Техническая термодинамика. Законы идеальных газов. Первый и второй законы термодинамики. Теория теплообмена, страница 13

V_с.г. = V^o_с.г. + (a _т - 1)V^o = V_RO2 + V^o_N2 + (a _т - 1)V^o ; (3.43)

б).объем водяных паров :

V_H2O = V^o_H2O + 0,0161(a _т - 1)V^o ; (3.44) в). полный объем продуктов сгорания определяется по (3.31) .

2. Для сланцев полный объем продуктов сгорания (м³/кг) :

V_г.к. = V_RO2к + V^o_N2 + V_H2O =

= V_RO2к + V^o_N2 + 0,0124(9Н^р + W^р) + 0,0161a _тV^o _. (3.45)

Содержание СО₂, S₂O и RO₂ в сухих газах при полном сгорании топлива определяется по формулам:

СО₂ = (V_CO2 / V_с.г.) ; (3.46)

S₂O = (V_SO2 / V_с.г.) ; (3.47)

RO₂ = (V_RO2 / V_с.г.) . (3.48)

Максимальное содержание (%) трехатомных газов RO₂^max в сухих газах при полном сгорании топлива :

RO₂^max = 21 / (1 + b ), (3.49)

b - характеристика топлива;

для твердого и жидкого :

b = 2,35 (Н^р - 0,126О^р + 0,04N^р) / (С^р + 0,375S^р_л) ; (3.50 )

для газообразного :

b = 0,21 (0,01N₂ + 0,79V^o) / V_RO2 - 0,79 . (3.51)

Содержание (%) азота N₂, и кислорода, в сухих газах и полном сгорании топлива :

N₂ = 100 - RO₂ - O₂ ; (3.52)

O₂ = 21 - b RO₂ - RO₂ . (3.53)

Масса продуктов сгорания. а). Для твердого (кроме сланцев) и жидкого топлива (кг/кг) :

М_г = 1 - 0,01А^р + 1,306a _тV^o ; (3.54)

б). для газообразного топлива (кг/м³) :

М_г = r ^с_г.т. + 0,001d _г.т. + 1.306a _тV^o , (3.55)

r ^с_г.т. - плотность сухого газа, кг/м³ ;

d _г.т. - содержание влаги в топливе, кг/м³ ; в). для сланцев (кг/кг) :

М_г.к. = 1- 0,01А^р_к + 1,306a _тV^o + 0,01(СО₂) ^р_кК , (3.56) где А^р_к - расчетное содержание золы в топливе с учетом неразложившихся карбонатов, %, К - коэффициент разложения карбонатов: при слоевом сжигании К == 0,7, при камерном - 1,0.

Расчетное содержание (%) золы в топливе с учетом неразложившихся карбонатов

А^р_к = А^р +(1 - К) (СО₂) ^р_к . (3.57)

Для твердых топлив концентрация золы в продуктах сгорания определяется по формуле :

h _зл = А^р а_ун / (100 М_г) , (3.58) где а_ун - доля золы топлива, уносимой продуктами сгорания.

Коэффициент избытка воздуха в топке. При полном сгорании топлива коэффициент избытка воздуха в топке определяется по формуле :

a _т = 21 / (21 - 79 O₂ / N₂) , (3.59)

где O₂ и N₂ - содержание кислорода и азота в газах, (%).

4. Тепловые аппараты

4.1. Циклы двигателей 

      Поршневые двигатели.

 Достоинства:

1.Отсутствие громоздкой котельной.

2.Постоянная готовность к пуску.

3.Малая потребность в воде.

Недостатки:

1.Ограниченность запаса топлива.

2.Трудность использования теплоты уходящих газов.

3.Невозможность получения большой мощности в одном агрегате.

Предельное значение мощности:

N=3.5-4 тыс.кВт

Из-за малого отличия в углах наклона изотермы и адиабаты получаются высокие значения давления в конце сжатия и низкие значения удельного объема в конце расширения.

    Сравнительный анализ циклов ДВС

Проведем сравнение при условии равенства начальных и конечных значений давлений и температур.

   сгорание:

  сгорание смешанное:

     сгорание:

Сравнение будем проводить методом замены действительного цикла эквивалентным циклом Карно, для этого необходимо определить в каждом цикле среднюю температуру подвода и отвода теплоты.

Средняя температура отвода теплоты во всех циклах одинакова, средняя температура подвода теплоты имеет наибольшее значение в процессе р=соnst,а наименьшее в процессе  

Термический КПД при сгорании с  имеет значение 0,4-0,55

                                                         с р=соnst – 0,55-0,7

4.2.Компрессоры.

 Отличие индикаторных диаграмм от термодинамических процессов заключается в том, что на индикаторных диаграммах изображаются процессы с переменным количеством рабочего тела (процесс всасывания и процесс выхлопа).

 Рассмотрим работу идеального компрессора (без вредного объема).

-работа всасывания газов: 0-а-1-1-0

-работа выталкивания: 0-в-2-3-0

-работа сжатия: 3-2-1-4-3

: а-в-2-1-а

Рассмотрим идеальный компрессор со сжатием по изотерме, политропе и адиабате.