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
С1-2=Сv
процесс 2-3:
С2-3=Сv
процесс 3-4:
С3-4=С Р
процесс 4-5:
С4-5=Cv1,5906кДж/кгК
процесс 5-1:
С5-1=Сv
. 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
Больше работ по теме:
Предмет: Физика
Тип работы: Контрольная работа
Новости образования
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ