Termodinamikos teorija

 1. Termodinamikos mokslo objektas. Šios srities žymiausieji mokslininkai. Tai fundamentalus bendrosios inžinerijos mokslas apie energiją, jos sąvokas, formas, savybes, transformavimo galimybes įvairiuose fizikiniuose, cheminiuose ir kituose procesuose. Termodinamika nagrinėja dideles pusiausvyras arba nusistovėjusias sistemas ir neatsižvelgia į molekulinę ar atominę medžiagų struktūrą, t.y., apsiribojant fenomenologiniu makroskopiniu požiūriu (teorija). Mokslininkai: Karno, Klapeironas, Klaudijus Kelvinas, Plankas, Dyzelis, Džaulis, Boilis, Maksvelas, Mariotas, Lomonosovas ir kt. Techninė termodinamika kaip mokslas. Termodinamika – gr. žodis, šiluma ir jėga. Termodinamika – tai mokslas apie energiją, jos savybes visuose fiziniuose ir cheminiuose procesuose, kurių metu išsiskiria arba sunaudojama šiluma. 18a. N. Carno (pranc.) parašė knygą apie šilumos vertimo darbu problemas. Įvedė tokią sąvoką kaip ideali mašina ir kt. 19a. R. Mayer (vok.) pirmasis suformulavo pirmąjį termodinamikos dėsnį. J. Joule (pranc.) nustatė šilumos mechaninį ekvivalentą ir eksperimentiškai patvirtino pirmą termodinamikos dėsnį. R. Causins (vok.) pirmas termodinamikos dėsnis, antras termodinamikos dėsnis. 20a. W. Thompson (ang.) įrodė, kad egzistuoja absoliutinės temperatūros skalė (Kelvino). F. Gibbs (amer.) sukūrė fazių taisyklę ir įvedė termodinamikos potencialus. W. Nernst – šiluminės teorijos sukūrėjas. Termodinamika skirstoma į: 1)klasikinę – fundamentalus bendrasis inžinerijos mokslas, kurio pagr. objektas yra energija: sąvokos, formos, savybės, transformavimo galimybės. Ji nagrinėja dideles pusiausvyrose esančias sistemas, neatsižvelgiant į molekulinę ar atominę struktūrą. 2)statistinę – ji atsirado vėliau ir makroskopinės medžiagų savybės aiškinamos remiantis atomine medžiagų sandara. 3)cheminę – nagrinėjami procesai, kai vyksta cheminės reakcijos. Kadangi klasikinė termodinamika tiria šilumos ir darbo transformacinius procesus, kurie vyksta šiluminiuose varikliuose ir šaldymo mašinose, todėl techninė termodinamika yra šiluminės ir šaldymo technikos teorinis pagrindas. 2. Termodinaminė sistema. Jos sandara. Klasifikacija. Tai tam tikra erdvės dalis, kurią nagrinėja termodinamika. TD sistemą sudaro darbo kūnas (agentas), darbo objektas ir aplinka. Klasifikacija: a) atvira sistema – kai vyksta šilumos ir masės mainai; b) uždara sistema – kai mainai vyksta be medžiagos; c) izoliuota (adiabatinė) sistema – kai nėra šilumos mainų (pvz Ignalinos AE). Dvi TD sistemos gali sudaryti trečią TD sistemą. Termodinaminės sistemos. Reiškinio termodinaminis tyrimas prasideda tuo, kad apribojama erdvė. Tai, kas yra erdvės viduje, yra termodinaminė sistema, o visa, kas yra už apribotos erdvės, yra termodinaminės sistemos išorinė aplinka. Išorinė aplinka kartais gali būti kaip kita termodinaminė sistema. Termodinaminės sistemos yra: 1)uždaros termodinaminės sistemos; adiabatinės termodinaminės sistemos (kai ribos nelaidžios medžiagai – sistema uždara. Medžiagos kiekis nesikeis).2)atviros termodinaminės sistemos; atviros adiabatinės termodinaminės sistemos (kai sienelės laidžios medžiagai). Uždara termodinaminė sistema(turime dujas, apribotas cilindru): Atvira sistema: Riba – materialus arba menamas paviršius, skiriantis termodinaminę sistemą nuo aplinkos. Ribai gali būti suteikiamos idealizuotos savybės, t.y. laidi nelaidi energijai, medžiagai. 3. Darbo kūnai. Pagrindiniai reikalavimai. Dujos. Jų galimybė nuo šilumos plėstis ir atlikti kuo didesnį darbą. 4. Pagrindiniai ir kaloriniai darbo kūnų (agentų) parametrai. Pagrindiniai darbo parametrai: v – spec. tūris, [m3/kg]; γ – lyginamasis svoris (tūris) [kg/m3]; P – slėgis [Pa]; T – termodinaminė temperatūra [K]. Pagalbiniai (kaloriniai) parametrai (neišmatuojami, tik apskaičiuojami): U – vidinė kūno energija – u [kJ/kg]; H(I) – entalpija – h(i) [kJ/kg]; S – entropija – s [kJ/(kg*K)]. 5. Dujų būsenos pagrindinės lygtys Bendroji (terminė) dujų būsenos lygtis: ; ; Idealiosioms dujoms: . (p,v,M,R,T – slėgis, specifinis tūris, masė, dujų konst., absoliut. temp.) Idealios dujos, jų būsenos lygtis. Idealiomis dujomis yra vad. dujos, susidedančios iš materialių taškų kurie nesąveikauja vieni su kitais. Jos neturi savo tūrio. Realias dujas, bet nedidelio slėgio ir aukštos temperatūros irgi laikome idealiomis dujomis. F(P,V,T)=0 (egzistuoja funkcinis ryšys tarp darbo kūno parametrų); P=f1(V,T); V=f2(P,T); T= f3(V,P) (šios lygtys rodo, kad tarp 3 pagrindinių parametrų du yra nepriklausomi, o trečias parametras yra per funkciją. Nuo jų priklauso trečias parametras); pv/T=const=R(dujų konstanta). pv=RT – Klapeirono lygtis. p – absoliutus slėgis Pa, V – savitasis (specifinis) tūris m3/kg, T – absoliutinė temperatūra K, R – dujų konstanta J/kg*K (nepriklauso nei nuo p, nei nuo T, priklauso nuo dujų cheminės sudėties). Tai dujų būsenos lygtis, kai kūno masė 1kg. Jei kūno masė ne 1kg, o m kg, tai: pV=mRT, V – tūris, , m – masė, kg. Kai masė išreikšta kilo moliais: . R- universalioji dujų konstanta 8314 J/kmol*K. Todėl : (Klaiperono – Mendelejevo lygtis). Bet kokių dujų: Rx= R/ x. Realios dujos, jų būsenos lygtis. Realios dujos nuo idealių skiriasi tuo, kad negalime nepaisyti veikiančių dujų ir jėgų. Tarp jų veikia jėgos, jos juda po visą tūrį. Tarp jų veikia molekulinės jėgos. Jos turi sferas. p(V-b)=RT; ; (p+a/V2)(V-b)=RT – Van Der Valso lygtis, realiu dujų būsenos lygtis. a ir b priklausomai nuo dujų randame lentelėse. Lygtis tik apytikslė, tikslių nėra. 6. Termodinaminis procesas. Pateikti pavyzdį. Termodinaminis procesas – bet koks darbo kūno termodinaminių parametrų kitimas. Termodinaminis procesas – tai procesas, kurio metu vyksta termodinaminės sistemos būsenos parametrų kitimas. Pakitimai, dėl kurių termodinaminė sistema atsiduria nepusiausvyros būklėje, vadinami nestatiniais procesais. 7. Kaloriniai darbo kūnų parametrai. Išraiškos funkcijos. Bet kurios sistemos savybės nusakomos tam tikrais dydžiais, vadinamais termodin. parametrais. Darbo kūnų savybės apibūdinamos pagrindiniais ir kaloriniais parametrais. Pagrindiniai darbo kūno parametrai yra specifinis tūris v, slėgis p ir temperatūra T, o kaloriniai - -vidinė energija u, entalpija h ir entropija s. Vidinė energija. Sukaupta sistemoje energija, vadinama vidine energija. Tai uždara adiabatinė sistema. a – V=V (veleno darbas); b1 – suspaudimo procesas (tūrio kitimo darbas); b2 – veleno darbas; b3 – išsiplėtimo darbas (tūrio kitimo darbas). Jei ši sistema pereina iš vienos būsenos į kitą, tai sistemą veikia suminis darbas, toks pat visiems procesams, įvykdantiems šį perėjimą. Adiabatinės sistemos būsenos pakitimą, jai suteikiant arba iš jos gaunant darbą, nusakome vidinės energijos pokyčiu: . Išvados: 1)uždarai adiabatinei sistemai teikiamas darbas didina jos vidinę energiją. 2)adiabatinės sistemos atiduodamas darbas atliekamas tos pačios sistemos vidinės energijos sąskaita. Entalpija. 19a. Gibsas įvedė naują funkciją – entalpiją. Ji žymima: vienam kg : h [J/kg, kJ/kg]; daugiau nei 1 kg: H [J, kJ] . h=U+pv. Entalpija h taip pat yra būsenos parametras. . Plačiai naudojama šiluminių variklių, šaldymo įrenginių ir technologinių procesų skaičiavimuose. Kai p=const, tai ; h=U+pv=U+RT. Entalpija yra temperatūros funkcija. Entropija. Kinta (U, v, x). σ(U, v, x)=const. Empirinė entropija, kai paviršius įgauna kokią nors reikšmę. Ji bus tokia pati visiems paviršiams (būsenoms), sujungtos grįžtamiems procesams. dU=dq+da; dU=*dF; da=-pdv. Sustatome: dT=dq-pdv; dq=dT+pdv. Šios išraiškos koeficientas gali būti absoliuti temperatūra: dq/T=dT/T+pdv/T; dq/T=dT/T+Rdv/V. dq/T=ds (dq/T – redukuota šiluma, ds – savitosios entropijos diferencialas). , c – konstanta. [J/kg].s=s*m [J;kJ]. Entropija yra vienareikšmis kūno būsenos parametras. 8. Dujų darbas Darbas – energijos perdavimo būdas, t.y. energijos iš sistemos įėjimo ir išėjimo būdas. Darbas yra proceso, o ne būsenos charakteristika. Darbas žymimas A(J). Lyginamasis darbas, kurį atlieka 1kg masė:. Darbas atliktas per tam tikrą laiką yra vadinamas proceso galia: . Darbas gali būti: mechaninis, tūrio kitimo, veleno, elektros. Mechaninis darbas – atliekamas jėgai veikiant į judančias termodinaminės sistemos ribas. K – jėga. Kūnas pasislinko erdvėje. Darbo dydis yra lygus jėgos ir jos pridėjimo taško nueito kelio sandaugai: . Vidiniai parametrai nepasikeitė. Pasikeitė tik išoriniai(koordinatės ir greitis). Darbas kuris atliekamas kintant termod. sistemos išorinės būklės parametrams, vadinamas išoriniu mechaniniu sistemos darbu. Suteikiamas darbas naudojamas sistemos kinetinės ir potencinės energijos didinimui. ; . Tūrio kitimo darbas. Nagrinėjame dažniausiai nejudančią uždarą sistemą. Kai ši sistema veikiama judančios jėgos, jos padėtis erdvėje nesikeis,o pasikeis vidiniai būklės parametrai. Jei ribos veikia į nejudamą sistemą statmenai jos riboms, tai iššaukia ribos postūmį ir tūrio pasikeitimą. Ir tokiu atveju šio proceso atliktą darbą vadiname tūrio kitimo darbu. dr – tūrio kitimo darbas F – plotas. K = -p‘F; tūrio pokytis: dV= F*dr→dr=dV/F; tuomet: dAV=K*dr=-p’F*dV/F=-p’dV; dV0 (išsiplėtimo darbas). Tūrio kitimo darbas laikomas grįžtamu tūrio kitimo procesu, vyksta be trinties, be deformacijų. Laikoma, kad p’= p. Tuomet: dAVgrįžt= - pdV . Jeigu šį procesą įvykdo 1kg, tai: Negrįžtamame procese: 1)slėgis nevienodas, susidaro slėgio banga keičiantis tūriui. 2)veikia deformacijos, trinties jėgos, kurių atliekamas darbas yra teigiamas. Grįžtamame procese: 1)slėgis visame tūryje yra vienodas. 2)nevertiname nei trinties darbo, nei deformacijos. Pa – aplinkos slėgis gali iššaukti tūrio pakitimą. Tuomet darbas vadinamas stūmimo arba išstūmimo: Tokiu atveju naudingas darbas bus lygus algebriniai sumai, tūrio kitimui ir išstūmimo darbui: Jeigu p > pa tai dV > 0 (išsiplėtimo darbas) pa > p, tai dV > 0 (suspaudimas). Veleno darbas. Velenui sukantis yra atliekamas darbas. Per besisukantį veleną sistemai perduodama energija, kuri vadinama veleno darbu. Veleno darbas: arba jo nėra arba jis teigiamas. Veleno darbu galima sistemai tik suteikti energiją, jos gauti negalima. Pirmasis termodinamikos dėsnis. Fizikinių sistemų, kuriose vyksta šiluminiai procesai, energijos tvermės dėsnis. Sistemai suteiktas šilumos kiekis Q lygus jo vidinės energijos pokyčio ir atlikto darbo A sumai: , termodinamikos sistema (pvz. garai šiluminėje mašinoje, degusis mišinys vid. degim. variklyje) atlieka darbą, eikvodama savo vidine arba iš kitokių nors išorinių šaltinių gautą energiją. Todėl I t. dėsnis dažnai nusakomas taip: negalima sukurti I rūšies amžinojo variklio. I t. dėsnis išreiškia sistemos vidinę energiją kaip būsenos funkciją (vidinės energijos pokytis , sistemai pereinant iš vienos būsenos i kitą, priklauso tik nuo pradinės ir galinės būsenos siejančio proceso), o vidinės energijos pokytį – šilumos kiekiu ir atliktu darbu. 9.Antras termodinamikos dėsnis. Negrįžtamumas adiabatinėje sistemoje. Tai tūrinė adiabatinė sistema (uždara). ; (veleno darbas). Tuomet: . Adiabatinės sistemos vidinės energijos sumažinti negalima, tai tos sistemos tūris yra pastovus. v=const. Adiabatinėje sistemoje įvykus procesui kai , vidinės energijos negalima sumažinti. ATD uždarai adiabatinei sistemai: adiabatinė sistema proceso metu negali įgyti vidinės energijos reikšmės, mažesnės už vidinės energijos reikšmę grįžtamojo proceso metu, esant tam pačiam galimam tūriui. Adiabatinėje sistemoje darbas lygus vid. energijos pokyčiui, tuomet ATD galima nusakyti taip: adiabatinė sistema su nustatytais pradiniu ir galiniu tūriais, didžiausią darbą atlieka grįžtamojo proceso metu. . Tiesioginis Karno ciklas. 1824m. Karno pasiūlė grįžtamą termodinaminį ciklą. Šiame cikle galingi šildytuvas ir aušintuvas. Jų energija didelė ir temperatūra nesikeičia (ciklo metu). Ciklas sudarytas iš pasiausvyrųjų procesų. Darbo kūno temperatūra būtų lygi šildytuvo temperatūrai, šilumą darbo kūnui reikia teikti izotermiškai ir užtikrinti terminę pusiausvyrą. Ataušinti darbo kūną nuo šildytuvo temperatūros iki aušintuvo temperatūros, reikia ataušinti adiabatiniu procesu, t.y darbo kūnui adiabatiškai plečiantis. Darbo kūnas izoterminiu procesu šilumą atiduoda aušintuvui, temperatūra pakeliama iki šildytuvo adiabatinio suslėgimo proceso. Vyksta pagal laikrodžio rodyklę. - šildytuvo, - aušintuvo. Galima nustatyti: . Karno ciklo ekonomiškumas priklauso nuo šildytuvo ir aušintuvų absoliučių temperatūrų. Jis didėja kada didėja ir mažėja. Karno ciklo yra visada: . Jeigu ciklo būtų lygi 0 arba , tuomet . Karno nepriklauso nuo darbo kūno rūšies, nes lygtyje nėra dydžių, kurie tai apibrėžtų. Atvirkštinis Karno ciklas. Darbas naudojamas, kad iš aušintuvo šilumą atiduoti šildytuvui. - šildytuvo temperatūra, - aušintuvo temperatūra. Atvirkštiniu ciklu dirba šaldymo mašinos. 2-3 – iš aplinkos imama šiluma. Šaldymo koeficientas: . Atvirkštinis ciklas gali būti naudojamas ir šilumai padidinti (šiluminiuose siurbliuose). Šildymo koeficientas: . Realūs šaldymo ciklai susideda iš negrįžtamų procesų. Juose paimamas šilumos kiekis , esant tam pačiam temperatūrų skirtumui ir sunaudojus tą patį darbą, visada mažesnis už šilumos kiekį, paimtą idealiame Karno cikle. 10. Pagrindiniai idealių dujų termodinaminiai procesai. Termodinaminiai procesai, tai termodinaminių parametrų (p, V, T, u, h, s) kitimas.visi procesai vadinami politropiniais procesais. Paprastos termodinaminės sistemos būseną ar procesą galima nusakyti dviem parametrais. .vidinės energijos pasikeitimas: . [J/kg] kai 1kg. Kai masė konkreti, tai: . Darbas (tūrio kitimas): [J/kg]. [J;kJ]. Šiluma (gauta, sunaudota, atiduota): ; politropinė savitoji šiluma: . , n – politropės rodiklis. Entalpija (jos pokytis): ; [J/kg]; [J; kJ]. Entropija (jos pokytis): [J/kg]. [J, kJ]. Izochorinis procesas. V=const. Kadangi , tai , izochoriniame procese slėgis tiesiog proporcingas temperatūrai. 1)darbas neatliekamas . 2)vidinės energijos pokytis: kai darbo masė 1kg ; kai ne 1kg, tai . T, s diagramoje plotas po kreive, tai – šiluma. 3)šiluma (gauta, nuvesta): , o jei masė m, tai . 4)entalpijos pokytis: , . 5)entropijos pokytis: , . Izobarinis procesas. p=const. Kadangi , tai , izobariniame procese tūris tiesiog proporcingas temperatūrai. 1)vidinė energija: , . 2)darbas: . 3)šiluma (gauta, nuvesta): , - izobarinė savitoji šiluma. . 4)entropijos pokytis: ; . Izoterminis procesas. pv=const, T=const. Kadangi , tai , izoterminiame procese slėgis yra atvirkščiai proporcingas tūriui. 1)vidinė energija: ,nes . 2)darbas: , . 3)šiluma (gauta, nuvesta): , (jei turime masę). 4)entropijos pokytis: ; . Adiabatinis procesas. . , . Tuomet: ; . ; ; . 1)vidinės energijos pokytis: . 2)darbas: . 3)šilumos pokytis: ; . 4)entropijos pokytis: ; S=const (liko ta pati). Adiabatiniuose procesuose entropija pastovi ciklo pradžioje ir pabaigoje. 11. p - v ir T - s diagramos vandens garui. Termodinamikoje drėgnas sotusis garas nagrinėjamas kaip sauso sočiojo garo ir mažyčių vandens lašelių mišinys. Sauso sočiojo garo dalis drėgnajame gare vadinama drėgnojo garo sausumo laipsniu ir žymima x. Skysčio .dalis drėgnajame gare vadinama drėgnumo laipsniu ir žymima y. Aišku, kad X+y=l(100%). Vandens x=0, y=\, sauso sočiojo garo x=1, y = 0. Garinimo ,procese x didėja nuo 0 iki 1. Drėgno sočiojo garo būsena apibūdi­nama dviem parametrais — slėgiu ir sausumo laipsniu x arba Ts ir x. Perkaitintasis garas. Jei, nekeisdami slėgio, kaitinsime sausą sotųjį garą, gausime perkaitintąjį garą. Tai garas, kurio tempera­tūra yra aukštesnė už to paties slėgio sauso sočiojo garo tempera­tūrą. Aušinamas sausas sotusis garas kondensuojasi. Aušinamas perkaitintasis garas iŠ pradžių nesikondensuoja, tik žemėja jo tem­peratūra. Kondensacija prasideda, kai garo temperatūra nukrinta iki virimo temperatūros Ts. Perkaitintojo garo būsena apibūdinama dviem parametrais — slėgiu ir temperatūra. Perkaitintojo garo ir to paties slėgio sauso sočiojo garo temperatūrų skirtumas vadinamas perkaitinimo laips­niu. 12.Vandens garo susidarymo procesas. Vandens ir jo garo įvairių būsenų parametrus, pavyzdžiui, v, priimta žymėti tokiais indeksais: 1) vandens 0 °C temperatūroje — v0; 2) verdančio vandens — v'; 3) sauso sočiojo garo — v"; 4) drėgno sočiojo garo— vx; 5) perkaitintojo garo — be indekso, t. y. v. Technikoje garas gaminamas esant pastoviam slėgiui. Panagri­nėkime šį procesą p—v ir T—s diagramose. Imkime 1 kg vandens, kurio slėgis p, temperatūra 273 K, tūris va. Jo būseną 1.10 paveiksle vaizduoja taškas a. Palaikydami p — = const, šį vandenį šildykime. Jo temperatūra kils, o specifinis tūris didės. Temperatūrai pakilus iki Ts, vanduo užvirs, ir jo parametrai bus tokie: slėgis p, specifinis tūris v', temperatūra Ts, entropija s'. Virimo būseną vaizduoja taškas b. Procesas a—b vadinamas skysčio šildymu. Bendrame garo gamybos procese jis sudaro pirmąją stadiją. Vandeniui pašildyti sunaudotos šilumos kiekis vadinamas skys­čio šiluma. T—s diagramoje jis vaizduojamas plotu qSk- Jei, nekeisdami slėgio p, verdantį vandenį toliau šildysime, tai jo temperatūra išliks pastovi, vanduo garuos, gaminamo drėgno ga­ro sausumo laipsnis x didės nuo 0 iki 1. Taške c turėsime sausą sotųjį garą, kurio parametrai bus tokie: slėgis p, specifinis tūris v", temperatūra Ts, entropija s". Sis izobarinis-izoterminis sauso sočiojo garo gamybos iš ver­dančio vandens procesas b—c vadinamas garinimu. Jis sudaro ant­rąją bendro garo gamybos proceso stadiją. Proceso metu visa van­deniui tiekiama Šiluma sunaudojama skystai fazei išgarinti ir va­dinama garavimo šiluma. Ją T—s diagramoje vaizduoja plotas r. Jei, nekeisdami slėgio, sausą sotųjį garą toliau šildysime, gau­sime perkaitintąjį garą. Siame procese c—d, kuris vadinamas per­kaitinimo procesu, temperatūra pakyla nuo Ts iki T, tūris padidėja nuo v" iki v, o entropija — nuo s" iki s. Čia aprašytas izobarinis procesas c—d sudaro trečiąją garo ga­mybos stadiją, kuri vadinama garo perkaitinimu. Procese tiekiama šiluma sunaudojama garui perkaitinti. Si Šiluma T—s diagramoje vaizduojama plotu qp ir gali būti apskaičiuota taip: q(p) = cpm{T-Ts)- (1.84) Čia cvm — vidutinė izobarinė perkaitintojo garo specifinė Šiluma. Bendras šilumos kiekis, kuri reikia sunaudoti, kad iš 273 K van­dens būtų pagaminta 1 kg perkaitintojo garo, randamas taip: Q=Qsk+r+Cpm(T-Ts). (1.85) Gamindami 1 kg perkaitintojo garo pastoviame aukštesniame slėgyje, sakykime p', gautume analogiškus taškus a', b', c', d' ir t. t. Sujungiame tomis pačiomis raidėmis pažymėtus taškus a, a', a", ..., b, b', b", ... ir c, c', c", ... linijomis /, // ir ///. Kaip keičiasi vandens specifinis tūris, keičiant slėgį, kai tempe­ratūra 273 K, rodo kreivė /. Kadangi vandens tūris neaukštame slėgyje keičiasi labai nedaug, tai ši kreivė beveik vertikali. Kreivė // vadinama kairiąja, arba žemutine, ribine kreive. Ji rodo, kaip keičiasi verdančio vandens specifinis tūris keičiant slėgį p. Ji vaizduoja verdančio vandens būsenas. Dešinioji, arba viršutinė, ribinė kreivė /// rodo sauso sočiojo garo specifinio tūrio v" priklausomybe nuo slėgio ir vaizduoja sau­so sočiojo garo būsenas. Kaip matyti p—v ir T—s diagramose, abi ribinės kreivės susijun­gia taške K, kuris vadinamas kritiniu tašku, o to taško paramet­rai— kritiniais parametrais. Vandens pkr = 22,l29 MPa, tkr = 374,15 °C, vkr = 0 00326 m3/kg. (1.86) Kritiniame taške išnyksta skirtumas tarp garo ir skysčio, šioje būsenoje sotusis garas nuolat virsta skysčiu, o skystis — garu, ga­ravimo šiluma r = 0. 13. Kondensacinės ŠE Schema. Skirtumas nuo termofikacinės ŠE. Šioje elektrinėje perkaitinto garo energija verčiama į mechaninę, t.y. turbinos pagalba sukamas elektros generatorius ir gaminama elektros energija. Atidirbęs garas sukondensuojamas kondensatoriuje ir grįžta į katilą. Naudingo veiksmo koeficientas 30%-40%. 14. Termofikacinės ŠE schema. Termofikacija. Siekiant padidinti kondensacinės elektrinės efektyvumą, dalis garo iš turbinos nuvedama į šilumokaitį termofikacinio H2O pašildymui, o termofikacinis H2O naudojamas miestų pašildymui ir karšto H2O tiekimui. Tokių jėgainių naudingumas tik 30%-40%. Taigi termofikacinis arba koherentinis ciklas – toks, kada vienu metu jėgainėje gaminama elektros energija ir šilumos energija. Tokiu būdu jegainės efektyvumas padidinamas iki 60%-70%. Iš turbinos garas pramoniniams ar termofikaciniams reikalams nuimamas 16; 12; 6; 1,5 atm. 16 atm nuvedama pramoninėms įmonėms technologiniams reikalams. Termofikacijai pakanka 6 ar 1,5 atm. 15. Dujų turbinos darbo principas ir schema Kogeneracinės jėgainės su dujų turbinomis elektros energijos gamybos pajėgumai svyruoja nuo kelių iki kelių šimtų megavatų. Mažos dujų turbinos yra mažai efektyvios, jų efektyvumas siekia 20-30 %, tačiau didesnių turbinų efektyvumas yra beveik toks pat kaip vidaus degimo variklio. Didelėse elektrinėse, kuriose yra žemos temperatūros šilumos poreikis, dujų turbinos dažnai veikia kartu su garo turbinomis, sudarydamos vadinamąjį kombinuotą ciklą (jo elektros energijos gamybos efektyvumas gali būti 50% ir didesnis). Antrinė šiluma iš dujų turbinų panaudojama katiluose. Juose, naudojant aukštos temperatūros (apie 500°C) išmetamus dūmus, gaminamas iki 120°C temperatūros garas ir karštas vanduo . Dujų turbinų darbo principas pagrįstas jų viduje degančio suslėgto oro ir dujų mišinio degimo produktų išsiplėtimu. Dėl degimo produktų išsiplėtimo turbina sukasi, ir šitaip būdu gaunama mechaninė energija. Didžioji mechaninės energijos dalis perduodama į oro kompresorių. Orui suslėgti kompresorius sunaudoja maždaug 50 % turbinos generuotos mechaninės energijos. Apie 20 % pirminės energijos yra transformuojama į elektros energiją, 65 % paverčiama šiluma. 18. Šilumos plitimo erdvėje pagrindiniai būdai: Šiluma plisti erdvėje galiplisti trim būdais: a)Laidumu – plitimas betarpiškai liečiantis kūnų medžiagų dalelėms, kai šių kūnų temperatūra yra skirtinga (kieti kūnai) b)Konvekcija – šilumą perneša judantis skystis, dujos. Tokiu būdu šilumos pernešimas susijęs su skysčių arba dujų judėjimu. c)Spinduliavimas(arba Radiacija) – šilumą perneša elektromagnetinės bangos, sklindančios nuo energiją spinduliuojančių kūnų. Šiuo atveju vyksta dvigubas energijos pasikeitimas: spinduliuojančio kūno šilumos energija virsta spinduline energija, kuri, patekusi ant kito kūno ir jo sugerta, vėl virsta šilumos energija. Vien tik spinduliavimo energija gali būti tik vakuume. Su šilumos pernešimu vyksta ir masės pernešimas. Pvz. Garuojant H2O į orą susidaręs garas plinta į tolimesnius nuo H2O paviršiaus sluoksnius. Laidumo ir konvekcijos bendras tarpusavio procesas vadinamas konvekciniais šilumos mainais. 19. Kas yra temperatūrinis gradientas? Furjė dėsnis. Furjė dėsnis: Furjė nustatė, kad šilumos pernešimas kūnuose laidumu priklauso nuo medžiagos laidumo koeficiento λ; skerspjūvio ploto r bei temperatūrinio gradiento. Kad šiluma plistų laidumu, reikia temperatūrinio skirtumo. λ – laidumo koeficientas, kuris priklauso nuo medžiagos rūšies, jos struktūros, drėgmės, tankio, temperatūros.; F – srauto skerspjūvio plotas, m2 Geriausi šilumos laidininkai – metalai, kurių λ mažėja didėjant temperatūrai, išskyrus Al. Geriausias Ag, jo λ = 418 ω/mk. Medžiagos, kurių λ Tp2 δ-plokščios sienelės terminė varža Nagrinėjama plona sienelė, kurios ilgis daug didesnis už plotį ir priimama, kad sienelės paviršių temperatūra nagrinėjamu metu nesikeičia. 21.Daugiasluoksnės sienelės laidumas šilumai? - I st. - II st. -III st. T- laikas 22.Cilindrinės sienelės laidumas šilumai? λ-sienelės medžiagos šilumos laidumo koef. vienalytė cilindrinė sienelė U=2πr F=2πr*l nes Jei šiluma pernešama laidumu per rutulinę sferą, tai F=4πrl 23.Kas yra šilumos atidavimas? Šilumos atidavimo koeficientas? Labai dažnai reikia apskaičiuoti šilumos mainus tarp paviršiaus ir šį paviršiaus apiplaunančio fluido srautą. Fluidas (dujos,skystis,garas,skysti metal. Ir kt.) Šiuo atveju a) apiplaunamas paviršius vadinamas-šilumos atidavimo paviršiumi, o šilumos srautas q- yra paskaičiuojamas pagal Niutono lygtį: q=α∆T q=α*(Tf – Tp), kai Tf>Tp q=α*(Tp – Tf), kai Tf

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!