На рисунке показана принципиальная схема простой паровой установки. Перегретый пар высокого давления покидает котел, являющийся элементом парогенератора, и поступает в турбину. Пар расширяется в турбине, и, тем самым, работает, что заставляет турбину вращать электрический генератор.
Пар низкого давления покидает турбину и поступает в конденсатор, где тепло передается от пара (вызывая его конденсацию) к охлаждающей воде.
Поскольку требуется очень большое количество воды, электростанции расположены вблизи рек или озер. Когда доступная вода ограничена, можно использовать градирню. В градирнях часть воды испаряется, так что температура оставшейся воды падает. Давление конденсата, выходя из конденсатора, увеличивается с помощью насоса, который заставляет его течь внутри парогенератора.
Во многих парогенераторах используется экономайзер. Экономайзер - это просто теплообменник, в котором тепло передается от продуктов сгорания к конденсату, повышая его температуру, но без испарения. На других участках парогенератора тепло от продуктов сгорания передается воде, вызывая ее испарение. Температура, при которой происходит испарение, называется температурой насыщения. Пар затем проходит через другой теплообменник, называемый перегревателем, где температура пара значительно выше температуры насыщения.
- Пластмассовая промышленность
о Производство пластмасс
Устройства управления для транспортировки и распределения материала для жидкости, срабатывания клапана и закрытия силоса.
o Производство пластиковых деталей
Регулировка каландровых роликов, привода ножа, закрывающих устройств глубокой вытяжки, сварочных и прессующих устройств, управления движением ленты, формовочных устройств, склеивания, приведения в действие защитных устройств, таких как окна и двери на станках и установки, формовочные машины, режущие устройства для измерения.
o Производство резиновых деталей
Предохранительные устройства, командное и рабочее управление для цепных транспортных и производственных устройств, запорные устройства в смесителях и средствах вулканизации, контрольные устройства.
Сохранение массы и контрольного объема
Контрольный объем - это объем в пространстве, в котором мы заинтересованы, для конкретного исследования или для анализа. Он называется контрольной поверхностью, которая окружает контрольный объем и всегда является замкнутой поверхностью.
Размер и форма контрольного объема абсолютно произвольны и разграничены как наиболее подходящие для анализа, который будет сделан.
Поверхность может быть зафиксирована или она может двигаться или расширяться. Однако поверхность все равно должна быть определена относительно системы координат. В некоторых анализах может быть удобно рассмотреть систему координат, вращающуюся или находящуюся в движении, и описать управляющую поверхность относительно системы.
Масса, а также тепло и работа могут пересекать контрольную поверхность, и масса в контрольном объеме, а также свойства этой массы также могут изменяться во времени.
На рисунке показана принципиальная схема контрольного объема с передачей тепла, работой стрелы, накоплением массы в контрольном объеме и пределом перемещения.
Давайте сначала рассмотрим, как связаны закон сохранения массы и контрольного объема, а затем рассмотрим массу, которая втекает в нее и из нее. Контрольный объем и чистое увеличение массы в этом объеме.
В течение интервала времени δt пусть масса δm i входит в контрольный объем, а масса δm e выходит из контрольного объема. Теперь давайте назовем массу в контрольном объеме m t в начале интервала времени, а m t + δ t - массу в конце интервала. Итак, по принципу сохранения массы мы можем написать:
Простая силовая установка является примером тепловой машины в этом ограниченном смысле. Каждый компонент в этой установке может быть проанализирован с использованием процессов устойчивого состояния и стабильного потока, но с учетом их, поскольку они могут рассматриваться как тепловые машины, где вода (пар) является рабочим веществом. Количество тепла QH, которое передается от высокотемпературного тела либо от продуктов сгорания дома, либо от реактора, либо от вторичной жидкости, которая была нагрета в реакторе. На рисунке мы схематически видим, что турбина перемещает насос, и это говорит нам, какова чистая работа в течение цикла. Количество тепла QL передается низкотемпературному корпусу, который обычно является охлаждающей водой конденсатора; в этом случае,Простая паровая электростанция представляет собой тепловую машину в строгом смысле этого слова, потому что она имеет рабочее вещество, от которого и от которого передается тепло и которое выполняет определенную работу при воздействии цикла.
Другим примером тепловой машины является термоэлектрическая система выработки электроэнергии, в которой тепло передается от высокотемпературного тела к горячему спая (QH), а тепло передается от холодного спая к окружающей среде (QL). в форме электрической энергии; Поскольку нет рабочего вещества, мы обычно не думаем, что эта система работает в цикле; однако, если мы примем микроскопическую точку зрения, мы могли бы думать о потоке электронов как таковом.
Кроме того, как и в случае с паровой электростанцией, состояния в каждой точке термоэлектрического генератора не изменяются со временем в стационарных условиях.
Пароохладительные холодильные циклы
Идеальный цикл охлаждения со сжатием паров показан на рисунке ниже, в цикле 1-2-3-4-1. Насыщенный пар низкого давления поступает в компрессор и подвергается адиабатическому обратимому сжатию 1-2. Тепло передается постоянному давлению в процессе 2-3, и рабочее вещество покидает конденсатор в виде насыщенной жидкости. Адиабатический процесс дросселирования следует в течение 3-4, затем рабочее вещество испаряется при постоянном давлении в течение 4-1, завершая цикл.
Сходство между этим циклом и циклом Ранкина очевидно, поскольку это тот же цикл, но обратный, за исключением того, что расширительный клапан заменяет насос. Этот процесс дросселирования необратим, в то время как процесс перекачки по циклу Ренкина является обратимым. Расхождение этого идеального цикла с циклом Карно 1′-2′-3-4′-1 ′ заметно на диаграмме T - s. Причиной расхождения является то, что гораздо удобнее иметь компрессор, который работает только с паром, а не смесью жидкости и пара, как это было бы необходимо во время 1'-2 'процесса цикла Карно.
Практически невозможно сжать (в разумном соотношении) смесь, такую как смесь, представленная состоянием l ', и поддерживать баланс между жидкостью и паром, потому что должно быть тепло и масса, передаваемые через пределы фаза. Процесс расширения намного легче необратимо протекает в расширительном клапане, чем в расширительном устройстве, которое принимает насыщенную жидкость и выпускает смесь жидкости и пара, как это требуется в процессе 3- 4'.
По этим причинам идеальный цикл охлаждения путем сжатия пара обозначен на предыдущем рисунке как цикл 1-2-3-4-1.
Расхождение между фактическим холодильным циклом сжатия пара и идеальным циклом
Фактический цикл охлаждения отклоняется от идеального цикла, главным образом, из-за падения давления, связанного с потоком жидкости и теплопередачей, или из окружающей среды. Фактический цикл может быть представлен приблизительно, как показано на следующем рисунке.
Пар, поступающий в компрессор, вероятно, будет перегрет. В процессе сжатия возникают необратимости и передача тепла к окружающей среде или от нее, в зависимости от температуры хладагента и внешней среды. Следовательно, энтропия может увеличиваться или уменьшаться во время этого процесса; необратимость и передача тепла хладагенту вызывают увеличение энтропии, а тепло, передаваемое хладагентом, вызывает уменьшение энтропии. Эти две возможности представлены двумя пунктирными линиями 1-2 и 1-2. Давление жидкости, выходящей из конденсатора, будет меньше, чем давление поступающего пара, а температура хладагента в конденсаторе будет несколько выше, чем температура внешней среды, которой затем передается тепло.Как правило, температура жидкости, выходящей из конденсатора, ниже температуры насыщения и несколько падает в трубопроводе между конденсатором и расширительным клапаном; Это, однако, является преимуществом, поскольку в результате этой теплопередачи хладагент поступает в испаритель с низкой энтальпией, и это обеспечивает большую теплопередачу хладагенту в испарителе.
Часто необходимо иметь источник сухого воздуха, чтобы держать под давлением телефонные кабели или другие подобные установки. На рисунке показано на схеме устройство для подачи сухого воздуха. Воздух сжимается до 11,6 кгс / см2, охлаждается до 21,1 ° С в холодильнике и противоточном теплообменнике. Наконец, он охлаждается до 1,67 ° C путем передачи тепла хладагенту в испарителе холодильного цикла. Конденсированная вода в этих процессах отделяется от воздуха и выходит через автоматический эжектор. Оставшаяся воздушно-водяная паровая смесь используется в качестве охлаждающей среды в теплообменнике, и ее давление снижается до 1,76 кгс / см2 для использования в запрограммированном приложении.
Промышленные применения энтальпии горения
Установка разделения воздуха
Процесс, имеющий большое промышленное значение, представляет собой воздухоразделительную установку, в которой он разделяется на составляющие. Кислород, азот, аргон и редкие газы широко используются в различных промышленных, исследовательских, специальных испытаниях и потребительских товарах. Воздухоразделительная установка может рассматриваться как пример двух крупных областей: химической промышленности и криогенной области.
Основное охлаждение в процессе сжижения обеспечивается различными процедурами. Одним из них является расширение воздуха в машине. Во время этого процесса воздух производит работу, и в результате температура падает. Другая процедура заключается в пропускании воздуха через дроссельный клапан, сконструированный и расположенный таким образом, чтобы его температура значительно снизилась.
Сухой воздух под высоким давлением поступает в теплообменник. Температура падает через чейнджер. В промежуточной точке в чейнджере часть воздуха удаляется для прохождения через расширительную машину. Оставшийся воздух проходит через остальную часть теплообменника через дроссельный клапан. Два потока снова встречаются при давлении от 5 до 10 атмосфер и поступают в ректификационную колонну, называемую колонной высокого давления. Функция ректификационной колонны заключается в разделении воздуха на различные его компоненты, в основном кислород и азот. Два потока различного состава текут из колонны высокого давления в верхнюю колонну, мимо дроссельных клапанов. Одной из них является обильная жидкость кислорода, которая выходит из нижней части нижней колонны, а другая течет,Обильные в азоте, протекает через переохладитель. Разделение завершено в верхней колонке.
Ракетная машина
Появление снарядов и спутников сделало ракетную машину известной как силовая установка. Ракетные машины могут быть классифицированы как жидкие или твердотопливные, в зависимости от используемого топлива. Это с большим успехом использовалось при первоначальном усилении реактивных самолетов, военных снарядов и космических аппаратов. Эти ракеты более просты как в основном оборудовании, необходимом для их эксплуатации, так и в задачах, логически связанных с их использованием для военной службы.
Некоторые электростанции, такие как простая паровая установка, которую мы рассматривали много раз, работают в цикле; то есть рабочее вещество проходит ряд процессов и, наконец, возвращается в исходное состояние. На других электростанциях, таких как машины внутреннего сгорания и газовые турбины, рабочие вещества не цикличны.
Простой паровой компрессионный холодильный цикл
Хладагент поступает в компрессор в виде слегка перегретого пара низкого давления. Он выходит из компрессора и входит в конденсатор в виде пара при слегка повышенном давлении; Там он конденсируется в результате передачи тепла охлаждающей воде или внешней среде. Затем хладагент покидает конденсатор в виде жидкости высокого давления. Давление жидкости уменьшается, когда она протекает через расширительный клапан, и в результате часть жидкости немедленно превращается в пар. Оставшаяся жидкость, находящаяся теперь под низким давлением, испаряется в испарителе в результате передачи тепла из охлаждаемого пространства. Этот пар затем поступает в компрессор.
Установка разделения воздуха
Процесс, имеющий большое промышленное значение, представляет собой воздухоразделительную установку, в которой он разделяется на составляющие. Кислород, азот, аргон и редкие газы широко используются в различных промышленных, исследовательских, специальных испытаниях и потребительских товарах. Воздухоразделительная установка может рассматриваться как пример двух крупных областей: химической промышленности и криогенной области.
Основное охлаждение в процессе сжижения обеспечивается различными процедурами. Одним из них является расширение воздуха в машине. Во время этого процесса воздух производит работу, и в результате температура падает. Другая процедура заключается в пропускании воздуха через дроссельный клапан, сконструированный и расположенный таким образом, что его температура значительно падает.
Сухой воздух под высоким давлением поступает в теплообменник. Температура падает через чейнджер. В промежуточной точке в чейнджере часть воздуха удаляется для прохождения через расширительную машину. Оставшийся воздух проходит через остальную часть теплообменника через дроссельный клапан. Два потока снова встречаются при давлении от 5 до 10 атмосфер и поступают в ректификационную колонну, называемую колонной высокого давления. Функция ректификационной колонны заключается в разделении воздуха на различные его компоненты, в основном кислород и азот. Два потока различного состава текут из колонны высокого давления в верхнюю колонну, мимо дроссельных клапанов. Одной из них является обильная жидкость кислорода, которая выходит из нижней части нижней колонны, а другая течет,Обильные в азоте, протекает через переохладитель. Разделение завершено в верхней колонке.
Библиография
- Гарсон Г. Гильермо, « Основы общей химии », второе издание, редакция: Mc Graw Hill, Мехико, 1986, стр. 244 - 245 Гордон Дж. Ван Уайлен и Ричард Э. Соннтаг « Основы термодинамики », первое издание, редакция: Limusa, SA México, 1967. Страницы: 39-41, 125-126, 200-201.MARON И PRUTTON, « Fundamentos де FISICOQUÍMICA », редакция: Норьега - Limusa, México, DF, 1990 Страниц: 237-238,239-243,245.252-253.Whittaker Roland M, « Общая химия » Редакция: CECSA, Мехико, Д.Ф., 1984, стр. 150 - 151
Автор Инг. Иван Эскалона
Консультант по логистике, мобильный телефон: 044 55 18 25 40 61 (Мексика)
Технолог
[email protected], [email protected]
Примечание. Если вы хотите добавить комментарий или у вас есть какие-либо сомнения или жалобы по поводу каких-либо опубликованных работ, вы можете написать мне на указанные электронные письма с указанием того, какое произведение вы просмотрели, написав название работы (s) также откуда вы родом, потому что вы посвящены (если вы учитесь или работаете). Будучи конкретным, также укажите возраст, если вы не укажете их в письме, я удалю письмо и не смогу вам помочь, спасибо.
- Университетские исследования: междисциплинарный профессиональный отдел инженерных и социальных и административных наук (UPIICSA) Национального политехнического института (IPN)
- Школьный центр Патояк, (зарегистрирован в УНАМ)
Происхождение: Мексика
Скачать оригинальный файл
