Технологии будущего 2: Наш новый фреоновый паровоз (11 фото)

Предыдущая страница Следующая страница

1 2 3 4

Поэтому, в момент прохождения "точки росы" пар из рабочего механизма (турбины или цилиндра) - желательно удалить и использовать его дальше или в теплообменнике, или в конденсаторе, замкнув термодинамический цикл.
У воды в этот момент времени температура уже ниже точки кипения и поэтому напрямую использовать оставшееся в рабочем теле тепло для целей, отличных от отопления или поставки горячей воды населению, - невозможно.
Для увеличения КПД классического цикла Ренкина на воде приходится придумывать различные "фокусы" в дополнение к обычному расширению насыщенного пара - дополнительно перегревать пар, ставить второй перегрев пара после первой ступени расширителя, срабатывать пар не полностью и использовать часть тепла пара на "догрев" поступающей в цикл воды.

Источник:

перегрев пара

Источник:

двойной перегрев пара

есть даже двойной перегрев пара с регенерацией

Такими "фо­ку­са­ми" некра­си­вую диа­грам­му цикла Рен­ки­на для воды пы­та­ют­ся хоть как-то "под­тя­нуть" по пло­ща­ди к иде­аль­но­му пря­мо­уголь­ни­ку цикла Карно. Но всё равно, на пря­мо­уголь­ник по­лу­ча­ет­ся не очень похоже...

А вот ор­га­ни­че­ские теп­ло­но­си­те­ли (фреоны и уг­ле­во­до­ро­ды) ока­зы­ва­ют­ся в этом от­но­ше­нии го­раз­до ин­те­рес­нее воды - их близ­кое к из­эн­тро­пи­че­ско­му рас­ши­ре­ние в порш­не­вой машине или тур­бине ведёт не в об­ласть на­сы­щен­но­го пара ("гор­ба­тая гора" на во­дя­ном гра­фи­ке T-s), а в об­ласть пара пе­ре­гре­то­го. Гора ока­зы­ва­ет­ся не просто "гор­ба­тая", но ещё и "пьяная":

Источник:

Цикл Рен­ки­на на пен­тане - кривая 1-2-3-4-5-6-7. 5-6 - рас­ши­ре­ние ра­бо­че­го тела через тур­би­ну или пор­шень. 6-7 - ре­ку­пе­ра­ция тепла через теп­ло­об­мен­ник. Как видите, цикл - почти пря­мо­уголь­ник!

Что такое пе­ре­гре­тый пар? Это пар, ко­то­рый, даже при самом жгучем своём же­ла­нии не может скон­ден­си­ро­вать­ся в жид­кость. Хотите пример? Сухой лёд. При ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии дву­окись уг­ле­ро­да может быть или газом (пе­ре­гре­тым паром) или твёр­дым телом (сухим льдом). Все по­пыт­ки пе­ре­ве­сти её в жидкое со­сто­я­ние будут без­успеш­ны. Она этого не хочет. По­это­му, как ока­зы­ва­ет­ся уг­ле­во­до­род - это ещё мало того, что топ­ли­во, так ещё и очень хо­ро­шее ра­бо­чее тело для теп­ло­вой машины!

Источник:

То есть, если, ис­поль­зо­вать цикл Рен­ки­на на фрео­нах (или уг­ле­во­до­ро­дах), то можно вообще не бес­по­ко­ить­ся о кон­ден­са­ции ра­бо­че­го тела в тур­би­нах. Более того - для того, чтобы за­мкнуть этот цикл, даже при­хо­дит­ся ис­кус­ствен­но от­би­рать тепло у фре­о­нов, строя теп­ло­об­мен­ник после рас­ши­ря­ю­ще­го устрой­ства - тур­би­ны или поршня.
В про­цес­се ре­ку­пе­ра­ции тепла и отборе его от пе­ре­гре­то­го пара пен­та­на про­ис­хо­дит "бес­плат­ное" ис­па­ре­ние сле­ду­ю­щей порции ра­бо­че­го тела, необ­хо­ди­мой для начала сле­ду­ю­ще­го ра­бо­че­го цикла, то есть тра­тить на это до­пол­ни­тель­ную и нема­лую энер­гию, как это про­ис­хо­дит в случае с водой, не при­хо­дит­ся.
По­это­му - для ор­га­ни­че­ско­го цикла Рен­ки­на лучше иметь хо­ро­ший теп­ло­об­мен­ник-ре­ку­пе­ра­тор, а рас­ши­ри­тель (тур­би­на, пор­шень) может быть и весьма сред­не­го ка­че­ства (а значит - может быть де­шё­вым и неболь­шим по раз­ме­ру) - лишь бы такой рас­ши­ри­тель не за­став­лял помпу качать уж слиш­ком много ра­бо­че­го тела.
При этом - по­сколь­ку теп­ло­об­мен­ник обычно не со­дер­жит дви­жу­щих­ся или вра­ща­ю­щих­ся частей - сде­лать его хорошо го­раз­до легче, чем порш­не­вую машину или тур­би­ну.

Таким об­ра­зом, в ка­че­стве вы­во­дов можно ска­зать сле­ду­ю­щее: