Методические указания и задания к выполнению контрольных работ для студентов инженерного факультета по специальностям 110301 и 110304 г. Вологда-Молочное 2011 г (стр. 5 из 17)

Литература: [1], с. 217—228.

Вопросы для самопроверки

1. Назначение компрессоров.

2. Классификация компрессоров.

3. Принцип действия поршневого компрессора и изображение работы компрессора в рv-диаграмме.

4. Какой процесс сжатия в поршневом компрессоре наиболее выгодный?

5. Можно ли получить газ высокого давления в одноступенчатом компрессоре?

6. Как определяется работа, затрачиваемая на привод компрессора?

7. Как определяется техническая работа компрессора?

8. Чем вызвано применение нескольких ступеней сжатия в многоступенчатом компрессоре?

9. Чем отличаются центробежные компрессоры от поршневых?

10. Приведите описание многоступенчатого компрессора.

11. Как влияет вредное пространство на работу компрессора?

12. Как определяется эффективная мощность, затрачиваемая на привод компрессора?

13. Как определяется внутренний относительный к. п. д. компрессора?

1.8 Циклы двигателей внутреннего сгорания.

Циклы газотурбинных установок

Программа

Классификация поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Изображение циклов ДВС в pv- и Ts-диаграммах. Анализ и сравнение циклов поршневых двигателей внутреннего сгорания. Определение термического к. п. д. и влияние параметров цикла ДВС на увеличение к. п. д. Преимущества газотурбинных установок по сравнению с поршневыми ДВС. Циклы газотурбинных установок. Цикл газотурбинной установки с подводом теплоты при постоянном давлении. Цикл газотурбинной установки с подводом теплоты при постоянном объеме. Изображение циклов в

диаграммах. Анализ и сравнение циклов газотурбинных установок. Определение термического к. п. д. и методы повышения к. п. д. газотурбинных установок. Методы анализа циклов теплоэнергетических установок. Эксергетический метод анализа циклов.

Методические указания

Термодинамический анализ циклов двигателей внутреннего сгорания проводится при допущении термодинамической обратимости процессов, составляющих цикл. Для простоты анализа циклов ДВС в качестве рабочего тела применяют идеальный газ с постоянной теплоемкостью.

Разность температур между источником теплоты и рабочим телом считают бесконечно малой, а подвод теплоты к рабочему телу осуществляют от внешних источников теплоты, а не за счет сжигания топлива. Научиться анализировать различные циклы, пользуясь при этом

диаграммами. При рассмотрении действительных процессов обратить внимание на отличие индикаторных диаграмм от теоретического идеального цикла. Проанализировать уравнение для определения термического к. п. д. различных циклов и влияние основных параметров на величину термического к. п. д.

Следует разобраться в вопросе об экономичности циклов ДВС. При сравнении экономичности рассматриваемых циклов при одинаковых степенях сжатия следует помнить, что наиболее экономичным будет цикл с изохорным подводом теплоты. Если же сравнение экономичности производить при одинаковых максимальных давлениях и температурах, то максимальный к. п. д. имеет цикл с изобарным подводом теплоты, а наименьший — цикл с изохорным подводом теплоты.

При рассмотрении газотурбинных установок (ГТУ) обратить внимание на преимущества их перед поршневыми двигателями внутреннего сгорания. Разобрать принцип работы газотурбинных установок, знать схемы установок и уметь анализировать их работу, используя диаграммы pv и Ts. Понять принцип получения уравнения термического к. п. д., внутреннего относительного к. п. д. и эффективного к. п. д. газотурбинных установок, обратить внимание на физический смысл этих понятий. Запомнить, что при сравнении циклов ГТУ при различных степенях повышения давлений и одинаковых максимальных температурах наибольший к. п. д. имеет цикл с изобарным подводом теплоты. Разобрать методы повышения термического к. п. д. и помнить, что регенерация теплоты, ступенчатое сжатие и ступенчатый подвод теплоты значительно повышают к. п. д. газотурбинной установки, а идеальный цикл при этом приближается к обобщенному циклу Карно.

Литература: [1], с. 230—241, 244—254.

Вопросы для самопроверки

1. Приведите определение понятия «двигатель внутреннего сгорания».

2. Как классифицируются теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания?

3. Изобразите тепловой процесс цикла ДВС с подводом теплоты при v = const в диаграммах pv и Ts.

4. Как определяется термический к. п. д цикла ДВС с подводом теплоты при v = const?

5. Почему в циклах ДВС с подводом теплоты при v = const нельзя применять высокие степени сжатия?

6. Изобразите идеальный цикл двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при р = const в pv- и Ts-диаграммах.

7. Как определяется термический к. п. д. цикла ДВС с подводом теплоты при р = const?

8. Изобразите идеальный цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты в pv- и Ts-диаграммах.

9. Как определяется термический к. п. д. и полезная работа в цикле?

10. Почему термический к. п. д. цикла ДВС при р = const больше, чем в цикле при v = const?

11. Какие преимущества имеют газотурбинные установки по сравнению с двигателями, внутреннего сгорания?

12. Приведите принципиальную схему газотурбинной установки с подводом теплоты при v = const. Изобразите тепловой процесс в pv- и Ts-диаграммах.

13. Приведите принципиальную схему газотурбинной установки с подводом теплоты при р = const. Изобразите тепловой процесс в pv- и Ts-диаграммах.

14. Что называется внутренним относительным к. п. д. газотурбинной установки и как он определяется?

15. Что называется эффективным к. п. д. газотурбинной установки и как он определяется?

16. Назовите методы повышения термического к. п. д. газотурбинной установки. 17. Приведите сравнительную характеристику идеальных циклов газотурбинных установок.

18. В чем сущность эксергетического метода анализа циклов?

1.9 Циклы паросиловых установок

Программа

Основной цикл паросиловой установки — цикл Ренкина. Принципиальная схема паросиловой установки. Изображение идеального цикла Ренкина в pv-, Ts- и ts-диаграммах. Определение термического к. п. д. цикла Ренкина. Влияние основных параметров на термический к. п. д. цикла Ренкина. Способы повышения экономичности паросиловых установок. Цикл со вторичным перегревом пара, регенеративный цикл, бинарные и парогазовые циклы. Основы теплофикации. Понятие о внутреннем, относительном и эффективном к. п. д. паросиловых установок. Понятие о циклах атомных силовых установок.

Методические указания

Циклы паросиловых установок являются основой советской теплоэнергетики. Поэтому повышению эффективности паросиловых установок в настоящее время уделяется большое внимание. Прежде всего необходимо изучить историю развития теории циклов паросиловых установок, ее современное состояние и перспективы развития. Особое внимание следует уделить основному циклу паросиловой установки. Разобрать принципиальную схему установки. Следует знать, что за основной цикл принят идеальный цикл Ренкина. В этом цикле осуществляется полная конденсация рабочего тела в конденсаторе, поэтому для подачи питательной воды в паровой котел вместо громоздкого малоэффективного компрессора используется питательный насос, который имеет малые габариты и высокий к. п. д. Исследование основного цикла осуществляется с помощью pv-, Ts- и hs-диаграмм. Умение анализировать циклы с помощью диаграмм является обязательным. Разобрать вывод уравнения для определения термического к. п. д. цикла Ренкина. Исследование термического к. п. д. при различных начальных и конечных состояниях пара позволяет сделать вывод, что увеличение начального давления и температуры, а также снижение давления в конденсаторе приводят к росту к. п. д. паросиловой установки, и в итоге — значительная экономия топлива. Повышение к. п. д. достигается путем изменений в самом цикле. Эти изменения приводят к созданию циклов, из которых наибольший интерес представляют: с вторичным перегревом пара, регенеративный, парогазовый и бинарные. Несмотря на снижение термического к. п. д. в теплофикационном цикле, метод комбинированной выработки тепловой энергии является наиболее прогрессивным. Комбинированное производство теплоты и электроэнергии значительно снижает расход топлива по сравнению с раздельной выработкой, поэтому развитие теплофикации в РФ имеет большое народнохозяйственное значение. При изучении темы ознакомиться с общими понятиями термодинамических циклов атомных установок. Этой отрасли народного хозяйства принадлежит будущее.

Литература: [1], с. 259—277, 280—287.

Вопросы для самопроверки

1. В чем принципиальное отличие паросиловой установки от двигателей внутреннего сгорания?

2. Приведите принципиальную схему паросиловой установки.

3. Изобразите идеальный цикл Ренкина в ри-диаграмме.

4. Изобразите идеальный цикл Ренкина в Ts-диаграмме.

5. Изобразите идеальный цикл Ренкина в ts-диаграмме.

6. В чем отличие цикла Ренкина от цикла Карно?

7. Как определить термический к. п. д. цикла Ренкина?

8. Как и почему изменяется термический к. п. д. цикла Ренкина при увеличении начальных параметров водяного пара?

9. Каково влияние конечных параметров водяного пара на величину термического к. п. д. цикла Ренкина?

10. Покажите с помощью hs-диаграммы, как изменяется влажность пара в конце адиабатного расширения при повышении начального давления при неизменной начальной температуре и конечном давлении пара?