Энергия, ее виды и формы. Параметры состояния рабочего тела. Энергетическое хозяйство предприятий. Водоснабжение. Энергетические установки. Паровые турбины. ГТУ. Теплообменники. Методические особенности расчета характеристик ГТУ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ  ПРЕДПРИЯТИЙ

КУРС ЛЕКЦИЙ                36 лекционных часов

ЛЕКЦИЯ 1

Учебные вопросы: Энергия, ее виды и формы. Параметры состояния рабоче-го тела (давление, температура, объем, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия )

ЭНЕРГИЯ— способность тела или системы тел совершать работу. Существующие формы или виды энергии могут быть подразделены на м е-  х а н и ч е с к у ю, электромагнитную, и внутреннюю. К последней относятся т е п л о в а я, х им и ч е с к а я и внутриядерная (атомная) энергия.

          Различные виды энергии могут превращаться в др. виды энергии в полном соответствии с законом сохранения энергии. ( Сохранения энергии закон – энергия не создается из ничего и не уничтожается, а лишь превращается из одной формы в другую).

Если энергии является результатом изменения состояния движения материальных точек или тел, то такая  энергии называется кинетической энергией.

К кинетической энергии  относят, например, энергию д в и ж е н и я      т е л а как целого (например, энергию поступательного движения тела, энергию вращающегося тела), т е п л о в у ю энергию, которая представляет собой энергию беспорядочного движения молекул.

 Если энергия является результатом изменения взаимного расположения частей данной системы или ее положения по отношению к др. телам, то такая энергия называется. потенциальной энергией. К потенциальной энергии причисляют, например, энергию м а с с, притягивающихся по за кону всемирного тяготения (например, энергия поднятого над землей тела, точнее говоря, системы поднятого тела и Земли); энергия положения однородных частиц (например, Э. упругого деформированного тела); химическую Э.

          Основным источником Э. всей современной техники является энергия  солнечных лучей. Под действием этих лучей хлорофилл растений разлагает углекислоту поглощаемую из воздуха, на кислород и углерод, причем последний отлагается в частях растений. Таким образом, уголь, торф и дрова представляют собой запасы лучистой  Э. солнца, извлеченные хлорофиллом в более или менее отдаленные времена и запасенные в виде химической Э. угля и углеводородов. Водяная Э. (белый уголь) также получается за счет солнечной Э., испаряющей воду и поднимающей пар в высокие слои атмосферы. В е т е р, используемый в ветряных двигателях, возникает в результате различного по мощности нагревания солнцем земли в различных местах.

Огромные запасы Э. заключаются в ядрах атомов химических элементов. См. Атомная (ядерная) энергия.

1. Параметры состояния рабочего тела

Величины, однозначно характеризующие состояние рабочего тела (термодинамической системы), называются параметрами состояния. Их значение не зависит от того, каким образом система пришла в это состояние.

В качестве параметров состояния в технической термодинамике исполь зуются: абсолютное давление, абсолютная (термодинамическая) температура , удельный объем, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия.

В равновесных состояниях значение любого параметра состояния оди-наково во всех точках системы.

1.1. Основные параметры состояния

Особо выделяются параметры состояния, которые могут быть измере-ны с помощью приборов. Они называются основными параметрами. Ими являются первые три перечисленные выше параметра: абсолютное давление, абсолютная температура, удельный объем.

Абсолютное давление (р) — это средняя по времени сила, с которой частицы рабочего тела действуют на единицу площади стенки сосуда, в ко-торый оно заключено. В системе единиц СИ сила измеряется в ньютонах (Н), а площадь поверхности в м , поэтому в этой системе давление измеряют в Н/м.  Эта единица называется паскалем (Па):

1Па=Н/м

Широко используются кратные единицы: 1 кПа = 10³ Па,   1 МПа = 10⁶ Па,

а также внесистемные единицы:

1 ат (техническая атмосфера) ≈ 98000 Па,

                               1 мм ртутного столба ≈ 133 Па,

                               1 бар = 10⁵ Па.

Чтобы определить абсолютное давление, надо знать давление окру- жающей среды В, которое измеряется барометром, и либо показания мано- метра  р_м, если измеряется давление больше давления окружающей среды, либо показания вакуумметра р_в, если измеряемое давление ниже давления окружающей среды.

 В первом случае абсолютное давление

                                 р=В+р_м ;                                                                 (1.3)

во втором

                                        р=В - р_в                                                               (1.4)

Обратите внимание! Параметром состояния термодинамической системы является не В, не р_м  или р_в, а только абсолютное давление, опре-деляемое по формулам (1.3) и (1.4), т. е. отсчитанное от абсолютного ваку- ума (рис. 1.1).

Абсолютная температура Т отсчитывается от абсолютного нуля. Из- меряется она в кельвинах (К). Запомните, что именно эта температура явля- ется параметром состояния термодинамической системы.