איזון חום ויעילות של דוד קיטור. איבוד חום בדוד קיטור

נוסחה ברומטרית. הפצת בולצמן.

בְּ
גזירת המשוואה הבסיסית
תיאוריה קינטית מולקולרית של גזים
והתפלגות מקסווליאנית של מולקולות
ההנחה הייתה שהמהירות היא
שכוחות חיצוניים אינם פועלים על מולקולות
גז, כך שהמולקולות אחידות
מופץ לפי נפח. אבל מולקולות
של כל גז הם בפוטנציאל
שדה הכבידה של כדור הארץ. כוח הכבידה, ס
צד אחד, ותנועה תרמית
מולקולות, לעומת זאת, מובילות את הגז אל
מצב יציב כלשהו
שבו לחץ הגז עם גובה
יורד.

בואו נגזר
חוק השינוי בלחץ עם הגובה,
בהנחה שהמסה של כולם
מולקולות זהות, שדה הכבידה
הומוגנית והטמפרטורה קבועה.

איור.1

אם
לחץ אטמוספרי בגובה h הוא
p (איור 1), אז בגובה h + dh זה שווה ל p + dp
(עבור dh>0 dp2:

איפה
ρ היא צפיפות הגז בגובה h (dh הוא כך
מעט כי כאשר משנים את הגובה בזה
מרווח, ניתן לשקול את צפיפות הגז
קָבוּעַ). אומר,

 (1) 

יוֹדֵעַ
משוואת הגז האידיאלית של המדינה
pV=(m/M) RT (m היא מסת הגז, M היא המסה המולרית
גז), אנחנו מוצאים את זה

מחליף
הוא הביטוי ב-(1), אנו מקבלים

אוֹ

עם
שינוי גובה מ-h₁ לפני
ח₂ לַחַץ
שינויים מ-r₁ לפני
ר₂ (אורז.
67), כלומר.

 

אוֹ

 (2) 

ביטוי
(2) התקשרבָּרוֹמֶטרִי
נוּסחָה.
זה מאפשר לך לחשב את האטמוספירה
לחץ בהתאם לגובה או,
מדידת לחץ, מצא גובה: מאז
גבהים נחשבים ביחס למפלס
ימים שבהם הלחץ נחשב נורמלי,
אז ניתן לייצג ביטוי (2).
כפי ש

 (3) 

איפה
p הוא הלחץ בגובה h.

התקן
כדי לקבוע את הגובה מעל הקרקע
משטח נקראמַד גוֹבָה (אוֹמַד גוֹבָה).
עבודתו מבוססת על האפליקציה
נוסחאות (3). מהנוסחה הזו נובע מכך
ככל שהגז כבד יותר, הלחץ גבוה יותר
יורדת ככל מהר יותר.

בָּרוֹמֶטרִי
ניתן לשנות את הנוסחה (3) אם
השתמש בנוסחה p=nkT:

איפה
n הוא ריכוז המולקולות בגובה h,
n-
אותו דבר, בגובה h=0. מאז M=mN_א (נ_א –
קבוע אבוגדרו, מ -
מסה של מולקולה אחת), R=kN_א,
לאחר מכן

 (4) 

איפה
mgh=P
היא האנרגיה הפוטנציאלית של המולקולה ב
שדה כבידה, כלומר.

 (5) 

ביטוי
(5) התקשרהפצה
בולצמן ל
שדה פוטנציאלי חיצוני. יוצא ממנו
ניתן לראות כי בטמפרטורה קבועה
צפיפות הגז גדולה יותר היכן שהיא קטנה יותר
אנרגיה פוטנציאלית של המולקולות שלו.

אם
חלקיקים נמצאים במצב של כאוס
תנועה תרמית ויש להם אותו דבר
מסה ולאחר מכן התפלגות בולצמן
(5) ישים בכל פוטנציאל חיצוני
שדה, ולא רק בתחום הכבידה.

כיצד נקבעת היעילות של טורבינת גז?

הנה כמה נוסחאות פשוטות להראות מהי היעילות של מפעל טורבינות גז:

כוח פנימי של טורבינה:

Nt = Gex * Lt, כאשר Lt הוא פעולת הטורבינה, Gex הוא קצב הזרימה של גזי הפליטה;

כוח פנימי של GTU:

Ni gtu \u003d Nt - Nk, כאשר Nk הוא הכוח הפנימי של מדחס האוויר;

כוח אפקטיבי של GTU:

Nef \u003d Ni gtu * יעילות מכה, יעילות מכה - יעילות הקשורה להפסדים מכניים במיסבים, ניתן לקחת 0.99

כוח חשמלי:

Nel \u003d Ne * יעילות למשל, כאשר יעילות למשל היא היעילות הקשורה להפסדים בגנרטור החשמלי, אנו יכולים לקחת 0.985

חום דלק זמין:

Qsp = Gtop * Qrn, כאשר Gref - צריכת דלק, Qrn - הערך הקלורי הנמוך ביותר של הדלק

יעילות חשמלית מוחלטת של מפעל טורבינות גז:

יעילות \u003d Nel / Q dist

CHP במחזור משולב

יעילות ה-CCGT גבוהה מזו של ה-GTU, מכיוון שמפעל המחזור המשולב משתמש בחום מגזי הפליטה של ​​ה-GTU. מאחורי טורבינת הגז מותקן דוד פסולת, בו מועבר חום מגזי הפליטה של ​​טורבינת הגז לנוזל העבודה (מי הזנה), הקיטור הנוצר נשלח לטורבינת הקיטור להפקת חשמל וחום.

יעילות CCGT מיוצגת בדרך כלל על ידי היחס:

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

B היא מידת הבינאריות של המחזור

יעילות PSU - יעילות של תחנת כוח קיטור

B = Qks/(Qks+Qku)

Qks הוא חום הדלק הנשרף בתא הבעירה של טורבינת גז

Qku - חום של דלק נוסף שנשרף בדוד חום הפסולת

יחד עם זאת, יש לציין שאם Qku = 0, אז B = 1, כלומר, ההתקנה היא בינארית לחלוטין.

השפעת מידת הבינאריות על יעילות ה-CCGT

ב	יעילות GTU	יעילות PSU	יעילות 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

הבה נרשום ברצף את הטבלאות עם מאפייני היעילות של טורבינות גז ולאחריהן את האינדיקטורים של ה-CCGT עם מנועי גז אלו, ונשווה את היעילות של טורבינת גז נפרדת ויעילות ה-CCGT.