Расчет теплового двигателя

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Институт дополнительного профессионального образования»

«Тверской государственный технический университет»

Филиал: Вышний Волочек

Кафедра гидравлики, гидропривода и теплотехники








Контрольная работа по теплотехнике




Студент Бурлин И.В.












Формулы термодинамических процессов идеального газа


Наименование и условия протекания процессаУравнение процесса в pv координатахСоотношения между меняющимися параметрамиРабота 1 кг газаКоличество тепла для 1кг газаИзохорный? = const = 0Изобарныйp = constИзотермическийp ? = constАдиабатный q = 0 (s = const)p?k = const Политропныйp?n = constте же формулы, что и для адиабатного процесса но с заменой k на n

Задание. Газовая трехкомпонентная смесь, имеющая состав: m1;m2;m3(в кг), совершает в тепловом двигателе круговой процесс (цикл) по преобразованию теплоты в механическую работу. Ряд значений параметров состояния смеси в отдельных точках цикла задан таблично (табл. 1,2,3,4)

Вариант 0432

Состав газовой смеси: СО=3 кг: O2=2кг; N2=5 кг

Параметры состояния : (т.1 и т.5) Т1=370К ; P1=1,4бар; Р5=4,8 бар; (т.2 и т.3) Р3=11,7 бар; Т2=520К; Т3=610 К; v4=4/3v3

В цикле предполагается что процессы:

(2-3), (5-1)- изохорные; 2 (3-4)-изобарный; 3 (1-2), (4-5)-политропные


Решение

Определение состава газовой смеси в массовых долях:


gi=


где mсм=3+2+5=10 кг- масса смеси.


gCO==0,3; gO2=0,2; gN2=


Определение удельной газовой постоянной смеси и состава смеси в объемных долях:


Rсм =ågi Ri или Rсм = 8314å

Rсм=8314(8314×0,0348=289,51Дж/кгК


Объемная доля, выраженная через массовую долю:


r= rCO; rO2=; rN2=


3. Определение «кажущейся» молекулярной массы смеси через массовые и объемные доли:


mсм==


Определение плотности и удельного объема смеси при нормальных физических условиях:


v0=0,7904 м3/кг r=


Определение параметров состояния газовой смеси (Р, v, Т) в характерных точках цикла и показателей политропы процессов, составляющих цикл.


v1=

v1=v5; v3=;

v2=v3; Т5=; Р2=бар

Р4=P3=11,7бар v4=

Т4=;


Таблица 1

Характерные точки циклаЗначения P барПараметров Т КСостояния V м3/кг11,43700,765129,985200,1509311,76100,1509411,78130,201254,812690,7651Показатели политропы: процесса 1-2 и 4-5


n1-2= n4-5=


. Определение процессных теплоемкостей газовой смеси и показателя адиабаты:


Сv=åCvi×g Cp=åCpi×gi


где Сvi и Cpi - теплоемкости каждого компонента в составе смеси находим с учетом количества атомов и молекулярной массы по формулам:


Сvi= Cpi=


Cv=

Cp=

Показатель адиабаты


k=


7. Процессные теплоемкости по формулам для:

процесса 1-2


С1-2v


процесс 2-3:


С2-3v


процесс 3-4:


С3-4Р


процесс 4-5:


С4-5=Cv1,5906кДж/кгК


процесс 5-1:


С5-1v


. Изменение внутренней энергии Du, энтальпии Dh , и энтропии Ds в процессах, составляющих цикл:

Изменение внутренней энергии в любом процессе: Du=Cv(Tj-Ti)

Du1-2=0,7243(520-370)=108,65 кДж/кг

Du2-3=0,7243(610-520)=65,19кДж/кг

Du3-4=0,7243(813-610)=147,03кДж/кг

Du4-5=0,7243 (1269-813)=330,29 кДж/кг

Du5-1=0,7243 (370-1269)=-651,15 кДж/кг

Изменение энтальпии в любом процессе: Dh=Cp(Tj-Ti)

Dh1-2=1,013(520-370)=151,95кДж/кг

Dh2-3=1,013 (610-520)=91,17кДж/кг

Dh3-4=1,013(813-610)=205,64кДж/кг

Dh4-5=1,013 (1269-813)=461,93кДж/кг

Dh5-1= 1,013 (370-1269)=-910,69 кДж/кг

Изменение энтропии в любом процессе: DS=Ci-jln

Ds1-2=-0,6488lnкДж/кгК

Ds2-3=0,7243lnкДж/кгК

Ds3-4=1,013 lnкДж/кгК

D s4-5=1,5906lnкДж/кгК

Ds5-1=0,7243lnкДж/кгК

9. Количество работы изменения объема l, совершаемой в каждом из процессов, и тепла q подводимого (отводимого) в каждом из процессов составляющих цикл:

для процесса 1-2


l1-2=кДж/кг

q1-2=C1-2(T2-T1)=-0,6488(520-370)=-97,32кДж/кг


для процесса 2-3


l2-3=0 q2-3=C2-3(T3-T2)=0,7243(610-520)=65,19 кДж/кг


для процесса 3-4


l3-4=P(v4-v3)=(0,2012-0,1509)11,7×102=58,85кДж/кг

q3-4=C3-4(T4-T3)=1,013(813-610)=205,64кДж/кг


для процесса 4-5


l4-5=4-5=C4-5(T5-T4)=1,5906(1269-813)=725,31кДж/кг


для процесса 5-1


l5-1=0 q5-1=C5-1(T1-T5)=0,7243(370-1269)=-651,15кДж/кг


10. Количество тепла q1, подводимое в цикле:


q1=65,19+205,64+725,31=996,14кДж/кг


. Количество тепла q2, отводимое в цикле: q2=-97,32-651,15=-748,47кДж/кг

. Полезная работа lц=-207,06+58,85+395,24=247,03кДж/кг

. Термический КПД цикла


ht=


. Термический КПД цикла Карно


htк=1-


Таблица 2

Наименование процессаn кДж/кгDu кДж/кгDh кДж/кгDs кДж/кг 0Кl кДж/кгq кДж/кг 1-2 1,210 108,65 151,95 -0,2208-207,06 -97,32 2-3 ¥ 65,19 91,17 0,1156 0 65,19 3-4 1 147,03 205,64 0,2910 58,85 205,64 4-5 0,6669 330,29 461,63 0,7082 395,24 725,31 5-1 ¥-651,15 -910,69-0,8927 0 -651,15Таблица 3

Наименование расчетных величин ЗначенияПодведенное тепло, q1, кДж/кг 996,14Отведенное тепло q2, кДж/кг -748,47 Работа цикла lц, кДж/кг 247,03 КПД цикла ht 0,249 КПД цикла Карно htk 0,71

Первый закон термодинамики.

Вся подведенная к рабочему телу теплота идет на изменение его внутренней энергии и на совершение работы.


q=Du+l


Для процессов: 1-2 q=Du+l; 3-4 q=Du+l; 4-5 q=Du+l; 5-1 q=Du

Второй закон термодинамики.

Теплота не может быть полностью превращена в работу, поэтому КПД теплового двигателя никогда не может быть равен единице.

газовый теплоемкость энтропия цикл


Литература


1. В.Л. Ерофеев, П.Д. Семенов, А.С. Пряхин «Теплотехника» изд. Академия, 2008

. М.М. Лавриков «Теплотехника», М. Стойиздат, 1985г.

. «Общая теплотехника» М.-Л, 1963

. В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сухомел «Теплопередача», 3 изд., М.,1975

. М.М. Хазен, Ф.П. Казакевич, М.Е. Грицевский «Общая теплотехника», М. 1966

. В.А. Кириллин, В.В. Сычев, А.Е. Шейндлин «Техническая термодинамика» 2 изд., М.,1974


Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Институт допо

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ