КПД цикла Ренкина и степень сухости пара

Министерство  образования и  науки Республики Казахстан 

Казахский университет технологии и бизнеса 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТЕПЛОТЕХНИКА» 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                               Выполнила студентка группы

                                                                               ТППРОД 2гСПО Габбасова Оксана

                                                                               Проверил Нурсеитов  Ш.Ш. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

АСТАНА 2011 г. 

                                                                               

 

Вариант № 66 

20 Как влияет на  КПД цикла Ренкина  и степень сухости  пара за турбиной  процесс дросселирования  перед турбиной

    Анализ  термического к. п. д. цикла Ренкина  показывает, что термический к. п. д. паросиловой установки возрастает при увеличении начального давления p₁ и начальной температуры пара t₁.

    При увеличении температуры пара на выходе из котлоагрегата (давление пара не изменяется) увеличивается i₁. Если остальные энтальпии, входящие в выражение (8.5), неизменны, что технически осуществимо, то, как следует из (8.5), увеличение температуры пара на выходе из котлоагрегата сопровождается ростом η_t.

    При увеличении давления пара на выходе из котлоагрегата (температура перегретого пара не изменяется) уменьшается i₁ (смотри таблицы термодинамических свойст воды и перегретого пара). Если остальные энтальпии, входящие в выражение (8.5), неизменны, что технически осуществимо, то, как следует из (8.5), увеличение давления перегретого пара на выходе из котлоагрегата сопровождается уменьшением η_t. Следовательно, давление на выходе котлоагрегата целесообразно повышать только с целью увеличения температуры пара.  
 

70 На основе каких  исходных уравнений  построено определение  поверхности рекуперативных теплообменников

      В простейших случаях, когда поверхность  теплообмена можно считать плоской (тонкие стенки трубок рекуперативных ТОА практически всегда считают плоскими), можно записать уравнение теплопередачи :

      

,

      где  к - коэффициент теплопередачи через  поверхность;

              - среднее по поверхности значение температурного напора (t₁-t₂).  Изменения температурного напора  показаны на рисунке ниже.

      

      

      

      

      

      

      

      

        
 

      Рисунок 1- Изменение температур горячего      и холодного     теплоносителей по длине рекуперативного ТОА 

      Пользоваться  среднеарифметическим значением Dt_cp=0,5×(Dt_б+Dt_м) можно только при Dt_б/Dt_м <=1,4, когда ошибка составляет не более 4% ; что допустимо для технических расчетов.                                                                                                 

      Во  всех остальных случаях следует  пользоваться среднелогарифмическим температурным напором :

      

,

        Эта формула справедлива для  любых схем движения теплоносителей.

      Следует заметить, что среднелогарифмический  напор всегда меньше среднеарифметического:     Dt<Dt_cp.    

89. Расскажите о способах  сжигания жидкого  и твердого топлива

Слоевой, факельный и циклонный способы сжигания твердого топлива

Топочные устройства котлов могут быть слоевые - для сжигания крупнокускового топлива и камерные - для сжигания газообразного, жидкого  и твёрдого пылевидного топлива.

Некоторые из вариантов  организации топочных процессов представлены на рис.15.1.

Слоевые топки  бывают с плотным и кипящим  слоем, камерные подразделяются на факельные  и циклонные.

 

При сжигании в  плотном слое воздух для горения  проходит через слой, не нарушая его устойчивости, т.е. сила тяжести частиц топлива больше динамического напора воздуха.

При сжигании в  кипящем слое из-за повышенной скорости воздуха нарушается устойчивость частиц в слое, они переходят в состояние  «кипения», т.е. переходят во взвешенное состояние. При этом происходит интенсивное перемешивание топлива и окислителя, что способствует интенсификации процесса горения.

При факельном  сжигании топливо сгорает в объёме топочной камеры, для чего частицы  твердого топлива должны иметь размер до 100 мкм.

    При циклонном сжигании частицы топлива  под влиянием центробежных сил отбрасываются  на стенки топочной камеры и, находясь в закрученном потоке в зоне высоких  температур, полностью выгорают. Допускается  размер частиц больший, чем при факельном  сжигании. Минеральная составляющая топлива в виде жидкого шлака удаляется из циклонной топки непрерывно.

    Особенности сжигания жидкого топлива

    Каждое  жидкое горючее, так же как любое  жидкое вещество, при данной температуре  обладает определенной упругостью пара над своей поверхностью, которая увеличивается с ростом температуры.

    При зажигании жидкого горючего, имеющего свободную поверхность, загорается его пар, содержащийся в пространстве над поверхностью, образуя горящий  факел. За счет тепла, излучаемого факелом, испарение резко увеличивается. При установившемся режиме теплообмена между факелом и зеркалом жидкости количество испаряющегося, а следовательно, и сгорающего горючего достигает максимального значения и далее остается постоянным во времени.

    Опыты показывают, что при сжигании жидких топлив со свободной поверхностью горение протекает в паровой фазе; факел устанавливается на некотором удалении от поверхности жидкости и ясно видна темная полоска, отделяющая факел от обреза тигля с жидким горючим. Интенсивность излучения зоны горения на зеркало испарения не зависит от его формы и величины, а зависит только от физико-химических свойств горючего и является характерной константой для каждого жидкого горючего.

    Температура жидкого горючего, при которой  пары над его поверхностью образуют с воздухом смесь, способную воспламениться при поднесении источника зажигания, называется температурой вспышки.

    Поскольку жидкие горючие сгорают в паровой  фазе, то при установившемся режиме скорость горения определяется скоростью испарения жидкости с ее зеркала.

    Процесс горения жидких горючих со свободной  поверхностью происходит следующим  образом. При установившемся режиме горения за счет тепла, излучаемого  факелом, жидкое горючее испаряется. В восходящий поток горючего, находящегося в паровой фазе, посредством диффузии проникает воздух из окружающего пространства. Полученная таким образом смесь образует горящий факел в виде конуса, отстоящего от зеркала испарения на 0,5—1 мм. Устойчивое горение протекает на поверхности, где смесь достигает пропорции, соответствующей стехиометрическому соотношению горючего и воздуха. Это предположение следует из тех же соображений, что и в случае диффузионного горения газа. Химическая реакция протекает в очень тонком слое фронта факела, толщина которого не превышает нескольких долей миллиметра. Объем, занимаемый факелом, зоной горения делится на две части: внутри факела находятся пары горючей жидкости и продукты сгорания, а вне зоны горения — смесь продуктов горения с воздухом.

    Горение восходящих внутри факела паров жидких топлив можно представить состоящим из двух стадий: диффузионного подвода кислорода к зоне горения и самой химической реакции, протекающей во фронте пламени. Скорости этих двух стадий не одинаковы; химическая реакция при имеющих место высоких температурах протекает очень быстро, тогда как диффузионный подвод кислорода является медленным процессом, ограничивающим общую скорость горения. Следовательно, в данном случае горение протекает в диффузионной области, а скорость горения определяется скоростью диффузии кислорода в зону горения.

Так как  условия подвода кислорода к  зоне горения при сжигании различных  жидких горючих со свободной поверхности  примерно одинаковы, следует ожидать, что скорость их горения, отнесенная к фронту пламени, т. е. к боковой поверхности факела, также должна быть одинаковой. Длина факела будет тем больше, чем больше скорость испарения.

    Специфической особенностью горения жидких горючих  со свободной поверхности является большой химический недожог. Каждое горючее, представляющее собой углеродистое соединение при сжигании со свободной поверхности, имеет свойственную ему величину химического недожота, которая составляет, %:

    для спирта ......... 5,3

    для керосина ........ 17,7

    для бензина ........ 12,7

    для бензола ......... 18,5.

    Картину возникновения химического недожога можно представить следующим  образом.

    Парообразные  углеводороды при движении внутри конусообразного  факела до фронта пламени при нахождении в области высоких температур при отсутствии кислорода, подвергаются термическому разложению вплоть до образования свободного углерода и водорода.

    Свечение  пламени обусловливается нахождением  в нем частиц свободного углерода. Последние, раскалившись за счет выделяемого  при горении тепла, излучают более  или менее яркий свет.

    Часть свободного углерода не успевает сгорать  и в виде сажи уносится продуктами сгорания, образуя коптящий факел.

    Кроме того, наличие углерода вызывает образование  СО.

    Высокая температура и пониженное парциальное  давление СО и СО₂ в продуктах сгорания благоприятствуют образованию СО.

    Присутствующие  в продуктах сгорания количества углерода и СО обусловливают величину химического недожога. Чем больше содержание углерода в жидком топливе  и чем меньше он насыщен водородом, тем больше образование чистого углерода, ярче факел, больше химический недожог.

    Таким образом, исследования горения жидких горючих со свободной поверхности  показали, что:

    1) горение жидких топлив происходит  после их испарения в паровой  фазе. Скорость горения жидких  топлив со свободной поверхности определяется скоростью их испарения за счет тепла, излучаемого зоной горения, при установившемся режиме теплообмена между факелом и зеркалом испарения;

    2) скорость горения жидких горючих  со свободной поверхности растет  с увеличением температуры их подогрева, с переходом к горючим с большей интенсивностью излучения зоны горения, меньшей теплотой парообразования и теплоемкостью и не зависит от величины и формы зеркала испарения;