Top.Mail.Ru
Победить в СВО

Обозначения

T – температура, P – давление, V – объём, cp — мольная тёплоемкость при постоянном давлении, S – энтропия, H – энтальпия, G — энергия Гиббса.

Применение в технике

Цикл Ренкина в технике применяется в случае паровой турбины и в других случаях. Например, на рис. 1 паровая турбина изображена (Wturbine) [1].

Рис. 1. Схема цикла Ренкина

Рабочее тело на этой схеме состоит изH2Oжидкость иH2Oгаз. Подвод теплоты и отвод теплоты регулируется в нагревателе (Qin) и холодильнике (Qout). Давление регулируется насосом (Wpump). Цвет красный говорит о высокой температуре, а синий свидетельствует о низкой температуре рабочего тела.

Схема для расчёта

Изобразим цикл Ренкина на D-сетке равновесных адиабат, (одна адиабата D=0,0) рис. 2.

Рис. 2. Цикл Ренкина на D-сетке

Согласно теории гетерогенного равновесия фаз, D-сетка строится в координатах PDew-TDew, каждая кривая линия соответствует определённому составу рабочего тела. Каждая кривая D-сетки является адиабатой по внешнему теплу, так как состав рабочего тела не изменяется на протяжении кривой (D — это доля газа в рабочем теле. Первая кривая D=0,0) (dG=0). На рис. 2 TDew — это температура, PDew — это давление порции газа в рабочем теле. В цикле происходит процесс a‑b с повышением давления, с конденсацией и отводом теплоты из цикла, далее — процесс b‑c адиабатный, с нулевым содержанием газа, далее — процесс c‑d с подводом теплоты и повышением температуры при постоянном давлении и с испарением жидкости, далее d‑e процесс в турбине с работой и теплоотводом с отработавшим рабочим телом, далее — процесс e‑a с отводом теплоты из цикла. Теплота отработавшего рабочего тела турбины поглощается в процессе d‑e при испарении остатков жидкости. Для осуществления цикла Ренкина необходимо наличие подогревателя и насоса. Работы турбины и насоса включены в работу цикла.

Расчёт КПД производился программой с использованием теплового баланса химической реакции фазового перехода для каждого процесса.

КПД=(Q1-Q2-W)/Q1

Q1 – подведенное тепло, Q2 – отведенное тепло, W — работа турбины и насоса.

W=КПД*Q1

КПД=W/Q1

W/Q1=(Q1-Q2-W)/Q1

2×W=Q1-Q2

W=(Q1-Q2)/2

КПД=((Q1-Q2- (Q1-Q2)/2))/Q1=((Q1-Q2)/2)/Q1=

0,5*(Q1-Q2)/Q1

Уравнение является выражением для КПД цикла Ренкина.

В нашем случаеT1=310 К;T2=540 К;P1=0,06 бар;P2= 50,0 бар.

Q1 = 435 +112825,81+ 1 442 325,230 = 1 555 586,040 Дж/кг

Q2 = 226 930,460 + 19 634,400 = 246 564,860 Дж/кг

КПД=0,5*(1555586,04–246564,86)/1555586,04=0,4207

В случае увеличения нижнего давленияP1 с 0,06 бар до 5,00 бар КПД уменьшается с 0,4207 до 0,3289.

Выводы:

Рассмотрена схема цикла Ренкина с учётом равновесия фаэH2Oжидкость и H2Oгаэ.

Выведена формула для КПД цикла Ренкина.

С увеличением величины нижнего давленияP1 величина КПД цикла Ренкина уменьшается.

Библиография:

1. ru.m.wikipedia.org/wiki/Цикл Ренкина

Макcимов Александр Леонидович
Автор: Макcимов Александр Леонидович
Последние публикации автора


Гетерогенное равновесие фаз

Теоретически уравнение P*V=M*R*T выведено ментально. Рассмотрим возможность гетерогенного равновесия фаз на примере воды (лед, жидкость, газ).

Описание: Аппарат термодинамики математически описывает макросистему как идеальную. Можно попробовать объяснить неидеальность реальных макросистем существованием нескольких фаз в макросистеме в состоянии термодинамического равновесия, например, равновесие вода (Н2О) жидкость-лед-газ. При расчёте такого равновесного состояния требуется подход как к много... Читать 2 мин.

Гетерогенное равновесие фаз

Цикл Брайтона для турбореактивного двигателя

Расчет температуры и давления в цикле Брайтона, скорости потока продуктов сгорания на выпуске в сопле Лаваля. Вся энергия продуктов сгорания теоретически может перейти в энергию реактивной струи, почти со 100% КПД. Максимальный КПД в технике достигнут 70%.

Описание:. Идеальный цикл Брайтона состоит из процессов: b—c Изоэнтропическое сжатие. c—d Изобарическое расширение (подвод теплоты). d—a Изоэнтропическое расширение. a—b Изобарическое сжатие (отвод теплоты).Рис. 1Как можно видеть из рис. 1, цикл Брайтона и сопло Лаваля работают совместно. КПД сопла Лаваля (отношение кинетической энергии струи на вы... Читать 3 мин.

Цикл Брайтона для турбореактивного двигателя

Определение доминирующих химических реакций по термодинамическим потенциалам

Данный метод позволяет определить наиболее устойчивый равновесный состав многокомпонентной макросистемы. Данный метод следует рассматривать как развитие и распространение известного в химии способа определения направления протекания химической реакции.

Протекание химической реакции. Химические реакции. Химические реакции принято отображать в виде стехиометрических уравнений X1*A+X2*B+…=X3*C+X4*D+… где Х- стехиометрические коэффициенты; А, В — начальные компоненты; С, D — конечные продукты.Новое в анализе химических реакций. Любое сложное уравнение стехиометрического баланса может быть разлож... Читать 8 мин.

Определение доминирующих химических реакций по термодинамическим потенциалам

Расчёт теплоёмкости пара некоторых веществ

Испарение жидкости характерно наличием пара. На основе теории гетерогенного равновесия фаз можно видеть, что пар состоит из жидкости и газа. Следовательно и теплоемкость пара также состоит из теплоемкости жидкости и газа. Рассчитаем теплоемкость пара.

Жидкость при некоторой температуре и атмосферном давлении  частично переходит в пар. Пар состоит из газа и жидкости. На основе теории гетерогенного равновесия фаз можно рассчитать доли газа и жидкости при заданной температуре, а затем рассчитать суммарную теплоемкость для данного вещества. При снижении величины давления по сравнению с атмосферным в... Читать 2 мин.

Расчёт теплоёмкости пара некоторых веществ

Новая интерпретация в термодинамике

Новая интерпретация в термодинамике позволяет просто и наглядно объяснить известные зависимости и процессы. Уравнение PV=RT выводится аналитически. Разработан метод расчета гетерогенного равновесия фаз. Новая интерпретация позволяет объединить метод функций и метод процессов в одно целое.

Р - давление, V - объём, T - температура, S - энтропия, R — универсальная термодинамическая постоянная, сp — тёплоемкость в процессе при постоянном давлении, cv — тёплоемкость в процессе при постоянном объёме, H - энтальпия, U — внутренняя энергия, G — энергия Гиббса (свободная энтальпия).Термодинамика. Термодинамика — это ... Читать 6 мин.

Новая интерпретация в термодинамике

Создание торгового союза стран

Что такое торговый союз стран? Это несколько стран, объединенных на основе торговли товарами и услугами, но не военными задачами. Как создать такой союз и представляется проанализировать в данной статье.

Допустим A, B, C, D, E, F и т. д. — это разные страны. a, b, c, d, e, f — это максимальные величины соответствующих странам значений в локальных валютах. Тогда средняя общая величина выглядит: (a+b+c+d+e+f) = eval a/eval=av, b/eval=bv, c/eval=cv, d/eval=dv, e/eval=ev, f/eval=fv, где av и т. д.– это значения коэффициентов из... Читать 2 мин.

Создание торгового союза стран
Редакция портала: privet@wsem.ru
Создайте канал и публикуйте статьи и новости бесплатно!
oleg@wsem.ru
Алексей Екубов
31.10.2024
PLOS One: археологи нашли поселение возрастом 4400 лет на западе Саудовской Аравии
Французские археологи из Национального центра научных исследований нашли в оазисе Хайбар н...
Wsem обо Всём
Виктория Митрошихина
29.10.2024
Почему растут цены на медицинское оборудование и как реагирует рынок
Рост цен на медицинское оборудование является весьма вероятным развитием событий в ближайш...
oleg@wsem.ru
Алексей Екубов
01.11.2024
Политик Флориан Филиппо: Евросоюз надо уничтожить, пока он не развязал войну
Во Франции сообщили о готовности ЕС к крупномасштабному конфликту.
oleg@wsem.ru
Алексей Екубов
01.11.2024
РФ оказалась страной с самой высокой процентной ставкой в реальном выражении
Россия заняла ведущие позиции в мире по уровню ключевой ставки в реальном исчислении.
Редакция Wsem.ru
Редакция ВСЕМ!ру
24.10.2024
Главные новости на саммите БРИКС на 24 октября: закрытие саммита и его итоги
22 октября в Казани стартовал саммит БРИКС — крупнейшее международное событие в истории Ро...
oleg@wsem.ru
Алексей Екубов
29.10.2024
В Великобритании учительница из города Белфаст призналась в совращении школьника
Учительница из одной из престижных школ вступила в связь с подростком и затем обвинила его...
Мулзак Маурис
Мулзак Маурис
03.11.2024
Подтверждающий день, когда МЫ — один народ в мире
4 ноября в России отмечается День народного единства. Этот праздник был установлен в 2005 ...