АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Термодинамические циклы

Читайте также:
  1. АЗОТИСТЫЕ БИГЕТЕРОЦИКЛЫ
  2. Алгебраические циклы
  3. Большие циклы конъюнктуры
  4. вопрос. Циклы Н.Д. Кондратьева.
  5. Дисциплины, циклы основной образовательной программы, на освоении которых базируется производственная практика.
  6. Долгосрочные циклы или «длинные волны Кондратьева».
  7. Дыхательные циклы человека и эманации времени
  8. И ЦИКЛЫ С ГАЗООБРАЗНЫМ РАБОЧИМ ТЕЛОМ
  9. Ивета Циклы и транзиты на примере пасьянса Медичи
  10. Идеальные циклы поршневых ДВС
  11. Конструкции принятия решений и циклы
  12. КРУГОВЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ РАБОЧИХ ТЕЛ В ТЕПЛОСИЛОВЫХ УСТАНОВКАХ И ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИНАХ

Задача 1. Определить параметры состояния (Р, V, t) в крайних точках цикла ГТУ простейшей схемы, работающей при следующих исходных данных: начальное давление сжатия Р1=0,1 МПа; начальная температура t1=27°С; степень повышения давления в компрессоре p=7; температура газа перед турбиной t3=700°С. Определить для каждого процесса цикла работу, количество подведенного и отведенного тепла, изменение внутренней энергии, энтальпию и энтропию. Определить теоретическую мощность ГТУ при расходе воздуха G=35 кг/с, термический к.п.д. цикла. Рабочее тело ¾ 1 кг воздуха (R=0,287 кДж/(кг×К); Ср=1,004 кДж/(кг×К); Сv= =Ср-R=0,717 кДж/(кг×К)). Построить цикл в P-V и T-S координатах.

 
 

Рис. 3.21. Цикл ГТУ в P-V и T-S координатах (к задаче 1)

Решение.

1. Определение параметров состояния в крайних точках цикла.

Точка 1. Из уравнения состояния м3/кг.

Точка 2. Р2=pР1=7×0,1 МПа, процесс 1-2 — адиабатное сжатие, поэтому м3/кг.

К.

Точка 3. Процесс 2-3 изобарный, следовательно,

Р23=0,7 МПа;

Т3=(700+273)=973 К по заданию.

м3/кг.

Точка 4. Процесс 4-1 изобарный, значит Р41=0,1 МПа. Процесс 3-4 адиабатный, поэтому V4 можно определить из уравнения адиабаты:

м3/кг;

К.

2. Определение работы, количества тепла, изменения внутренней энергии, изменения энтальпии и энтропии для каждого процесса цикла.

Процесс 1-2 (адиабатное сжатие q1,2=0).

Термодинамическая работа

кДж/кг;

потенциальная работа

= -223,89 кДж/кг;

изменение внутренней энергии

DU1,2=Cvm(T2-T1)=0,717(523-300)=160 кДж/кг; DU1,2=- l 1,2;

изменение внутренней энергии DS1,2=0;

изменение энтальпии Dh1,2=-w1,2=223,89 кДж/кг.

Процесс 2-3 (изобарный Р23).

l 2,3=R(T3-T2)=0,287(973-523)=129 кДж/кг;

w2,3=0;

DU2,3=Cvm(T3-T2)=0,717(973-523)=323 кДж/кг;

q2,3=Cpm(T3-T2)=1,004(973-523)=452 кДж/кг;

кДж/кг;

Dh2,3=q2,3=452 кДж/кг.

Процесс 4-3 (адиабатное расширение).

q3,4=0; DS3,4=0;

кДж/кг;

l 3,4= -DU3,4= -298,0 кДж/кг;

кДж/кг.

Процесс 4-1 (изобарный Р=idem).

w4,1=0;

l 4,1=R(T1-T4)=0,287(300-558)=-74,05 кДж/кг;

DU4,1=Cvm(T1-T4)=0,717(300-558)=-185 кДж/кг;

q4,1=Cpm(T1-T4)=1,004(300-558)=-259 кДж/кг;

кДж/(кг×К);

Dh4,1=q4,1=-259 кДж/кг.

Данные вычислений по процессам сводим в таблицу результатов (см.)

Условия замыкания круговых циклов выполнены:

Суммарная термодинамическая работа

кДж/кг;

Таблица результатов вычислений по процессам

Процессы l (кДж/кг) w (кДж/кг) Dh (кДж/кг) DU (кДж/кг) q (кДж/кг) DS (кДж/(кг×К))
1-2 -160 -223,9 223,9      
2-3           0,623
3-4   416,9 -416,9 -298    
4-1 -74,05   -259 -185 -259 -0,623
S            

кДж/кг.

Тепло в цикле, превращенное в полезную работу

.

Термический к.п.д. цикла

3. Построение цикла в P-V и T-S координатах.

Процессы, изображенные в P-V и T-S координатах, необходимо строить не менее чем по трем точкам. Для нахождения параметров промежуточных точек вначале надо принять произвольно значение одного какого-либо параметра таким образом, чтобы это значение находилось между его численными значениями в крайних точках процесса.

Последующий параметр определяется из уравнения, характеризующего данный процесс, составленного для одной (любой) из крайних точек процесса и для промежуточной точки. По найденным значениям строится цикл в координатах P-V и T-S. Масштаб выбирается произвольно, исходя из численных значений параметров.

Задача 2. 1 кг воздуха совершает цикл Карно в пределах температур t1=627°C и t3=27°C, причем наивысшее давление равно 6 МПа, а наинизшее составляет 0,1 МПа. Определить параметры состояния воздуха в характерных точках цикла, работу, количество подведенного и отведенного тепла, термический к.п.д..

Решение.

1. Находим параметры крайних точек цикла.

Точка 1. Удельный объем точки 1 находим по уравнению состояния:

м3/кг.

Рис. 3.22. Цикл Карно в P-V и T-S координатах (к задаче 2)

 
 

Точка 2. Процесс 1-2 изотермический (T=idem), поэтому Т12=900 К. Процесс 2-3 адиабатный (q2,3=0), поэтому Р2 находим по уравнению адиабатного процесса:

МПа;

из уравнения изотермы 1-2:

м3/кг.

Точка 3. Процесс 3-4 изотермический Т34=300 К.

м3/кг.

Точка 4. Т43=300 К. Из уравнения адиабаты (процесс 4-1)

МПа;

из уравнения изотермы 3-4

м3/кг.

2. Подведенное количество тепла (процесс 1-2)

кДж/кг.

3. Отведенное количество тепла (процесс 3-4)

кДж/кг.

4. Полезная работа цикла l 0=q1,2-q3,4=69,6-21,5=42,1 кДж/кг.

5. Термический к.п.д. цикла

Задача 3. На рис. 1.23 показан процесс работы двигателя, в котором рабочим телом является сжатый воздух. Определить необходимый массовый расход воздуха, если теоретическая мощность воздушного двигателя 10 кВт. Начальные параметры воздуха: Р1=1 МПа, t1=15°С. Процесс расширения воздуха принять политропным с показателем n=1,3. Конечное давление воздуха Р2=0,1 МПа.

Решение.

1. Работа 1 кг сжатого воздуха в двигателе изображается площадью 1234, т. е.

2. Значения удельных объемов V1 и V2 определяют из уравнений:

м3/кг;

Рис. 3.23. Расширение в двигателе

 

 

м3/кг.

Таким образом, Дж/кг.

3. Массовый расход воздуха кг/ч.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.008 сек.)