Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Расчет цикла Карно применительно к тепловому двигателю.




 

Рабочее тело в цикле Карно – 1 кг сухого воздуха. Предельные температуры рабочего тела в цикле: наибольшая t1, наименьшая t3 (табл. 4). Предельные давления рабочего тела в цикле: наибольшее р1, наименьшее р3 (табл. 4).

 

Таблица 4.

 

Показатели Предпоследняя цифра шифра
                   
Температура Воздуха, 0С t1 t3                                        
    Давление, Мпа р1 р3 Последняя цифра шифра
                   
  0,16   2,8 0,1   0,15   2,5 0,12   0,125   4,2 0,1   3,5 0,11   2,5 0,13   4,8 0,14   0,17

 

 
Определить: 1) основные параметры рабочего тела в характерных точках цикла; 2) количество теплоты, подведенное в цикле; 3) количество теплоты, отведенное в цикле; 4) полезную работу, совершенную рабочим телом за цикл; 5) термический КПД цикла; 6) изменение энтропии в изотермических процессах цикла.

Построить цикл (в масштабе) в координатах p- v и T-s.

Ответить в письменном виде на следующие вопросы:

1. Из каких процессов состоит цикл Карно?

2. Что показывает термический КПД цикла теплового двигателя?

3. В какой диаграмме и какой площадью можно проиллюстрировать полезную работу, совершаемую рабочим телом в цикле?

4. В какой диаграмме и какой площадью можно проиллюстрировать количество теплоты, участвующее в процессе?

Литература: [2, C. 99-101, 88-94]; [4, C. 136, 149-152].

 

Задача №4.

 

Расчет процесса адиабатического расширения водяного пара.

 

Рабочее тело – водяной пар, имеющий в начальном состоянии давление р1 и температуру t1 (табл. 5). Масса рабочего тела – М (табл. 5). Пар расширяется до давления р2 (табл. 5).

Схематически построить процесс адиабатического расширения водяного пара в диаграмме h-s.

Таблица 5.

 

Показатели Предпоследняя цифра шифра
                   
Температура t1, 0С Давление (абс.) р1, Мпа                    
    Масса М, кг Давление (абс.) р2, Мпа Последняя цифра шифра
                   
  0,003   0,004   0,005   0,006   0,007   0,008   0,009   0,010   0,015   0,020

 

 

Определить: 1) уд. объем и энтальпию пара в начальном состоянии; 2) температуру, уд. объем, степень сухости и энтальпию пара в конечном состоянии; 3) значения внутренней энергии пара до и после расширения; 4) работу расширения пара в адиабатном процессе.

 
К решению задачи приложить схему построения процесса в координатах h-s.

Ответить в письменном виде на следующие вопросы:

1. Каковы особенности адиабатного процесса?

2. Какой пар называется сухим, влажным, перегретым?

3. В каком состоянии водяной пар находится в начале процесса?

4. В какое состояние пар перешел в конце процесса?

5. Каков физический смысл энтальпии водяного пара в данном, конкретном состоянии?

Литература: [2, C. 169-171, 173-179]; [4, C. 136, 179-217].

 

Задача №5.

 

Определение технико-экономических показателей теоретического цикла Ренкина.

 

Паротурбинная установка работает по теоретическому циклу Ренкина. Давление и температура водяного пара на выходе из парогенератора (перед турбиной): р1 и t1; давление пара после турбины (в конденсаторе) р2.

Определить термический коэффициент полезного действия цикла ηt и теоретический удельный расход пара d, кг/(кВт·ч) при следующих условиях работы установки:

I - р1, t1 и р2. (все параметры взять из табл. 6);

II - р1, t1 (табл. 6); р2 (табл. 7);

III - р1, t1 и р2. (все параметры взять из табл. 7).

Сделать вывод о влиянии уровня начальных параметров состояния пара и давления пара после турбины на значения термического КПД цикла Ренкина и удельного расхода пара.

К решению задачи приложить принципиальную схему паротурбинной установки, изображение цикла Ренкина в координатах p- v и T-s, также изображение процесса расширения пара в турбине в диаграмме h -s.

 

Таблица 6.

 

Показатели Последняя цифра шифра
                   
Начальное давление P1, Мпа Температура t1,0С Конечное давление P2, Мпа   0,5   0,1   0,8   0,1   1,2   0,1   1,6   0,1   2,5   0,1     0,1     0,1   2,9   0,1   3,5   0,1     0,1

 

 

 
Таблица 7.

 

Показатели Предпоследняя цифра шифра
                   
Начальное давление P1, Мпа Температура t1,0С Конечное давление P2, Мпа     0,05     0,02     0,01     0,008     0,007     0,006     0,005     0,004     0,003     0,002

 

Литература: [2, C. 270-275]; [4, C. 239-245, 252-255].

 

Задача №6.

 

Определение скорости истечения водяного пара из сопловых устройств.

 

Определить теоретическую скорость истечения водяного пара из суживающегося сопла и из сопла Лаваля. Начальные давление и температура пара: р1 и t1 (табл. 8). Давление среды, в которую происходит истечение пара, р2 (табл. 8).

Таблица 8.

 

Показатели Последняя цифра шифра
                   
Давление (абс.) р1, Мпа Температура t1, 0С 0,8   1,6     3,5              
    Давление р2, Мпа Предпоследняя цифра шифра
                   
0,005 0,01 0,05 0,02 0,04 0,003 0,03 0,04 0,008 0,01

 

К решению задачи приложить изображения адиабатных процессов истечения пара из сопловых устройств в диаграмме h-s.

Дать эскизы профилей суживающегося сопла и сопла Лаваля.

Ответить в письменном виде на следующие вопросы:

1. При каких условиях возникает критическая скорость истечения газа (пара)?

2. Дать характеристику скорости истечения газа (пара) из суживающегося сопла при р2 > р2КР

3. Дать характеристику скорости истечения газа (пара) из суживающегося сопла при р2 ≤ р2КР

 
4. Дать характеристику скорости истечения газа (пара) из сопла Лаваля при р2 < р2КР

Литература: [2, C. 193-197]; [4, C. 218-222, 230-231].

 

 

Приложения

 

Средняя массовая теплоемкость газов при постоянном давлении

Cp, кДж/(кг·К)

 

  t, 0С   O2 N2 СО СО2 H2O SO2 Воздух (абсолютно сухой)
  0,9148 1,0304 1,0396 0,8148 1,8594 0,607 1,0036
  0,9232 1,0316 1,0417 0,8658 1,8728 0,636 1,0061
  0,9353 1,0346 1,0463 0,9102 1,8937 0,662 1,0115
  0,9500 1,0400 1,0538 0.9487 1,9192 0,687 1,0191
  0,9651 1,0475 1,0634 0,9826 1,9477 0,708 1,0283
  0,9793 1,0567 1,0748 1,0128 1,9778 0,724 1,0387
  0,9927 1,0668 1,0861 1,0396 2,0092 0,737 1,0496
  1,0048 1,0777 1,0978 1,0639 2,0419 0,754 1,0605
  1,0157 1,0881 1,1091 1,0852 2,0754 0,762 1,0710
  1,0258 1,0982 1,1200 1,1045 2,1097 0,775 1,0815
  1,0350 1,1078 1,1304 1,1225 2,1436 0,783 1,0907
  1,0434 1,1170 1,1401 1,1384 2,1771 0,791 1,0999
  1,0509 1,1258 1,4493 1,1530 2,2106 0,795 1,1082
  1,0580 1,1342 1,1577 1,1660 2,2429 - 1,1166
  1,0647 1,1422 1,1656 1,1782 2,2743 - 1,1242
  1,0714 1,1497 1,1731 1,1895 2,3048 - 1,1313
  1,0773 1,1564 1,1798 1,1995 2,3346 - 1,1380
  1,0831 1,1631 1,1865 1,2091 2,3630 - 1,1443
  1,0886 1,1690 1,1924 1,2179 2,3907 - 1,1501
  1,0940 1,1748 1,1983 1,2259 2,4166 - 1,1560
  1,0990 1,1803 1,2033 1,2334 2,4422 - 1,1610

 

 


Средняя массовая теплоемкость газов при постоянном объеме

C V, кДж/(кг·К)

 

  t, 0С   O2 N2 СО СО2 H2O SO2 Воздух (абсолютно сухой)
  0,6548 0,7352 0,7427 0,6259 1,3980 0,477 0,7164
  0,6632 0,7365 0,7448 0,6770 1,4114 0,507 0,7193
  0,6753 0,7394 0,7494 0,7214 1,4323 0,532 0,7243
  0,6900 0,7448 0,7570 0,7599 1,4574 0,557 0,7319
  0,7015 0,7524 0,7666 0,7938 1,4863 0,578 0,7415
  0,7193 0,7616 0,7775 0,8240 1,5160 0,595 0,7519
  0,7827 0,7716 0,7892 0,8508 1,5474 0,607 0,7624
  0,7448 0,7821 0,8009 0,8746 1,5805 0,624 0,7733
  0,7557 0,7926 0,8122 0,8964 1,6140 0,632 0,7842
  0,7658 0,8030 0,8231 0,9157 1,6483 0,645 0,7942
  0,7750 0,8127 0,8336 0,9332 1,6823 0,653 0,8039
  0,7834 0,8219 0,8432 0,9496 1,7158 0,662 0,8127
  0,7913 0,8307 0,8566 0,9638 1,7488 0,666 0,8215
  0,7984 0,8390 0,8608 0,9772 1,7815 - 0,8294
  0,8051 0,8470 0,8688 0,9893 1,8129 - 0,8369
  0,8114 0,8541 0,8763 1,0006 1,8434 - 0,8441
  0,8173 0,8612 0,8830 1,0107 1,8728 - 0,8508
  0,8231 0,8675 0,8893 1,0203 1,9016 - 0,8570
  0,8286 0,8738 0,8956 1,0291 1,9293 - 0,8633
  0,8340 0,8792 0,9014 1,0371 1,9552 - 0,8688
  0,8390 0,8847 0,9064 1,0446 1,9804 - 0,8742

 

 

 


Средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении

Cp, кДж/(м3·К)

 

  t, 0С   O2 N2 СО СО2 H2O SO2 Воздух (абсолютно сухой)
  1,3059 1,2946 1,2992 1,5998 1,493 1,733 1,2971
  1,3176 1,2958 1,3017 1,7003 1,502 1,813 1,3004
  1,3352 1,2996 1,3071 1,7873 1,5223 1,888 1,3071
  1,3561 1,3067 1,3167 1,8627 1,5424 1,955 1,3172
  1,3775 1,3163 1,3289 1,9297 1,5654 2,018 1,3289
  1,3980 1,3276 1,3427 1,9887 1,5897 2,068 1,3427
  1,4168 1,3402 1,3574 2,0411 1,6148 2,114 1,3565
  1,4344 1,3536 1,3720 2,0884 1,6412 2,152 1,3708
  1,4499 1,3670 1,3862 2,1311 1,6680 2,181 1,3842
  1,4645 1,3796 1,3396 2,1692 1,6957 2,215 1,3976
  1,4775 1,3917 1,4126 2,2035 1,7229 2,236 1,4097
  1,4892 1,4034 1,4248 2,2349 1,7501 2,261 1,4214
  1,5005 1,4143 1,4361 2,2638 1,7769 2,278 1,4327
  1,5106 1,4252 1,4465 2,2898 1,8028 - 1,4432
  1,5202 1,4348 1,4566 2,3136 1,8280 - 1,4528
  1,5294 1,4440 1,4658 2,3354 1,8527 - 1,4620
  1,5378 1,4528 1,4746 2,3555 1,8761 - 1,4708
  1,5462 1,4612 1,4825 2,3743 1,8996 - 1,4867
  1,5541 1,4687 1,4901 2,3915 1,9213 - 1,4867
  1,5617 1,4758 1,4972 2,4074 1,9423 - 1,4939
  1,5692 1,4825 1,5039 2,4221 1,9628 - 1,5010

 

 

 


Средняя объемная теплоемкость газов при постоянном объеме

Cv, кДж/(м3·К)

 

  T, 0С   O2 N2 СО СО2 H2O SO2 Воздух (абсолютно сухой)
  0,9349 0,9236 0,9282 1,2288 1,1237 1,361 0,9261
  0,9466 0,9249 0,9307 1,3293 1,1342 1,440 0,9295
  0,9642 0,9286 0,9362 1,4164 1,1514 1,516 0,9362
  0,9852 0,9357 0,9458 1,4918 1,1715 1,587 0,9462
  1,0065 0,9454 0,9579 1,5587 1,1945 1,645 0,9579
  1,0270 0,9567 0,9718 1,6178 1,2188 1,700 0,9718
  1,0459 0,9692 0,9864 1,6701 1,2439 1,742 0,9856
  1,0634 0,9826 1,0011 1,7174 1,2703 1,779 0,9998
  1,0789 0,9960 1,0153 1,7601 1,2971 1,813 1,0132
  1,0936 1,0086 1,0287 1,7982 1,3247 1,842 1,0262
  1,1066 1,0207 1,0417 1,8326 1,3519 1,867 1,0387
  1,1183 1,0325 1,0538 1,8640 1,3791 1,888 1,0505
  1,1296 1,0434 1,0651 1,8929 1,4059 1,905 1,0618
  1,1396 1,0542 1,0756 1,9188 1,4319 - 1,0722
  1,1493 1,0639 1,0856 1,9427 1,4570 - 1,0819
  1,1585 1,0731 1,0948 1,9644 1,4817 - 1,0911
  1,1669 1,0819 1,1036 1,9845 1,5052 - 1,0999
  1,1752 1,0902 1,1116 2,0034 1,5286 - 1,1078
  1,1832 1,0978 1,1191 2,0205 1,5504 - 1,1158
  1,1907 1,1049 1,1262 2,0365 1,5713 - 1,1229
  1,1978 1,1116 1,1329 2,0511 1,5918 - 1,1296

 

 


Средняя молярная теплоемкость газов при постоянном давлении

μCp, кДж/(кмоль·К)

 

  T, 0С   O2 N2 СО СО2 H2O SO2 Воздух (абсолютно сухой)
  29,274 29,019 29,123 35,860 33,499 38,85 29,073
  29,538 29,048 29,178 38,112 33,741 40,65 29,152
  29,931 29,132 29,303 40,059 34,118 42,33 29,299
  30,400 29,287 29,517 41,755 34,575 43,88 29,521
  30,878 29,500 29,789 43,250 35,090 45,22 29,789
  31,334 29,764 30,099 44,573 35,630 46,39 30,095
  31,761 30,044 30,425 45,453 36,195 47,35 30,405
  32,150 30,341 30,752 46,813 36,789 48,23 30,723
  32,502 30,635 31,070 47,763 37,392 48,94 31,028
  32,825 30,924 31,376 48,617 38,008 49,61 31,321
  33,118 31,196 31,665 49,392 38,619 50,16 31,598
  33,386 31,455 31,937 50,099 39,226 50,66 31,862
  33,633 31,707 32,192 50,740 39,825 51,08 32,109
  33,863 31,941 32,427 51,322 40,407 - 32,343
  34,076 32,163 32,653 51,858 40,976 - 32,575
  34,282 32,372 32,858 52,348 41,525 - 32,774
  34,474 32,565 33,051 52,800 42,056 - 32,967
  34,658 32,749 33,231 63,218 42,576 - 33,151
  34,834 32,917 33,402 53,504 43,070 - 33,319
  35,006 33,080 33,561 53,959 43,539 - 33,482
  35,169 33,231 33,708 54,290 43,995 - 33,641

 

 


Средняя молярная теплоемкость газов при постоянном объеме

μC v, кДж/(кмоль·К)

 

  t, 0С   O2 N2 СО СО2 H2O SO2 Воздух (абсолютно сухой)
  20,959 20,704 20,808 27,545 25,184 30,52 20,758
  21,223 20,733 20,863 29,797 25,426 32,52 20,838
  21,616 20,800 20,988 31,744 25,803 34,00 20,984
  22,085 20,972 21,202 33,440 26,260 35,55 21,206
  22,563 21,185 21,474 34,905 26,775 36,89 21,474
  21,019 21,449 21,784 36,258 27,315 38,06 21,780
  23,446 21,729 22,110 37,438 27,880 39,02 22,090
  23,835 22,027 22,437 38,498 28,474 39,90 22,408
  24,187 22,320 22,755 39,448 29,071 40,61 22,713
  24,510 22,609 23,061 40,302 29,693 42,28 23,006
  24,803 22,881 23,350 41,077 30,304 41,83 23,283
  25,071 23,140 23,622 41,784 30,911 42,33 23,547
  25,318 23,322 23,877 42,425 31,510 42,75 23,794
  25,548 23,626 24,112 43,007 32,092 - 24,028
  25,761 23,848 24,338 43,543 32,661 - 24,250
  25,967 24,057 24,543 44,033 33,210 - 24,459
  26,159 24,250 24,736 44,485 33,741 - 24,652
  26,343 24,434 24,916 44,903 34,261 - 24,836
  26,519 24,602 25,087 45,289 34,755 - 25,004
  26,691 24,765 25,246 45,644 35,224 - 25,167
  26,854 24,916 25,393 45,975 35,680 - 25,326

 

 

литература

 

1. Кушнырев В. И. и др. Техническая термодинамика и теплопередача.

2. Нащокин В. В. Техническая теплопередача и термодинамика. – М.: Высшая школа, 1978.

3. Арнольд Л.В., Михайловский Г. А., Селиверстов В. М. Иехническая термодинамика и теплопередача. – М.: Высшая школа, 1979..

4. Рабинович О. М. Сборник задач по технической термодинамике. – М.: Машиностроение, 1969.

5. Теплотехника под ред. В. Н. Луканина, 2000.

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...