Почему участок турбины на T–s вертикальный?

Идеальную турбину моделируют как обратимое адиабатическое (изоэнтропическое) расширение: удельная энтропия постоянна, температура падает — на плоскости s–T это вертикальный отрезок.

Почему P–v похож на «перекошенный прямоугольник»?

Удельный объём жидкости в насосе почти не меняется, у пара он гораздо больше. Эскиз подчёркивает контраст для наглядности; реальные расчёты делают по свойствам пара.

Это ли η (прокси) настоящий КПД установки?

Нет. Это грубое отношение, собранное из схематичного многоугольника в нормированных координатах T–s. Реальный КПД требует энтальпий из таблиц или программ и учёта необратимостей турбины и насоса.

Цикл Ранкина (пар)

T–s с паровым куполом + схематичный P–v: насос, котёл, турбина, конденсатор; ползунки x₄ и давления.

Цикл Ранкина

Конденсатор ṕ (норм.)0.22

Котёл ṕ (норм.)0.72

Степень сухости на выходе турбины x₄0.9

Скорость анимации0.34×

Идеальный насыщенный цикл Ранкина: насос 1→2, изобарный подвод тепла 2→3, изоэнтропическое расширение 3→4, изобарный отвод 4→1. Состояние 4 задаётся x₄ при давлении конденсатора; энтропия постоянна на 3→4. Диаграммы схематичны (не таблицы пара).

Измеренные величины

T̂_нас конденсатора0.604отн.

T̂_нас котла0.822отн.

x₄0.90

η (прокси по диаграмме)32.0%

1 − T̂_C / T̂_H (купол)26.5%

О модели

Идеальный цикл Ранкина описывает паровую электростанцию: питательная вода сжимается насосом до давления котла (небольшой прирост энтальпии), тепло подводится при почти постоянном давлении (подогрев, испарение под паровым куполом, при необходимости перегрев), в турбине пар расширяется изоэнтропически (на T–s — вертикаль), в конденсаторе тепло отводится при низком давлении, обычно получая насыщенную жидкость. Используется тот же схематичный купол, что и в симуляторе влажного пара: нормированные давления конденсатора и котла задают уровни насыщения, степень сухости x₄ на выходе турбины фиксирует энтропию расширения. Второй режим — качественный цикл P–v от тех же ползунков. Величина «η (прокси)» иллюстративна и не заменяет расчёт по таблицам пара.

Для кого: Студенты инженерной термодинамики; дополняет симуляторы Карно, Отто, Дизеля и Стирлинга.

Ключевые понятия

цикл Ранкина
диаграмма T–s
паровой купол
степень сухости на выходе турбины
изобарный подвод тепла
изоэнтропическое расширение
конденсатор

Как это работает

Идеальный цикл Ранкина для паровой турбины: жидкость сжимают насосом (малый подъём T и h), в котле воду нагревают и испаряют при почти постоянном давлении (на T–s под куполом — горизонталь, затем перегрев вверх-вправо), в турбине пар расширяют с постоянной энтропией (вертикаль на T–s), в конденсаторе отводят тепло при давлении конденсатора. Здесь координаты нормированы для формы, а не по таблицам водяного пара.

Основные формулы

Идеал: q_вн = h₃ − h₂, q_отв = h₄ − h₁, w_т = h₃ − h₄, w_н = h₂ − h₁ · η = w_ост / q_вн

Изоэнтропическая турбина: s₃ = s₄ · Влажный пар на выходе: s₄ = (1−x₄) s_f + x₄ s_g при ṕ_конд

Часто задаваемые вопросы

Почему участок турбины на T–s вертикальный?: Идеальную турбину моделируют как обратимое адиабатическое (изоэнтропическое) расширение: удельная энтропия постоянна, температура падает — на плоскости s–T это вертикальный отрезок.
Почему P–v похож на «перекошенный прямоугольник»?: Удельный объём жидкости в насосе почти не меняется, у пара он гораздо больше. Эскиз подчёркивает контраст для наглядности; реальные расчёты делают по свойствам пара.
Это ли η (прокси) настоящий КПД установки?: Нет. Это грубое отношение, собранное из схематичного многоугольника в нормированных координатах T–s. Реальный КПД требует энтальпий из таблиц или программ и учёта необратимостей турбины и насоса.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 46 в «Термодинамика».

Вся категория →

НовоеШкольные