Расчет термодинамического цикла
Пример расчета прямого термодинамического цикла, образованного совокупностью процессов (изобарного, адиабатного, изотермического, политропного и изохорного). Расчет характеристик рабочего тела. Построение диаграммы, работа и тепловой режим цикла.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.04.2014 |
| Размер файла | 80,9 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/
Вариант 10
РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ЦИКЛА
1. Общие и индивидуальные параметры задачи
Задачей настоящей работы является расчет прямого термодинамического цикла (см. рис. 1), образованного совокупностью следующих процессов: процесс 1-2 (изобарный, P = const); 2-3 (адиабатный, PVk = const); 3-4 (изотермический, PV = const); 4-5 (политропный, PVn = const); 5-1 (изохорный, V = const)
Относительные молекулярные массы некоторых газов.
|
Газ |
N2 |
NН3 |
02 |
С02 |
S02 |
Аr |
|
|
Относительная молекулярная масса |
28 |
17 |
32 |
44 |
64 |
40 |
|
Вариант |
P1 |
V1, |
V2, |
Р3, МПа |
V4 |
n |
Рабочее тело |
|
|
10 |
1,10 |
0,148 |
0,248 |
0,150 |
0,350 |
1,15 |
Ar |
Рис. 1. Расчетный термодинамический цикл.
Расчет цикла включает в себя следующие процедуры:
1. вычисление параметров состояния (давления Р, удельного объема V, абсолютной температуры Т) во всех узловых точках цикла;
2. построение графического изображения цикла в координатах Р - V;
3. определение удельной работы цикла;
4. вычисление количества подведенной к рабочему телу q1, и отведенной q2 теплоты;
5. вычисление коэффициента полезного действия (к.п.д.) цикла.
В качестве рабочего тела в цикле принимаются различные газы, которые при этом считаются идеальными.
2. Расчет характеристик рабочего тела
Газовая постоянная
Эта величина определяется через универсальную газовую постоянную из соотношения в котором м (кг/кмоль) - молярная масса газа, заданного в качестве рабочего тела. термодинамический цикл адиабатный изохорный
(3)
Удельная теплоемкость.
Поскольку газ идеален, его удельные массовые изохорная и товарная теплоемкости определяются без учета температурной зависимости по соотношениям молекулярно-кинетической теории:
(4)
где i - число степеней свободы молекулы идеального газа (для одноатомного газа ; i=3, двухатомного - i = 5, трехатомного и более -i = 6).
Показатель адиабаты
Он определяется отношением
(5)
3. Построение диаграммы термодинамического цикла
Графическому построению цикла предшествует расчел параметров состояния Р,V, Т во всех его узловых точках. Расчет базируется на использовании уравнения состояния
PV=RT (6)
а также уравнений термодинамических процессов, на стыках которых находятся узловые точки.
P=RT/V V=RT/P T=PV/R
1-2 Изобарный P=const T1=782K
т.к P=const P2=1,1*106 Па T2=962K
2-3 Адиабатный PVk=const
P2V21.6 =P3V31.6 V3=V2 V3=0,858 м3/кг Т3=619К
3-4 Изотермический T=const Т3=Т4=619К
P4=0,37*106Па
4-5 политропный PVn=const
P4Vn4 =P5V5n P5= P5=0,97*106Па
5-1 Изохорный V=const V1=V5=0,148 м3/кг Т5=690К
Вычисляем дополнительные точки
=0,55 Мпа
P2/P2i=(V2i/V2)K Vi2=0,38 м3/кг
V3i=0,42 м3/кг
Т.к процесс изотермический, то получаем PV=RT P=RT/V3i
P3i=0,30*106Па
V4i= 0,17 м3/кг
P4V4=P4iV4i P4i=P4(V4/V4i )n P4i=0,81Мпа
4. Работа термодинамического цикла
Она определяется суммой работ процессов, составляющих цикл. Например, для цикла, состоящего из пяти процессов
Ац = А12 + А23 + А34 + А45 + А51. (7)
При этом работа любого, отдельно взятого процесса, например, процесса 1-2 определяется интегралом
(8)
в котором V1, и V2 - начальное и конечное значения удельного объема рабочего тела, Р(V)- уравнение термодинамического процесса
В зависимости от вида этого уравнения интеграл (8) приобретает различные конкретные формы:
для изобарного процесса
А12 = Р(V2-V1,), (9)
для изохорного процесса '
А12 = 0, (10)
для изотермического процесса
А12=RT1ln(V2/V1) (11)
для адиабатного процесса
А12 = Сv(Т1-Т2), (12)
для политропного процесса
A12=RT1 [1-(V1/V2)n-1]/(n-1) (13)
Поскольку цикл прямой, его работа всегда положительна, т.е. Ац > 0.
А12=110000Дж/кг
А23=215904Дж/кг
А34=-115877Дж/кг
А45=-111585Дж/кг
А51=0
Ац=98441Дж/кг
5. Тепловой режим цикла
Он характеризуется подводом или отводом теплоты в ходе реализации составляющих цикл процессов. Теплота процессов, как и работа, является удельной (Дж/кг) и вычисляется путем интегрирования дифференциального уравнения первого закона термодинамики. Например, для процесса 1-2 это дает
q12=Cv(T2-T1)+A12 (14)
q12=275048 Дж/кг
q23=0
q34=-170584 Дж/кг
q45=-60730 Дж/кг
q51=28704 Дж/кг
q1=q12+q51 q1=303752 Дж/кг
q2=q34+q45 q2=-231314 Дж/кг
Для остальных процессов структура формулы (14) сохраняется, изменяются только нижние индексы у температуры и работы.
Теплота процесса может быть как положительной (теплоподвод к рабочему телу оп внешнего нагревателя), так и отрицательной (теплоотвод от рабочего тела к внешнему холодильнику). Сумма положительных значений теплоты процессов составляет общее количество подведенной за цикл теплоты (q1 > 0), а сумма отрицательных значений - общее количество отведенной теплоты (q2 < 0). Как правило, в прямом термодинамическом цикле на стадии расширения рабочего тела теплота подводится ( q > 0), а на стадии сжатия - от водится (q < 0).
На завершающем этапе работы вычисляем коэффициент полезного действия цикла К.п.д. означает долю подведенной теплоты, превращенной в работу, и определяется:
(15)
Так как разность подведенной и отведенной теплоты превращается в работу, то
(16)
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Молярная масса и массовые теплоемкости газовой смеси. Процесс адиабатного состояния. Параметры рабочего тела в точках цикла. Влияние степени сжатия, повышения давления и изобарного расширения на термический КПД цикла. Процесс отвода теплоты по изохоре.
курсовая работа [35,7 K], добавлен 07.03.2010Расчет термодинамического газового цикла. Определение массовых изобарной и изохорной теплоёмкостей. Процессы газового цикла. Изохорный процесс. Уравнение изохоры - v = const. Политропный процесс. Анализ эффективности цикла. Определение работы цикла.
задача [69,7 K], добавлен 17.07.2008Расчет термодинамических процессов и цикла, когда в качестве рабочего тела используется смесь идеальных газов. Основные составы газовых смесей. Уравнение Kлайперона для термодинамических процессов. Определение основных характеристик процессов цикла.
контрольная работа [463,2 K], добавлен 20.05.2012Расчет параметров рабочего тела в цикле с подводом теплоты при постоянном объеме. Анализ результатов для процесса сжатия. Значения температуры рабочего тела в отдельно взятых точках термодинамического цикла. Температура в произвольном положении поршня.
контрольная работа [36,2 K], добавлен 23.11.2013Расчет параметров состояния в контрольных точках цикла Брайтона без регенерации тепла. Изучение конца адиабатного процесса сжатия. Нахождение коэффициента теплоемкости при постоянном объеме и при постоянном давлении. Вычисление теплообменного аппарата.
курсовая работа [902,9 K], добавлен 01.04.2019Расчет эффективности работы паросилового цикла Ренкина. Определение параметров состояния рабочего тела в различных точках цикла. Оценка потери энергии и работоспособности в реальных процесса рабочего тела. Эксергетический анализ исследуемого цикла.
реферат [180,6 K], добавлен 21.07.2014Определение основных параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла. Вычисление удельной работы расширения и сжатия, количества подведенной и отведенной теплоты. Изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессах цикла.
курсовая работа [134,6 K], добавлен 20.10.2014Параметры рабочего тела. Количество горючей смеси для карбюраторного двигателя. Индикаторные параметры рабочего цикла. Расчет внешних скоростных характеристик двигателей. Силы давления газов. Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма.
курсовая работа [375,9 K], добавлен 07.07.2015Выбор котла и турбины. Описание тепловой схемы паротурбинной установки. Методика и этапы определения параметров основных точек термодинамического цикла. Тепловой баланс паротурбинной установки, принципы расчета главных показателей и коэффициентов.
курсовая работа [895,5 K], добавлен 03.06.2014Содержание и основные этапы теоретического цикла Карно, Ренкина. с промперегревом. Влияние повышения давления на влажность в последней ступени. Определение эффективности теплоэлектрической установки. Пути совершенствования термодинамического цикла.
презентация [2,8 M], добавлен 08.02.2014Принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания и его характеристика. Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы. Расчет термического коэффициента полезного действия цикла.
курсовая работа [209,1 K], добавлен 01.10.2012Тепловой расчет бензинового двигателя. Средний элементарный состав бензинового топлива. Параметры рабочего тела. Параметры окружающей среды и остаточные газы. Процесс впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Индикаторные параметры рабочего цикла.
контрольная работа [588,6 K], добавлен 24.03.2013Конструкция теплообменника ГДТ замкнутого цикла. Определение потери давления теплоносителя при прохождении его через аппарат. Тепловой, гидравлический расчет противоточного рекуперативного теплообменника газотурбинной наземной установки замкнутого цикла.
курсовая работа [585,3 K], добавлен 14.11.2012Установки паросилового термодинамического цикла. Технологическая схема паросиловой установки для производства электроэнергии. Процессы испарения жидкости при высоком давлении, расширения пара и его конденсации, увеличения давления до начального значения.
контрольная работа [50,6 K], добавлен 09.10.2010Работа энергетических установок. Термодинамический анализ циклов энергетических установок. Изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный и политропный процессы. Проведение термодинамического исследования идеального цикла теплового двигателя.
методичка [1,0 M], добавлен 24.11.2010Состав продуктов сгорания топливного газа. Расчет осевого компрессора и газовой турбины, цикла, мощности и количества рабочего тела. Определение диаметров рабочих лопаток, числа ступеней. Технические характеристики агрегатов ГТНР-16 и ГПА "Надежда".
курсовая работа [3,1 M], добавлен 16.04.2014Расчёт оптимального значения степени повышения давления в компрессоре газотурбинного двигателя. Изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессах цикла, параметров состояния рабочего тела в промежуточных точках процессов сжатия и расширения.
курсовая работа [278,4 K], добавлен 19.04.2015- Расчет параметров теплоэнергетической установки с промежуточным перегревом пара и регенерацией тепла
Параметры рабочего тела во всех характерных точках идеального цикла. Определение КПД идеального цикла Ренкина. Энергетические параметры для всех процессов, составляющих реальный цикл. Уравнение эксергетического баланса. Цикл с регенеративным отводом.
курсовая работа [733,4 K], добавлен 04.11.2013 Определение параметров характерных точек цикла. Расчет давления, температуры и удельного объёма. Полезная работа за цикл. Вычисление параметров дополнительных точек для цикла, осуществляемого при заданных постоянных. Построение графика по точкам.
контрольная работа [244,4 K], добавлен 30.03.2015Расчет параметров газовой смеси: ее молекулярной массы, газовой постоянной, массовой изобарной и изохорной теплоемкости. Проверка по формуле Майера и расчет адиабаты. Удельная энтропия в характерных точках цикла и определение термического КПД цикла Карно.
контрольная работа [93,6 K], добавлен 07.04.2013
