Идеальные циклы паросиловых установок

Изобарный процесс (р = const). Из уравнения состояния идеального v R
газа (10.3) находим — = — = const, или Т Р

т.е. в изобарном процессе объем газа пропорционален его абсолютной температуре (закон Гей-Люссака, 1802 г.). На рис 11.2 изображен график изобарного процесса в р, v и Т, 5-координатах.
Из выражения удельной работы системы следует, что

Так как pv_t = RT| и pv₂ = RT₂, то удельная работа системы

Количество теплоты, сообщаемое газу при нагревании (или отдаваемое им при охлаждении), находим из уравнения (10.16):

где C_pq>| || - средняя массовая изобарная теплоемкость в интервале температур от до /₂. Количество теплоты при С_р = const
Цикл компрессора
Циел компрессора
Процессы сжатия в идеальном компрессоре.
Компрессором называется устройство, предназначенное для сжатия и перемешивания газов.

Принцип действия поршневого компрессора таков: при движении поршня слева направо давление в цилиндре становится меньше давления р₁, открывается всасывающий клапан. Цилиндр заполняется газом. Всасывание изображается на индикаторной диаграмме линией 4-1. При обратном движении поршня всасывающий клапан закрывается, и газ сжимается по линии 1-2. Давление в цилиндре увеличивается до тех пор, пока не станет больше р₂. Нагнетательный клапан открывается, и газ выталкивается поршнем в сеть (линия 2-3). Затем нагнетательный клапан закрывается, и все процессы повторяются. Индикаторную диаграмму не следует смешивать с p-v-диаграммой, которая строится для постоянного количества вещества. В индикаторной диаграмме линии всасывания 4-1 и нагнетания 2-3 не изображают термодинамические процессы, так как состояние рабочего тела в них остается постоянным – меняется только его количество.
На сжатие и перемешивание 1 кг газа затрачивается работа (-а_тех), которую производит двигатель, вращающий вал компрессора. Обозначим ее через а_к; (а_кº-а_тех).

На индикаторной диаграмме а_к изображается площадью 4-3-2-1.
Техническая работа, затрачиваемая в компрессоре, зависит от характера процесса сжатия. На рисунке изображены изотермический (n=1), адиабатный (n=k) и политропный процессы сжатия Сжатие по изотерме дает наименьшую площадь, т.е. происходит с наименьшей затратой работы, следовательно, применение изотермического сжатия в компрессоре является энергетически наиболее выгодным.



Чтобы приблизить процесс сжатия к изотермическому, необходимо отводить от сжимаемого газа теплоту. Это достигается путем охлаждения наружной поверхности цилиндра водой, подаваемой в рубашку, образуемую полыми стенками цилиндра. Однако практическое сжатие газа осуществляется по политропе с показателями n=1,18¸1,2, поскольку достичь значения n=1 не удается.
Работа, затраченная на получение 1 кг сжатого воздуха в одноступенчатом компрессоре, графически равна пл. АВСD и является алгебраической суммой площадей:

Пл. АВСD = пл. CDOE + пл. BCEF - пл. ABFO
Где пл. CDOE –а_выт=p₂v₂ –работа выталкивания;
пл. BCEF – а_сж = ∫pdv – работа сжатия;
пл. ABFO – а_вс = p₁v₁ –работа всасывания.
Величина работы, затрачиваемой на сжатие всегда отрицательна (v₁ > v₂, dv < 0). Отрицательна и величина работы выталкивания, так как в процессе выталкивания работа производится над газом. Работа в процессе всасывания положительна, так как в этом случае поступающий газ совершает работу.
Следовательно, суммарная работа равна:

Эта работа является технической работой процесса сжатия.
Работа и мощность на привод компрессора.
Основная цель термодинамического расчета компрессора – это определение работы (мощности), которую следует затратить, чтобы получить некоторое количество газа при заданных параметрах начала и конца сжатия.
Тепловой двигатель
Двигатель, в котором происходит превращение внутренней энергии топлива, которое сгорает, в механическую работу.
Любой тепловой двигатель состоит из трех основных частей: нагревателя, рабочего тела (газ, жидкость и др.) и холодильника. В основе работы двигателя лежит циклический процесс (это процесс, в результате которого система возвращается в исходное состояние).