4 страница

4 страница

Найдем КПД цикла Карно в данном интервале температур

Очевидно, что КПД цикла Карно больше

Ответ:


Вопрос 6.8.

Опишите принцип действия термоэлектронного преобразователя. Как определятся его термический К.П.Д.?

Ответ

Принцип действия термоэлектронного преобразователя (ТЭП) основан на способности металлов в нагретом состоянии испускать (эмитировать) со своей поверхности электроны.

Как известно из физики, в металле имеются свободные электроны; выходу этих электронов за пределы металла препятствует потенциальный барьер, равный разности энергий электрона за пределами металла и внутри него. Для того, чтобы преодолеть этот барьер и вывести электрон из металла во внешнюю среду, необходимо затратить определенную работу - работу выходы. Работа выхода различна для различных веществ довольно 4 страница велика – от одного до нескольких электрон-вольт.

Рис.36

В результате эмиссии электронов плотность электронов за пределами металла возрастает и появляется возможность отобрать некоторый электрический ток. На Рис.36. представлена схема ТЭП. Металлические поверхности 1 и 2 разделены вакуумным промежутком. Поверхность 1 имеет температуру Т1, а поверхность 2 поддерживается при температуре Т2, Причем Т1 >> Т2. В результате эмиссии электронов с поверхности 1, которая значительно интенсивнее, чем эмиссия с поверхности 2 от поверхности 1 к поверхности 2 будет уходить большее число электронов, чем от поверхности 2 к поверхности 1. Поэтому поверхность 2 зарядится отрицательно и между пластинами возникнет разность потенциалов. Если замкнуть пластины на какое-либо внешнее сопротивление то в этой цепи протекает 4 страница электрический ток.

Термический КПД ТЭП подсчитывается по формуле(179)

, (179)

где L – электроэнергия, отданная внешнему потребителю, а Q1 – теплота подведенная от горячего источника к катоду.


Задача 6.19

Воздушная холодильная установка, работающая по идеальному циклу, имеет холодопроизводительность 300кДж/с. Параметры воздуха на выходе из холодильной камеры p1=0,1 МПа и t1=–3° С. После сжатия давление воздуха p2=0,4 МПа, температура воздуха после охладителя t3=20° С. Определить температуру воздуха после расширения в детандере, часовую производительность и мощность привода компрессора, детандера, а также холодильный коэффициент цикла и сравнить его с холодильным коэффициентом обратного цикла Карно для того же интервала температур.

Решение

Схема установки и цикл в Ts-диаграмме изображены на 4 страница Рис. 37, где

Рис. 37

К – компрессор

Д- детандер

ТОГ - теплообменник горячий

ТОХ – теплообменник холодный.

Температуру воздуха после расширения в детандере находим из следующего соотношения (180)

(180)

т.е. К

Часовая производительность представляет собой отношение (181)

(181)

где

- количество теплоты подведенное в процессе 4-1

кДж/кг

Тогда кг/с или кг/ч

Мощность привода компрессора определим по формуле (182)

(182)

где

- техническая работа компрессора, - время в секундах

К - аналогично нахождению T4

кВт

Мощность детандера найдем по формуле (183)



, (183)

где техническая работа детандера определяется по формуле

(184)

кВт

Холодильный коэффициент найдем из соотношения (185)

(185)

В то время как холодильный коэффициент обратного цикла Карно для того же интервала температур найдем по формуле (186)

(186)

Как и предполагалось,

Ответ: К, кг/ч, кВт, кВт, ,


Вопрос 6.9

Изобразите схему абсорбционной 4 страница холодильной установки и опишите её работу. Как повышается давление холодильного агента в этой установке?

Ответ

Рис. 38

Принципиальная схема простейшей абсорбционной машины приведена на Рис. 38.В кипятильнике или генераторе (Г) происходит кипение раствора хладоагента за счет подвода теплоты Qг от внешнего источника. Процесс кипения происходит при постоянном давлении, концентрация хладоагента в паре будет значительно выше концентрации его в растворе. Непрерывное удаление этого пара из генератора приводит к обеднению раствора в нем. Таким образом, из генератора выходят слабый раствор и крепкий пар. Первый поступает в дроссель и, в конечном итоге, абсорбер, второй -непосредственно в конденсатор.

За счет отвода теплоты фазового 4 страница перехода Qoc в окружающую среду происходит конденсация паров в конденсаторе (Кд). При этом, в результате полной конденсации образуется крепкий раствор. Таким образом, из конденсатора выходит жидкий раствор более крепкий, чем тот, что кипит в генераторе. Далее, этот очень крепкий раствор хладоагента дросселируется в дросселе (Др2) до давления в испарителе (И), которое обеспечивает требуемую температуру кипения и, следовательно, отвода теплоты Q0 от объекта охлаждения.

Из испарителя холодный, но крепкий пар поступает в абсорбер (А), где абсорбируется горячим, но слабым раствором. Для обеспечения работы абсорбера от него отводится теплота Qa. Слабый раствор в абсорбер поступает из генератора. Для понижения давления раствора
от давления в генераторе 4 страница до давления в абсорбере между ними установлен дроссель (Др1). Из абсорбера раствор, обогащенный в результате абсорбции крепких паров, насосом подается в генератор, на чем замыкается цикл абсорбционной холодильной машины.


Задача 6.26

Холодопроизводительность парокомпрессионной холодильной установки с редукционным вентилем, работающей на углекислоте, составляет 200 кДж/с. Установка работает в интервале температур t1=-100C до t2=150C, пар углекислоты выходит из компрессора сухим насыщенным. Рассчитать идеальный цикл установки, определив удельную холодопроизводительность углекислоты, холодильный коэффициент, а так же расход хладоагрегата и теоретическую мощность компрессора.

Решение

Изобразим схему и диаграмму цикла ( Рис. 39,Рис. 40)

Рис. 39

Рис. 40

По таблице «Насыщенный пар углекислоты» найдём значения энтальпии и энтропии характерных 4 страница точек:

Зная значение энтропии в т.1 и в точках можем найти степень сухости углекислоты перед компрессором.

Теперь, зная в т.1 степень сухости, можем найти энтальпию.

Так как процесс дросселирования считаем изоэнтальпным, то

Зная энтальпии характерных точек, можем найти удельную хладопроизводительность, удельную работу цикла

Определим холодильный коэффициент:

Зная связь между удельной хладопроизводительностью и хладопроизводительностью можем найти расход хладагента

Определим мощность компрессора:

Ответ:


Вопрос 6.26

Сформулируйте закон Кирхгофа и поясните, какими причинами обусловлено изменение теплового эффекта химической реакции с имением температуры, при которой она протекает. Как вычисляется разница между тепловыми эффектами химической реакции при разных температурах для систем, компоненты которых находятся в идеально-газовом состоянии 4 страница?

Ответ

В общем случае тепловой эффект химической реакции зависит от температуры и давления, при которых проводится реакция. Влиянием давления на тепловой эффект химической реакции обычно пренебрегают; влияние температуры на величину теплового эффекта описывается формулой Кирхгофа. Имея в виду в первую очередь зависимость H = f(T), рассмотрим изменение энтальпии в ходе некоторой реакции

(187)

Каждому из участников реакции присуще определённое мольное значение энтальпии Hi, суммирующееся из мольной внутренней энергии Ui и произведения давления на молярный объём PVi. Тогда тепловой эффект реакции можно представить в виде алгебраической суммы:

(188)

Для нахождения зависимости H = f(T) продифференцируем уравнение (188) по температуре при постоянном давлении 4 страница:

(189)

Производная мольной энтальпии вещества по температуре при P = const представляет собой мольную теплоёмкость этого вещества при постоянном давлении:

(190)

Поэтому

(191)

Температурный коэффициент теплового эффекта химической реакции равен изменению теплоемкости системы в ходе реакции.

Разделив переменные в уравнении (191) и проинтегрировав его, получаем:

(192)

Здесь ΔHJ – постоянная интегрирования. При определённом интегрировании от Т1 до Т2 получим:

(193)

Если считать ΔСP не зависящим от температуры, уравнение (193)преобразуется к виду:

(194)

Поскольку обычно известны табличные значения стандартных тепловых эффектов ΔН°298, преобразуем выражение(194):

(195)


Список использованной литературы

1. Хрусталев Б.М., Несенчук А.П., Романюк, Техническая термодинамика, Учебник. В 2–х ч., ч. 1., ч.2, Мн.: УП "Технопринт", 2004, Минск

2. Сборник задач по технической термодинамике: учебное 4 страница пособие/ Андрианова Т.Н., Дзампов Б.В., Зубарев В.Н., Ремизов С.А.- 3-е изд., перераб.- М.: Энергоиздат. 1981.-240 с.

3. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник.- М.: Энергоатомиздат, 1984.-423 с.

4. Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике.- 5-е изд., перераб.- М.: Машиностроение. 1973.- 344с.

5. Термодинамика. Терминология, вып. 85.- М.: Наука, 1973.-55 с.


documentazbsznt.html
documentazbtgyb.html
documentazbtoij.html
documentazbtvsr.html
documentazbudcz.html
Документ 4 страница