В точке с происходит впрыск топлива под давлением больше 100 атмосфер, создаваемого топливным насосом высокого давления (ТНВД), причем затраты мощности двигателя на привод насоса ТНВД значительно меньше, чем на привод воздушного компрессора.

НЕДОСТАТОК: высокая шумность работы ТНВД.

В точке с начинают сгорать легкие фракции топлива, происходит изохорный подвод теплоты (c-z₁ -быстрое сгорание). Затем сгорают более тяжелые фракции, происходит изобарный подвод теплоты (z₁- z₂).

Характеристиками цикла являются те же параметры, что и в циклах Отто и Дизеля, и добавляется ? - степень повышения давления

Термический КПД данного цикла возрастает с увеличением степени сжатия и степени повышения давления, и уменьшается с увеличением степени предварительного расширения.

Изображение циклов Отто, Дизеля и Тринклера в T-S координатах. Сравнение циклов между собой.

Размещено на http://www.allbest.ru/

При увеличении степени сжатия (для повышения КПД) положение точки с изменится, т.к. изменится температура сжатия.

Площадь, соответствующая работе цикла увеличится, т.о. КПД цикла повысится.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Цикл газотурбинных установок (ГТУ).

ГТУ является одним из видов теплового двигателя и имеет следующее преимущество перед ДВС:

Достоинства:

а) имеет меньшую массу, при той же мощности (высокую удельную мощность);

б) более высокий КПД, чем у поршневых ДВС.

НЕДОСТАТКИ:

а) высокая частота вращения (более 10 000 об/мин), что ограничивает их использование на наземных транспортных средствах;

б) оптимальным является только один режим работы (при определенной частоте вращения).

ГТУ широко используется:

В качестве энергоустановок (для привода генераторов электрического тока);

В качестве привода компрессоров (на магистралях газо- и нефтепроводах);

В авиации;

На морских судах;

На ж/д локомотивах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для решения практических задач необходима наглядность физических свойств газов и рабочих тел.

Уравнение состояния нельзя найти термодинамическим методом. Его получают экспериментально, либо путем введения поправочных коэффициентов уравнения состояния идеального газа.

Основные отличия реальных газов от идеального объясняются:

Наличием сил притяжения и отталкивания между молекулами;

Молекулы реальных газов занимают некоторый объем.

Данные факторы имеют все большее значение с повышением плотности газов.

Первая поправка учитывает силы притяжения, действующие в направлении действия внешнего давления. Увеличиваем его на добавочное давление ?p, называемое внутренним.

Вторая поправка учитывает объем, недоступный для движения молекул.

Размещено на http://www.allbest.ru/

В - объем газа, учитывающий «недоступный объем», т.к. в связи с наличием сил отталкивания молекул не могут быть доведены до соприкосновения.

Эти поправки учитываются в уравнении Ван-дер-Ваальса

?, В- зависят от природы газа. Погрешность данного уравнения возрастает с увеличением плотности (?)

Уравнение Майера - Боголюбова.

В 1937 году ученый Майер и русский ученый Боголюбов получили уравнение, которое более точно описывало уравнение идеального газа.

Уравнение Майера - Боголюбова

С_n - вириальные коэффициенты, которые являются функцией температуры.

Уравнение позволяет более точно описать состояние газов при высоких температурах или при очень низких температурах.

Фазовые равновесия. Фазовые температуры.

Переход вещества из одной фазы в другую называется фазовым переходом. Если однофазовая система пришла в равновесие, то температура и давление во всех частях системы одинаковы.

Для многофазной системы верно: если одна фаза (и более) находится в равновесии, то температура, давление и химические потенциалы равны во всех частях системы.

В зависимости от давления и температуры вещество может находиться в различных агрегатных состояниях (твердое, жидкое, газ, плазма).

Правило фаз Гиббса.

Оно устанавливается для термодинамической системы, находящейся в равновесии и имеющей несколько компонентов и несколько фаз:

? - число степеней свободы;

n - число компонентов;

r - число фаз в системе.

Для однокомпонентной системы, находящейся в одном фазовом состоянии:

?=2, т.е. число независимых параметров равно двум.

PV=RT

ПРИМЕР:

· Для двухфазной системы (кипящая вода с паром) число степеней свободы равно единице (?=1, при n=1, r=2).

· Для трехфазной системы (тройная точка воды), когда в равновесии находится жидкая, твердая и газообразная фаза воды (?=0, при n=1, r=3).

Отсюда следует, что вещества могут находиться в равновесии только при постоянных и конкретных значениях температуры и давления, причем индивидуально для каждого вещества.

Лекция 17. Фазовая диаграмма воды

Размещено на http://www.allbest.ru/

В P - T координатах.

· О - тройная точка воды;

· В равновесии существует три фазы в этой точке.

· К - критическая точка;

· Максимальное значение параметров Р и Т для сосуществования 2-х фаз.

· О - В - линия сублимации;

· О - А - линия плавления;

· О - К - линия кипения.

По Фазовой Р-Т диаграмме можно установить в каком агрегатном состоянии будет находиться конкретное вещество, при заданных значениях давления и температуры.

Фазовая диаграмма индивидуальна для каждого вещества.

Термин «газ» используют применительно к веществам, находящихся в нормальных условиях в газообразном состоянии.

Термин «пар» применяют для обозначения газообразной фазы вещества, находящихся при нормальных условиях в состоянии жидкости.

Насыщенный пар. Перегретый пар. Водяной пар.

1. Водяной пар - имеет широкое применение в энергетике и промышленности. Он используется в качестве рабочего тела в паросиловых установках, тепловых и атомных станций, а так же как теплоноситель в теплообменных аппаратах.

Парообразование - процесс превращения жидкости в пар.

Испарение - парообразование, происходящее только на свободной поверхности тела (жидкости) при любой температуре.

Интенсивность парообразования индивидуальна для каждой жидкости.

При испарении температура жидкости понижается, т.к. из нее уходят наиболее быстрые молекулы. И средняя кинетическая энергия оставшихся молекул уменьшается.

Кипение. При повышении температуры жидкости, интенсивность испарения возрастает, и при некоторой температуре насыщения (кипения), зависящей от природы жидкости и давления окружающей среды, наступит парообразование во всем объеме жидкости. Это явление называется кипение.

В качестве центра образования паровых пузырьков служат нерастворимые в жидкости газы, мелкие частицы твердых тел, царапины на стенках сосудов, т.е. конденсаты.

Затем пузырек увеличивается в объеме, за счет испаряющейся в нем жидкости, вследствие чего растет подъемная (архимедова) сила. Пузырек отрывается от стенок и проходит через объем жидкости в паровое пространство.

Температура кипения зависит от давления в паровом пространстве.

Давление температур кипения называют - давлением и температурой насыщения.

Конденсация. Это процесс превращения пара (газа) в жидкость. Осуществляется при отнятии теплоты у вещества. Сам процесс идет с выделением теплоты.

Давление и температура остаются постоянными. Но температура зависит от давления. Чем больше давление, тем выше конденсация.

Насыщенный пар.

При испарении жидкости одновременно происходит ее конденсация, т.е. молекулы пара возвращаются обратно в жидкость. Причем по мере заполнения паром пространства над жидкостью интенсивность парообразования снижается и ускоряется процесс конденсации.

В некоторый момент скорость парообразования и конденсации сравняются, и в системе наступит динамическое равновесие, т.е. число вылетевших молекул будет равно числу возвратившихся.

Пар в этом случае имеет максимальную плотность и называется насыщенным.

Сухой насыщенный пар.

Если вся жидкость при кипении перейдет в пар (при постоянном давлении и температуре), то такой пар называется сухим насыщенным.

Перегретый пар.

Если сухой пар нагревать при постоянном давлении, то его температура будет возрастать и, получаемый при таком процессе пар, будет называться перегретым.

Влажный насыщенный пар.

Влажный насыщенный пар получается при неполном испарении жидкости и является смесью сухого пара с мельчайшими капельками жидкости. Массовая доля сухого пара во влажном, называется степенью сухости пара.

M" - масса сухого насыщения пара (кг);

M' - масса насыщенной жидкости во влажном паре (кг).

для сухого пара х = 1

для жидкости х = 0

В процессе парообразования х изменяется от 0 до 1.

Парообразование при постоянном давлении.

Производство водяного пара для промышленных нужд осуществляют при постоянном давлении.

Процесс образования перегретого пара состоит из 3х частей:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Точка а соответствует температуре 0 С

1) a - b - подогрев жидкости до температуры кипения;

Точка в - вода при температуре кипения 100С

2) b - с - процесс парообразования при постоянной температуре;

Точка с - сухой насыщенный пар

3) с - d - пароперегрев до высокой (требуемой) температуры пара.

Точка d - перегретый пар.

Лекция 18. P-V диаграмма для пара (парообразование)

Размещено на http://www.allbest.ru/

а-а_n -изотерма, характеризующая состояние жидкости при 0⁰С;

в-в_n - линия насыщения жидкости, характеризующая состояние жидкости при температуре кипения (нижняя пограничная кривая);

с-с_n - линия сухого насыщенного пара (верхняя пограничная кривая).

При некотором, вполне определенном для каждой жидкости, давлении пограничные кривые сходятся в точке К, называемой критической. Эта точка соответствует некоторому критическому состоянию вещества, при котором отсутствуют различия между жидкостью и паром.

Пограничные кривые делят диаграмму на 3 области:

1. Левее нижней пограничной кривой находится область жидкости

2. Между верхней и нижней пограничными кривыми - область влажного насыщенного пара.

3. Правее и выше верхней пограничной кривой - область перегретого пара. Области сухого пара нет. Имеется только кривая сухого пара.

По P-V диаграмме можно определить агрегатное состояние вещества при известном давлении. Например для давления Р = 22,064 МПа: Ткр = 373,95 0С; V = 0,0031038 м3/кг

Размещено на Allbest.ru