Курсовая работа - Расчет газового и парового циклов. Задачи - файл n3.docx

Курсовая работа - Расчет газового и парового циклов. Задачи
Скачать все файлы (853.5 kb.)

Доступные файлы (4):
n1.dwg
n2.dwg
n3.docx340kb.18.01.2011 22:33скачать
n4.dwg

n3.docx

Содержание


Содержание 1

1. Расчет газового цикла 2

2. Расчет парового цикла 9

Задача 3. 16

Задача 4. 18

1. Расчет газового цикла


1.1.Определение параметров состояния воздуха в характерных точках цикла. Результаты занесем в таблицу




P, МПа

V,

T, К

1

0,536

0,3

560

2

0,4

0,37

515,077

3

0,4

0,268

373

4

1,657

0,097

560

Точка 1.

определим из уравнения состояния





Точка 2.

Для точек связанных адиабатным процессом:



Определим



где – показатель адиабата.

Определим из уравнения состояния



Точка 3.

Процесс 2–3 изобарный значит .

Определим из уравнения состояния



Точка 4.

Поскольку процесс 4–1 изотермический

Точки 3 и 4 связаны адиабатным процессом:



определим из уравнения состояния:



1.2. Построение газового цикла в масштабных P–V координатах

в p-v координатах.jpg

Рис. 1.1. Газовый цикл в P-V координатах

1.3. Расчет характеристик процессов цикла

1.3.1. Процесс 1–2 (адиабатное расширение)

– Показатель процесса:



– Теплоемкость газа в процессе:



– Изменение внутренней энергии газа:



– Изменение энтальпии газа:



– Изменение энтропии газа:



– Работа газа в процессе:



– Располагаемая работа:



– Тепло участвующее в процессе:



1.3.2. Процесс 2–3 (изобарное охлаждение)

– Показатель процесса:



– Теплоемкость газа в процессе:



– Изменение внутренней энергии:



– Изменение энтальпии:



– Изменение энтропии:



– Работа газа в процессе:



– Располагаемая работа:



– Тепло участвующее в процессе:



1.3.3. Процесс 3–4 (адиабатное сжатие).

– Показатель процесса:



– Теплоемкость газа в процессе:



– Изменение внутренней энергии газа:



– Изменение энтальпии газа:



– Изменение энтропии газа:



– Работа газа в процессе:



– Располагаемая работа:



– тепло участвующее в процессе:



1.3.4. Процесс 4–1 (изотермическое расширение).

– Показатель политропы для изотермического процесса:



– Теплоемкость газа в процессе:



– Изменение внутренней энергии газа:



– Изменение энтельпии газа:



– Изменение энтропии:



– Работа газа в процессе:



– Располагаемая работа:



– Тепло участвующее в процессе:



Полученные результаты по расчету характеристик процессов цикла заносятся в таблицу 2

Таблица 1.2.

Процесс































1–2

1,4

0

–32,345

–44,923

0

32,232

44800

0

2–3

0

1

–102,295

–142,077

–0,323

–40,776

0

–142,77

3–4

1,4

0

134,64

187

0

–134,173

–187351,5

0

4–1

1



0

0

0,323

181,464

–181,464

180,88


1.4. Построение газового цикла в T–S координатах.

1.5. Проверка результатов расчета характеристик цикла

1) 1Сумма изменений внутренней энергии в замкнутом газовом цикле должна быть равной нулю:



2) Сумма изменений энтальпии в замкнутом газовом цикле должна быть равна нулю:



3) Сумма изменений энтропии в газовом цикле должна быть равна нулю:



1.6. Определение основных характеристик цикла

1) .Тепло за цикл:



где количество тепла, участвующее в процессе.

2) Полезная работа за цикл:



Известно, что за цикл . В наших расчетах несовпадение незначительно. Невязка объясняется округлениями в промежуточных расчетах.



3) Количество подведенного тепла:



4) Термический к.п.д. цикла:



в t-s координатах.jpg

Рис. 1.2. Газовый цикл в T-S координатах

2. Расчет парового цикла


В различных областях промышленного производства, получили широкое применение пары различных веществ - воды, ртути, аммиака, углекислоты, щелочных металлов и др. Наибольшее распространение имеет водяной пар - самое доступное и дешевое рабочее тело. С большим успехом водяной пар применяется в современной теплоэнергетике. В качестве рабочего тела водяной пар используется в паровых турбинах, паровых машинах, в атомных установках, в качестве теплоносителей он используется в различных теплообменных аппаратах, устройствах и др.

Для определения степени совершенства паровой теплосиловой установки необходимо знать и, следовательно, уметь определять - как параметры рабочего тела в характерных точках процессов изменения состояния пара, так и основные характеристики, самих процессов, составляющих термодинамический цикл.

2.1. Перестроение цикла безмаштабные диаграммы: hS и ТS

з 2 в ts.jpg

Рис. 2.1. Паровой цикл в T-S координатах

2.2. Построения парового цикла на масштабной hS диаграмме.

Заданный паровой цикл строится на hS -диаграмме водяного пара в масштабе этой диаграммы.


2.3. Определение параметров состояния пара в характерных точках цикла

состояния пара (Р, V, Т, h, S, x) в характерных точках цикла определяются непосредственно по hS – диаграмме для водяного пара. Значение внутренней энергии U для всех точек цикла вычисляется по уравнению:



Для удобства параметры состояния пара заносятся в таблицу 2.1.

Таблица 2.1. Параметры состояния пара

Параметры

точки

P

МПа

V

м3/кг

T

К

h



S



U



x



1

1,5

0,2

400

3256,366

7,271

2956,366



2

0,229

1,351

400

3276,528

8,16

2967,149



3

0,127

1,351

106,509

2685,725

7,278

2514,148

1,0

4

0,127

1,149

106,509

2349,855

6,393

2203,932

0,85

5

0,906

0,2

175,616

2671,806

6,393

2490,606

0,95

2.4. Определение характеристик процессов

1) Изменение внутренней энергии ?U:

– процесс 1–2:



– процесс 2–3:



– процесс 3–4:



– процесс 4–5:



– процесс 5–1:



2) Изменение энтальпии:

– процесс 1–2:



– процесс 2–3:



– процесс 3–4:



– процесс 4–5:



– процесс 5–1:



3) Изменение энтропии:

– процесс 1–2:



– процесс 2–3:



– процесс 3–4:



– процесс 4–5:



– процесс 5–1:



4) Количество теплоты, участвующее в процессе:

– процесс 1–2 (изотермическое расширение):



– процесс 2–3 (изохорное охлаждение):



– процесс 3–4 (изотермическое и изобарное сжатие):



– процесс 4–5 (адиабатическое расширение):



– процесс 5–1 (изохорное нагревание):



5) Работа расширения водяного:











6) Найденные характеристики заносятся в таблицу 2.2.

Таблица 2.2. Характеристики парового цикла

Характеристики

точки









q,



,

1–2

10,783

20,162

0,889

355,6

344,817

2–3

–453,001

–590,803

–0,882

10,783

463,784

3–4

–310,216

–335,87

–0,885

–335,87

–25,654

4–5

286,668

321,951

0

0

35,283

5–1

465,76

584,806

0,878

465,76

119,046

2.5.Определение основных характеристик парового цикла

Количество тепла, полезно используемое в паровом цикле, определяется как разность подведенной и отведенной теплоты в процессах, составляющих цикл:



где: – сумма положительных величин:



– сумма отрицательных величин:



Значение термического коэффициента полезного действия, характеризующего степень совершенства тепловой машины, подсчитывается по формуле:



Среднее давление цикла определяется из выражения:



Результаты расчетов характеристик парового цикла сводим в таблицу 2.3.
Таблица 2.3. Характеристики парового цикла

Характеристики

,



,



,





%



МПа




832,143

25,654

806,489

97

7,007

2.8.Выводы по работе.

В этом разделе курсовой работы дается анализ степени совершенства паровой установки, работающей по заданному циклу. Указываются возможные пути повышения величины термического коэффициента полезного действия заданного цикла. Если необходимо, проводятся соответствующие расчеты. Дается заключение о точности расчетов параметров водяного пара, проведенных с помощью таблиц для водяного пара и с помощью hS –диаграммы водяного пара.

Задача 3.


3.1. Условие.

По трубе диаметром , протекает вода со скоростью . Температура внутренней поверхности трубы поддерживается , вод, которая движется по трубе, нагревается от , на входе, , на выходе.

Определить коэффициент теплоотдачи d.

3.2. Решение.

Средняя температура воды:



При :



Определяем режим движения воды:



Так, как , то режим течения турбулентный и расчет ведем по формуле:



Определяем коэффициент теплоотдачи:


Таблица 3.1.

Физические параметры

Критерии

Режим течения

Коэф. теплопров.





























0,056

0,5822

999,55

4,189

8,770

9,52



222039

990,702

Турбулентный

19226,185


Задача 4.


4.1. Условие.

Определить поверхность нагрева газовоздушного рекуперативного теплообменника, работающего по противотоковой схеме. Расходы нагреваемого воздуха (при нормальных условиях) – , температура его на входе в теплообменник , на выходе . Начальная температура дымовых газов – , конечная – . Коэффициент теплоодачи газов к стенке трубы принять .

Теплообменник выполнено из стальных труб (коэффициент теплопроводности ) с наружным диаметром и толщиной стенки .

Определить также поверхность теплообмена при работе теплообменника по прямотоковой схеме и сохранены начальных параметров неизменны. Для обоих схем движения теплоносителей показать (без расчетов) графики изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена. Оказать преимущества протитоковой схемы.

4.2. Решение.

Количество тепла, которое передается:



где:



Коэффициент теплопередачи:



Так как в данном случае схемы работающего теплообменника – противоток:

Средняя логарифмическая разница температуры:

з_4,2.jpg



Плотность теплового потока:



Поверхность нагрева:



Для схемы рабочего теплообменника напрямую имеем:

з_4,2.jpg



Плотность теплового потока:



Таким образом, можем сделать вывод, что площадь поверхности нагрева в аппарате с противотоком в сравнении с прямым током увеличивается



Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации