Расчет произвольного газового цикла
Расчет параметров (p, v, t) в характерных точках цикла. Определение теплоты, работы, изменения энтропии и внутренней энергии для процессов цикла. Термический КПД цикла. Определение подведенной и отведенной теплот в цикле, работы цикла, его КПД.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.01.2024 |
| Размер файла | 740,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Челябинск 2023
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Южно-Уральский государственный университет»
(национальный исследовательский университет)
Политехнический институт
Кафедра «Экология и химическая технология»
Направление подготовки 18.03.01 «Химическая технология»
«Расчет произвольного газового цикла»
СЕМЕСТРОВАЯ РАБОТА
по дисциплине
«Техническая термодинамика и теплотехника»
ЮУрГУ - 18.03.01.2023.306.266.6.1 ПЗ СР
Автор, студент группы ЕТ-433
А.А. Захаров
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ (P, V, T) В ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧКАХ ЦИКЛА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ, РАБОТЫ, ИЗМЕНЕНИЯ ЭНТРОПИИ И ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ПРОЦЕССОВ ЦИКЛА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОДВЕДЕННОЙ И ОТВЕДЕННОЙ ТЕПЛОТ В ЦИКЛЕ, РАБОТЫ ЦИКЛА, ЕГО КПД
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
Термодинамика - наука, изучающая закономерности превращения различных видов энергии друг в друга.
Рабочее тело - это материальное тело, с помощью которого происходит преобразование тепловой энергии в механическую и наоборот.
Термодинамической системой называется совокупность макроскопических тел, которые обмениваются энергией как друг с другом, так и с окружающей средой.
Термодинамический процесс - это совокупность последовательных состояний, через которые проходит термодинамическая система при ее взаимодействии с окружающей средой.
Термодинамический цикл (круговой процесс) - это совокупность термодинамических процессов, возвращающих термодинамическую систему в первоначальное состояние.
Обратимым термодинамический цикл называется, если он состоит из нескольких равновесных обратимых процессов. Рабочее тело в этом цикле не должно подвергаться химическим изменениям. Если хоть один из процессов, входящих в состав цикла, является необратимым, то весь цикл будет необратим. Единственным обратимым циклом, в котором передача тепла осуществляется только между рабочим телом, нагревателем и холодильником, является Цикл Карно.
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ (P, V, T) В ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧКАХ ЦИКЛА
Из справочных данных найдем значения изобарной и изохорной удельных теплоемкостей воздуха cp=1,012 кДж/(кгК) и cv=0,723 кДж/(кгК) соответственно. Показатель адиабаты:
Универсальная газовая постоянная для воздуха
Rвозд=286,7 Дж(кг*К).
Точка 1:
х1=0.0335 м3/кг, T1=573 К (300?С).
По уравнению Менделеева-Клапейрона:
Piхi=RTi
Найдем P1:
По уравнению определения элементарного изменения внутренней энергии идеальных газов:
du=cvdT
Найдем удельную внутреннюю энергию u1:
u1=cvt1
u1=0,723*300=216,9 кДж/кг.
По уравнению определения элементарного изменения энтальпии идеальных газов:
di=cpdT
Найдем удельную энтальпию i1:
i1=cpt1
i1=1,012 *300=303,6 кДж/кг.
По уравнению первого закона термодинамики:
а также по формуле Майера:
сp=cv+R
и уравнению Менделеева-Клапейрона (1) найдем удельную энтропию s1:
Точка 2:
P2=18 бар=1800000 Па.
Температура в изотермическом процессе Т1=Т2=573 К (300?С).
Из уравнения Менделеева-Клапейрона (1) находим х2:
Так как процесс изотермический, то удельные внутренняя энергия и энтальпия не изменились, так как для идеальных газов они зависят только от температуры:
u2=u1=216,9 кДж/кг;
i2=i1=303,6 кДж/кг.
По формуле (9) находим удельную энтропию s2:
Точка 3:
Из соотношения адиабатного процесса:
находим формулу для Т3:
адиабатического процесса постоянна удельная энтропия:
s3=s2=
Подставив формулу (14) в уравнение (9) получим формулу:
Дальше необходимо произвести преобразования уравнения для нахождения Р3:
По уравнению (14) найдем Т3:
По уравнению Менделеева-Клапейрона (1) найдем х3:
По уравнению (3) найдем удельную внутреннюю энергию i3:
u3=cvt3
u3=0,723*277.04=200.3 кДж/кг.
По уравнению (5) найдем удельную энтальпию i3:
i3=cpt3
i3=1,012 *277,04=280,4 кДж/кг.
Точка 4:
Т4=275 К (2?С).
Удельный объем в изохорном процессе:
х4=х3=0.1009 м3/кг.
По уравнению Менделеева-Клапейрона (1) найдем Р4:
По уравнению (3) найдем удельную внутреннюю энергию i4:
u4=cvt4
u4=0,723*2=1,446 кДж/кг.
По уравнению (5) найдем удельную энтальпию i4:
i4=cpt4
i4=1,012 *2=2,024 кДж/кг.
По уравнению (9) находим удельную энтропию s4:
Результаты расчета параметров рабочего тела сведены в таблицу 1.
Таблица 1- Результаты расчета параметров рабочего тела
|
Номер точки |
P, бар |
х, м3/кг |
Т, К |
t, ?C |
u, кДж/кг |
i, кДж/кг |
s, кДж/(кгК) |
|
|
1 |
49,038 |
0,0335 |
573 |
300 |
216,9 |
303.6 |
-0.362 |
|
|
2 |
18 |
0,0913 |
573 |
300 |
216,9 |
303.6 |
-0.075 |
|
|
3 |
15,633 |
0,1009 |
550,04 |
277,04 |
200,3 |
280.4 |
-0.075 |
|
|
4 |
7,813 |
0,1009 |
275 |
2 |
1,446 |
2.024 |
-0.578 |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ, РАБОТЫ, ИЗМЕНЕНИЯ ЭНТРОПИИ И ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ПРОЦЕССОВ ЦИКЛА
1-2 изотермическое расширение.
Количество теплоты и работа:
Изменение энтропии:
Изменение энтальпии и внутренней энергии:
ДН1-2=ДU1-2=0, т.к. процесс изотермический.
2-3 адиабатическое расширение.
Количество теплоты:
q2-3=0, т.к. процесс адиабатический.
Работа:
Изменение энтропии:
ДS2-3=0, т.к. процесс адиабатный.
Изменение энтальпии и внутренней энергии:
550,04-573)=-23,24 кДж/кг.
3-4 изохорный отвод тепла.
Количество теплоты:
Количество работы:
l3-4=0, т.к. процесс изохорный, изменения объема нет.
Изменение энтропии:
Изменение энтальпии и внутренней энергии:
550,04)=-278,3 кДж/кг.
4-1 адиабатическое сжатие.
Количество теплоты:
q4-1=0, т.к. процесс адиабатический.
Работа:
Изменение энтропии:
ДS4-1=0, т.к. процесс адиабатный.
Изменение энтальпии и внутренней энергии:
573-275)=301,58 кДж/кг.
Результаты расчета показателей процессов сведены в таблицу 2.
Таблица 2- Результаты расчета показателей процессов
|
Процессы |
ДU, кДж/кг |
ДH, кДж/кг |
ДS, кДж/(кгК) |
q, кДж/кг |
l, кДж/кг |
|
|
1-2 |
0 |
0 |
0,287 |
164,64 |
164,64 |
|
|
2-3 |
-16,46 |
-23,24 |
0 |
0 |
16,46 |
|
|
3-4 |
-198,85 |
-278,3 |
-0,501 |
-198,85 |
0 |
|
|
4-1 |
213,59 |
301,58 |
0 |
0 |
-213,59 |
|
|
-1,72 |
0,04 |
-0,21 |
-34,21 |
-32,49 |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОДВЕДЕННОЙ И ОТВЕДЕННОЙ ТЕПЛОТ В ЦИКЛЕ, РАБОТЫ ЦИКЛА, ЕГО КПД
Количество теплоты, подведенной в цикле:
q1=q1-2=164.64 кДж/кг;
Количество теплоты, отведенной от цикла:
q2=q3-4=-198,85 кДж/кг;
Работа цикла:
lц=q1-|q2|
lц=|164.64-198.85|=34.21 кДж/кг.
Термический КПД цикла:
зц=lц/q1
зц=34.21/164.64=0.2077 или 20,77%
Термический КПД Цикла Карно:
t к = 1 - Тmin/Tmax=1 - 275/573=0.5201 или 52,01%
Результаты расчета показателей цикла приведены в таблице 3.
Таблица 3- Результаты расчета показателей цикла.
|
Параметры цикла |
КПД цикла Карно, % |
|||
|
lц, кДж/кг |
q1/q2, кДж/кг |
КПД, % |
||
|
34,21 |
164,64/-198,85 |
20,77 |
52,01 |
Рисунок 2. Рабочая диаграмма газового цикла
Рисунок 3. Тепловая диаграмма газового цикла
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
произвольный газовый цикл
В цикле работает холодильник, так как работа за цикл получилась отрицательной. Воздух - рабочее тело машины - был дан по условию задания.
Термический КПД цикла получился равным 0,2077, тогда как КПД цикла Карно был больше рассчитанного и был равен 0,5201.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача / В.В. Нащокин.- М.: Высшая школа, 1975. - 496 с.
Грибанов А.И. Термодинамика и тепломассообмен. Учебное пособие / А.И.Грибанов, К.В.Осинцев.- Челябинск.: издательский цент ЮУрГУ, 2018. - 41 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет функций параметров состояния в каждой точке цикла. Определение изменения функций параметров состояния в процессах цикла. Расчет удельных количества теплоты и работы в процессах цикла и промежуточных точек, необходимых для построения графиков.
курсовая работа [680,3 K], добавлен 23.11.2022Параметры воды и пара в характерных точках цикла. Количество отведенного тепла, подведенного в цикле. Расчет работы, затраченной на привод питательного насоса. Теоретические удельные расходы пара и тепла на выработку электроэнергии. Термический КПД цикла.
курсовая работа [642,1 K], добавлен 10.06.2014Расчет оптимальной степени сжатия воздуха в компрессоре, коэффициента избытка воздуха в камере сгорания. Параметры состояния в нескольких промежуточных точках идеализированного цикла ГТД. Изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, теплоты.
курсовая работа [226,4 K], добавлен 30.11.2010Определение параметров характерных точек термодинамического цикла теплового двигателя. Анализ взаимного влияния параметров. Расчет коэффициента полезного действия, удельной работы и среднего теоретического давления цикла. Построение графиков зависимостей.
контрольная работа [353,3 K], добавлен 14.03.2016Расчет основных показателей во всех основных точках цикла газотурбинного двигателя. Определение количества теплоты участков, изменение параметров для процессов и их работу. Расчет термического коэффициент полезного действия цикла через его характеристики.
курсовая работа [110,4 K], добавлен 19.05.2009Вычисление цикла простой газотурбинной установки при оптимальной степени повышения давления в компрессоре. Определение параметров системы с регенерацией теплоты уходящих газов. Описание цикла с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 12.11.2013Расчет значений основных параметров состояния в характерных точках цикла с учетом возможных потерь. Технические показатели холодильной машины. Метод коэффициентов полезного действия для обратного цикла. Эксергетический метод для обратного цикла.
курсовая работа [85,1 K], добавлен 10.01.2012Выбор температурного режима хладагента в испарителе. Построение холодильного цикла, расчёт хладопроизводительности, определение параметров хладагента в узловых точках цикла. Определение расхода электроэнергии. Подбор компрессоров низкого давления.
курсовая работа [117,9 K], добавлен 08.12.2013Методика расчета термодинамических характеристик рабочего тела. Вычисление значений термодинамических параметров в узловых точках цикла, характеристик процессов. Построение цикла в заданных системах координат. Термодинамические характеристики цикла.
курсовая работа [678,1 K], добавлен 12.07.2011Описание идеализированного цикла теплового двигателя с изохорно-изобарным процессом подвода энергии в тепловой форме и с политропными процессами сжатия и расширения рабочего тела. Определение параметров двигателя, индикаторная и тепловая диаграммы цикла.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 02.01.2014Проведение расчета по обратимому циклу Ренкина параметров воды и пара (сухого, перегретого) в характерных точках цикла, их удельных расходов на выработку электроэнергии, количества подведенного, отведенного тепла, термического КПД паротурбинной установки.
курсовая работа [302,6 K], добавлен 26.04.2010Расчет и оптимизация цикла газотурбинной установки. Выбор типа компрессора, определение его характеристик и основных размеров методом моделирования; определение оптимальных параметров турбины. Тепловой расчет проточной части турбины по среднему диаметру.
дипломная работа [804,5 K], добавлен 19.03.2012Расчет и построение операционных графиков технологического цикла. Расчет длительности производственного цикла. Основополагающие понятия сетевого планирования: работа, событие, путь. Временные параметры детерминированных сетей, построение графика.
курсовая работа [471,1 K], добавлен 15.12.2011Теоретические аспекты организации поточного производства с применением однопредметных прерывно-поточных линий (ОППЛ). Расчет продолжительности производственного цикла на ОППЛ. Расчет календарно-плановых нормативов работы. Построение стандарт-плана ОППЛ.
реферат [78,0 K], добавлен 17.06.2015Понятие, структура, функции и задачи ремонтно-энергетического хозяйства. Построение графиков цикла обработки партии деталей и определение длительности производственного цикла. График организации работы прерывно-поточной линии и межоперационных заделов.
контрольная работа [58,5 K], добавлен 15.11.2010Составление принципиальной гидравлической схемы привода. Разработка циклограммы работы гидропривода. Расчет временных, силовых и кинематических параметров цикла. Определение типа насосной установки. Нахождение потребного давления в напорной гидролинии.
контрольная работа [290,2 K], добавлен 23.12.2014Определение геометрических размеров воздухонагревателя и расчет горения коксодоменного газа. Поиск энтальпии продуктов сгорания, расчет общей продолжительности цикла. Определение параметров и коэффициентов теплоотдачи для верха и низа насадки кирпича.
курсовая работа [29,3 K], добавлен 02.02.2015Устройство и принцип действия основного и дополнительного оборудования. Выбор и обоснование режимов сушки и влаготеплообработки. Расчет продолжительности цикла сушки, количества камер. Определение параметров агента сушки, а также расхода теплоты.
курсовая работа [139,6 K], добавлен 23.04.2015Методы построения графиков длительности технологического цикла при последовательном, параллельно-последовательном, параллельном движении деталей. Установка оптимального размера партии изделий. Расчет необходимого числа рабочих мест и численности рабочих.
контрольная работа [146,5 K], добавлен 17.10.2010Элементы и принципы работы парокомпрессионной холодильной машины, их достоинства и недостатки. Отличия теоретического цикла паровой компрессионной холодильной машины от цикла Карно. Отделение жидкого холодильного агента от пара в отделителе жидкости.
реферат [8,4 M], добавлен 21.11.2010
