Creeaza.com - informatii profesionale despre


Evidentiem nevoile sociale din educatie - Referate profesionale unice



Acasa » tehnologie » constructii » instalatii
CICLURILE IDEALE ALE INSTALATIILOR TERMICE CU VAPORI

CICLURILE IDEALE ALE INSTALATIILOR TERMICE CU VAPORI



Ciclurile ideale ale instalatiilor termice cu vapori

Generalitati

Vaporii (in special aburul) constituie un fluid foarte utilizat ca agent energetic. Aburul este folosit in instalatii:

a. tehnologice (ca agent de incalzire).

b. de forta (ca agent energetic).



Fig. 8.1. Instalatie tehnologica cu abur saturat.

Instalatiile tehnologice cele mai simple (Fig. 8.1.) sunt formate dintr-un cazan K, in care se produce aburul, consumatorul de caldura I si pompa de circulatie P. Cazanul produce de obicei abur saturat.

Pompa de circulatie nu trebuie sa ridice presiunea fluidului decat cat este necesar pentru compensarea pierderilor de presiune prin rezistentele hidraulice ale intregii instalatii.

Nu este vorba de o transformare inchisa, ci numai de o transformare izobara care se efectueaza in ambele sensuri ; deci, in aceasta instalatie se face un transport la distanta a caldurii pana la consumator prin intermediul aburului, ca agent purtator caldura.

Text Box: Fig.8.2. Instalatii de forta cu vapori care functioneaza dupa ciclul Rankine: K – cazan, S – supraincalzitor, T – turbina, G - generator electric, C - condensator racit cu apa, P - pompa de presiune.Instalatii de forta cu vapori care functioneaza dupa ciclul Rankine

Observatie Datorita proprietatilor vaporilor in zona de vapori umezi, unde izobara este si izoterma, ciclul Carnot poate fi realizat destul de apropiat de cel teoretic, spre deosebire de cazul instalatiilor cu gaze.

Dar instalatia cu abur care ar functiona dupa ciclul Carnot nu este utilizata in practica, datorita unor dezavantaje fata de alte instalatii utilizate :

- cadere mica de entalpie la destinderea adiabatica a vaporilor umezi ; deci pentru puteri mari instalatiile au un gabarit mare ;

- compresia adiabatica a vaporilor umezi se face cu consum mare de energie si compresorul are dimensiuni mari ;

- randamente mici de utilizare a caldurii combustibilului.

Functionare 

Aburul saturat produs in cazanul K este supraincalzit in supraincalzitorul S, destins adiabatic (teoretic) in turbina T pana la presiunea p2. Aburul uzat este trimis in la condensatorul C, unde este condensat total (pana la starea de lichid saturat x = 0), apoi pompa P ridica presiunea lichidului saturat pana la presiunea   p1 de regim a cazanului ; la iesirea din pompa starea lichidului fiind a (lichid nesaturat).

Lichidul fiind aproape incompresibil, volumul sau nu variaza sensibil, deci comprimarea 3-a reprezinta o dreapta in diagrama p-v.

Lichidul din cazan se va incalzi a-0 pana la temperatura de fierbere, 0-1 reprezentand fierberea si supraincalzirea. In diagrama T-s izobarele p1 si p2 sunt foarte apropiate, deci starile 3 si a aproape se suprapun.

Puterea cedata exteriorului (generatorului electric G) este:

Pext = PG = PT -|Pp| = (i1 – i2) – (ia – i3)

dar deoarece izobarele sunt foarte apropiate de curba limita x = 0: ia i3, deci: Pext = (i1 – i2) = PG

Fluxul termic consumat in cazan si supraincalzitor:

1 = (i1 – ia)

Fluxul termic cedat in condensatorul C

2 = (i2 – i3) = (i2 – ia)

Randamentul termic al ciclului Rankine va fi:

ht

La aceste instalatii de forta intereseaza randamentul general hg de utilizare a caldurii combustibilului ars in focar: hg

= Hi – fluxul termic degajat prin arderea debitului [kg/s] de combustibil cu puterea calorica Hi [kJ/kg].

Parametrii care influenteaza randamentului termic al ciclului Rankine

Se observa ca: ht = f(i1, i2, ia), dar i1 = f(p1, t1), i2 = f(p2), ia = f(p2) deci:

ht = f(p1, t1, p2)

Se vor compara doua instalatii la care: p1>, T1 = , p2 = ,(ia = ). Datorita formelor izotermei t1 si izobarei p2 rezulta ca i1 – i2 < – , deci ht < , adica randamentul termic creste odata cu cresterea presiunii din cazan.

Fig. 8.3. Influenta presiunii aburului supraincalzit (p1) asupra randamentului termic.


Influenta presiunii aburului supraincalzit (p1)

Influenta temperaturii de supraincalzire (t1)

Fig. 8.4. Influenta temperaturii de supraincalzire (t1) asupra randamentului termic.


Se vor compara doua instalatii la care p1 =, T1<, p2 = (ia =). Se observa ca i1 < si i2 <, dar – i1 > – i2, ceea ce duce la cresterea randamentului (ht <), crestere care este mai importanta valoric decat cresterea caldurii absorbite in supraincalzitor (pentru ridicarea temperaturii de la t1 la).

Fig. 8.5. Influenta presiunii de condensare (p2) asupra randamentului termic.


Influenta presiunii de condensare (p2)

Se vor compara doua instalatii la care: p1 =, T1 =, p2 < , l12 > , deci ht >, dar se va micsora caldura absorbita in ciclu :

q1’ = i1 – ia’ < i1 – ia = q1

Micsorarea lucrului mecanic este mai importanta valoric fata de micsorarea caldurii absorbite, deci randamentul termic scade odata cu cresterea presiunii p2. Scaderea presiunii p2 este data de temperatura apei de racire din condensator, care variaza intre 4…25 sC. La aceste temperaturi presiunea aburului p2, este cuprinsa intre 0,008…0,03 bari. Aceste instalatii cu presiuni mici de condensare se numesc instalatii de forta cu condensatie si se utilizeaza in centralele termoelectrice de putere medie.

Instalatia cu termoficare

Cele mai mari pierderi de caldura la instalatia Rankine au loc in condensatorului C. Aceasta caldura pierduta prin condensare este evacuata de apa de racire in exterior, la o temperatura redusa, apropiata de temperatura mediului ambiant. Termoficarea are rolul de a interveni asupra regimului de functionare a instalatiei Rankine, in scopul utilizarii caldurii transportate de apa de racire (Fig.8.6). Este necesar sa se ridice temperatura apei de racire din condensator pana la o valoare la care apa sa poata fi folosita ca agent de incalzire (t 100 sC). La o presiune p2 1 bar, temperatura de condensare este t2 100 sC. Este evident ca, prin cresterea presiunii de condensare p2, randamentul termic scade, dar mai importanta este utilizarea cat mai completa a caldurii combustibilului (Hi).

Fig. 8.6. Instalatia cu termoficare.

Randamentul global de utilizare a caldurii combustibilului   va fi :

hg



– caldura utilizata de consumatorii I.

hg = 0,8…0,85, fata de ht = 0,3 – pentru instalatiile de forta cu condensatie. Instalatia cu termoficare se utilizeaza pentru incalzirea spatiilor de locuit.

Instalatia de forta cu incalzire intermediara

Fig. 8.7. Schema si ciclul instalatiei de forta cu incalzire intermediara.

Scopul principal al acestei instalatii cu incalzire intermediara este de a asigura o functionare mai indelungata a turbinelor si de a creste randamentul global al ciclului. Daca titlul aburului x are valori mici, atunci paletele turbinei se deterioreaza intr-un timp mai scurt. Aceasta degradare a paletelor se datoreaza efectului coroziv al umiditatii care apare la suprafata paletelor. Din practica, s-a constatat ca destinderea aburului in turbine nu trebuie sa se realizeze sub x= 0,9, pentru a se evita o uzura a paletelor sub limita admisa.

Aburul care se destinde in turbina T1 este incalzit din nou 2-1’ si apoi destins in turbina de joasa presiune T2. Daca s-ar face o destindere numai in turbina T1, atunci titlul x2 ar fi mai mic decat 0,9.

Randamentul termic al instalatiei este:

ht = = > ht Rankine

daca – > – i2.

Fig. 8.8. Schema si ciclul instalatiei de forta cu priza de vapori : I – consumator extern ; R – schimbator de caldura prin amestec.

Instalatia de forta cu priza de vapori

Motivul utilizarii acestei instalatii cu priza de vapori este urmatorul : este necesar adesea sa se alimenteze cu abur diversi consumatori tehnologici ; daca s-ar folosi o instalatie de abur separata pentru acesti consumatori, atunci ar scadea randamentul de utilizare a caldurii combustibilului, deoarece cresc suprafata prin care se pierde caldura si gabaritul instalatiei. De aceea se foloseste o singura instalatie cu rol dublu : producere de putere mecanica si alimentarea unor consumatori tehnologici.Dupa destindere in turbina T1, un debit de abur este preluat printr-o priza de catre consumatorul I, iar restul se destinde in turbina T2. In schimbatorul R se amesteca condensatul din consumatorul I cu condensatul de la condensatorul C.

Puterea mecanica obtinuta este:

P = ·(i1 – i3) + ( 1)(i3 – i2)

Fluxul termic absorbit in ciclu:

·(i1 – ia)

Fluxul termic utilizat de consumatorul extern I:

I = 1·(i3 – i4)

Randamentul global al instalatiei va fi:

hg

Notiunea de « randament termic » al ciclului nu prezinta in acest caz o importanta deosebita.

Instalatia frigorifica intr-o treapta de comprimare cu ventil de laminare

Aceste instalatii sunt destinate inversarii sensului fluxului termic, prin consum de energie mecanica din exterior ( Fig.8.9 ).

Fig. 8.9. Schema si ciclul instalatiei frigorifice/pompei de caldura : C – compresor, K – condensator, VL – ventil de laminare, V – vaporizator.


Functionare : Agentul frigorific (amoniac, freoni, clorura de metil, etc.) cu starea 1 de vapori saturati uscati este comprimat adiabatic 1-2, apoi este condensat si racit 2-3 pana la starea de lichid saturat 3. Prin laminare 3-4 (i = constant) se obtin vapori umezi cu starea 4 ( titlul x4 fiind apropiat de curba x = 0), iar vaporizarea 4-1 se face cu absorbtie de caldura.

Lucrul mecanic elementar consumat si puterea la compresor:

lC = i2 –i1 ; P = (i2 – i1)

Fluxul termic la vaporizator:

V = (i1 – i4)

Fluxul termic la condensator:

K = (i2 – i3)

Daca instalatia functioneaza ca instalatie frigorifica, atunci se absoarbe fluxul V
de la corpurile carora trebuie sa li se mentina o temperatura scazuta si se cedeaza mediului exterior fluxul K. Eficienta frigorifica (coeficientul economic) a instalatiei frigorifice este:

eIF = =

Pompa de caldura absoarbe caldura V din mediul exterior si, prin consum de energie mecanica, cedeaza caldura K unor corpuri care trebuie incalzite. Eficienta frigorifica a pompei termice este:

ePC = =

Instalatia frigorifica intr-o treapta de comprimare cu detentor

Detentorul poate fi un compresor cu piston sau o turbina. Instalatia este mai scumpa decat instalatia cu ventil de laminare, dar cheltuielile de exploatare se micsoreaza, deoarece detentorul asigura partial antrenarea compresorului C.

Puterea mecanica absorbita din exterior va fi:

P = PC - PD = (i2 - i1) - (i3 - i4)

Aceste instalatii se folosesc pentru puteri frigorifice mari si ca pompe de caldura de puteri medii si mari (Fig.8.10).

Fig. 8.10. Schema si ciclul instalatiei cu detentor: C - compresor; K - condensator; D - detentor; V – vaporizator.


Instalatia frigorifica cu comprimare in doua trepte si cu doua laminari

Fig. 8.11. Schema si ciclul instalatiei frigorifice in doua trepte de comprimare si cu doua laminari: K – condensator, VL - ventil de laminare, V – vaporizator, BI - butelie de racire intermediara, C1 - compresor de inalta presiune, C2 - compresor de joasa presiune.


Cand raportul presiunilor (p2/p1) este foarte mare, se utilizeaza comprimarea in doua trepte, care conduce la o economie de lucru mecanic consumat si la obtinerea unor temperaturi mai scazute (Fig.8.11).

Fluxul de caldura la condensator: K (i4 - i5)

Fluxul de caldura la vaporizator: V (i1 - i8)

Fluxul de caldura la butelia de racire intermediara: BRI (i2 - i3)

Puterea totala consumata pentru antrenarea compresoarelor:

P = PC1 + PC2 = (i2 - i1) + (i4 - i3)

Eficienta frigorifica este: eIF = =

Pentru obtinerea unor temperaturi si mai scazute se utilizeaza instalatii frigorifice in cascada, cu agenti frigorifici diferiti pe fiecare treapta a cascadei. Alte tipuri de instalatii frigorifice: cu absorbtie, cu adsorbtie,cu ejectie.

APLICATII

Problema 1. O turbina de abur cu puterea teoretica de 5000 kW trebuie alimentata cu abur de 24 bari si .Presiunea la iesirea din turbina este 0,02 bari. Sa se determine debitul masic de abur, destinderea in turbina fiind o adiabata reversibila .

Din ecuatia puterii mecanice adiabatice: , se determina debitul masic

Pentru starea 1 se scot parametrii i si s din Tab. 3, la si


Iar pentru starea 2 se foloseste Tab. 2 de unde, pentru , se scot

parametrii:

Titlul de vapori este: , iar entalpia:

Problema 2. O instalatie frigorifica cu amoniac functioneaza dupa ciclul teoretic cu compresor si ventil de laminare. Puterea frigorifica a instalatiei este: , iar in vaporizatorul V amoniacul fierbe la temperatura de . Temperatura de condensare in condesatorul C este de . Sa se determine:

1- Presiunea, temperatura, titlul, entalpia si entropia in starile caracteristice ale ciclului;

2- Debitul de amoniac prin instalatie;

3- Puterea motorului de antrenare M;

4- Caldura cedata sursei calde;

5- Eficienta frigorifica a cilcului.

Din tabel rezulta marimile caracteristice la saturatie:

Pentru

Pentru

In starea 1 ( la intrarea compresorului C) amoniacul este in stare de vapori saturati uscati , iar temperatura este .Pentru determinarea starii 2 se utilizeaza diagrama lg din starea 1 se urmareste izentropa pina la intersectia cu izobara

Din diagrama se vor citi: . Starea 3 este pe izobara , avand (starea de lichid saturat).

Pentru starea 4: (laminare adiabatica) si rezulta titlul :

iar entropia starii 4 este:

Valorile marimilor caracteristice sunt date in tabelul mai jos:

Starea

Presiunea

-bari-

Temperatua

-0C-

Titlul

-

Entalpia

Entropia

1

1,194

-30

1

1640,53

9,247

2

15,533

160

-

2038,58

9,247

3

15,533

40

0

609,14

4,830

4

1,194

-30

0,24

609,14

5

Debitul masic de amoniac:

Puterea motorului M de antrenare a compresorului :

Fluxul   cedat sursei calde:

Verificarea bilantului termic:

Eficienta teoretica a ciclului frigorific:





loading...




Politica de confidentialitate

.com Copyright © 2020 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.


Proiecte

vezi toate proiectele
 PROIECT DE LECTIE CLASA: a X a EDUCATIE MUZICALA - OPERA IN GERMANIA SI RUSIA
 PROIECT DIDACTIC 3-5 ani Limba si comunicare - Strugurele, de Maria Gaitan
 Proiect instalatii electrice - Sa se proiecteze instalatia electrica si de forta a unei microintreprinderi la alegerea studentului
 PROIECT - Ingineria reglarii automate - sistemul de reglare automata a unei actionari cu motor electric

Lucrari de diploma

vezi toate lucrarile de diploma
 LUCRARE DE DIPLOMA - Rolul asistentului medical in ingrijirea pacientului cu A.V.C.
 Relatiile diplomatice dintre Romania si Austro- Ungaria din a doua jumatate a secolului al XIX-lea
 Lucrare de diploma managementul firmei “diagnosticul si evaluarea firmei”
 Lucrare de diploma tehnologia confectiilor din piele si inlocuitor - proiectarea constructiv tehnologica a unui produs de incaltaminte tip cizma scurt

Lucrari licenta

vezi toate lucrarile de licenta
 Lucrare de licenta contabilitate si informatica de gestiune - politici si tratamente contabile privind leasingul (ias 17). prevalenta economicului asupra juridicului
 Lucrare de licenta educatie fizica si sport - studiu asupra imbunataȚirii motricitaȚii in lectia de educatie fizica la clasele a v-a de la &
 Lucrare de licenta ecologie si protectia mediului - aspecte ecologice privind fauna de orthoptere si mantide din parcul national muntii macinului
 LUCRARE DE LICENTA - Asigurarea calitatii la firma Trans

Lucrari doctorat

vezi toate lucrarile de doctorat
 Diagnosticul ecografic in unele afectiuni gastroduodenale si hepatobiliare la animalele de companie - TEZA DE DOCTORAT
 Doctorat - Modele dinamice de simulare ale accidentelor rutiere produse intre autovehicul si pieton
 LUCRARE DE DOCTORAT ZOOTEHNIE - AMELIORARE - Estimarea valorii economice a caracterelor din obiectivul ameliorarii intr-o linie materna de porcine

Proiecte de atestat

vezi toate proiectele de atestat
 PROIECT ATESTAT INFORMATICA - GESTIONAREA STOCULUI UNEI FARMACII
 LUCRARE DE ATESTAT ELECTRONIST - TEHNICA DE CALCUL - Placa de baza
 Evidenta a clientilor dar si a serviciilor in Visual Fox pro 9 - Lucrare de atestat
 Lucrare atestat Tehnician in turism - CALITATEA SERVICIILOR TURISTICE








Termeni si conditii
Contact
Creeaza si tu