Материал: Семинар_06_МВА_Эксергия_тела_потока_1
Задача №26 (7.20).
Определить эксергию CO2 в баллоне. Давлениее газа p1 = 130 бар, температура t1 = 200°С. Параметры окружающей среды (ОС): 1 бар, 15°С. Объем баллона 20 дм3. Газ считать ИГ.
Задача №27 (7.28).
Определить эксергию 1 кг CO2 при параметрах p1 = 35 бар, t1 = 450°С в потоке. Параметры окружающего воздуха: pОС= 1 бар и tОС=10°С. Задачу решить с помощью таблиц Ривкина.
Задача №28. (7.39)
Определить потерю эксергии и эксергетический КПД регенеративного теплообменника газотурбинной установки. В теплообменнике воздух нагревается от t1 = 200°C до t2 = 400°C, при этом давление воздуха изменяется от p1 = 5,0 бар до p2 = 4,5 бар .
Газ, выходящий из турбины, охлаждается от t3 = 450°C. Давление газа в теплообменнике меняется от p3 = 1,5 бар до p4 = 1,0 бар. Температура ОС tОС = 10°C.
Считать, что газ обладает свойствами воздуха, а воздух считать ИГ. Задачу решить с помощью таблиц Ривкина.
Задача №26 (7.20).
Определить эксергию CO2 в баллоне. Давлениее газа 130 бар, температура 200°С. Параметры окружающей среды (ОС): 1 бар, 15°С. Объем баллона 20 дм3. Газ считать ИГ.
T1 = 200 + 273,15 = |
|
K; |
TОС = 15 + 273,15 = |
|
K; |
||||||||
R = 8314,51/44,011 = |
|
|
Дж/(кг·К); |
|
|
pОС = |
кПа. |
||||||
u1 |
= |
|
|
кДж/кг; |
s°1 = |
|
|
кДж/(кг·К). |
|
||||
uОС = |
|
|
кДж/кг; |
s°ОС = |
|
|
кДж/(кг·К). |
|
|||||
v |
1 |
= R·T /p |
1 |
= |
|
м3/кг; |
v |
ОС |
= R·T /p |
ОС |
= |
|
м3/кг; |
|
1 |
|
|
|
|
ОС |
|
|
|
||||
s1 - sОС = s°1 – s°ОС – R·ln(p1/pОС) = |
|
|
кДж/(кг·К) . |
|
|||||||||
ex1 = u1 – uОС – TОС·(s1 – sОС) – pОС·(vОС – v1) = |
|
|
|
кДж/кг. |
|
||||||||
ОС
Задача №23 (7.27).
Определить эксергию 1 кг CO2 при параметрах p1 = 35 бар, t1 = 450°С в потоке. Параметры окружающего воздуха: pОС= 1 бар и tОС=10°С. Задачу решить с помощью таблиц Ривкина.
T1 = 450 + 273,15 = |
|
K; |
TОС = 10 + 273,15 = |
K; |
R = 8314,51/44,011 = |
|
|
Дж/(кг·К); |
|
h1 = |
кДж/кг; |
s°1 = |
кДж/(кг·К). |
|
hОС = |
кДж/кг; |
s°ОС = |
кДж/(кг·К). |
|
s1 - sОС = s°1 – s°ОС – R·ln(p1/pОС) = |
кДж/(кг·К) . |
|
||
ex1 = h1 – hОС – TОС·(s1 – sОС) = |
|
кДж/кг. |
|
|
ОС
Задача №28. (7.39)
Определить потерю эксергии и эксергетический КПД регенеративного теплообменника газотурбинной установки. В теплообменнике воздух нагревается от t1 = 200°C до t2 = 400°C, при этом давление воздуха изменяется от p1 = 5,0 бар до p2 = 4,5 бар .
Газ, выходящий из турбины, охлаждается от t3 = 450°C. Давление газа в теплообменнике меняется от p3 = 1,5 бар до p4 = 1,0 бар. Температура ОС tОС = 10°C.
Считать, что газ обладает свойствами воздуха, а воздух считать ИГ. Задачу решить с помощью таблиц Ривкина.
T1 = 200 + 273,15 = |
|
K; |
T2 = 400 + 273,15 = |
K; |
|
T3 = 450 + 273,15 = |
|
K; |
TОС = 10 + 273,15 = |
K; |
|
R = 8314,51/28,96 = |
|
Дж/(кг·К); |
|
|
|
h1 = |
кДж/кг; |
s°1 = |
кДж/(кг·К). |
|
|
h2 |
= |
кДж/кг; |
s°2 = |
кДж/(кг·К). |
|
h3 |
= |
кДж/кг; |
s°3 = |
кДж/(кг·К). |
|
Тепловой баланс. Первый закон термодинамики для смешения |
|
||||
Потоков.: |
|
|
|
|
|
Qпот = (Gвых_1·hвых_1+ Gвых_2·hвых_2+…) – (Gвх_1·hвх_1+ Gвх_2·hвх_2+…) |
|
||||
Сумма «выходов» равна сумме «входов», если тепловых потерь нет: |
|
||||
Gвых_1·hвых_1+ Gвых_2·hвых_2+… = Gвх_1·hвх_1+ Gвх_2·hвх_2+… |
|
||||
h4 |
+ h2 = h1 + h3 h4 = h1 + h3 – h2 = |
кДж/кг , далее по Ривкину: |
|||
T4 = |
К; |
s°4 = |
кДж/(кг·К). |
|
|
s2 |
– s1 |
= s°2 |
– s°1 |
– R·ln(p2/p1) = |
кДж/(кг·К); |
s4 |
– s3 |
= s°4 |
– s°3 |
– R·ln(p4/p3) = |
кДж/(кг·К); |
sсист = (s2 – s1) + (s4 – s3) = |
кДж/(кг·К). |
||||
exj = hj – hОС – TОС·(sj – sОС) |
|
|
|||||
exнагр = ex2 – ex1 = h2 – h1 – TОС·(s2 – s1) = |
кДж/кг; |
||||||
exохл = ex4 – ex3 = h4 – h3 – TОС·(s4 – s3) = |
|
кДж/кг. |
|||||
exпот = TОС·Δsсист = |
|
|
кДж/кг; |
|
|||
2-й способ: |
|
|
|
|
|
|
|
exпот = exнагр + |
exохл = |
|
кДж/кг. |
|
|||
Эксергетический КПД: |
|
|
|
|
|||
η теплообм = |
ex |
нагр |
/ | ex |
охл |
| = |
|
|
e |
|
|
|
|
|
||