Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 16. 21 april 1953 - Förluster och verkningsgrader hos värmemotorer, av Harald Lange
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Ib april 1953
327
Förluster och verkningsgrader
hos värmemotorer
Tekn. lic. Harald Lange, Karlskrona
Under senare år har då och då i såväl svenska
soin utländska tekniska skrifter framhållits att
definitionerna för verkningsgrader inom
värmekrafttekniken är mogna för en omarbetning. Man
har framhållit att grundläggande för
förlust-och verkningsgradsberäkningar bör vara
kännedomen om de entropiförändringar som sker inom
maskinanläggningen. Trots dess fundamentala
betydelse har emellertid entropibegreppet,
troligen på grund av sin svårdefinierbarhet,
förblivit något som man endast motvilligt ger sig i lag
med på allvar. Värmeteknikerna har därför
hållit fast vid de traditionella
förlustberäkningsmetoderna, varigenom användbara hjälpmedel
kommit att förbli mer eller mindre outnyttjade.
Förenklad teori
Om man tar ut värmemängden dQ ur en
värmekälla vid temperaturen T± och T0 är
omgivningens temperatur, så torde det kunna få anses som
självklart att uttrycket (\ — T0/Tx) dvs.
Carnot-verkningsgraden, anger den del av dQ, som man
maximalt kan tillgodogöra sig i en
kraftanläggning.
Tillför man samma värmemängd dQ genom
värmeöverföring till ett arbetsmedium vid
temperaturen T2 får man en sänkning av det
teoretiskt utvinnbara arbetet till dQ (1 — T0/T2).
Förlusten vid värmeöverföringen är sålunda
dQ (l/r2— 1/TO To. Häri kan uttrycken dQ/T2
och dQ/Ti ersättas med dS2 resp. dSi (S2 och Si
anger entropin hos arbetsmediet resp.
värmekällan) och förlusten fås av produkten av den
resulterande entropiökningen dS2 — dSi och
omgivningens temperatur T0.
Temperaturfall i samband med
värmeöverföring är som regel den största förlustorsaken
inom ångkraftanläggningar, men även vid andra
typer av värmemotorer framkommer förluster
av samma orsak. En annan viktig förlustorsak
är friktion, speciellt i samband med
arbets-inediets rörelser. De hydrodynamiska
förlusterna beräknas såsom friktions- och
virvelmotståndskrafternas arbete per kg arbetsmedium
och representeras i ett T—S-diagram för
arbetsmediet av ytan $TdS. Denna yta anger en
536.755
621.1.016.7
värmemängd Q, som tillförts arbetsmediet.
Betraktas den differentiella delen dQ måste härav
(dvs. av den hydrodynamiska förlusten) delen
(1 — To/T) i analogi med vad som ovan sagts i
en förlustfri maskin kunna utnyttjas för
produktion av nyttig energi. Förlusten inom den
betraktade differentiella delen av arbetsförloppet
är sålunda T0dQ/T = T0dS, dvs. på samma sätt
som förut produkten av entropiökningen och
omgivningens temperatur.
Utgår man från att bränslets värmevärde är
ekvivalent med det i en ideal maskin maximalt
utvinnbara arbetet så erhålles förlusterna vid
förbränningen på följande sätt.
Bränsleluft-blandningen tänkes omvandlas till rökgaser vid
den temperatur, med vilken den införes i
förbränningskammaren. Härefter tillföres en
värmemängd motsvarande bränslets värmevärde så att
förbränningstemperaturen uppnås. På samma
sätt som tidigare erhålles av den vid
temperaturen T tillförda differentiella värmemängden
dQ förlusten T0dQ/T = T0dS, där dS är
rökgasens entropiökning. De totala förlusterna fås
sålunda av T0 (Sf — St) där Sf och Si anger
rökgasernas entropi vid förbränningstemperaturen
resp. temperaturen hos bränsleluftblandningen
vid inströmningen i förbränningskammaren.
Det har ibland förfäktats att de irreversibla
sammanblandningar av gaser som förekommer vid
förbränningar och som medför avsevärd
entropiökning inom arbetsmediet skulle ogynnsamt
påverka arbetsprocessen. Det har i motsats härtill
gjorts försök att påvisa att förluster icke
uppstår i samband med entropiökning av nämnda
orsak. I detta sammanhang må endast
framhållas, att det ur ett bränsle maximalt utvinnbara
arbetet strängt teoretiskt sett icke är ekvivalent
med dess värmevärde utan måste beräknas
såsom det arbete, som vid en reversibel reaktion
mellan bränsle och luft erhålles i en ideal
maskin, t.ex. van t’Hoffs isotermiska maskin (se
t.ex. Stodola5).
Om en sådan maskin kunde förverkligas skulle
en sammanblandning av två gasformiga
bränslen medföra en minskad arbetsutveckling, vilken
minskning vore ekvivalent med produkten av
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
