АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

расчет газового цикла

Читайте также:
  1. C. порядок расчета коэффициента чувствительности «b»
  2. Cводный расчет сметной стоимости работ по бурению разведочной скважины 300-С
  3. I. Расчет термодинамических процессов, составляющих цикл
  4. II. РАСЧЕТ НОРМ НАКОПЛЕНИЯ ОТХОДОВ
  5. II. Расчет прямого цикла 1-2-3-4-5-1
  6. II. Тематический расчет часов
  7. III Расчет количеств исходных веществ, необходимых для синтеза
  8. T-S.диаграмма цикла идеального компрессора
  9. А) Расчет на неподвижную нагрузку
  10. А. Расчетная глубина распространения облака на открытой местности
  11. Аденилатциклазная (миокиназная) реакция
  12. Аккредитивная форма расчетов. Учет операций по открытию аккредитива.

 

Методические указания к расчетно-графическому заданию по курсам

«Теоретические основы теплотехники» и «Теплофизические

основы судовой энергетики» (раздел «Техническая термодинамика»)

 

Комсомольск-на-Амуре 2007

УДК 621.036.7

 

Расчет газового цикла: Методические указания к расчетно-графическому заданию по курсам «Теоретические основы теплотехники» и «Теплофизические основы судовой энергетики» /Сост. В.В. Смирнов, А.В. Смирнов – Комсомольск-на-Амуре, ГОУВПО «КнАГТУ», 2007 – 12 с.

Рассмотрены понятия термодинамического процесса, газового цикла; представлены основные термодинамические процессы и позиции исследования процессов; приведен пример задания и представления результатов выполнения РГЗ, а также варианты с исходными данными.

 

Печатается по постановлению редакционно-издательского совета ГОУВПО «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет».

 

Согласовано с научно-информационным отделом.

 

 

Рецензент С.А. Скоморовский.

Редактор …

________________________________________________________________

Подписано в печать …

Формат …

Усл. печ. л.

 

Редакционно-издательский отдел Государственного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

«Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»

681013, Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27.

 

Полиграфическая лаборатория Государственного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

«Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»

681013, Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Термодинамическим процессом называется последовательное изменение состояний рабочего тела и связанное с этим изменение его параметров. Под параметрами подразумеваются термодинамические параметры состояния: давление p (Па), температура T (К) и удельный объем v3/кг), которые связаны между собой уравнением Клапейрона:

,

где R – газовая постоянная, Дж/(кг∙К).

Процессы, в которых температура и давление по всей массе рабочего тела в каждый момент принимаются одинаковыми, называются равновесными.

Равновесные процессы являются обратимыми, если после совершения процессов, сначала в прямом, а потом в обратном направлениях вся система тел, принимавших участие в процессах, возвращается в свое первоначальное состояние.

В термодинамике изучают самые разнообразные процессы. Однако из них выделяют четыре основных процесса, рассматриваемых как равновесные:

1) изохорный, протекающий при постоянном удельном объеме газа;

2) изобарный, протекающий при постоянном давлении газа;

3) изотермический, протекающий при постоянной температуре газа;

4) адиабатный, протекающий без подвода и отвода теплоты.

Кроме перечисленных четырех основных процессов, в термодинамике рассматривается еще группа так называемых политропных процессов. В этих процессах могут одновременно изменяться все параметры газа и может происходить подвод или отвод теплоты. Представленные выше четыре основных процесса являются частными случаями политропных процессов.

Основные характеристики и математические зависимости для всех указанных выше процессов представлены в табл. 1.

Процессы, в которых рабочее тело, пройдя ряд различных состояний, возвращается в исходное состояние, называются круговыми процессами или циклами.

Циклы, протекающие по часовой стрелке, называются п рямыми и осуществляются в тепловых машинах, в которых теплота переходит в работу. Циклы, протекающие против часовой стрелки, называются обратными и осуществляются в холодильных установках, где работа переходит в теплоту.

Если процессы, входящие в цикл, равновесные и обратимые, то цикл обратимый. Если какой-либо процесс, входящий в цикл, неравновесный, то и весь цикл будет неравновесным и, следовательно, необратимым.


Таблица 1. Основные характеристики и аналитические зависимости термодинамических процессов

 
 


Характеристика Наименование термодинамического процесса
изохорный изобарный изотермический адиабатный политропный
1.Условие протекания процесса v =const p=const T=const s=const, dq=0 α=const
2. Показатель политропы n
3. Уравнение процесса v =const p=const
4. Теплоемкость с  
5. Соотношение параметров ; ; ; ;
6. Изменение внутренней энергии Δu  

Продолжение таблицы 1

 

Характеристика Наименование термодинамического процесса
изохорный изобарный изотермический адиабатный политропный
7. Изменение энтальпии Δ i  
8. Изменение энтропии Δs  
9. Теплота q  
10. Работа изменения объема (деформационная работа)  
11. Работа изменения давления (техническая или располагаемая работа)  

Продолжение таблицы 1

 

Характеристика Наименование термодинамического процесса
изохорный изобарный изотермический адиабатный политропный
12. Доля теплоты, превращенная во внутреннюю энергию α    
13. Доля теплоты превращенная в работу β    
p
14. Графическое изображение процесса в p, v -диаграмме

 

 

 
15. Графическое изображение процесса в T,s-диаграмме        
16. Область применения в закрытых емкостях в открытых емкостях и теплообменниках в интенсивно охлаждаемых тихоходных компрессорах и двигателях в неохлаждаемых компрессорах и двигателях в охлаждаемых компрессорах и двигателях

 


 
ПРИМЕР ЗАДАНИЯ И ПРЕДСТАВЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РГЗ

 

Условия задания. Сухой воздух массой 1 кг совершает прямой термодинамический цикл, состоящий из четырех последовательных термодинамических процессов. Данные, необходимые для расчета взяты для варианта № 29 (табл. 5 и табл. 6).

Требуется:

1) рассчитать давление р, удельный объем v, температуру Т воздуха для основных точек цикла;

2) для каждого из процессов определить значения показателей политропы n, теплоемкости с, вычислить изменение внутренней энергии Du, энтальпии D i, энтропии Ds, теплоту процесса q, работу процесса , располагаемую работу ;

3) определить суммарные количества теплоты подведенной и отведенной , работу цикла , располагаемую работу цикла , термический к.п.д. цикла , среднее индикаторное давление ;

4) построить цикл в координатах:

a) lg p – lg v;

б) p– v, используя предыдущее построение для нахождения координат трех-четырех промежуточных точек на каждом из процессов;

в) T–s, нанеся основные точки цикла и составляющие его процессы;

5) используя p– v и T–s -диаграммы, графически определить величины, указанные в п. 2 и 3, и сопоставить результаты графического и аналитического расчетов;

6) для одного из процессов цикла привести схему его графического расчета по T–s -диаграмме, изобразив на схеме линию процесса, вспомогательные линии изохорного и изобарного процессов, значения температур в начале и в конце процесса, отрезки, соответствующие изменению энтропии в основном и вспомогательных процессах, площадки, соответствующие теплоте процесса, изменению внутренней энергии и энтальпии, и указать числовые значения величин, взяв их с T–s -диаграммы.

Методические указания. При расчетах считать воздух идеальным газом, а его свойства не зависящими от температуры.

Принять газовую постоянную равной 287 Дж/(кг×К), теплоемкость при постоянном давлении равной 1.025 кДж/(кг×К), что соответствует свойствам сухого воздуха при 473 К.

Результаты расчета представить в виде таблиц, указав в числителе значения, полученные аналитически, а в знаменателе — графически.

В таблицах 2, 3 и 4 приведены результаты расчета.

Таблица 2. Параметры основных точек цикла

 

Точка p, МПа v, м3/кг Т, К
  0.100 0.970  
0.100 0.970  
  0.100 0.784  
0.100 0.780  
  0.519 0.239  
0.520 0.240  
  0.617 0.239  
0.620 0.240  

 

Таблица 3. Основные энергетические характеристики процессов

 

Процессы n c, кДж/(кг×К) Du, кДж/кг D i, кДж/кг Ds, кДж/(кг×K) q, кДж/кг , кДж/кг , кДж/кг
1-2   1.025 -48.0 -66.6 -0.219 -66.6 -18.6  
-48.0 -67.0 -0.220 -67.0 -19.0  
2-3 1.39   118.1 164.0     -118.1 -164.0
119.0 166.0     -118.0 -166.0
3-4 0.738 60.0 83.4 0.127 60.0   -23.4
61.0 84.0 0.128 61.0   -24.0
4-1 1.3 -0.219 -130 -180.8 0.092 38.6 168.7 219.0
-132 -183.0 0.092 39.0 172.0 224.0
Сумма       32.0 32.0 32.0
      33.0 35.0 34.0

 

Таблица 4. Основные характеристики цикла

 

Наименование величины Обозначение Единица Значение
Подведенное количество теплоты кДж/кг 98.6
 
Отведенное количество теплоты кДж/кг 66.6
67.0
Работа цикла кДж/кг 32.0
33.0
Термический к.п.д. - 0.324
0.320
Среднее индикаторное давление р i МПа 0.0438
0.0450

 

 
 

Примеры оформления графиков показаны на рис. 1 – рис. 4.

 
 

Рис. 1 – Схема цикла в координатах р- v с заданными значениями параметров

 
 

Рис. 2 – Диаграмма цикла в координатах lg p – lg v

Рис. 3 – Диаграмма цикла в координатах р- v и графическое

определение работы и располагаемой работы процесса 4-1


Рис. 4 – Диаграмма цикла в координатах T-s

Рис. 5 – Схема графического расчета процесса 4-1 по T-s диаграмме

 

ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ

 

Расчетно-графическое задание оформляется в соответствии с требованиями ГОСТ к оформлению текстовых студенческих работ. РГЗ должно содержать в себе задание, полный расчет всех пунктов со всеми формулами и необходимыми пояснениями, сводные таблицы результатов расчета и графическую часть, выполненную на миллиметровой бумаге формата А4. В конце привести заключение в виде выводов о соответствии результатов численного и графического определения всех величин, а также об эффективности заданного цикла.


Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.01 сек.)