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!
Екатерина
Екатерина
06.04.2025
«Бежевые мамы» в TikTok: эстетика минимализма или давление идеального материнства?
Кто они — современные мамы, превратившие повседневность в лаконичную эстетику? «Бежевые ма...
Wsem обо Всём
РНИМУ им. Н. И. Пирогова
21:40
Аромат с побочным эффектом: стоит ли бояться Лилиаля в краске для волос?
Рассказывает Марина Андреевна Рудакова, преподаватель кафедры химии Института фармации и м...
Wsem обо Всём
Михаил Кутушов
25.03.2025
Стоит ли бить тревогу из-за пальмового масла?
Пальмовое масло, один из самых популярных растительных жиров в мире, продолжает вызывать о...
Елизавета
Елизавета Косилова, руководитель отдела маркетинга компании Unibell
26.03.2025
5 ошибок при запуске сайта, которые могут стоить клиентов
Даже если ваш сайт выглядит профессионально, этого недостаточно для его успешности. Часто ...
Wsem обо Всём
Команда конкурса «Парад ударных» Drumsfest Russia
25.03.2025
XI Международный фестиваль - конкурс «Парад ударных инструментов»
15–18 мая 2025 г. в Москве пройдет крупнейший столичный конкурс барабанщиков — ХI Междунар...
Wsem обо Всём
Пресс служба Союза писателей России
8:53
Первый зам. председателя правления СПР предложил возродить госиздательство для поддержки молодых авторов
Первый заместитель Председателя правления Союза писателей России Николай Иванов принял уча...
Wsem обо Всём
Алина
16.03.2025
Скончался схиархимандрит Илий, духовник патриарха Московского и всея Руси Кирилла
Схиархимандрит Илий: жизнь и наставления.