fórmula barométrica. Distribuição Boltzmann.
No
derivação da equação básica
teoria cinética molecular dos gases
e distribuição Maxwelliana de moléculas
a velocidade foi considerada
que as forças externas não agem nas moléculas
gás, de modo que as moléculas são uniformemente
distribuído por volume. Mas moléculas
de qualquer gás estão em potencial
o campo gravitacional da Terra. Gravidade, s
um lado, e movimento térmico
moléculas, por outro lado, levam o gás a
algum estado estacionário
em que a pressão do gás com altura
diminui.
Vamos derivar
a lei da variação da pressão com a altura,
supondo que a massa de todos
moléculas é o mesmo, o campo gravitacional
homogênea e a temperatura constante.
Figura 1
Se
pressão atmosférica na altitude h é
p (Fig. 1), então na altura h + dh é igual a p + dp
(para dh>0 dp2:
Onde
ρ é a densidade do gás na altura h (dh é tão
pouco que ao mudar a altura neste
intervalo, a densidade do gás pode ser considerada
constante). Meios,
(1)
Conhecendo
equação de estado dos gases ideais
pV=(m/M) RT (m é a massa do gás, M é a massa molar
gás), encontramos que
Substituindo
é a expressão em (1), temos
ou
COM
mudança de altura de h1 antes de
h2 pressão
mudanças de r1 antes de
R2 (arroz.
67), ou seja.
ou
(2)
Expressão
(2) chamadobarométrico
Fórmula.
Permite calcular a atmosfera
pressão dependendo da altitude ou,
medindo a pressão, encontre a altura: Desde
alturas são consideradas em relação ao nível
mares onde a pressão é considerada normal,
então a expressão (2) pode ser representada
Como
(3)
Onde
p é a pressão na altura h.
dispositivo
para determinar a altura acima do solo
superfície é chamadaaltímetro (oualtímetro).
Seu trabalho é baseado na aplicação
fórmulas (3). Desta fórmula segue que
quanto mais pesado o gás, maior a pressão
diminui quanto mais rápido.
barométrico
fórmula (3) pode ser transformada se
use a fórmula p=nkT:
Onde
n é a concentração de moléculas na altura h,
n-
o mesmo, na altura h = 0. Como M = mNUMA (NUMA –
Constante de Avogadro, m -
massa de uma molécula), a R = kNUMA,
então
(4)
Onde
mgh=P
é a energia potencial da molécula em
campo gravitacional, ou seja,
(5)
Expressão
(5) chamadodistribuição
Boltzmann por
campo potencial externo. Fora dele
Pode-se observar que a temperatura constante
a densidade do gás é maior onde é menor
energia potencial de suas moléculas.
Se
partículas estão em estado de caos
movimento térmico e têm o mesmo
massa e , então a distribuição de Boltzmann
(5) aplicável em qualquer potencial externo
campo, e não apenas no campo da gravidade.
Como é determinada a eficiência de uma turbina a gás?
Aqui estão algumas fórmulas simples para mostrar qual é a eficiência de uma usina de turbina a gás:
Potência interna da turbina:
Nt = Gex * Lt, onde Lt é o funcionamento da turbina, Gex é o caudal dos gases de escape;
Alimentação interna da GTU:
Ni gtu \u003d Nt - Nk, onde Nk é a potência interna do compressor de ar;
Potência efetiva GTU:
Nef \u003d Ni gtu * Eficiência mecânica, eficiência mecânica - eficiência associada a perdas mecânicas em rolamentos, pode ser tomada 0,99
Energia elétrica:
Nel \u003d Ne * eficiência, por exemplo, onde a eficiência, por exemplo, é a eficiência associada às perdas no gerador elétrico, podemos tomar 0,985
Calor disponível do combustível:
Qsp = Gtop * Qrn, onde Gref - consumo de combustível, Qrn - o menor poder calorífico de trabalho do combustível
Eficiência elétrica absoluta de uma usina de turbina a gás:
Eficiência \u003d Nel / Q dist
CHP ciclo combinado
A eficiência da CCGT é superior à da GTU, uma vez que a central de ciclo combinado utiliza o calor dos gases de escape da GTU. Uma caldeira de calor residual é instalada atrás da turbina a gás, na qual o calor dos gases de exaustão da turbina a gás é transferido para o fluido de trabalho (água de alimentação), o vapor gerado é enviado para a turbina a vapor para gerar eletricidade e calor.
A eficiência CCGT é geralmente representada pela razão:
Eficiência PGU \u003d Eficiência GTU * B + (eficiência 1-GTU * B) * Eficiência PSU
B é o grau de binaridade do ciclo
Eficiência PSU - Eficiência de uma usina a vapor
B = Qks/(Qks+Qku)
Qks é o calor do combustível queimado na câmara de combustão de uma turbina a gás
Qku - calor do combustível adicional queimado na caldeira de calor residual
Ao mesmo tempo, nota-se que se Qku = 0, então B = 1, ou seja, a instalação é completamente binária.
Influência do grau de binaridade na eficiência do CCGT
| B | Eficiência GTU | Eficiência PSU | Eficiência 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 |
Vamos listar sequencialmente as tabelas com as características de eficiência das turbinas a gás e depois delas os indicadores da CCGT com esses motores a gás, e comparar a eficiência de uma turbina a gás separada e a eficiência da CCGT.
