wzór barometryczny. Rozkład Boltzmanna.
Na
wyprowadzenie podstawowego równania
molekularna teoria kinetyczna gazów
i Maxwellowski rozkład cząsteczek
przyjęto prędkość
że siły zewnętrzne nie działają na cząsteczki
gaz, więc cząsteczki są jednorodne
dystrybuowane według objętości. Ale cząsteczki
dowolnego gazu jest w potencjale
pole grawitacyjne ziemi. Grawitacja, s
z jednej strony i ruch termiczny
z drugiej strony cząsteczki prowadzą gaz do
jakiś stan ustalony
przy którym ciśnienie gazu z wysokością
zmniejsza się.
Wyprowadźmy
prawo zmiany ciśnienia wraz z wysokością,
zakładając, że masa wszystkich
cząsteczki są takie same, pole grawitacyjne
jednorodna, a temperatura jest stała.
Rys.1
Jeśli
ciśnienie atmosferyczne na wysokości h jest
p (rys. 1), to na wysokości h + dh jest równe p + dp
(dla dh>0 dp2:
gdzie
ρ to gęstość gazu na wysokości h (dh to so
niewiele, że przy zmianie wysokości w tym
interwale, można wziąć pod uwagę gęstość gazu
stały). Znaczy,
(1)
Porozumiewawczy
równanie stanu gazu doskonałego
pV=(m/M) RT (m to masa gazu, M to masa molowa
gaz), stwierdzamy, że
Zastępowanie
jest wyrażeniem w (1), otrzymujemy
lub
Z
zmiana wysokości z h1 zanim
h2 ciśnienie
zmiany z r1 zanim
r2 (Ryż.
67), tj.
lub
(2)
Wyrażenie
(2) zwanybarometryczny
formuła.
Pozwala obliczyć warunki atmosferyczne
ciśnienie w zależności od wysokości lub,
pomiar ciśnienia, znajdź wysokość: Od
wysokości są uwzględniane w stosunku do poziomu
morza, gdzie ciśnienie uważane jest za normalne,
wtedy można przedstawić wyrażenie (2)
jak
(3)
gdzie
p to ciśnienie na wysokości h.
urządzenie
aby określić wysokość nad ziemią
powierzchnia nazywa sięwysokościomierz (lubwysokościomierz).
Jego praca opiera się na aplikacji
formuły (3). Z tego wzoru wynika, że
im cięższy gaz, tym wyższe ciśnienie
zmniejsza się szybciej.
barometryczny
wzór (3) można przekształcić, jeśli
użyj wzoru p=nkT:
gdzie
n to stężenie cząsteczek na wysokości h,
n-
to samo, na wysokości h=0. Ponieważ M=mNA (NA –
Stała Avogadro, m -
masa jednej cząsteczki), a R=kNA,
następnie
(4)
gdzie
mgh=P
jest energią potencjalną cząsteczki w
pole grawitacyjne, tj.
(5)
Wyrażenie
(5) zwanydystrybucja
Boltzmanna dla
pole potencjału zewnętrznego. Z niego
Widać, że przy stałej temperaturze
gęstość gazu jest większa tam, gdzie jest mniejsza
energia potencjalna jego cząsteczek.
Jeśli
cząstki są w stanie chaosu
ruch termiczny i mają to samo
masa, a następnie rozkład Boltzmanna
(5) zastosowanie w dowolnym potencjale zewnętrznym
polu, i to nie tylko w polu grawitacji.
Jak określa się sprawność turbiny gazowej?
Oto kilka prostych wzorów, które pokazują, jaka jest wydajność turbiny gazowej:
Moc wewnętrzna turbiny:
Nt = Gex * Lt, gdzie Lt jest pracą turbiny, Gex jest natężeniem przepływu spalin;
Zasilanie wewnętrzne GTU:
Ni gtu \u003d Nt - Nk, gdzie Nk jest wewnętrzną mocą sprężarki powietrza;
Moc efektywna GTU:
Nef \u003d Ni gtu * Mech wydajności, mech wydajności - wydajność związana ze stratami mechanicznymi w łożyskach, można przyjąć 0,99
Energia elektryczna:
Nel \u003d Ne * Eg sprawność, gdzie sprawność np. jest sprawnością związaną ze stratami w generatorze elektrycznym, możemy przyjąć 0,985
Dostępne ciepło paliwa:
Qsp = Gtop * Qrn, gdzie Gref - zużycie paliwa, Qrn - najniższa robocza wartość opałowa paliwa
Całkowita sprawność elektryczna turbiny gazowej:
Wydajność \u003d Odległość Nel / Q
elektrociepłownia w cyklu kombinowanym
Sprawność CCGT jest wyższa niż w przypadku GTU, ponieważ instalacja z cyklem łączonym wykorzystuje ciepło ze spalin z GTU. Za turbiną gazową zainstalowany jest kocioł odzysknicowy, w którym ciepło ze spalin turbiny gazowej przekazywane jest do płynu roboczego (wody zasilającej), a wytworzona para przesyłana jest do turbiny parowej w celu wytworzenia energii elektrycznej i ciepła.
Sprawność CCGT jest zwykle reprezentowana przez stosunek:
Wydajność PGU \u003d Wydajność GTU * B + (sprawność 1-GTU * B) * Wydajność zasilacza
B to stopień binarności cyklu
Efficiency PSU - Sprawność elektrowni parowej
B = Qks/(Qks+Qku)
Qks to ciepło spalanego paliwa w komorze spalania turbiny gazowej
Qku - ciepło dodatkowego paliwa spalonego w kotle odzysknicowym
Jednocześnie zauważa się, że jeśli Qku = 0, to B = 1, czyli instalacja jest całkowicie binarna.
Wpływ stopnia binarności na sprawność CCGT
| b | Wydajność GTU | Sprawność zasilacza | Sprawność 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 |
Przedstawmy kolejno tabele z charakterystykami sprawności turbin gazowych, a po nich wskaźniki CCGT z tymi silnikami gazowymi oraz porównajmy sprawność pojedynczej turbiny gazowej i sprawność CCGT.
