Всего на сайте:
248 тыс. 773 статей

Главная | Физика

Цикл Карно для водяного пара и его недостатки.  Просмотрен 429

Оценивая совершенство какого-либо цикла путем сравнения его с циклом Карно удобно пользоваться коэффициентом заполнения. Эта величина представляет собой отношение площади рассматриваемого цикла в Ts-диаграмме к площади соответствующего ему цикла Карно.

Например, газовый цикл 1-2-3-4-1 характеризуется коэффициентом заполнения

У газовых циклов коэффициент заполнения значительно меньше единицы, потому что изобарные процессы подвода тепла (линия 2-3) и отвода тепла (линия 4-1) осуществляются при переменной температуре.

Если же вместо неконденсирующегося газа в качестве рабочего тела использовать влажный пар какого-либо вещества, то становится возможным доведение коэффициента заполнения цикла до единицы, ибо в области влажного пара изобарные процессы одновременно являются изотермическими.

Рассмотрим вопрос о практической осуществимости на водяном паре цикла Карно, представленною в р - и Ts-диаграммах.

изобарно-изотермический процесс парообразования 4-1;

адиабатное расширение пара 1-2;

изобарно-изотермический процесс неполной конденсации 2-3;

адиабатное сжатие влажного пара 3-4 с полным превращением его в воду.

При использовании сухого насыщенного пара с параметрами p1=170 бар и t1 =352°С (верхний температурный уровень цикла) конечная влажность его при адиабатном расширении до р2 =0,03 бар по расчёту составляет 41,3%.

Таким образом, двигателю пришлось бы работать в чрезвычайно неблагоприятных гидродинамических условиях очень высокой влажности пара.

На осуществление адиабатного сжатия частично сконденсировавшегося при р2=0,03 бар отработавшего пара до начального давления p1 =170 бар с полным превращением его в воду необходимо затратить работу lТ = 562 кДж/кг, что составляет 55,3% всей работы lТ =1014 кДж/кг, совершаемой двигателем.

Это означает, что компрессор по своим габаритам был бы соизмерим с самим двигателем, гидродинамические же условия его работы были бы еще тяжелее, чем у последнего (по расчету начальная влажность адиабатного сжатия получается равной 58%, конечная же влажность, как ясно, составляет 100%).

Приведенные данные показывают, что паросиловые установки, в которых нашел бы практическое осуществление цикл Карно, являются бесперспективными.

Поэтому развитие паросиловой техники пошло в другом направлении, связанном с полной конденсацией отработавшего пара и применением перегретого пара.

 

Предыдущая статья:Методы повышения КПД газотурбинных установок. Следующая статья:Цикл Ренкина. Методы повышения КПД цикла Ренкина.
page speed (0.0555 sec, direct)