double arrow

Адиабатное расширение рабочего тела


Течение газа в соплах при наличии трения приводит к возрастанию энтропии рабочего тела и к уменьшению фактической работы в процессе, т.е. реальный адиабатический процесс не является изоэнтропийным процессом.

Потеря работы, вызванная необратимостью процесса, определяется с помощью «h-s» диаграммы, если начальное и конечное состояния являются равновесными и могут быть изображены на диаграмме состояний. Тогда можно графически определить эксергию рабочего тела для реальных процессов с помощью «h-s» диаграммы.

Эксергия рабочего тела может быть представлена в виде:

.

При Э0=0 получим графическое изображение эксергии рабочего тела, которое справедливо для фиксированных параметров конечного состояния Т0 и р0, в виде, представленном на следующем рисунке:

где прямая Э0=0 – касательная к изобаре р0=const в т. «0»; ; ; 1 – начальное (исходное) состояние рабочего тела; 0 – конечное состояние рабочего тела (состояние окружающей среды); отрезок - эксергия рабочего тела в проточной ТС; отрезок ; отрезок ; точка с – отражает состояние окружающей среды.

Рассмотрим процесс адиабатного расширения рабочего тела от давления р1 до давления р2, представленный на следующем графике:




где ; ; отрезок - эксергия рабочего тела входящего в ТС; отрезок - эксергия уходящего рабочего тела из ТС; «1-2» - обратимый адиабатный процесс, являющийся также изоэнтропийным процессом, располагаемая работа которого равна:

.

Наличие трения приводит к возрастанию энтропии рабочего тела на величину и реальный процесс «1-2» имеет располагаемую работу, равную:

, где - длина отрезка на «h-s» диаграмме. Таким образом, рост энтропии в процессе «1-2» сопровождается эксергетическими потерями (закон Гюи-Стодолы).

Из треугольника 2ab эти потери определяются отрезком .

Изменение эксергии между начальным и конечным состояниями рабочего тела характеризуются длиной отрезка , т.е.

.

При определении эксергетического кпд - для процесса адиабатного расширения газа в сопле за полезную эксергию принимают фактическую располагаемую работу процесса «1-2» (l01-2), а в качестве затраты эксергии в процессе «1-2» принимают разность эксергий (Э12), так как эксергия уходящего рабочего тела обычно используется в последующих узлах теплосиловой установки:

.







Сейчас читают про: