Niniejszy wpis będzie żył, dopóty ja będę żył. Jakiś czas temu uzmysłowiłem sobie, jak wiele czasu minęło od chwili, gdy wygrzewałem się w ciepłych murach poniemieckiego budynku Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej w Gliwicach.
Dlaczego walczaki buduje się jako leżące a nie stojące?
Walczak to separator wody i pary. Trzeba zabezpieczyć przed tym, aby do przegrzewacza nie trafiły krople wody. Dlatego też prędkość nad lustrem wody musi być mniejsza, aby grawitacyjnie krople oddzieliły się od pary. Uzyskuje się to przez większe lustro wody, dzięki leżącemu usytuowaniu walczaka.
Co powoduje zwiększenie obciążenia cieplnego kotła?
Zwiększenie stopnia suchości pary i jej prędkości. Ale jednocześnie im bardziej para sucha tym ma mniejszą zdolność przejmowania ciepła. Więc trzeba uważać żeby nie „spalić" przegrzewacza.
Proszę podać przykładową temperaturę kondensatu wypływającego ze skraplacza.
36°C (ona jest po prostu niska ) a nie jak Ci się wydawało że ogromnie wysoka.
A jaka temperatura będzie panować w odgazowywaczu?
Trochę powyżej 100°C. To w tej temperaturze następuje separacje od cząstek gazu. W praktyce stosuje się temperaturę 104 przy ciśnieniu 0,12 MPa czyli trochę wyższym od atmosferycznego, aby gazy usuwały się samoczynnie.
Proszę narysować na tablicy charakterystykę przegrzewacza pary promieniowanego i konwekcyjnego.
Proszę wyjaśnić zasadę działania odgazowywacza termicznego.
On działa jak butelka z Coca Colą. Aby zmniejszyć stężenie gazów w wodzie, należy zmniejszyć ciśnienie nad lustrem wody. Jest to prawa Daltona. Gdyby zmniejszyło się do zera, to stężenie gazu w wodzie byłoby równe zero. Podgrzewa więc się wodę parą do temperatury wrzenia.
O ile przykładowo wzrośnie temperatura wody chłodzącej?
Zaledwie 6 do 12 C.
Czemu w Skandynawii uzyskują tak wysokie sprawności elektrowni?
Bowiem chłodzą skraplacze zimną wodą morską. Im zimniejsza woda, tym mniejsze ciśnienie w skraplaczu a więc większy uzyskany spadek entalpii.
Podaj Pan przykładowe temperatury w turbinie gazowej
Przed sprężarką powietrze ma temperaturę otoczenia, oczywiście najlepiej by była ona jak najniższa. Po sprężeniu wynosi ono od 250 do 450 C. Za komorą spalania a przed turbiną wynosi ona od 1000 do 1400 C. Temperatura spalin to ok. 450 do 650 C.
Powiedział Pan że im niższa temperatura otoczenia tym lepiej, dlaczego?
Niska temperatura powietrza przed sprężarką to większe oszczędności energii wynikłe ze zmniejszonej pracy sprężarki. Bowiem im wyższa temperatura tym większa objętość właściwa czynnika.
A co z komorą spalania w turbinie gazowej?
Na odwrót. Im temperatura podawana na łopatki turbiny jest większa tym lepiej.
Jak Pan wie, jednostką ciśnienia jest Pascal, proszę rozpisać na tablicy tą jednostkę na części składowe
1Pa=1N/m2
A jak by Pan zdefiniował samo ciśnienie?
Jako stosunek siły wywieranej przez ciecz lub gaz na powierzchnię
Czy prawdą jest to że pompa służy do wytwarzania ciśnienia w kotle?
Nie!
Jak muszą być instalowane pompy wody zasilającej i dlaczego?
Muszą pracować z napływem, czyli zbiornik wody zasilającej musi być nad osią pompy. Służy to aby zapobiec kawitacji.
Jaka jest jednostka pracy? Proszę ją rozwinąć
Jest to jeden dżul czyli 1 N x m
A jaka jest jednostka mocy?
Jest to Wat czyli 1J/s
W Polsce zazwyczaj jakie ciśnienie pary świeżej jest stosowane?
13,5 do 17,5 Mpa
Mamy tu na Śląsku ciekawą elektrownie, w której są stosowane dużo większe parametry. Co to za obiekt?
To elektrownia Łagisza, gdzie ciśnienie pary świeżej na wlocie do turbin wynosi aż 27.50 MPa. Zapewnia go kocioł CFB?
Może Pan coś powiedzieć na temat tego typu kotłów?
Tak, jest to typ kotła fluidalny. Skrót ten oznacza po angielsku „ z cyrkulacyjną warstwą fludialną". Oznacza to że stosowane są większe prędkości powietrza niż przy złożu stacjonarnym, a więc całe palenisko jest wypełnione przez materiał inertny. Część nie spalonych ziaren wydostaje się poza komorę spalania, ale jest zawracana z powrotem za pomocą cyklonów.
Skoro już jesteśmy przy fluidyzacji, proszę wymienić mi zalety tej metody.
Kardynalną zaletą tej metody jest to że można spalać paliwo bardzo marnej jakości. Mało tego, można te miernoty mieszać że sobą np. kiepski węgiel z odpadami miejskimi. Dzięki odpowiednim temperaturą mamy niskie emisje tlenków siarki i azotu. Ale co ważne z punktu widzenia termodynamiki, jest to metoda bardzo skuteczna energetycznie, gdyż spalanie jest bardzo intensywne. Po za tym, są to obiekty mniejsze gabarytowo.
Skąd w tych kotłach ( fluidalnych) tak dobre osiągi jeśli chodzi środowisko?
Albowiem pracują one w stosunkowo niskiej temperaturze. Im niższa temperatura tym gorzej tworzą się tlenki azotu. Po za tym w temperaturze ich pracy tj. 800 – 900 st. C istnieje optimum wiązania się SO2 z kamieniem węgielnym.
Dlaczego więc nie obniżyć jeszcze bardziej temperatury?
Bo poniżej 750* C pogarszają się warunki utleniania węgla, tworzy się czad.
Czy czad jest gazem palnym?
Tak, jak najbardziej. Pali się tworząc dwutlenek węgla.
Dlaczego, skoro lżejszy jest od powietrza, trupem zazwyczaj jest ten który, leży na dole piętrowego łóżka?
Albowiem choć jest nieznacznie lżejszy, to wiąże się z cięższym dwutlenkiem węgla.
Dlaczego nie korzystne jest również zwiększenie temperatury?
Bo powyżej 950 następuję spiekanie popiołu i jego miękniecie.
Wróćmy jednak do kotłów fluidalnych. Jaki inny typ kotła oprócz cyrkulacyjnego Pan zna?
Pierwotnie używano kotłów fluidalnych ze złożem stacjonarnym czyli pęcherzykowatym. Choć tworzą się w nim pęcherze gazowe, to poszczególne drobinki paliwa znajdują się w bliskim kontakcie między sobą. Górna granica warstwy jest ustalona, a ponad niej znajduje się przestrzeń separacji.
A potrafi Pan wymienić jakieś wady?
Po pierwsze kocioł taki znacznie bardziej pyli. Po za tym produkuje więcej popiołu bo potrzeba więcej sorbentu do wiązania siarki. Bardzo istotna jest również kwestia erozji wskutek tarcia piachem po rurach.
Przy spalaniu w piecu fluidalnym stosuje się wraz z paliwem tzw. materiał inertny. Co to jest?
To piasek albo kule ceramiczne. Do tego dochodzi popiół i sorbent do odsiarczania.
To ile węgla jest w takim złożu?
Zaledwie 3- 5%
Ile wynosi ciśnienie w skraplaczu typowej elektrowni?
Od 4 do 15 kPa.
Jak zmienia się temperatura kondensatu w skraplaczu?
Wychładza się o zaledwie dwa stopnie
A co z ciśnieniem w skraplaczu, zmienia się?
Z przybliżeniem można powiedzieć że jest to proces izobaryczny
Co jest większe, jeden mm H20 czy jeden mm rtęci?
Większy jest 1 mm Hg gdyż to jest 133,3 Pa zaś 1mm H20 to 9,81 Pa
Z pojęcie mm Hg wiażę się pewna jednostka, jaka?
Jest to tor równy ciśnieniu 1 mmHg
Która atmosfera jest większa, techniczna czy normalna?
Atmosfera normalna(atm) jest większa. Atmosfera techniczna (AT) to 0,967 atm
Ciśnienie absolutne czyli bezwzględne, względem czego jest mierzone?
Względem próżni absolutnej, czyli jak mamy w zbiorniku 0,3 Mpa a ciśnienie otoczenia wynosi 0,1 MPa, to ciśnienie absolutne wynosi 0,4 MPa
Słyszał Pan takie pojęcie jak ciśnienie dynamiczne, co to za wielkość? Jak pan je zmierzy?
To siła powierzchniowa wywierana na ciało przez przepływający płyn. Zmierzę je rurką Pitota albo Prandla.
Będąc przy temacie ciśnienia, zapytam Pana czy mówi coś Panu skrót PWR?
Tak, oznacza on reaktor wodno ciśnieniowy, w którym stosowane są dwa obiegi czynnika roboczego. Woda (a nie para!) z reaktora jest kierowana do wytwornicy pary, dopiero tam wytworzona para trafia do turbiny.
Ciśnienie statyczne to jakie?
Wskazuje je przyrząd względem którego prędkość płynu wynosi zero.
Co to jest parametr stanu?
Są to te wielkości fizyczne, których wartość nie zależy od historii układu, lecz można je określić za pomocą pomiaru.
Co nie jest parametrem stanu, dwa przykłady?
Praca i ciepło. Bo ich przyrost zależy od sposobu przejścia układu ze stanu pierwszego do drugiego.
A co jest parametrem stanu?
Temperatura, ciśnienie, objętość właściwa, objętość, entropia, energia.
Parametry stanu można podzielić, jak?
Na ekstensywne czyli te które zależą od wielkości układu i się je sumuje np. objętość, energia, entropia. Drugie to intensywne jak temperatura, ciśnienie czy objętość właściwa które nie zależą od wielkości układu i się ich nie sumuje.
Co to jest temperatura?
To jest parametr stanu, który określa zdolność do przekazywania ciepła. Jest to parametr intensywny, niezależny od ilości materii w układzie. Jednostką jest Kelvin.
PIERWSZA ZASADA TERMODYNAMIKI
Osłona kontrola w bilansie energii
Jest to podstawowe modelowe narzędzie służące do rozpatrywania danych układów. Za pomocą osłony kontrolnej wyodrębnia się dany układ. Osłona musi być taka sama dla bilansu materii i dla bilansu energii, gdyż bilans materii stanowi podstawę dla bilansu energii. Mówiąc krótko, to taki płaszcz z którego energia z układu jest wyprowadzana oraz do którego jest doprowadzana.
Czy sporządzając bilans energii należy rozpatrywać to co się dzieje wewnątrz osłony kontrolnej?
Nie, albowiem wystarczy dokonać pomiarów parametrów określających składniki energii doprowadzonej oraz wyprowadzonej oraz parametrów określających końcowy oraz początkowy stan układu.
A co to jest układ ustalony?
Jest to układ d którego energia doprowadzana równa się energii doprowadzonej
A układ odosobniony?
To taki w którym energia się nie zmienia
Proszę sformułować pierwszą zasadę termodynamiki
Niemożliwym jest skonstruowanie perpetuum mobile pierwszego rodzaju, tj. silnika pracującego bez zasilania z zewnątrz. Maszyna wykonująca w sposób ciągły pracę, nie może działać bez zasilania energią.
Czym jest energia układu, jakie ma części składowe?
Energia układu jest funkcją stanu, tzn jej przyrost nie zależy od sposobu przejścia od stanu początkowego do stanu końcowego. Jest bowiem różnicą energii końcowej i energii początkowej. Energia układu to energia potencjalna, energia kinetyczna oraz energia wewnętrzna.
Które z tych wymienionych składowych są uwzględniane w termodynamice?
Wyłącznie energia wewnętrzna.
Proszę powiedzieć coś więcej na temat energii wewnętrznej
Jak już mówiłem energia wewnętrzna to ta pozostała cześć energii układu, poza kinetyczną i potencjalną. Składa się ona min. z energii kinetycznej ruchu obrotowego drobin, energią jądrową, energią stanów elektronowych, energia chemiczna związana z możliwością przebudowy drobin.
Jak Pan wie, w termodynamice znacznie się upraszcza podejście do energii wewnętrznej, na czym owo uproszczenie polega?
Na tym że przyjmuje się że zależy ona wyłącznie od temperatury, ciśnienia i objętości ciała.
Ile z tych parametrów może być niezależnych od siebie?
Tylko dwa parametry mogą się zmieniać niezależnie od siebie.
Niech Pan powie, co jest większe dla danego układu. Entalpia czy energia wewnętrzna?
Entalpia jest większa gdyż energia wewnętrzna jest jednym ze składników entalpii.
Jaki wzór określa entalpie?
Jest to wzór Gibbsa
A w odniesieniu do jednostki masy?
i=cpT
We wzorze Gibbsa jest człon pV, co to takiego?
Entalpie można zdefiniować jaka sumę energii wewnętrznej U oraz pracy przetłaczania pV jaką gaz musiałby wykonać gdyby rozprężał się izobarycznie od zerowej objętości w temperaturze zera bezwzględnego aż do objętości którą zajmuję w danej temperaturze.[1]
Jakich parametrów entalpia jest funkcją?
Tych samych parametrów stanu co energia wewnętrzna czyli ciśnienia, temperatury i objętości.
Proszę napisana tablicy podstawowe równanie pierwszej zasady termodynamiki
Proszę wymienić sposoby doprowadzania i wyprowadzania energii
Za pomocą prądu, za pomocą pracy mechanicznej, przez przepływ ciepła, za pomocą strugi czynnika
Za pomocą prądu, kiedy jest wyprowadzana a kiedy doprowadzana?
Wyprowadzana jak generator, doprowadzana jak silnik albo grzałka.
Jak Pan tworzy bilans, to jakimi znakami pan oznaczy pracę wykonaną na układzie i wykonaną przez układ.
Praca wykonana przez układ znak plus, praca wykonana na układzie minus.
A w przypadku ciepła?
Ciepło pochłonięte przez układ ma znak dodatni, ciepło oddane przez układ znajk ujemny.
Niech Pan to co Pan powiedział narysuje na tablicy
A gdzie jest przekazywana energia za pomocą strugi czynnika?
W turbinie!
Ciepło pobrane przez układ, proszę napisać wzór.
Czym jest Qf?
Jest to ciepło tarcia
Proszę rozpisać wzór na ciepło pobrane przez ciało
Co to jest entalpia całkowita?
To suma entalpii, energii potencjalnej oraz energii kinetycznej
Czym jest kompresja, ekspanacja, rozprężanie i sprężanie?
Kompresja gdy objętość czynnika maleje, ekspansja gdy objętość czynnika rośnie.Sprężanie gdy ciśnienie się zwiększa zaś rozprężanie gdy ciśnienie maleje
Czym jest praca bezwzględna?
To praca wykonana przez czynnik termodynamiczny przy zmianie jego objętości.
Czym jest praca bezwzględna całkowita?
To suma pracy bezwzględnej oraz pracy koniecznej na pokonanie oporów tarcia.
Jaki znak ma owa praca przy kompresji, a jaki przy ekspansji?
Przy kompresji ma znak ujemny, przy ekspansji dodatni
Czym jest praca użyteczna?
To jest różnica pomiędzy pracą bezwzględną całkowitą a praca potrzebną na pokonanie siły kompresji otoczenia. Siła ta występuję gdy ciśnienie na zewnątrz nie wynosi zero.
Silnik rzeczywisty a idealny
W silniku rzeczywistym tłok nie dotyka dna bowiem może być wybity, występuje dławienie za zaworach oraz co najważniejsze występuje tarcie.
A co to jest indykator?
Do badania rzeczywistych maszyn tłokowych. Kreśli on krzywą obrazującą zależność pomiędzy ciśnieniem a objętością czynnika zawartego w cylindrze.
A co to jest praca wewnętrzna?
Dla silnika będzie to praca przekazana tłokowi. Dla turbiny będzie to praca przekazana wałowi.
Co to jest praca efektywna, gdzie się ją mierzy?
Jest to praca wewnętrzna pomniejszona o pracę tarcia przemieszczających się elementów poza wnętrzem maszyny. Mierzy się ją na sprzęgle.
Sprawność mechaniczna dla silnika tłokowego?
Stosunek pracy efektywnej czyli tej zmierzonej na sprzęgle, do pracy wykresowej
Sprawność mechaniczna dla maszyny wirnikowej
Stosunek pracy efektywnej czyli tej zmierzonej na sprzęgle, do pracy wewnętrznej.
Sprawność energetyczna
Stosunek użytecznych efektów energetycznych względem energii napędowej.
Proszę zbilansować idealną maszynę przepływową
W przypadku idealnej maszyny przepływowej, energia doprowadzona to ciepło doprowadzone oraz entalpia czynnika doprowadzanego. Energia wyprowadzona to praca techniczna oraz entalpia czynnik wyprowadzonego.
DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI
Proszę podać brzmienie drugiej zasady termodynamiki
W zamkniętym, izolowanym układzie czynników, po dokonaniu pełnego obiegu przemian, entropia układu nie może zmaleć tzn. suma zmian entropii nie może być mniejsza od zera. Może pozostać bez zmian, ale oznacza to że wszystkie przemiany są odwracalne.
Jakie dwa wnioski wynikają z tego co pan powiedział?
Po pierwsze, ciepło nie może przejść z ciała o temperaturze niższej do ciała o temperaturze wyższej. Po drugie, niemożliwa jest całkowita zamiana ciepła wprost na pracę bez przejścia części ciepła do ciała o temperaturze niższej.
Jak Pan zdefiniuje entropię?
Jest to zależny od stanu czynnika stosunek ilości ciepła Q zawartego w czynniku do temperaury bezwzględnej T czynnika.
Co charakteryzuje entropia?
Jakość energii. Jak kolejne przemiany następują przy coraz niższej temperaturach T ( czyli maleje mianownik wyrażenia na entropie) to entropia rośnie, następuję degradacja energii.
Jakie właściwości ma entropia?
Ma właściwości addywne czyli podobnie jak entalpię oraz energię wewnętrzną. Jest to parametr intensywny
Kiedy przemiana izentropowa jest przemianą adiabatyczną?
Gdy przebiega bez tarcia.
Czym jest obieg termodynamiczny?
Zespół przemian w którym stan końcowy czynnika termodynamicznego pokrywa się ze stanem początkowym. W układzie p,v oraz t,s tworzą krzywą zamknięta.
Jakie zna Pan rodzaje obiegów termodynamicznych?
Lewo bieżny oraz prawo bieżny.
Proszę opisać obieg lewo bieżny
Jest to ziębiarka albo pompa grzejna. W tym obiegu czynnik obiegowy ma przy pochłanianiu ciepła temperaturę niższą niż przy oddawaniu.
Proszę opisać obieg prawo bieżny
Silnik, obieg elektrowni. W tym obiegu czynnik przy pochłanianiu ma większą temperaturę niż przy oddawaniu ciepła.
Czym jest silnik cieplny?
To maszyna wykonująca dodatnią pracę kosztem ciepła napędowego Qd doprowadzonego ze źródła o temperaturze podwyższonej.
Czy można zbudować silnik cieplny dysponując źródłem ciepła o temperaturze niższej?
Tak, wówczas ciepło wyprowadzone spełnia funkcję ciepła napędowego, jednakże przypadek ten nie ma praktycznego znaczenia.
Co to jest ziębiarka?
To realizacja obiegu lewobieżneg, służącego do pobierania ciepła z przestrzeni o temperaturze niższej od otoczenia. Do napędu służy praca ujemna.
Jak zdefiniuje Pan sprawność energetyczną silnika?
A sprawność energetyczna ziębiarki?
Proszę coś powiedzieć na temat ziębiarki absorpcyjnej
To jest przykład transformatora ciepła. Wykorzystuje ona bowiem ciepło ze źródła o temperaturze podwyższonej jako ciepło napędowe oraz ciepło ze strefy ziębienia i oddaje je do otoczenia.
Z czego się składa obieg Carnota?
Obieg Carnota składa się z dwóch przemian izotermicznych i dwóch adiabat odwracalnych czyli izentrop.
Jaki jest to obieg?
Obieg Carnota to obieg porównawczy o najwyższej sprawności, dlatego mówi się o karnotyzacji obiegów rzeczywistych. Jest to obieg odwracalny bo beztarciowy.
Jakie zna pan inne przemiany?
Oprócz wymienionych tj. adiabaty i izotermy, znam jeszcze przemianę izochoryczną oraz izobaryczną.
Co łączy wymienione przemiany?
Są to przemiany politropowe – tj. takie. w których ciepło właściwie czynnika pozostaje wielkością stałą. Są to przemiany odwracalne.
Potrafi Pan wymienić zależność jaka łączy te przemiany?
Tak, jest to równanie Poissona które określa zależność między ciśnieniem a objętością właściwą.
Wartość n to wykładnik politropy
Narysuj obieg Carnota w T/S i opis co się dzieje
1. ( podłoga i sufit izotermy, ściany adiabaty).
2. 1-2 izotermiczne rozprężanie w temp T w którym czynnik pobiera ciepło ze źródła cieplejszego
3. 2-3 adiabatyczne rozprężanie podczas którego czynnikowi spada temperatura do To
4. 3-4 izotermiczne sprężanie, podczas którego czynnik oddaje ciepło do źródła o niższej temperaturze
5. 4-1 adiabatyczne sprężanie do stanu wyjściowego
Narysuj obieg Carnota w układzie p/V
Ile wynosi wykładnik politropy dla przemiany izotermicznej?
Równa się jeden
Ile wynosi wykładnik politropy dla przemiany izobarycznej?
Równa się zero
Ile wynosi wykładnik politropy dla przemiany izochorycznej?
Jest nieskończony
Ile wynosi wykładnik politropy dla przemiany adiabatycznej?
Sprawność obiegu Carnota
Jest tym większa im wyższa jest temperatura żródła górnego a niższa żródła dolnego.
W obiegu Carnota mamy do czynienia z izentropą czyli adiabatą odwracalną, powiedz coś o adiabacie nieodwracalnej.
Są niedowracalne, bo część wykonanej pracy zostaje zmarnowana na pokonanie oporów tarcia. Spotyka się je w turbinach parowych, gazowych. Skrajnym przypadkiem jest dławienie
Co to jest dławienie?
Podczas dławienia praca ekspansji czynnika zostaje przeznaczona na pokonanie oporów przepływu tj. tarcie strug czynnika o ścianki oraz tarcie pomiędzy strugami czynnika. Jednym z przykładów jest dławienie izentalpowe w którym entalpia po zdławieniu równa się entalpii przed zdławieniem. Ale czynnik traci część zdolności wykonywania pracy.
Ciepło w obiegu Carnota a druga zasada termodynamiki
Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, ciepło w obiegu Carnota nie może być w całości zamienione na pracę, lecz część musi zostać oddana do T2.
RÓWNIANIE CLAPEYRONA
Czym jest równanie Clapyerona?
Jest to termiczne równanie stanu. Stan czynnika termodynamicznego opisuje się za pomocą trzech właściwości tj. temperatury, ciśnienia oraz objętości właściwej. Tylko dwa z tych parametrów są niezależne
Do jakich gazów stosujemy równianie Clapeyrona?
Do gazów doskonałych
Czym charakteryzuje się gaz doskonały?
Jest to uproszczony model gazów rzeczywistych, stosowany w termodynamice. Cząsteczki tego gazu nie odpychają się ani nie przyciągają, mogą się zmieścić w dowolnie małej objętości.
A co z ciepłem właściwym gazów doskonałych?
Jest przy stałej objętości i stałym ciśnieniu jest stałe i niezależne od temperatury?
A w gazach półdoskonałych?
Mają ciepło właściwe zależne od temperatury
Czym jeszcze różni się gaz doskonały od półdoskonałego?
W półdoskonałym występują drgania.
Kiedy gaz rzeczywisty przypomina gaz doskonały?
Pod dostatecznie niskim ciśnieniem, bowiem zmniejszają się siły wzajemnego przyciągania. Dzieje się tak również przy niskiej temperaturze.
A jak traktujemy parę wodną?
Nie można jej traktować jako gazu doskonałego. Traktujemy jako gaz rzeczywisty. Ale parę wodną zawartą w spalinach można traktować jako doskonały bo ma niskie ciśnienie.
Podaj równanie Claperyona z objętością właściwą
Podaj równanie Claperyona z objętością normalną
A czym jest owe R?
Jest to indywidualna stała gazowa dla każdego gazu, równa pracy bezwzględnej jaką wykona jednostka masy gazu (1kg) rozszerzająca się przy stałym ciśnieniu przy wzroście temperatury o 1 K.
A jaka jest jednostka R?
Podaj dwa zapisy równania Clapeyrona z objętością właściwą
Podaj wzory redukcyjne wynikłe z równania Clapeyrona
Pamięta Pan prawo Avogarda?
Tak, liczba drobin różnych gazów zawartych w jednakowej objętości w tych samych warunkach termicznych jest taka sama.
Czego jednostką jest normalny metr sześcienny?
Nie jest jednostką objętości lecz jednostką ilości (masy). Taką która w normalnych warunkach fizycznych wypełnia przestrzeń metra sześciennego.
WARTOŚĆ OPAŁOWA I CIEPŁO SPALANIA
SPALANIE CAŁKOWITE i ZUPEŁNE,
REKACJA STECHIOMETRYCZNEGO SPALANIA WĘGLA I WODURU
WSPÓŁCZYNNIK NADMIARU POWIETRZA
Proszę napisać reakcje stechiometrycznego spalania metanu
CH4+202=C02 +H20
Proszę napisać reakcje stechiometrycznego spalania węgla
C+02=C02
Czym jest wartość opałowa?
To ciepło uzyskana przy całkowitym i zupełnym spaleniu jednostki masy paliwa oraz ochłodzeniu produktów spalania do początkowej temperatury, bez uwzględniania ciepła skraplania zawartej w nim pary wodnej ( woda w produktach spalania jako para wodna)
- ilość ciepła z jednostki masy
- spalanie zupełne i całkowite
- produkty ochłodzone do temperatury substratów
- woda w stanie parowym
Co jest większe, ciepło spalania czy wartość opałowa.
Większe jest ciepło spalania albowiem jest to suma wartości opałowej oraz ciepła kondensacji
Czym jest owo ciepło kondensacji?
Owe ciepło zwane jest również ciepłem utajonym jest to ciepło parowania i skraplania(kondensacji). Nazwa wzięła się stąd że ciepło dostarczone podczas przemiany fazowej nie powoduje zmiany temperatury. Nie da się stwierdzić za pomocą tej obserwacji co się dzieje z tym ciepłem.
A co to jest ciepło spalania?
Początek definicji jest taki sam jak przy wartości opałowej. Jest to ilość ciepła uzyskana przy spaleniu jednostki masy ( objętości) paliwa, przy założeniu że spalania ma charakter całkowity i zupełny oraz ochłodzeniu produktów spalania do temperatury substratów. Ale w tym przypadku woda jest w stanie ciekłym.
Czy wartość opałowa decyduje o wysokości temperatury spalania?
Nie, bowiem przy wysokiej wartośći opałowej może wystąpić duża pojemność cieplna spalin. Dobrym przykładem jest gaz koksowniczy, który co prawda ma mniejszą wartość opałową niż metan, ale zapewnia wyższą temperaturę spalania.
Co się robi żeby zwiększyć temperaturę spalania?
- jak najmniejszy optymalny λ
- wzbogacanie powietrza tlenem
- podgrzewanie paliwa i powietrza
- izolowanie cieplne komór spalania
- zmniejszenie zawartości wilgoci i popiołu w paliwie
Napisz ogólny wzór na spalanie węglowodorów
Proszę zdefiniować spalanie niezupełne.
Gdy w produktach spalania występują gazy palny
Proszę zdefiniować spalania niecałkowite
Gdy w produktach spalania się stałe składniki palne.
A co może być tym stałym składnikiem palnym ?
Przyjmuje się że tylko węgiel, w postaci sadzy.
A te gazowe?
Zwłaszcza tlenek węgla który jest gazem palnym
Po co nam pomiar zawartości tlenku węgla w spalinach?
Dla zbadania straty wylotowej
Ile atomów tlenu potrzebne jest na spalenie atomu węgla?
Dwa atomy!
Ile atomów tlenu potrzeba na spalenie atomu wodoru?
Tylko pół atomu tlenu. Czyli wodór jest czterokrotnie mniej tleno żerny niż węgiel.
Proszę napisać reakcje utleniania siarki, węgla i wodoru.
Proszę napisać wzór na minimalne zapotrzebowanie tlenu
A wzór na zapotrzebowanie powietrza
Dlaczego jednak do komory spalania dostarcza się powietrze w nadmiarze?
Aby zapobiec skutkom niedoskonałego wymieszania paliwa z powietrzem. W rzeczywistych warunkach wytworzenie mieszaniny paliwowo powietrznej która gwarantuje spalanie zupełne i całkowite jest bardzo utrudnione.
Co to jest ów stosunek nadmiaru powietrza?
Jest to stosunek rzeczywistej ilości powietrza do ilości teoretycznej.
Kiedy mieszanka jest uboga, a kiedy bogata?
Jak w mieszance utleniacz jest w niedomiarze wówczas jest bogata. Jak występuje nadmiar utleniacza to jest uboga. Uboga – spalanie nadstechiometryczne, bogata – podstechiometryczne.
Od czego on zależy?
Zależy od rodzaju paliwa oraz konstrukcji kotła. Największy nadmiar potrzebują paliwa stałe, zwłaszcza przy spalaniu na ruszcie.
Dlaczego nie może być on ani za duży ani za mały?
Zbyt duży nadmiar powoduje obniżenie temperatury spalania oraz zwiększenie entalpii spalin uchodzących do otoczenia. Za mały nadmiar powoduje ze spalanie jest niezupełne.
Dla rusztu mechanicznego ile będzie wynosił?
1,3 do 1,6
Jak się go mierzy w praktyce?
W praktyce trudno zmierzyć stosunek nadmiaru albowiem w komorach spalania zazwyczaj panuje podciśnienie a więc powietrze jest wsysane przez wszystkie nieszczelności. Dlatego też mierzy się tą wielkość pośrednią za pomocą pomiaru wartość kmax
Co to jest kmax?
Jest to teoretyczny udział molowy dwutlenku węgla w spalinach suchych przy spalaniu zupełnym i całkowitym oraz λ= 1
Ile wynosi kmax dla spalania wodoru?
Wynosi zero, a dla spalania węgla 21%. Najwięcej jest go w gazie wielkopiecowym albowiem zawiera on tlen z redukowanej huty. Im więcej wodoru w paliwie, tym mniejsze kmax. Kmax optymalny dla paleniska rusztowego to kilkanaście procent, trochę większy jest dla pyłowego.
Jakie stężenie wybuchowe ma wodór?
Od 4,5 do 15%
Dlaczego nie schładza się spalin do temperatury poniżej temperatury rosy?
Bowiem po pierwsze trzeba zapewnić odpowiednią temperaturę do wytworzenia ciągu. Po drugie w skroplonej wodzie rozwijają się bezwodniki kwasowe takie jak SO2 i SO3, które prowadzą do korozji elementów komina.
Co się pali w paliwie?
Węgiel oraz wodór. W znacznie mniejszym stopniu siarka.
Co to jest paliwo umowne?
To sztuczna jednostka, która jest równoznaczna wartości opałowej 7000 kcal/kg
Co to jest spiekalność węgla?
Zdolność do sklejania poszczególnych ziaren węgla pod wpływem temperatury, bez doprowadzania do stanu ciekłego.
Gdzie ona jest pożądana?
W kotłach rusztowych, bo są mniejsze straty przesypu przez ruszt. Szczególnie ważna jest przy spalaniu sortymentów mułowych.
Czy to to samo co zlewalnosć żużla?
Nie! Zlewalność żużla zależy od właściwości popiołu, zaś spiekalność węgla zależy od własności substancji palnej.
Proszę coś powiedzieć o wilgoci w węglu.
W węglu mamy wilgoć przemijająca oraz wilgoć higroskopijną. Wilgoć przemijająca uchodzi w szuszeniu w temperaturze pokojowej. Wilgoć pozostała po suszeniu to wilgoć higroskopijna.
Jakie węgle szczególnie są wilgotne?
Węgle brunatne
Czy wilgoć może być pożądana przy spalaniu węgla?
Tak, wilgoć przemijająca do 20 %, jest korzystna w paleniskach rusztowych, ponieważ para wodna katalitycznie działa na spalanie, a po drugie wilgoć spulchnia złoże, dzięki czemu lepiej rozprowadza się powietrze pierwotne.
Czyli Pana zdaniem warto lać wodę do kotła?
Nie, chodzi jedynie o stosunkowo niewielkie ilości. Wilgoć w większym stężeniu jest niepożądana bo powoduje zaklejanie lejów zsypowych, zmusza do podtrzymywania płomienia w kotle. Szczególnie uciążliwa jest w paleniskach pyłowych, bardzo utrudnia przygotowanie pyłu.
Co jest większe, temperatura zapłonu czy samozapłonu węgla?
Temperatura zapłonu jest zawsze wyższa od temperatury samozapłonu
Obieg Clausiusa Rankniena siłowni parowej
Dlaczego w siłowniach parowych stosuje się parę?
Ponieważ dla pary wodnej przemiana izotermiczna jest jednocześnie izobarą, do jej realizacji wystarczy jedynie wymiennik ciepła. A para wodna bo woda jest tania. Duża różnica objętości pomiędzy cieczą a parą.
A jakie ma pod tym względem wady para wodna?
Ma stosunkowo niską temperaturę krytyczną – 374. Nie można wytworzyć pary nasyconej o takiej temperaturze która jest dopuszczalna ze względu na wytrzymałość materiałów konstrukcyjnych.
Co to jest stopień suchości x?
Jest to stosunek masy pary nasyconej suchej do masy pary
Co to jest para wilgotna?
To mieszaniny pary nasyconej suchej oraz wrzącej cieczy o tym samym ciśnieniu i tej samej temperaturze. Jest to więc układ dwufazowy złożony z pary nasyconej suchej oraz cieczy w punkcie pęcherzyków
Co to jest punkt pęcherzyków?
Jest to „punkt na wykresie" w którym pojawiają się pierwsze pęcherzyki pary.
Panie, opisz Pan cały proces parowania izobarycznego
Najpierw woda pobiera ciepło, zwiększając przy tym nieznacznie swoją objętość właściwą. Dochodzi w ten sposób do punktu nasycenia. Temperatura nasycenia jest tym większa im większe jest ciśnienie. W temperaturze nasycenia pojawiają się pierwsze pęcherzyki pary czyli jest to punkt pęcherzyków. Dalsze pobieranie ciepła powoduje izotermiczne wytwarzanie pary.
I powstaje ?
Para nasycona czyli taka będąca w równowadze termodynamicznej z cieczą.
Co się dzieje dalej?
Para nasycona bez kropel to para nasycona sucha. Oznacza się ją z v" i" itd. Dzieje się to w punkcie rosy, gdzie znikają ostanie krople wody.
A co to jest entalpia parowania?
Oznacza się ją jako r. Jest to entalpia od punktu pęcherzyków do punktu rosy
Co dalej?
Dalsze pobieranie ciepła powoduje podwyższenie temperatury pary. Powstaje para przegrzana
Podgrzewanie wody w kotle ma jaki charakter?
Ma charakter izobaryczny
A odparowywanie wody w kotle?
Jest zarówno izobaryczne jak i izotermiczne
A jak traktuje się pompowanie wody?
Jako izochoryczne i izentropowe
Rozprężanie pary jest?
Izentropowe
A czy przegrzewanie pary ma charakter izotermiczny?
W żadnym wypadku! Ma charakter izobaryczny. Przecież na wykresie T/S widać wyraźnie jej wzrost!
Narysuj obieg Clausiusa w T/s oraz p/v i oraz i/s dla pary mokrej[2]
Opisz Pan to coś Pan namalował
Proszę namalować sam układ CR ale dla pary przegrzanej
Opisz co się dzieje w tym układzie
Narysuj obieg rzeczywisty CR w T/S oraz i/s
Sprawność wewnętrzna turbiny to?
Stosunek spadku rzeczywistego do spadku teoretycznego
A co to jest punkt K?
To tam gdzie różnica gęstości pomiędzy gestością pary nasyconej suchej a pary nasyconej mokrej wynosi zero. Obszar położony na lewo odpowiada cieczy, obszar położony na prawo odpowiada parze przegrzanej. Pomiędzy krzywym i jest obszar pary nasyconej mokrej
Nachylenie izobary w układzie i/s jest….
Proporcjonalne do temperatury. W obszarze pary nasyconej mokrej izobary są liniami prostymi o nachyleniu tym większym im większe jest ciśnienie pary.
Na wykresie i/s gdzie zaczyna się linia x=0?
Na początku układu w punkcie ( 0,0)
Na wykresie i/s gdzie jest punkt krytyczny? A właściwie gdzie nie jest
Nie jest na wierzchołku, lecz dla i = 2100, albowiem maksymalna entalpia pary nasyconej suchej jest przy ok. 2,8 Mpa
10 Sprawność obiegu CR, sposoby jej zwiększania
Wymień sposoby zwiększania sprawności obiegu CR
- stosowanie przegrzewania pary
- zwiększanie ciśnienia pary świeżej
-międzystopniowe przegrzewanie pary
- zmniejszanie ciśnienia w skraplaczu
- regeneracja ciepła
Dlaczego dzięki zwiększeniu temperatury przegrzewu pary, uzyskuje się lepszą sprawność?
Dzięki podwyższeniu temp czynnika przy przy pobieraniu ciepła
Dlaczego zwiększanie ciśnienia ma również skutek ujemny?
Gdyż prowadzi do zmniejszania stopnia suchości przy wypływie z turbiny. Trzeba więc go stosować wraz ze zwiększeniem temperatury przegrzewu
- X 2022
Czym się różni ciśnienie absolutne od względnego?
Ciśnienie absolutne jest mierzone od próżni. Ciśnienie względne to ciśnienie względem atmosferycznego. Ciśnienie absolutne jest sumą barometrycznego i względnego.
Podaj wzór na ciśnienie na danej głębokości.
P=wysokość razy przyśpieszenie ziemskie razy gęstość.
Co to jest lepkość dynamiczna?
Komentarze
Prześlij komentarz