Изоэнтропная эффективность турбины

Энтропия системы не может убывать, однако она может возрастать за счет неравновесного протекания процесса:

Точка 2. v на диаграмме соответствует изоэнтропному (идеальному) процессу, отрезок 1—2 соответствует реальному процессу. Нетрудно видеть, что /?2 > h_2s, поэтому

(W).

Максимальная работа турбины =h_l-h_2s, поэтому изоэнтропную эффективность турбины можно рассчитать гак:

Значение изоэнтропного коэффициента турбины лежит в интервале 70—90%. Очевидно, значение изоэнтропного коэффициента можно определять экспериментально, сравнивая реальную и расчетную мощности турбины. Предполагая, что для турбин данного типа этот коэффициент примерно одинаков, можно получить оценку реальной мощности турбины по результатам термодинамического моделирования.

Изоэнтропная эффективность сопла определяется отношением кинетических энергий где V₂, V_2s — реальная и изоэнтропная скорости на выходе сопла при одном давлении р₂ на срезе сопла.

Изоэнгропные эффективности компрессора и насоса.

Предполагая, что теплообмен через стенки компрессора относительно невелик, получим из закона сохранения энергии для потока соотношение.

Так же, как и для турбины, значение энтальпии в точке 1 на входе в компрессор можно считать известным, и величина работы сжатия зависит от положения точки 2 на изобаре (рис. 6.16). С увеличением значения энтальпии h₂ величина работы сжатия возрастает. Минимальная работа сжатия равна В реальном процессе сжатия h₂ > /z_2s, т. е. для сжатия требуется больше работы.

для реальных установок этот коэффициент лежит в интервале 75—85%.

Рис. 6.16. Сравнение реального и изоэнтропного процессов сжатия.

Пример 6.3.

Турбина работает в стационарном режиме. Рабочим телом является воздух. Параметры воздуха на входе в турбину: р_{ = 3бар, Г, =390 К, давление воздуха на выходе р₂ = 1 бар. Работа турбины на единицу массы рабочего тела W_r / т = 1А кДж/кг. Тепловыми потерями, изменением кинетической и потенциальной энергии рабочего тела можно пренебречь. Используя модель идеального газа, определите эффективность турбины.

Решение

Теоретическая работа на единицу массы.

Для изоэнтропного расширения.

Из таблиц термодинамических свойств воздуха находим