Документ: Белозеров В.И. Учебное пособие по курсу Техническая термодинамика (оригинал), страницы 126-130

251
гутвыполнятьсяподвумсхемам–посхемеоткрытогоциклаили
ТеплосиловыеэлектрическиеустановкисМГД-генератороммо-
кондукционнымМГД-.генератором
Генератор,изображенныйна.рис1,.3.16называетсялинейным
бочеготела,w–егоскоростьв.канале
–удельнаяэлектропроводностьра-	U	w,ãäå	U	циональнавеличине
		2

Удельнаямощность,вырабатываемаяМГД-генератором,пропор-
				.энергии
отводимаясэлектродов3,подключаемыхкпотребителюэлектро-
рабочемобъемеМГД-генераторагенерируетсяэлектроэнергия,
полетакжевозникаетэдсиэлектрический.токТакимобразом,в
электропроводящейсредой,топридвиженииэтогогазавмагнитном
ныоси.каналаПосколькучастичноионизированныйгазявляется
находитсявмагнитномполе,силовыелиниикоторогоперпендикуляр-
м/с)ипоступаетвканал2МГД-.генератораКаналМГД-генератора
ряетсявсопле1,гдеприобретаетвысокуюскорость(порядка1000
ми,.е.тявляетсяэлектропроводящей.средойЗатемэтотгазрасши-
бодныхэлектроновсэлектрическинейтральнымиатомамиииона-
ное.состояниеВэтомсостояниионпредставляетсобойсмесьсво-
зируется,.е.тпереходитвплазмен-
кихтемператур,чточастичноиони-				.Ðèñ1.3.16
кихтемператур,чточастичноиони-
горячегоисточникадостольвысо-				3
				3
ваетсязасчетподводатеплаот				B
пример,калиемилицезием),нагре-
бавки(щелочнымиметаллами,на-
чествомлегкоионизирующейсядо-
лом,совместноснебольшимколи-
.щемГаз,служащийрабочимте-		2		1
				1

ствиякоторогосостоитвследую-
На.рис1.3.16представленасхемаМГД-генератора,принципдей-
генераторахотсутствуютдвижущиеся.части
троэнергию,.е.твотличиеотобычныхтурбогенератороввМГД-
называтьустройствамибезмашинногопреобразованиятеплавэлек-
бочеготела.отсутствуютПоэтомуМГД-генераторыправильнее
преобразователяхпромежуточныестадиинагреваиускоренияра-
тогдакаквтермоэлектрическихустановкахивтермоэлектронных
энергияпреобразуетсявканалеМГД-генераторавэлектроэнергию,
чительнуюкинетическуюэнергию,итолькозатемэтакинетическая
греврабочеготела,котороерасширяетсявсопле,приобретаязна-

250

рахтепло,выделяющеесяприсгораниитоплива,расходуетсянанаваниятеплавэлектроэнергиюявляется.условнымВэтихгенерато- ОтнесениеМГД-генераторовкустройствампрямогопреобразо- .нераторами теплосиловыхустановоксмагнитогидродинамическими(МГД)геВомногихстранахведутсяинтенсивныеработыпосозданию

.3.16ЦиклыМГД-установок

паросиловым.электростанциям сяинтерескиспользованиюТЭПвкачественадстройкикобычным всвязисвозможностьюснижениятемпературыэмиттера)появилВпоследнеевремяпомереулучшенияхарактеристикТЭП.е.(т кихтемпературахбольшиетоки,нейтронный.поток) структорскаязадача(выбратьматериалы,конструкцию,привысотрическоймощностьюоколо10.кВтЭтосложнаяинженернаяиконВ1970.гвСССРбылсозданпервыйвмиреТЭП«Топаз»сэлекгетическихустановок,длякосмических.аппаратов Такиеконструкциипредставляютинтересдляавтономныхэнерванияэнергии. нойэнергетическойустановки,основаннойнапринципепреобразо-

ИнтерескТЭПвозниквсвязисвозможностьюсозданияядер-
	ý
	T	ý	ê
.		M	M
	ê
	T

температурыЭиК,

.Ðèñ2.2.16

Теплоноситель

чтобывыполнялосьусловие мального.д.п.кТЭПследуетподобратьтакие показать,чтодляполучениямаксиНаоснованииэтойформулыможно гдеe–заряд.электрона

¹

e

ê

©

ê

¹

e

ý

©

ý

¸

¨M

i

¸

¨M

i

ê

ý

·

2kT

§

·

2kT

§

K

,

ê

ý

ê

ý

(труба)

Òâýë

MM

ii

Коллектор

ê

ý

MM,

U

ê

ý

i

Эмиттер

i,

i

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................	3
1. Основные понятия и определения.
Термодинамическая система, окружающая среда, рабочее тело ..........	4
2. Термические (основные) и калорические параметры состояния
системы и их единицы измерения .............................................................	5
3. Общие свойства параметров состояния ...............................................	10
4. Процесс. Цикл ........................................................................................	11
Глава 1. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ ...........................................	13
1.1. Равновесные и неравновесные процессы .........................................	13
1.2. Внутренняя энергия и энтальпия рабочего тела как функции
состояния ...................................................................................................	14
1.3. Работа изменения объема рабочего тела ..........................................	16
1.4. Первый закон термодинамики ...........................................................	17
1.5. Уравнение первого закона термодинамики для потока ....................	19
Глава 2. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ ...........................................	24
2.1. Выражение для теплоты в виде произведения
двух множителей ........................................................................................	24
2.2. Математическое выражение второго закона термодинамики
для обратимых процессов .........................................................................	25
2.3. Вычисление абсолютной температуры и энтропии .........................	27
2.4. Тепловая TS-диаграмма ......................................................................	28
2.5. Понятие об энтропии ..........................................................................	30
2.6. Схема работы теплового двигателя ....................................................	30
2.7. Цикл Карно ..........................................................................................	32
2.8. Особые свойства теплоты ...................................................................	38
2.9. Общая формулировка второго закона термодинамики....................	39
2.10. Математическое выражение второго закона термодинамики
для необратимых процессов .....................................................................	40
2.11. Пределы применимости второго закона термодинамики ..............	41
2.12. Энтропия и термодинамическая вероятность .................................	42
Глава 3. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕУРАВНЕНИЯТЕРМОДИНАМИКИ .......	47
3.1. Основные математические методы ...................................................	47
3.2. Уравнения Максвелла .........................................................................	49
3.3. Частные производные внутренней энергии и энтальпии .................	50
3.4. Теплоемкость .......................................................................................	52
Глава 4. ОБРАТИМОСТЬ И ПРОИЗВОДСТВО РАБОТЫ ...............................	56

	4		Цикл МГД-установки, ра-
T	q
	q		ботающей по открытой схе-
	1		ботающей по открытой схе-
			ме, изображен на TS-диаграм-
		5	ìå (ðèñ. 16.3.3).
	3	5
	3
			Как и в случае бинарного
2	6	I
2			цикла, здесь циклы 1-2-3-4-5-
			цикла, здесь циклы 1-2-3-4-5-
	7
			6-7-1 и I-II-III-IV-V-I постро-
	IV		ены для различных количеств
1		V
1			рабочего тела – пароводяной
			рабочего тела – пароводяной
	III	II	öèêë äëÿ 1 êã âîäû, à ÌÃÄ-
		S	цикл для m кг рабочего тела.
			Величина кратности расхода
	Ðèñ. 16.3.3		рабочего тела МГД-контура
			по отношению к расходу
воды определяется следующем образом.
На нагрев рабочего тела нижней ступени цикла расходуется теп-
ло, отводимое на участке 6-7 изобары P = const верхней ступени
			2
цикла, следовательно,

m h6 h7 hI			hIII ,		(16.3.1)
откуда
m	hI hIII
	h6 h7				(16.3.2)

èëè
m	hI hIII	1		,
	h6 h7				(16.3.3)

			Κt,Ï

ãäå Κ – к.п.д. парогенератора 5 (рис. 16.3.2), учитывающий неиз-

t,Ï

бежные потери.

Термический к.п.д. этого цикла определяется соотношением, ана-

логичным для Κ бинарного цикла:

t

ÌÃÄÓ	m lÌÃÄÓ lÏ
Κ		,	(16.3.4)

t	mq1

ãäå lÌÃÄÓ è lÏ – работа, производимая в МГД-цикле и паротурбинном

цикле соответственно; q – тепло, подводимое к 1 кг рабочего тела

1

МГД цикла.

256

253

255

254

.7НовиковИ.И..Термодинамика–:.ММашиностроение,.1984 метрамитеплоносителя//Атомнаяэнергия..2002––Т..92–Вып..4 .6ДолговВ.В.ЭнергоблокинаосновеВВЭРсзакритическимпара- –:.МФизмаггиз,.1964 .5Ландау,.Ф.ЛЛифшицМ.Е.Статистическая.физикаИзд-е2-.е .динамика–:.МНаука,.1979 .4Кириллин,.А.ВСычев,.В.ВШейндлинЕ.А.Техническаятермо- строение,.1972 .3Вукалович,.П.МНовиковИ.И..Термодинамика–:.ММашино- .анализа–:.МЭнергия,.1973 .2Бородянский.М.ВЭксергическийметодтермодинамического свойствводыиводяного.пара–:.МИзд-воМЭИ,.1999 .1Александров,.А.АГригорьевА.Б.Таблицытеплофизических

ЛИТЕРАТУРА

t

=.0,7

Κ

составляетпримерно

Термический.д.п.кциклаМГД-установкиприэтихпараметрах

.тановок

параметрыявляютсястандартнымидлякрупныхпаросиловыхус-

2

1

=4.кПаЭти

=570°Ñ,P

=245áàð,T

новыбратьследующими:P

циклапараметрынижней(пароводяной)ступенициклацелесообраз-

Какпоказываетанализ,приэтихпараметрахверхнейступени

|

7

.150°Ñ

рогенератораT

неративногоподогревавоздуха;температурагазовнавыходеизпа-

ψ

|

6

1800°С–этатемператураопределяетсястепеньюреге-

1700

T

4

2

1

èT;

–этавеличинаоднозначноопределяетсязначениямиP,P

5

4

2200°Ñ

ψ

2100

|

2600°Ñ;T

ψ

2500

|

мересгоранияМГД-установкиT

3

ψ

|

2000°С;температуравка-

1500

ператураподогревавоздухаT

деизкомпрессораоднозначноопределяетсяпозначениямP,T.Тем-

20°С;температуранавыхо-

|

отбираемыйизокружающейсредыT

2

=1бар;вкомпрессоресжимаетсявоздух,

бинныхустановках);P

ψ

1

5бар(каквгазотур-

=3

циклу,принимаютсятакиепараметры:P

ДляМГД-установок,которыедолжныработатьпооткрытому

3

h

4

mh

.

t

1

2

5

4

ÌÃÄÓ

II

I

mh

Κ

h

етсяследующимобразом:

Применительнокоткрытомуциклу,уравнение.3.(164)записыва-

Редактор З.И. Сныкова Компьютерная верстка С.К. Девятилова

ËÐ ¹ 020713 îò 27.04.1998

Подписано к печати		Формат бум. 60х84/16
Печать ризограф	Бумага KYMLUX	Ïå÷. ë. 16,25
Заказ ¹	Тираж 100 экз.	Цена договорная

Отдел множительной техники ИАТЭ, 249035 г. Обнинск, Студгородок, 1

Глава5.ПРИМЕНЕНИЕОСНОВНЫХЗАКОНОВ
ТЕРМОДИНАМИКИ К ИДЕАЛЬНЫМ ГАЗАМ ...........................................	64
5.1. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа .....................	64
5.2. Газовые смеси. Закон Дальтона .........................................................	66
5.3. Методы задания газовой смеси ..........................................................	67
5.4. Теплоемкость .......................................................................................	71
5.5. Зависимость теплоемкости от температуры.
Истинная и средняя теплоемкости ............................................................	73
5.6. Теплоемкость в процессе при постоянных давлении и объеме .......	74
5.7. Расчет теплоемкости газовой смеси
идеальных газов .........................................................................................	77
Глава 6. ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ГАЗА .......	79
6.1. Изохорный процесс.............................................................................	79
6.2. Изобарный процесс ............................................................................	81
6.3. Изотермический процесс ...................................................................	83
6.4. Адиабатный процесс ..........................................................................	85
6.5. Политропный процесс ........................................................................	87
6.6. Дросселирование. Эффект Джоуля–Томсона...................................	90
Глава 7. РЕАЛЬНЫЙ ГАЗ. УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ
РЕАЛЬНОГО ГАЗА ........................................................................................	97
7.1. Опыты Эндрюса. Критическая точка.
Уравнение Ван-дер-Ваальса ......................................................................	97
7.2. Уравнение состояния реального газа ...............................................	103
Глава8. ПАРЫ.ИСПАРЕНИЕ,КИПЕНИЕ ....................................................	107
8.1. Парообразование в Pv-диаграмме ...................................................	108
8.2. Определение количества тепла,
затрачиваемого на образование пара ....................................................	110
8.3. TS- и hS-диаграммы водяного пара .................................................	113
Глава9. РАВHОВЕСИЕТЕРМОДИHАМИЧЕСКИХСИСТЕМ
ИФАЗОВЫЕПЕРЕХОДЫ .............................................................................	117
9.1. Гомогенные и гетерогенные термодинамические системы ..........	117
9.2. Термодинамическое равновесие .....................................................	117
9.3. Условия устойчивости и равновесия в изолированной
однородной системе ................................................................................	121
9.4. Условия фазового равновесия ..........................................................	123
9.5. Фазовые переходы .............................................................................	125
9.6. Уравнение Клапейрона–Клаузиуса ..................................................	127
9.7. Устойчивость фаз ..............................................................................	131

260

257

259			258
		234	Установки.............................. параметрах сверхкритических на
			.2.8.14.ЯЭУ . д.п.к увеличения Пути
		228	установок......................................................................................
			.1.8.14энергетических ядерных промышленных Циклы
		....................................228	.8.14Циклыустановок энергетических ядерных
		.......................................................226	.7.14Циклыустановок парогазовых
		..............................................................................224	.6.14Бинарныециклы
		.............................................................222	.5.14циклы Теплофикационные
		......................................................................220	.4.14цикл Регенеративный
		....................................219	.3.14Циклспара перегревом промежуточным
		...................................................................................215	.2.14ЦиклРенкина
		.......................................................................................213	.1.14ЦиклКарно
		........................................213	Глава.14ЦИКЛЫ ПАРОВЫЕ ТЕПЛОСИЛОВЫЕ
		........................................................204	.4.13Циклыдвигателей реактивных
		...................................................194	.3.13Циклыустановок газотурбинных
		.......................................190	.3.2.13сгоранием смешанным со Цикл
		.......................................................................187	.2.2.13Дизеля Цикл
		...........................................................................184	.1.2.13Îòòî Öèêë
		..................183	.2.13Циклысгорания внутреннего двигателей поршневых
		...................................................173	.1.13Процессыкомпрессоре в сжатия
		..................173	Глава.13ЦИКЛЫУСТАНОВОК И ДВИГАТЕЛЕЙ ГАЗОВЫХ
		.........................................171	.7.12торможения адиабатного Температура
		................................................................166	Законобращениявоздействий
			.6.12Общие.течения закономерности
		......................................................164	.5.12Адиабатноетрением с течение
		...............................................159	.4.12Истечениесопел суживающихся из
		.................................................................................158	.3.12Форманасадки
................................................................................................255	ЛИТЕРАТУРА	.................................................................................155	.2.12Скоростьзвука
250	.3.16ЦиклыМГД-установок	......................................152	.1.12Основныетечения процессов уравнения
250	.3.16ЦиклыМГД-установок
248	.2.16Циклтермоэлектронногопреобразователя	..........152	Глава.12ЖИДКОСТЕЙ И ПАРОВ ГАЗОВ, ТЕЧЕHИЯ ПРОЦЕССЫ
248	.2.16Циклтермоэлектронногопреобразователя
.............................................244	.1.16Циклтермоэлектрическойустановки	....................................................................................148	(процессДжоуля)
....................................................................244	ТЕПЛАВЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ		.3.11Адиабатноевакуум в газа реального расширение
	Глава.16ТЕПЛОСИЛОВЫЕЦИКЛЫПРЯМОГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ	.................................................................................146	.2.11Сжижениегаза
241	.3.15Циклпарокомпрессионнойхолодильнойустановки	.........................................145	.1.11Историятемператур низких получения
241	.3.15Циклпарокомпрессионнойхолодильнойустановки
240	.2.15Циклвоздушнойхолодильнойустановки	.....................145	Глава.11СПОСОБЫТЕМПЕРАТУР HИЗКИХ ПОЛУЧЕHИЯ
240	.2.15Циклвоздушнойхолодильнойустановки
..........................................................................238	Холодильныеустановки	.......................139	.2.10жидкостей свойства калорические и Термические
	.1.15Обратныетепловыециклыи.процессы	.....................133	.1.10тел твердых свойства калорические и Термические
..............................................................238	Глава.15ХОЛОДИЛЬНЫЕЦИКЛЫ	.....................133	Глава.10ВЕЩЕСТВ СВОЙСТВА ТЕРМОДИHАМИЧЕСКИЕ

Материал: Белозеров В.И. Учебное пособие по курсу Техническая термодинамика (оригинал)

Смотрите также: