Файл: Лукьянов Н.Н. Основные понятия технической термодинамики учеб. пособие.pdf

IOB

между молекулами, Jb- от собственного объема молекул. Это уравнение, буд„ іи качественно правильным не дает достаточно точного совпадения с опытом при высоких плот­ ностях газа особенно для водяных паров. Для I кмоль газа уравнение (56) запишется

( я * > к . - і . ) = * 3 1 5 Т .

Эти группы ведут себя как самостоятельные частицы и в результате их столкновений более крупные раопѳдаются , а одиночные ассоциируются. По мере поуияения температур концентрация групп с больиим числом молекул быстро умень­ шается (явление диссоциации), а доля одиночных возраста­

ет.

►

Советскими учеными М.П. Вукаловичем и й.И. Новико­ вым было предложено новое уравнение состояния реальных газов (1939 г . ) , качественно отличное от уравнения Ван-дер-Ваальса. С учетом • ассоциации молекул газа они получили уравнение состояния, которое в нѳиболеѳ простой форме записывается:

109

спомощью этого уравнения.

Втехнической литературе приводится ряд и других уравнений состояния реалышх газо в, с той иль иной степенью точности отражающих функциональную з а ш с ’.мостъ

ыеаду параметрами р , ѵ ' , Т"1

- н о -

Ш. ПРИКЛАДНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ

3-1. Экономия топлива тепловыми двигателями и

_________________ установками_______________

При изучении теоретических разделов весьма полезно

знать их прикладное значение, отчего изучение теории только выигрывает. Ниже приводятся некоторые сведения,

позволяющие понять прикладное значение технической тер­ модинамики.

Рост производства и потребление энергии неразрывно связаны с прогрессом человеческого общества, которое на

протяжении всей своей истории непрерывно ведет упорную борьбу за увеличение своего энергетического богатства. По меткому выражению К.Э.Циолковского, изобилие энергии

го использования способствовало тому, что энергіи сдела­ лась ВЕЛИКИМ И ВЕРНЫМ ГЮМ01ДОЖ*! ЧЕЛОВЕКА.

По статистическим данным, в СССР в шестидесятые го­ ды на душу населеніи производилось окло семи киловаттча-

сов электрической энергии в сутки, а это значит, что около пятнадцати невидимых работников круглосуточно обслуживают

каждого советского гражданина, участвуя в снабжении его

продуктами питания, светом, теплом, одеждой, транспортом*, связью, лекарствами, строя для него жилища, производствен­ но-учебные помещения, театры, возделывая для него почву,

- I l l -

создавая искусственный климат, помогая успешной борьбе с многими болезнями, сохранению от преждевременной старости.

Для характеристики ДИНАМИКИ роста потребления электри­

ческой энергии можно привести следующие цифры: с начала своего разумного существования человечество израсходовало около 700000 млрд.квт.ч. До 1900 г . была израсходована од­

мировое потребление в 2050 год составит не менее 800000 млрд,

квт.ч. Б СССР уделяется огромное внимание развитию энергети­

ки. Уже в первые годы Советской власти по указанию В.И.Ленина был разработан Государственный план электрификации Рос­ сии (план Г0ЭЛР0), приведший в итоге к тому, что по своей энерговооруженности СССР занимает сейчас второе место в ми­ ре.

Ваш?««®* ШМ®sas®» ШЕ0: производств® эявжпдигевшой энергии в СССР’ noгодам девятой пятилетки наметая® в ©го­ дующих количествах: в 1971 г . - 790 млрд.квт.ч,* в- Д9Ш! пѵ850 млрд.квт.ч., в 1973 г . - 913 млдд.квт.ч., в 1974 гѵ - 985 млрд.квт.ч. и в 1975 г . - 1065, т.е . один триллион 65; миллиардов киловаттчасов.

Бурный рост энергетики и других отраслей промышленно­ сти происходит пока в основном за счет топливных ресурсов.

Так, например, только одного угля во всех странах мира ежегодно сжигается около 1,7 млрд.т. В некоторых странах начинает ощущаться топливный голод, в связи с чем вопросы ЭКОНОМИИ ТОПЛИВНЫХ РЕСУРСОВ приобретают искдючи- Т'.льнов значение. Проследим на примере тёплотехники за современным использованием теплоты как одной из форм энер­ гии в промышленности, транспорте, быту и пр. В использова­ нии тепла различают ДВА основных направления.

ПЕРВОЕ НАПРАВЛЕНИЕ теплоисдользования исключает преоб­ разование теплоты в какие-нибудь другие формы (см.3-8).

ВТОРОЕ НАПРАВЛЕНИЕ - теплоэнергетическое, заключающее­ ся в преобразовании тепла в работу в тепловых двигателях.

К ним относятся следующие основные четыре типа тепловых двигателей: паровая машина, паровая турбина, двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и газовая турбина (ГТУ). Изучаю­ щий техническую термодинамику знакомится в ней с большой группой теоретических циклов и их термических к.п .д. К ним, например,относятся циклы паросиловых установок (цикл Ренкияа,

е теійщ иім икдадазм 'теняа за др.))» Шдш изучении циклов ©давйЕрбиешю указываются и .пунш [шшыдашя их термического

вышается фра аарімнввтии пара шыслкида давления и высокой твемле.раггури а «июню в случае его конденсации при наиболее тшких давлен®®« Жиедсдаашвльно, гЕшническую термодинамику

тевэе ІШЖЩЩѲМ іНШІШШІІ, с ібоиьшим правом можно назвать

ршцдшшм пауки со 'твѳрешшгшх циклах и. их термических коэф-

фвдишнтах '.полезного действияТермический коэффициент 'полезного .дайтвия- -

участвует? также в оценке степени 'сѳвершш'стша треальных теплоі л?дшшаиелей и установок, что .усшатдаитавт оозяаь, между теоретичшпшши положениями техдачегонл® трңриодинтшгг-

тывается через так называвшій ^эффективный (резулщизрувдий?) коэффициент полезного дейотвиш тцурбины, предотавяаищйй

затраченной теплоты в работу;

£- термический к.п .д. теоретического цикла для паровой турбины;

Р. - относительный внутренний к.п .д. учитывающий внутренние потери в паровой турбине;

£^ - механический к.п .д. учитывающий в основ­

ном потери на преодоление сил трения в паровой турбине.

Для уяснения широты современного применения тепловых двигателей рассмотрим их применение в некоторых отраслях народного хозяйства.

3-2. Теплоэнергетика

Использование теплоты для получения различных других видов энергии (электрической,механической и др.) называется

- 115 -

теплоэнергетикой. Более 70 %всей потребляемой человеком

электрической энергии на земном шаре вырабатывается на

тепловых электростанциях - предприятиях для производства электрической энергии с помощью тепловых двигателей. Про­

цесс выработки электроэнергии заключается в последователь-

в

ном преобразовании химической энергии топлива (или других

источников) в тепловых аппаратах - котлах (парогенераторах)

в теплоту, которая передается рабочему телу. Далее теплота преобразуется в механическую энергию в тепловом двкгателеобычно паровой турбине и затем механическая энергия в электрическую - в электрогенераторе. Для повышения эффек­ тивного к .я .д . псовых турбин и уменьшения удельных затрат металла при их изготовлении, единичная мощность последних непрерывно увели ивается. В СССР изготовлена сейчас паро­ вая турбина единичной мощностью в 800 тысяч киловатт, про­ ектируются на миллион и более киловатт.

В технической термодинамике изучается большая группа циклов паротурбинных установок.

3-3. Т р а н с п о р т

В различных видах транспортных установок почти без­ раздельно ГОСПОДСТВУЕТ ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ - главным обра­ зом - ДВС, ГТУ и реже паровая турбина. При своей работе вышеуказанные тепловые двигатели затрачивают около 25 %о? всего мирового потребления топлива. Транспортные тепловые двигатели, отличаясь большим конструктивным ^разнообразием обслуживают многочисленные области народного хозяйства