formula barometrică. distribuția Boltzmann.
La
derivarea ecuației de bază
teoria cinetică moleculară a gazelor
și distribuția maxwelliană a moleculelor
viteza s-a presupus a fi
că forțele externe nu acționează asupra moleculelor
gaz, deci moleculele sunt uniform
distribuite pe volum. Dar molecule
a oricărui gaz sunt în potenţial
câmpul gravitațional al pământului. Gravitația, s
o parte și mișcare termică
moleculele, pe de altă parte, conduc gazul la
oarecare stare de echilibru
la care presiunea gazului cu înălțimea
scade.
Să derivăm
legea modificării presiunii cu înălțimea,
presupunând că masa tuturor
moleculele este aceeași, câmpul gravitațional
omogen și temperatura este constantă.
Fig.1
Dacă
presiunea atmosferică la altitudinea h este
p (Fig. 1), apoi la înălțimea h + dh este egal cu p + dp
(pentru dh>0 dp2:
Unde
ρ este densitatea gazului la înălțimea h (dh este așa
putin ca la schimbarea inaltimii in aceasta
interval, se poate lua în considerare densitatea gazului
constant). Mijloace,
(1)
știind
ecuația de stare a gazelor ideale
pV=(m/M) RT (m este masa gazului, M este masa molară
gaz), constatăm că
Înlocuind
este expresia din (1), obținem
sau
CU
modificarea înălțimii de la h1 inainte de
h2 presiune
modificări de la r1 inainte de
R2 (orez.
67), adică
sau
(2)
Expresie
(2) chematbarometrică
formulă.
Vă permite să calculați atmosfera
presiune în funcție de altitudine sau,
măsurarea presiunii, găsiți înălțimea: Din moment ce
înălțimile sunt considerate relativ la nivel
mări unde presiunea este considerată normală,
atunci expresia (2) poate fi reprezentată
la fel de
(3)
Unde
p este presiunea la înălțimea h.
dispozitiv
pentru a determina înălțimea deasupra solului
suprafata se numestealtimetru (saualtimetru).
Munca lui se bazează pe aplicație
formule (3). Din această formulă rezultă că
cu cât gazul este mai greu, cu atât presiunea este mai mare
scade cu atât mai repede.
barometrică
formula (3) poate fi transformată dacă
utilizați formula p=nkT:
Unde
n este concentrația moleculelor la înălțimea h,
n-
la fel, la inaltimea h=0. Deoarece M=mNA (NA –
constanta Avogadro, m -
masa unei molecule), a R=kNA,
atunci
(4)
Unde
mgh=P
este energia potențială a moleculei în
câmp gravitațional, adică
(5)
Expresie
(5) chematdistributie
Boltzmann pentru
câmp potențial extern. Din el
Se poate observa că la temperatură constantă
densitatea gazului este mai mare acolo unde este mai mică
energia potențială a moleculelor sale.
Dacă
particulele sunt într-o stare de haos
mișcarea termică și au aceeași
masa și , apoi distribuția Boltzmann
(5) aplicabil în orice potențial extern
câmp, și nu doar în câmpul gravitațional.
Cum se determină randamentul unei turbine cu gaz?
Iată câteva formule simple pentru a arăta care este eficiența unei instalații cu turbină cu gaz:
Puterea internă a turbinei:
Nt = Gex * Lt, unde Lt este funcționarea turbinei, Gex este debitul gazelor de eșapament;
Putere internă GTU:
Ni gtu \u003d Nt - Nk, unde Nk este puterea internă a compresorului de aer;
Putere efectivă GTU:
Nef \u003d Ni gtu * Eficiență mech, eficiență mech - eficiența asociată cu pierderile mecanice în rulmenți, poate fi luată 0,99
Energie electrică:
Nel \u003d Ne * eficiență, de exemplu, unde eficiența de exemplu este eficiența asociată cu pierderile în generatorul electric, putem lua 0,985
Căldura disponibilă a combustibilului:
Qsp = Gtop * Qrn, unde Gref - consumul de combustibil, Qrn - cea mai mică putere calorică de lucru a combustibilului
Eficiența electrică absolută a unei instalații cu turbine cu gaz:
Eficiență \u003d Nel / Q dist
cogenerare cu ciclu combinat
Eficiența CCGT este mai mare decât cea a GTU, deoarece instalația cu ciclu combinat utilizează căldura din gazele de eșapament ale GTU. Un cazan de căldură reziduală este instalat în spatele turbinei cu gaz, în care căldura din gazele de evacuare ale turbinei cu gaz este transferată în fluidul de lucru (apa de alimentare), aburul generat este trimis la turbina cu abur pentru a genera energie electrică și căldură.
Eficiența CCGT este de obicei reprezentată de raportul:
Eficiență PGU \u003d Eficiență GTU * B + (eficiență 1-GTU * B) * Eficiență PSU
B este gradul de binaritate al ciclului
Eficiență PSU - Eficiența unei centrale electrice cu abur
B = Qks/(Qks+Qku)
Qks este căldura combustibilului ars în camera de ardere a unei turbine cu gaz
Qku - căldura combustibilului suplimentar ars în cazanul de căldură reziduală
În același timp, se observă că dacă Qku = 0, atunci B = 1, adică instalarea este complet binară.
Influența gradului de binaritate asupra eficienței CCGT
| B | Eficiența GTU | Eficiența PSU | Eficiența 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 |
Să enumerăm secvențial tabelele cu caracteristicile eficienței turbinelor cu gaz și după ele indicatorii CCGT cu aceste motoare cu gaz și să comparăm eficiența unei turbine cu gaz separate și eficiența CCGT.
