Главная | Обратная связь

Аборбционная холодильная установка

Иногда для осуществления цикла холодильной машины целесообразнее расходовать не механическую работу, как это было в рассмотренных типах холодильных машин, а теплоту, отбираемую, к примеру, от уходящих продуктов сгорания газотурбинных установок. Холодильные машины, в которых для понижения температуры тел до температуры ниже температуры окружающей среды используется теплота отработавших продуктов сгорания, называются абсорбционными холодильными установками (рис. 42).

Абсорбционные холодильные установки используют в качестве рабочего тела хладоагенты и их растворы. В качестве хладагента в абсорбционных холодильных установках может быть использован аммиак, а в качестве растворителя (абсорбента) – вода.

 

Рис. 42. Схема и идеализированная T-s диаграмма абсорбционной
холодильной установки

 

Схема абсорбционной установки показана на рис. 42. В генераторе (1) к водоаммиачному раствору подводится теплота от внешнего источника (отработавшие продукты сгорания) при давлении . Подводимая теплота q_г идет на испарение рабочего тела: в этом процессе образуется пар с высокой концентрацией аммиака и с температурой . Пар из генератора (1) поступает в конденсатор (2), где конденсируется при температуре T₅, передавая теплоту охлаждающей воде q_к.

Конденсат проходит через дроссельный вентиль (3), на выходе из которого рабочее тело имеет давление p₂ и температуру T₆ , значение которой меньше, чем температура в холодильной камере. В испарителе (4) раствор испаряется за счет подвода теплоты q₀ от охлаждаемого объема (5). Из испарителя пар поступает в абсорбер (6), где поглощается при температуре T₃ абсорбером, поступающим из генератора через вентиль (8), отдавая теплоту абсорбции q_а охлаждающей воде, проходящей через змеевик. Вследствие поглощения пара, концентрация хладагента (аммиака) в растворе повышается. Насосом (7) раствор из абсорбера (6) подается в генератор.

При идеализации работы цикла рассматриваемой установки (полная обратимость процессов, полное выпаривание хладагента из абсорбера) рабочий процесс в ней можно представить в виде совокупности прямого (1-2-3-4) и обратного (5-6-7-8) циклов Карно. Эффективность работы абсорбционной машины можно оценить тепловым коэффициентом

.

Следовательно, чем больше отбирается удельной теплоты от охлаждаемого объема при фиксированном количестве подведенной теплоты в генераторе, тем выше экономичность холодильной установки. Действительный цикл абсорбционной холодильной установки характеризуется необратимостью процессов, что приводит к некоторому снижению теплового коэффициента абсорбционной холодильной машины .

Вопрос №48-49

 

Для того, чтобы превратить теплоту в работу нужно совершить какой-то процесс (цикл).

Цикл со смешанным подводом теплоты – цикл Сабате-Тринклера.

- сжатие.

- подвод теплоты.

- расширение.

- отвод теплоты.

Цикл Отто.

- сжатие.

- подвод теплоты.

- расширение.

- отвод теплоты.

Внутренняя (внешняя) мёртвая точка, наружная мёртвая точка – крайние положения поршня.

Ход поршня – движение от внутренней мёртвой точки до наружной мёртвой точки.

Такт – часть рабочего процесса, приходящаяся на один ход поршня.

Двигатели внутреннего сгорания бывают следующих видов:

1. Двухтактные двигатели внутреннего сгорания.

2. Четырёхтактные двигатели внутреннего сгорания.

- давление, под которым в камеру поступает заряд.

Точка - точка закрытия впускающего клапана.

Коэффициент заполнения - отношение действительного количества заряда по массе к теоретическому количеству заряда, которое могло поступить при данных условиях, то есть .

Звёздочка – впрыск топлива для дизельного процесса.

- процесс сгорания в дизельном двигателе.

Точка - момент проскакивания искры между электродами свечи в карбюраторном двигателе.

Точка - точка открытия выпускного клапана.

Точка - точка открытия впускного клапана.

Точка - точка закрытия выпускного клапана.

Рабочий процесс.

Первый такт – такт всасывания . Во время этого такта происходит окончание выхлопа и наполнение камеры сгорания зарядом .

Второй такт – такт сжатия . Во время этого такта происходит конец наполнения камеры сгорания зарядом и сжатие заряда . В конце процесса сжатия заряда, его температура повышается до какой-то . Для дизельных двигателей эта температура должна быть больше температуры возгорания, то есть , а для карбюраторных двигателей она должна быть меньше температуры возгорания, то есть .

Третий такт – рабочий такт , такт расширения. Во время этого такта происходит сгорание заряда ( для дизельных двигателей и для карбюраторных двигателей), расширение заряда и начинается выпуск .

Четвёртый такт – выхлоп, такт очистки . Во время этого такта идёт выпуск и начинается наполнение камеры сгорания зарядом .

Первый и четвёртый такты являются процессами газообмена. Это вспомогательные такты. Вследствие отсутствия в них термодинамики, они являются вредными.

Для двухтактного двигателя:

Рассмотрим теоретический цикл.

- средняя константа, представляющая собой отклонение от адиабаты.

Среднее давление - давление, которое, действуя постоянно во время хода поршня, совершает работу, равную работе за цикл.

, где - полный объём цилиндра.

, где - степень сжатия.

Коэффициент заполнения теоретической диаграммы действительной диаграммой .

Среднее индикаторное давление - давление, характеризующее работу в действительном цикле.

Индикаторная работа - работа действительного цикла.

Среднее эффективное давление , где - давление, ушедшее на механические потери.

Эффективная работа - .

Механический коэффициент полезного действия - .

, где - количество оборотов, - число тактов, - число цилиндров.

Основными характеристиками для выбора двигателя внутреннего сгорания являются: , , , ( - удельный расход).

,

- количество воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания топлива.

, где - коэффициент избытка воздуха, .

.

Вопрос №50

Газотурбинные установки.

Преимущества ГТУ над поршневыми ДВС:

1. Сразу получается вращательное движение.

2. Большая единичная мощность.

3. Меньшая удельная металлоёмкость.

Газовая турбина – лопаточный двигатель, преобразующий энергию потока газа, проходящего через сопловой аппарат и рабочие лопатки турбины, в механическую работу.

Схема газовой турбины:

1 – Направляющий аппарат.

2 – Рабочее колесо турбины.

3 – Рабочие лопатки.

Схема и рабочий процесс простейшей ГТУ:

1 – Воздушный фильтр.

2 – Осевой компрессор.

3 – Пусковое устройство.

4 – Камера сгорания.

5 – Турбина.

6 – Потребитель (центробежный компрессор, генератор электрической энергии, буровая установка).

7 – Топливный газ.

8 – Уходящий газ.

Степень повышения давления . В осевом компрессоре .

Коэффициент избытка воздуха . В осевом компрессоре .

Температура рабочего тела составляет .

Классификация ГТУ:

1. По термодинамическому признаку:

a. ГТУ, работающие по циклы Гемфри (1-2-3-4). . ГТУ такого типа имеют больший коэффициент полезного действия, чем ГТУ, работающие по циклу Брайтона.

b. ГТУ, работающие по циклу Брайтона (1-2-3`-4).

2. По организации процесса:

a. ГТУ, работающие по открытому циклу. В ГТУ такого типа рабочее тело постоянно меняется.

b. ГТУ, работающие по закрытому циклу. В ГТУ такого типа рабочее тело не меняется.

3. По конструкции:

a. ГТУ одновальной конструкции.

b. ГТУ двухвальной конструкции. Такой тип ГТУ используется в случае переменных режимов работы ГТУ.

c. ГТУ трёхвальной конструкции. Такой тип ГТУ используется в случае переменных режимов работы ГТУ.

ГТУ, работающие по закрытому циклу.

Преимущества ГТУ, работающей по закрытому циклу: возможность использовать низкокачественное топливо.

Схема ГТУ, работающей по закрытому циклу:

1 – Пусковое устройство (турбодетандер).

2 – Осевой компрессор.

3 – Камера сгорания, печь, тепловое устройство.

4 – Турбина.

5 – Потребитель.

6 – Холодильник.

7 – Трубный пучок.

8 – Вход воздуха.

9 – Вход топлива.

ГТУ двухвальной конструкции.

Преимущества ГТУ двухвальной конструкции: даёт возможность при переменном режиме работы потребителя и силовой турбины поддерживать оптимальный режим работы газогенератора.

Характеристикой таких ГТУ является величина . Чем больше , тем лучше ГТУ.

Схема ГТУ двухвальной конструкции:

1 – Воздушный фильтр.

2 – Осевой компрессор.

3 – Пусковое устройство.

4 – Камера сгорания.

5 – Топливный газ.

6 – Турбина высокого давления.

7 – Турбина низкого давления.

8 – Уходящий газ.

9 – Потребитель (центробежный компрессор, генератор электрической энергии, буровая установка).

Способы повышения эффективности работы ГТУ:

1. Повышение температуры продуктов сгорания перед турбиной.

2. Повышение степени сжатия в осевом компрессоре.

3. Регенерация теплоты, уходящих газов.

4. Использование многоступенчатого сжатия воздуха с промежуточным охлаждением.

5. Многоступенчатое расширение продуктов сгорания с промежуточным их подогревом.

Эффективный термодинамический цикл ГТУ.

Цикл Брайтона 1-2-3-4.

Реальный процесс , где - политропное сжатие; - процесс подвода тепла при непостоянном давлении; - политропный процесс расширения; - процесс отвода тепла при непостоянном давлении.

Регенератор – тепловой аппарат, в котором происходит теплообмен между продуктами сгорания с воздухом, сжатом в компрессоре.

Для регенерации нужно чтобы .

ГТУ могут быть регенеративного и безрегенеративного типов.

ГТУ регенеративного типа.

Преимущества ГТУ регенеративного типа: возможность повысить КПД, вследствие уменьшения расхода топливного газа.

Схема ГТУ регенеративного типа:

, где - нижнее рабочее значение теплоты.

 

 

Ответы на билеты по термодинамике и теплопередаче DOC

 

"Термодинамика" и "Теплопередача".

Список вопросов:

1. Термодинамика. Метод и законы. Основные понятия и определения термодинамики.

2. Параметры состояния и уравнения состояния. Отличия между идеальным и реальным газом.

3. Термодинамическая и потенциальная работы."P-v" координаты.

4. Теплоемкость. Определение теплоемкости веществ.

5. Диаграмма фазовых состояний. Критические параметры.

6. Расчет характеристик смеси.

7. Смеси идеальных и реальных газов.

8. Математическое выражение первого начала термодинамики.

9. Первое начало термодинамики по внешнему балансу и балансу рабочего тела.

10. Первое начало термодинамики в аналитической форме.

11. Первое начало термодинамики для идеального газа.

12. Принцип существования энтропии идеального газа.

13. Процессы изменения состояния (изобара, изохора, изотерма и адиабата) в "P-v" и "T-s" координатах.

14. Политропа с постоянным и переменным показателем. Показатели политропы.

15. Работа в термодинамических процессах простых тел.

16. Теплообмен в термодинамических процессах простых тел.

17. Процессы изменения состояния идеальных газов.

18 Работа и теплообмен в политропных процессах идеальных газов.

19 Круговые процессы. КПД и холодильный коэффициент.

20 Обратимый цикл Карно. КПД и холодильный коэффициент.

21 Математическое выражение второго начала термостатики.

22 Следствия второго начала термостатики. "T-s" координаты.

23 Математическое выражение второго начала термодинамики.

24 Пары. Процессы парообразования в "P-v" и "T-s" координатах. Д.У. парообразования.

25 Определение параметров влажного насыщенного и перегретого пара.

26 Диаграммы состояния для паров.

27 Истечение жидкостей и газов. Основные расчетные соотношения.

28 Истечение несжимаемой жидкости.

28 Особенности истечения сжимаемой жидкости. Кризис истечения.

29 Режимы истечения. Форма сопла.

30 Дросселирование. Эффект Джоуля-Томсона. Основные понятия.

31 Теплопередача. Основные формы передачи теплоты и законы.

32 Теплопроводность. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности.

33 Дифференциальное уравнение теплопроводности. Условия однозначности.

34 Теплопроводность через однослойные стенки.

35 Теплопроводность через многослойные стенки.

36 Теплопередача через плоские стенки.

37 Теплопередача через криволинейные стенки.

38 Критический диаметр трубопровода.

39 Интенсификация процессов теплопередачи.

40 Теплоотдача. Закон Ньютона-Рихмана. Коэффициент теплоотдачи.

41 Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена. Основные понятия.

42 Понятия о теории подобия.

43 Понятия о методе анализа размерности.

44 Уравнения подобия конвективного теплообмена. Общий и частные случаи.

45 Теплоотдача при движении жидкости в трубе.

46 Теплоотдача при движении жидкости поперек трубы и пучка труб.

47 Теплообмен при свободном движении жидкости.

48Особенности теплообмена в узких щелях.