Elektrárny 1 Přednáška č.3

Přednáška č.3 Problematika pracovní látky TO Pracovní látka v TO v 1 fázovém prostředí Stanovení hodnot potřebných pro výpočet účinnosti TO Rovnice pro ideální plyny TO s látkou v 1 fázovém prostředí (Braytonův oběh) Výpočet účinnosti plynových oběhů Pracovní látky v TO procházející dvěma fázemi Zněna skupenství - výroba páry Parní oběhy – RC oběh Přednášky E1 - 2010

Energetická bilance pracovní látky v TO QO Wt QP Přednášky E1 - 2010

Uzavřený vs. Otevřený TO TMAX Tepelný zdroj motor QP QO Wt Wt QP Tepelný zdroj Tepelný motor QO TOK Přednášky E1 - 2010

Uzavřený vs. Otevřený TO – stavové hodnoty pracovní látky T3=TMAX= TA 3 3 Tepelný zdroj motor QP QO Wt Wt QP Tepelný zdroj Tepelný motor 2 2 4 4 1 1 QO T1=T4=TOK= TB T1~T4=TOK= TB Přednášky E1 - 2010

Izotermický přívod tepla Izotermický odvod tepla Carnotův oběh - TO T 2 p 2 3 TA 3 wt 1 1 TB 4 4 qB v s Izotermický přívod tepla Adiabatická komprese Izotermická komprese Izotermická expanze Adiabatická expanze Carnotův cyklus: Izotermický odvod tepla Přednášky E1 - 2010

Uzavřený vs. Otevřený TO – potřebná energetická zařízení T3=TMAX= Ta 3 3 Wt Wt QP Tepelný zdroj QP Tepelný motor Tepelný zdroj Tepelný motor 2 2 4 4 1 QO 1 QO T1~T4=TOK= Tb T1=T4=TOK= Tb Oběhové čerpadlo - adiabatická komprese Přednášky E1 - 2010

Adiabatická komprese - kompresor T1, p1 QP p1÷p4 p2÷p3 T3 Wt QO Přednášky E1 - 2010

Adiabatická komprese – oběhové (napájecí čerpadlo) QO T3 Wt T1, p4 p1 p2÷ p3 QP Přednášky E1 - 2010

TO – při konstantním tlaku – stavové veličiny 2 p 3 3 TA 2 wt TB 1 4 4 1 v s Řešení energetického výpočtu = zisk technické práce, účinnost: Měrná práce se vždy algebraickým součtem objemových nebo tlakových prací Přednášky E1 - 2010

Výpočet pomocí tlakových prací - wp Adiabatické změny dq = 0: Tlakové změny dp = 0 Celková práce: Pokud je cp = konst. (ideální pracovní látka): Musíme znát hodnoty entalpí, nebo měrné teplo a teploty Dvě hodnoty vždy známe – tlak: okolí přívodu tepla do TO - teplota: okolí max. teplota v TO Přednášky E1 - 2010

Výpočet pomocí objemových prací - wv Adiabatické změny dq = 0: Tlakové změny p = konst: Celková práce: Musíme znát hodnoty entalpií, měrného tepla a teploty K dispozici jsou dvě hodnoty tlaků a teplot Pro výpočet potřebuje zjistit další dva stavy pracovní látky – musíme znát průběh změny mezi dvě stavy – jeden známe druhý chceme spočítat – STAVOVÁ ROVNICE Přednášky E1 - 2010

Princip jednorázové (objemové) práce F dW = F.dl = p.S.dl=p.dV V1 V2 P dV p V Přednášky E1 - 2010

Ideální pracovní látka skutečné plyny se svými vlastnostmi přibližují k vlastnostem ideálního plynu, mají-li dostatečně vysokou teplotu a nízký tlak zanedbání vzájemného působení mezi molekulami ideálního plynu znamená, že celková potenciální energie je nulová proto vnitřní energie ideálního plynu je rovna celkové kinetické energii soustavy molekul tohoto plynu molekuly ideálního plynu konají translační a víceatomové molekuly i rotační a kmitavý pohyb Přednášky E1 - 2010

Energetická stavová rovnice ideální pracovní látky Kinetická energie jedné molekuly plynu je závislá na teplotě podle vztahu V tomto vztahu se objevuje konstanta k jedná se o Boltzmannovu konstantu, její hodnota je: Přednášky E1 - 2010

Energetická stavová rovnice ideální pracovní látky Pro střední hodnotu tlaku platí. je hustota molekul: pV = NkT Přednášky E1 - 2010

Stavová rovnice pro ideální plyn Plyn, který je v rovnovážném stavu, lze charakterizovat stavovými veličinami: termodynamickou teplotou T, tlakem p, objemem V a počtem částic N (popř. látkovým množstvím n, hustou plynu ρ, hmotností plynu m atd.) Rovnice, která vyjadřuje vztahy mezi těmito veličinami se nazývá stavová rovnice. Přednášky E1 - 2010

pV = nRT Stavová rovnice kde NAk = R R je molární plynová konstanta R = 8,31J.K-1mol-1 Při stavové změně ideálního plynu stále hmotnosti je Přednášky E1 - 2010