سرعت جریان جرم در یک چرخه ترمودینامیکی
به عنوان مثال اگر سرعت جریان جرم توربین 100 کیلوگرم در ثانیه باشد ، آیا سرعت جریان جرم برای دیگ بخار / کندانسور / کمپرسور یا پمپ نیز 100 کیلوگرم در ثانیه است؟آیا سرعت جریان جرم در یک چرخه ترمودینامیکی ثابت است؟به طور کلی:
بستگی دارد
در اینجا نحوه
اگر یکی از اجزای شما بر پمپاژ / جوشاندن تأثیر بگذارد ، البته سرعت جریان جرم شما تغییر خواهد کرد ، ممکن است به صورت دوره ای تغییر کند یا ممکن است تغییر نکند. همچنین ممکن است نشتی یا چیزی وجود داشته باشد که با مایعات شما تداخل داشته باشد ، البته باعث کاهش سرعت جریان جرم شما می شود.
اما بیشتر ، در چرخه های ترمودینامیکی عمومی ، نیازی به نگرانی نیست. از آنجا که آنها با اجزای ساده (دیگ بخار / پمپ / توربین / کندانسور) ساخته می شوند و عاملی نیستند که سرعت جریان جرم بستگی دارد.
اگر ما در مورد چرخه Rankine و Carnot خاص باشیم. فرضیات شما در حقیقت درست است!
درباره چرخه رانکین
این "به طور مداوم مورد استفاده مجدد قرار می گیرد" به این معنی است که جرم کل سیال در چرخه ثابت است ، بنابراین شما باید از مایع مشابه در همان سیستم استفاده کنید. تا زمانی که نقصی در یکی از قسمت های شما وجود نداشته باشد ، می توانید مطمئن باشید که سرعت جریان جرم ثابت است.
درباره چرخه کارنو[img]https://s4.uupload.ir/files/g2zfs_0p8e.png [/img]
کارنو
چرخه کارنو یک چرخه ترمودینامیکی نظری است که توسط نیکلاس لئونارد سادی کارنو در سال 1824 پیشنهاد شد و توسط دیگران در دهه های 1830 و 1840 گسترش یافت. این محدودیت بالایی را در کارایی که هر موتور ترمودینامیکی کلاسیک می تواند در هنگام تبدیل گرما به کار بدست آورد ، یا برعکس ، کارایی سیستم تبرید در ایجاد اختلاف دما (به عنوان مثال تبرید) با استفاده از کار در سیستم فراهم می کند. این یک چرخه ترمودینامیکی واقعی نیست بلکه یک ساختار نظری است.
بنابراین می دانیم که این تئوری است. اما دوباره ، اگر ما در مورد "یک سیستم بسته ساده (تجزیه و تحلیل توده کنترل)" صحبت کنیم ، بله ، چرخه کارنو به دلیل همان دلیل چرخه رانکین با سرعت جریان جرم ثابت کار می کند.
چگونه در چرخه رانکین توربین انرژی بیشتری نسبت به پمپ تولید می کند؟در چرخه رانکین دیگ بخار وجود دارد که آب در آن بخار گرم می شود. در ورودی یک پمپ وجود دارد که آب بیشتری را تحویل می دهد و در خروجی یک توربین وجود دارد که انرژی بخار فشرده را می گیرد.
فشار بخار تقریباً برابر با توربین و پمپ است. فشار بخش دیگ بخار.
چه عاملی باعث می شود که بخار به جای پشتیبان گیری و مجبور کردن پمپ به عقب ، توربین را تأمین کند؟ - خوب ، این یکی ساده است ، قدرت تحویل پمپ است. اما چگونه است که توربین انرژی بیشتری نسبت به پمپ تولید می کند؟ به هر حال پمپ باید بر همان فشاری که توربین را تحریک می کند غلبه کند و به همان اندازه آبی که به عنوان بخار خارج می شود ، برسد. من عنصر قابل توجهی از دستگاه را از دست داده ام. چیه؟فشار نیرو / مساحت است ، اگر ناحیه ارائه شده توسط پروانه پمپ کوچکتر از مساحتی باشد که بخار باید از دیگ بخار خارج شود و توربین و پمپ هر دو به هم متصل شوند ، فشار مشابه منجر به نیروی کمتری روی پمپ نسبت به توربین است.
مثال :بیایید فرض کنیم پمپ یک پمپ پیستونی است ، و در سمت بخار یک موتور پیستون وجود دارد (برای سادگی). در قسمت خاصی از چرخه ، هر دو پیستون پمپ و دریچه های پیستون موتور به سمت دیگ بخار باز هستند (پمپ آب را به دیگ بخار می رساند و موتور بخار را از دیگ بخار می گیرد).
بیایید بگوییم "صورت" پیستون پمپ 10 سانتی متر مربع است ، در حالی که پیستون موتور بخار 100 سانتی متر مربع است. بیایید فرض کنیم فشار بر دیگ 200kPascal است. این بدان معنی است که پیستون پمپ باید در برابر 200000N / M² * 0.001M² = 200N نیرو حرکت کند. در حالی که این فشار بر روی موتور بخار $200000N/M² * 0.1M² = 20kN.$ تولید می کند. واضح است که در یک ارتباط مستقیم بین پمپ و موتور ، موتور بخار نیرویی بسیار بیشتر از نیاز پمپ برای تغذیه آب داخل دیگ در برابر گرادیان فشار تولید می کند.
برای مقایسه ، فرض کنید که به جای پمپاژ آب به دیگ بخار ، پمپ بخار می گیرد و آن را به دیگ بخار پمپ می کند. اگر پیستون پمپ کوچکتر باشد (به معنای یک ضربه یا سوراخ کوچکتر است) ، مقدار توده آبی که از طریق موتور از دیگ بخار خارج می شود بیشتر از مقدار جرمی است که از طریق پمپ به دیگ بخار می رسد. در صورت مساوی بودن هر دو موتور هیچ قدرتی تولید نمی کند. در حالی که اگر پمپ بتواند بخار بیشتری از مقدار خروجی آن در دیگ بخار قرار دهد ، شما یک منبع تغذیه واحد بالا خواهید داشت - یعنی از قوانین ترمودینامیک سرپیچی کنید. بزودی جرم دیگ بخار تمام می شود تا گرم شود.
بستگی دارد
در اینجا نحوه
اگر یکی از اجزای شما بر پمپاژ / جوشاندن تأثیر بگذارد ، البته سرعت جریان جرم شما تغییر خواهد کرد ، ممکن است به صورت دوره ای تغییر کند یا ممکن است تغییر نکند. همچنین ممکن است نشتی یا چیزی وجود داشته باشد که با مایعات شما تداخل داشته باشد ، البته باعث کاهش سرعت جریان جرم شما می شود.
اما بیشتر ، در چرخه های ترمودینامیکی عمومی ، نیازی به نگرانی نیست. از آنجا که آنها با اجزای ساده (دیگ بخار / پمپ / توربین / کندانسور) ساخته می شوند و عاملی نیستند که سرعت جریان جرم بستگی دارد.
اگر ما در مورد چرخه Rankine و Carnot خاص باشیم. فرضیات شما در حقیقت درست است!
درباره چرخه رانکین
این "به طور مداوم مورد استفاده مجدد قرار می گیرد" به این معنی است که جرم کل سیال در چرخه ثابت است ، بنابراین شما باید از مایع مشابه در همان سیستم استفاده کنید. تا زمانی که نقصی در یکی از قسمت های شما وجود نداشته باشد ، می توانید مطمئن باشید که سرعت جریان جرم ثابت است.
درباره چرخه کارنو[img]https://s4.uupload.ir/files/g2zfs_0p8e.png [/img]
کارنو
چرخه کارنو یک چرخه ترمودینامیکی نظری است که توسط نیکلاس لئونارد سادی کارنو در سال 1824 پیشنهاد شد و توسط دیگران در دهه های 1830 و 1840 گسترش یافت. این محدودیت بالایی را در کارایی که هر موتور ترمودینامیکی کلاسیک می تواند در هنگام تبدیل گرما به کار بدست آورد ، یا برعکس ، کارایی سیستم تبرید در ایجاد اختلاف دما (به عنوان مثال تبرید) با استفاده از کار در سیستم فراهم می کند. این یک چرخه ترمودینامیکی واقعی نیست بلکه یک ساختار نظری است.
بنابراین می دانیم که این تئوری است. اما دوباره ، اگر ما در مورد "یک سیستم بسته ساده (تجزیه و تحلیل توده کنترل)" صحبت کنیم ، بله ، چرخه کارنو به دلیل همان دلیل چرخه رانکین با سرعت جریان جرم ثابت کار می کند.
چگونه در چرخه رانکین توربین انرژی بیشتری نسبت به پمپ تولید می کند؟در چرخه رانکین دیگ بخار وجود دارد که آب در آن بخار گرم می شود. در ورودی یک پمپ وجود دارد که آب بیشتری را تحویل می دهد و در خروجی یک توربین وجود دارد که انرژی بخار فشرده را می گیرد.
فشار بخار تقریباً برابر با توربین و پمپ است. فشار بخش دیگ بخار.
چه عاملی باعث می شود که بخار به جای پشتیبان گیری و مجبور کردن پمپ به عقب ، توربین را تأمین کند؟ - خوب ، این یکی ساده است ، قدرت تحویل پمپ است. اما چگونه است که توربین انرژی بیشتری نسبت به پمپ تولید می کند؟ به هر حال پمپ باید بر همان فشاری که توربین را تحریک می کند غلبه کند و به همان اندازه آبی که به عنوان بخار خارج می شود ، برسد. من عنصر قابل توجهی از دستگاه را از دست داده ام. چیه؟فشار نیرو / مساحت است ، اگر ناحیه ارائه شده توسط پروانه پمپ کوچکتر از مساحتی باشد که بخار باید از دیگ بخار خارج شود و توربین و پمپ هر دو به هم متصل شوند ، فشار مشابه منجر به نیروی کمتری روی پمپ نسبت به توربین است.
مثال :بیایید فرض کنیم پمپ یک پمپ پیستونی است ، و در سمت بخار یک موتور پیستون وجود دارد (برای سادگی). در قسمت خاصی از چرخه ، هر دو پیستون پمپ و دریچه های پیستون موتور به سمت دیگ بخار باز هستند (پمپ آب را به دیگ بخار می رساند و موتور بخار را از دیگ بخار می گیرد).
بیایید بگوییم "صورت" پیستون پمپ 10 سانتی متر مربع است ، در حالی که پیستون موتور بخار 100 سانتی متر مربع است. بیایید فرض کنیم فشار بر دیگ 200kPascal است. این بدان معنی است که پیستون پمپ باید در برابر 200000N / M² * 0.001M² = 200N نیرو حرکت کند. در حالی که این فشار بر روی موتور بخار $200000N/M² * 0.1M² = 20kN.$ تولید می کند. واضح است که در یک ارتباط مستقیم بین پمپ و موتور ، موتور بخار نیرویی بسیار بیشتر از نیاز پمپ برای تغذیه آب داخل دیگ در برابر گرادیان فشار تولید می کند.
برای مقایسه ، فرض کنید که به جای پمپاژ آب به دیگ بخار ، پمپ بخار می گیرد و آن را به دیگ بخار پمپ می کند. اگر پیستون پمپ کوچکتر باشد (به معنای یک ضربه یا سوراخ کوچکتر است) ، مقدار توده آبی که از طریق موتور از دیگ بخار خارج می شود بیشتر از مقدار جرمی است که از طریق پمپ به دیگ بخار می رسد. در صورت مساوی بودن هر دو موتور هیچ قدرتی تولید نمی کند. در حالی که اگر پمپ بتواند بخار بیشتری از مقدار خروجی آن در دیگ بخار قرار دهد ، شما یک منبع تغذیه واحد بالا خواهید داشت - یعنی از قوانین ترمودینامیک سرپیچی کنید. بزودی جرم دیگ بخار تمام می شود تا گرم شود.
۳.۰k
۰۷ تیر ۱۴۰۰
دیدگاه ها (۱)
هنوز هیچ دیدگاهی برای این مطلب ثبت نشده است.