemente
distribuidos por volumen. Pero las moléculas
de cualquier gas están en potencial
el campo gravitatorio de la tierra. gravedad
un lado, y el movimiento térmico
moléculas, por otro lado, llevan el gas a
algún estado estacionario
en el que la presión del gas con la altura
disminuye
vamos a derivar
la ley del cambio de presión con la altura,
suponiendo que la masa de todos
moléculas es lo mismo, el campo gravitacional
homogénea y la temperatura es constante.
Figura 1
Si
la presión atmosférica a la altitud h es
p (Fig. 1), luego en la altura h + dh es igual a p + dp
(para dh>0 dp2:
donde
ρ es la densidad del gas a la altura h (dh es tan
poco que al cambiar la altura en este
intervalo, la densidad del gas se puede considerar
constante). Medio,
(1)
Conocimiento
ecuación de estado de los gases ideales
pV=(m/M) RT (m es la masa del gas, M es la masa molar
gas), encontramos que
Sustituyendo
es la expresión en (1), obtenemos
o
CON
cambio de altura de h1 antes de
h2 presión
cambios de r1 antes de
R2 (arroz.
67), es decir
o
(2)
Expresión
(2) llamadobarométrico
fórmula.
Te permite calcular la atmósfera
presión dependiendo de la altitud o,
midiendo la presión, hallar la altura: Dado que
las alturas se consideran relativas al nivel
mares donde la presión se considera normal,
entonces la expresión (2) se puede representar
como
(3)
donde
p es la presión a la altura h.
dispositivo
para determinar la altura sobre el suelo
superficie se llamaaltímetro (oaltímetro).
Su trabajo se basa en la aplicación
fórmulas (3). De esta fórmula se sigue que
cuanto más pesado es el gas, mayor es la presión
disminuye cuanto más rápido.
barométrico
la fórmula (3) se puede transformar si
usa la fórmula p=nkT:
donde
n es la concentración de moléculas a la altura h,
norte-
lo mismo, a la altura h=0. Dado que M=mNA (NORTEA –
constante de Avogadro, m -
masa de una molécula), a R=kNA,
entonces
(4)
donde
mgh=P
es la energía potencial de la molécula en
campo gravitatorio, es decir,
(5)
Expresión
(5) llamadodistribución
Boltzmann por
campo potencial externo. fuera de él
Se puede observar que a temperatura constante
la densidad del gas es mayor donde es menor
energía potencial de sus moléculas.
Si
las partículas están en un estado de caos
movimiento térmico y tienen el mismo
masa y , luego la distribución de Boltzmann
(5) aplicable en cualquier potencial externo
campo, y no sólo en el campo de la gravedad.
¿Cómo se determina la eficiencia de una turbina de gas?
Aquí hay un par de fórmulas simples para mostrar cuál es la eficiencia de una planta de turbina de gas:
Energía interna de la turbina:
Nt = Gex * Lt, donde Lt es el funcionamiento de la turbina, Gex es el caudal de gases de escape;
Potencia interna GTU:
Ni gtu \u003d Nt - Nk, donde Nk es la potencia interna del compresor de aire;
Potencia efectiva GTU:
Nef \u003d Ni gtu * Mech de eficiencia, mech de eficiencia: la eficiencia asociada con las pérdidas mecánicas en los rodamientos, se puede tomar 0.99
Energia electrica:
Nel \u003d Ne * Por ejemplo, eficiencia, donde la eficiencia, por ejemplo, es la eficiencia asociada con las pérdidas en el generador eléctrico, podemos tomar 0.985
Calor disponible del combustible:
Qsp = Gtop * Qrn, donde Gref - consumo de combustible, Qrn - el poder calorífico de trabajo más bajo del combustible
Eficiencia eléctrica absoluta de una planta de turbina de gas:
Eficiencia \u003d Nel / Q dist
cogeneración de ciclo combinado
La eficiencia de la CCGT es superior a la de la GTU, ya que la central de ciclo combinado aprovecha el calor de los gases de escape de la GTU. Se instala una caldera de calor residual detrás de la turbina de gas, en la que el calor de los gases de escape de la turbina de gas se transfiere al fluido de trabajo (agua de alimentación), el vapor generado se envía a la turbina de vapor para generar electricidad y calor.
La eficiencia CCGT generalmente se representa mediante la relación:
Eficiencia de PGU \u003d eficiencia de GTU * B + (eficiencia de 1-GTU * B) * eficiencia de PSU
B es el grado de binaridad del ciclo.
Eficiencia PSU - Eficiencia de una planta de energía de vapor
B = Qks/(Qks+Qku)
Qks es el calor del combustible quemado en la cámara de combustión de una turbina de gas
Qku - calor del combustible adicional quemado en la caldera de calor residual
Al mismo tiempo, se observa que si Qku = 0, entonces B = 1, es decir, la instalación es completamente binaria.
Influencia del grado de binaridad en la eficiencia CCGT
| B | Eficiencia GTU | Eficiencia de la fuente de alimentación | Eficiencia 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 |
Presentemos secuencialmente tablas con las características de la eficiencia de las turbinas de gas y después de ellas los indicadores de CCGT con estos motores de gas, y comparemos la eficiencia de una turbina de gas individual y la eficiencia de CCGT.
