机械工程的概念和原理

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实际的朗金循环和理想的朗金循环

我们正在讨论"郎肯循环“在我们之前的帖子中,我们已经看到了朗金循环的各种组成部分及其基本操作。蒸汽动力装置的工作原理是朗金循环,因此我们可以说,蒸汽动力装置的每个部件的过程都遵循朗金循环的过程。

今天我们将在这里看到实际的朗金循环过程或实际的蒸汽循环过程的基本概念,在这篇文章的帮助下。

实际的朗金循环或实际的蒸汽循环过程

让我们先画出理论朗金循环或理想朗金循环。
实际朗金循环的过程与理想朗金循环的过程略有不同,因为在实践中,在朗金循环的各个组成部分中会存在各种不可逆现象。向周围的热损失和摩擦将是不可逆性的主要原因,在这里我们还将讨论实际蒸汽循环与理想朗金循环的偏差。

涡轮损失

让我们首先考虑涡轮机。在讨论理想朗金循环时,我们考虑到通过涡轮机的过程是可逆的绝热的,因此我们将过程1-2表示为等熵过程,并在图中用一条垂线表示熵是常数。

当我们考虑实际的蒸汽循环过程时,1-2过程不会是垂直的或1-2过程不会是等熵的。摩擦引起的压力下降和周围热能的损失是不可逆性的最重要原因。

为了减少热损失,我们可以对涡轮进行隔离,因此我们也可以减少由于热耗散造成的不可逆性。我们可以让涡轮机保持足够的绝缘,这样就能最大限度地减少热能的损失。在某些情况下,我们不能说,即使有适当的绝缘,热量的损失也是零的,或者,我们可以说,会有一些热量的损失。

我们不能避免由于摩擦造成的不可逆性,因为我们永远不能说会有无摩擦的流动通过涡轮,因此,在绘制实际蒸汽循环时,必须考虑由于摩擦造成的不可逆性。
实际蒸汽循环的T-S图
现在让我们考虑过程1-2,过程1-2的线将不是垂直的,而是像上图所示的向右移动,因为根据熵增原理,在这个过程中会有熵增。

涡轮实际做的功,WT= h1- h12
涡轮的理想功,WT,实际= h1- h2

我们知道,在涡轮膨胀的过程中会有摩擦,因此摩擦会转化为分子间的能量,这种分子间的能量会增加温度,因此焓也会增加。
因此h12> h2
我们也可以说,涡轮所做的实际功要小于涡轮所做的理想功。
让我们在这里看一下涡轮效率ηT
ηT= (h1- h12) / (h1- h2

泵的损失

同样,我们可以看到过程3-4的偏差或变化。工艺3-4表示工作流体流经给水泵的理想工艺。在实践中,步骤3-41将是工作流体流过给水泵的过程。

现在我们来看看给水泵的理想工作要求和这里给水泵的实际工作要求。
给料泵实际需要的工作,WP= h14- - - - - - h3.
理想的工作要求给料泵,WP,实际= h4- h3.

我们可以很容易地观察到h14> h4因此,给料泵实际需要的功将比给料泵理想需要的功要大。

给水泵所需的理想功与给水泵所需的实际功的比值称为给水泵效率。

让我们在这里看看给水泵的效率,ηP
ηT= (h4- h3.) / (h14- - - - - - h3.
因此,我们在这里考虑了朗肯循环的两个重要组成部分,即涡轮和给水泵,我们也看到了损失和曲线上的偏差。

锅炉

让我们考虑郎肯循环的第三个重要组成部分,即锅炉。我们前面已经讨论过,锅炉的供热是在恒压下进行的。由于摩擦的存在,锅炉内也会有压力损失。但是这里必须注意的是,锅炉内的压降与锅炉压力相比是非常小的。

我们可以忽略这个压降,因为它与锅炉压力相比非常小,但是我们也考虑了这个压降,它在实际朗肯循环的PV图中显示出来。
实际朗金循环的PV图
如果我们为了避免热量的损失而对锅炉进行隔热,那么就会有近似的绝热过程。我们不能说没有热量的损失,即使锅炉的保温性能很好,也一定会有一部分热量流失到周围。

简单地说,在实际情况或实际蒸汽循环中,涡轮进口工质由于摩擦会受到轻微的压降,同时由于热损失也会受到轻微的温度下降。

冷凝器的损失

冷凝器的损失将相当少,它将包括压力损失和冷凝物低于饱和温度的冷却。
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我们将在下一篇文章中看到热能工程的另一个主题。新利18提款安全吗

参考:

P. K. Nag的工程热力学
Som s.k.教授的工程热力学
图片由:谷歌

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