Интересный вопрос физика

Question

Кто знает принцип работы ДВС, почему охлажденный пар, который двигает турбину нельзя использовать повторно без выпуска в атмосферу?


Все равно же придется сжимать другой пар.

Answer 1

Охлаждённый пар из турбины действительно нельзя эффективно использовать повторно в процессе работы парового двигателя или турбинной установки без выпуска в атмосферу или конденсации. Это связано с несколькими физическими и термодинамическими причинами:

-

# *Уменьшение энтропии и принцип второго начала термодинамики*
После прохождения через турбину пар сильно расширяется, теряет свою энергию и становится слишком холодным и низкоэнергетическим для прямого повторного использования. Чтобы пар вновь стал полезным, его нужно нагреть и сжать, что требует значительных затрат энергии.

-

# *Невыгодность сжатия пара*
Сжатие пара до состояния, в котором его можно вновь использовать для работы, крайне энергоёмко по сравнению с подачей нового пара. Легче и эффективне создать пар заново из воды с помощью нагрева, чем затрачивать энергию на сжатие пара.

-

# *Конденсация для повторного использования*
В большинстве установок охлаждённый пар сначала конденсируют до жидкой воды (в конденсаторах) , а затем эту воду используют повторно. Конденсация позволяет устранить проблему низкой плотности пара, ведь жидкость сжать намного легче, чем газ.

-

# *Проблемы с остаточным давлением*
Охлаждённый пар имет низкое давление, поэтому турбина не сможет эффективно использовать его повторно. Пар необходимо довести до начального давления и температуры, чтобы цикл мог начаться заново. Это сложне и мене эффективно, чем начинать с новой порции пара.

-

# *Практическое решение: цикл Ренкина*
В классических тепловых установках, таких как паровые электростанции, используется *цикл Ренкина*. После выхода из турбины пар конденсируется в жидкость, а затем насосы возвращают эту воду в котёл для повторного нагрева и преобразования в новый пар. Таким образом, жидкость используется повторно, а пар — нет.

-

# *Почему выпускают пар в атмосферу? *
В некоторых случаях (например, на старых или упрощённых установках) пар выпускают в атмосферу, если нет системы конденсации. Это бывает оправдано в локальных или маломощных установках, но с точки зрения экономики и экологии такое решение неэффективно.

-

Таким образом, ключевая проблема — в сложности сжатия и восстановления пара. Конденсация и повторный нагрев воды — боле эффективный способ замкнуть цикл.