Расчет и анализ идеального цикла газотурбинных двигателей
Расчет параметров состояния в характерных точках цикла. Определение цикловой работы и термического коэффициента полезного действия. Вычисление теплоты сгорания топлива и степени повышения давления. Изображение периода на рабочей и тепловой диаграммах.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.10.2017 |
| Размер файла | 56,5 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/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Кафедра теплотехники
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Термодинамика и теплопередача»
тема: «Расчёт и анализ идеального цикла газотурбинных двигателей»
Выполнил:
Пыряев Д.А.
Проверил:
Ошивалов М.А.
Пермь 2014
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ТЕЛА
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ В ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧКАХ ЦИКЛА. ИЗМЕНЕНИЕ В ПРОЦЕССАХ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ, ЭНТАЛЬПИИ И ЭНТРОПИИ
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦИКЛОВОЙ РАБОТЫ И ТЕРМИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ
4. ИЗОБРАЖЕНИЕ ЦИКЛА НА РАБОЧЕЙ И ТЕПЛОВОЙ ДИАГРАММАХ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Курсовой работой по расчёту и анализу идеального цикла газотурбинных двигателей предусматривается выполнение следующих работ:
- проведение предварительных расчётов по определению параметров тела и цикла;
- определение параметров состояния P, н и Т в характерных точках цикла, изменение в процессах внутренней энергии ?u, энтальпии ?i, энтропии ?s;
- определение цикловой работы ?ц и термического коэффициента полезного действия (КПД) цикла зt;
- изображение цикла в координатах P - н и Т - s.
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ТЕЛА
Расчёты по определению параметров рабочего тела проводят методом последовательных приближений, так как для расчета коэффициента избытка воздуха б нужно знать значение рс, а также значение показателя адиабаты k, зависящее от состава продуктов сгорания, т.е. опять же от значения б.
Задаемся показателем адиабаты k и теплоемкостью сp , близкими к соответствующим значениям для воздуха.
Зададимся: k = 1,36, сp = 1000
1. Теоретически количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива определим из условия полного сгорания углерода и водорода по формуле:
,
где С, Н, О - содержание соответственно углерода, водорода и кислорода в массовых долях.
2. Определим низшую теплоту сгорания топлива (по формуле Менделеева):
,
где С, Н, О - содержание соответственно углерода, водорода и кислорода, в процентах (%).
3. Определим степень повышения давления:
где М - скорость полета; М = 0
4. Тогда, общая степень повышения давления:
5. Определяем коэффициент избытка воздуха:
6. Найдем массовые доли продуктов сгорания:
- кислорода - ;
- азота - ;
- углекислого газа - ;
- водяных паров - ;
7. Рассчитаем значения теплоемкостей, показателя адиабаты и газовой постоянной при температурах t0 и t3 и находим среднюю.
При температуре t0 = 15 єС:
для кислорода
для азота
для углекислого газа
для воды
При температуре t3 = 1077 єС:
для кислорода
для азота
для углекислого газа
для воды
8. Найдем молекулярные массы компонентов газовой смеси (по таблице Менделеева):
9. Газовые постоянные компонентов смеси найдем по формуле:
для кислорода
для азота
для углекислого газа
для воды
10. Определяем удельную газовую постоянную рабочего тела:
11. Оценим погрешность определения показателя адиабаты k:
Найденное значение показателя адиабаты отличается от заданного менее чем на 2%, поэтому найденные параметры рабочего тела считаем истинными:
|
Усл.обозначение |
Наименование |
Значение |
|
|
R |
Удельная газовая постоянная |
288 |
|
|
Ср |
Удельная массовая изобарная теплоёмкость |
1077 |
|
|
Сv |
Удельная массовая изохорная теплоёмкость |
789 |
|
|
k |
Показатель адиабаты |
1,365 |
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ В ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧКАХ ЦИКЛА. ИЗМЕНЕНИЕ В ПРОЦЕССАХ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ, ЭНТАЛЬПИИ И ЭНТРОПИИ
Параметры состояния рабочего тела в начальной точке цикла выбираются в зависимости от высоты полета h.
Давление после компрессора определяем по заданному или рассчитанному ранее значению степени повышения давления рс.
1. Удельный объем газа по найденным значениям давлений и температур находим из уравнения состояния:
точка «0»: цикловой сгорание топливо давление
T0=223.2К; P0=101325Па
точка «2»:
точка «3»:
T3=1250К
P3 = P2 = 810600Па
точка «5»:
P5 = P0 = 101325Па
2. Изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессах:
процесс «0-2»:
процесс «2-3»:
процесс «3-5»:
процесс «5-0»:
3. Найдем начальное значение энтропии (при нормальных условиях)
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦИКЛОВОЙ РАБОТЫ И ТЕРМИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ
1. Количество подведенной теплоты:
2. Цикловая работа:
3. Термический КПД:
4. ИЗОБРАЖЕНИЕ ЦИКЛА НА РАБОЧЕЙ И ТЕПЛОВОЙ ДИАГРАММАХ
рабочая (P-н) диаграмма
тепловая (Т-s) диаграмма
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной курсовой работе был проведён расчёт и анализ идеального цикла газотурбинного двигателя, результаты приведены в таблицах, построены рабочая и тепловая диаграммы и проведён расчёт энергетических характеристик цикла с политропным сжатием в диффузоре.
Параметры рабочего тела в точках цикла
|
Р, Па |
Т, К |
|||
|
0 |
101325 |
223.2 |
8.186*10^-4 |
|
|
2 |
810600 |
499.397 |
1.774*10^-4 |
|
|
3 |
810600 |
1250 |
4.441*10^-4 |
|
|
5 |
101325 |
720.87 |
2.049*10^-3 |
Энергетические характеристики процессов цикла
|
0-2 |
166794 |
227677 |
0 |
|
|
2-3 |
592234 |
808408 |
988 |
|
|
3-5 |
-417490 |
-569879 |
0 |
|
|
5-0 |
-341539 |
-466206 |
-988 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Болгарский А.В. Сборник задач по термодинамике и теплопередаче / А.В. Болгарский. -- М.: Высш. шк., 1972. -- 304 с.
2. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача / В.В. Нащокин. -- М.: Высш. шк., 1980. -- 468 с.
3. Расчёт и анализ идеального цикла газотурбинных двигателей: Метод. Указания к выполнению курсовой работы / Сост. М.А. Ошивалов, Т.А. Ульрих; Перм. гос. техн. ун-т. -- Пермь, 2006. -- 15 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Принципиальная 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 01.10.2012Устройство и принцип работы теплового газотурбинного двигателя, его схема, основные показатели во всех основных точках цикла. Способ превращения теплоты в работу. Определение термического коэффициента полезного действия через характеристики цикла.
курсовая работа [232,8 K], добавлен 17.01.2011Молярная 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 07.03.2010Определение 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 20.10.2014Определение показателя политропы, начальных и конечных параметров, изменения энтропии для данного газа. Расчет параметров рабочего тела в характерных точках идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 03.12.2011Расчет термодинамических параметров быстроходного автомобильного дизельного двигателя со смешанным теплоподводом в узловых точках. Выбор КПД цикла Карно в рабочем интервале температур. Вычисление значений термического коэффициента полезного действия.
курсовая работа [433,2 K], добавлен 13.07.2011Расчет тепловой схемы, коэффициента полезного действия, технико-экономических показателей ГТН–16. Определение расчётных зависимостей внутреннего КПД цикла от степени повышения давления при различных значениях начальных температур воздуха и газа.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 07.02.2016Расчет 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 07.04.2013Определение параметров рабочего тела методом последовательных приближений. Значения теплоемкостей, показатели адиабаты и газовой постоянной. Изменение в процессах внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Термический коэффициент полезного действия.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 03.05.2011Преобразование тепловой энергии в механическую турбинными и поршневыми двигателями. Кривошипный механизм поршневых двигателей внутреннего сгорания. Схема газотурбинной установки. Расчет цикла с регенерацией теплоты и параметров необратимого цикла.
курсовая работа [201,3 K], добавлен 20.11.2012Расчет тепловой схемы, коэффициента полезного действия, технико-экономических показателей газотурбинной установки. Определение зависимостей внутреннего КПД цикла от степени повышения давления при разных значениях начальных температур воздуха и газа.
курсовая работа [776,2 K], добавлен 11.06.2014Порядок расчета теоретически необходимого количества воздуха для сгорания топлива. Определение параметров процессов впуска. Вычисление основных параметров процесса сгорания, индикаторных и эффективных показателей двигателя. Основные показатели цикла.
контрольная работа [530,4 K], добавлен 14.11.2010- 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 30.03.2015Порядок определения термического коэффициента полезного действия циклов, исследуемой установки брутто. Вычисление удельного расхода тепла, коэффициента практического использования. Относительное увеличение КПД от применения промперегрева и регенерации.
контрольная работа [1021,7 K], добавлен 12.09.2010Определение параметров рабочего тела. Процессы впуска и сжатия, сгорания, расширения и выпуска; расчет их основных параметров. Показатели работы цикла. Тепловой баланс двигателя, его индикаторная мощность. Литраж двигателя и часовой расход топлива.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 20.06.2012Определение объемов воздуха и продуктов сгорания, коэффициента полезного действия и расхода топлива. Расчет топки котла, радиационно-конвективных поверхностей нагрева, ширмового пароперегревателя, экономайзера. Расчетная невязка теплового баланса.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 15.11.2011Расчет 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 01.04.2019Описание принципиальной тепловой схемы энергоустановки. Тепловой баланс парогенератора, порядок и принципы его составления. Параметры пара в узловых точках тепловой схемы. Расчет теплоты и работы цикла ПТУ, показателей тепловой экономичности энергоблока.
курсовая работа [493,1 K], добавлен 22.09.2011Расчёт 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
