Волжский филиал

ФГБОУ ВПО «НИУ МЭИ» в г. Волжском

Кафедра: «Теплоэнергетика и теплотехника»

Дисциплина «Теоретические основы теплотехники»

Часть 1. «Техническая термодинамика»

Расчётно-графическая работа по теме:

«Расчет параметров цикла теплового двигателя»

Выполнил: Чубко А.Ю.

группа: _________

Принял доцент Гриценко А.Н.

Волжский 2014г.

Московский энергетический институт (ТУ) Волжский филиал

Кафедра ТЭ и ТТ

Дисциплина: «Теоретические основы теплотехники» Часть 1. «Техническая термодинамика»

Группа________________ Студент_____________________

Расчётное задание №1

«Термодинамический расчёт цикла теплового двигателя»

Вариант № 29.

На рисунке изображён цикл теплового двигателя. Рабочее тело обладает свойствами идеального газа. По номеру варианта из таблицы заданы - тип цикла, начальные параметры состояния газа (точка1) и основные характеристики процессов цикла, внутренний КПД работы компрессора и турбины:

Р ис. № 3; Тип газа - СО2 (двуокись углерода); Вид и номер процесса: 1-2 – S=const; адиабатный;

2-3 – n-=1.2-политропный; 3-4 -Р=const- изобарный; 4-5 - S=const-адиабатный; 5-1 - V=const- изохорный;

Р₁= 250 кПа; Т₁=150оС; =V₁/V₂= 4; =V₃/V₂=; =V₄/V₃= 1,7; = P₃/P₂= 4; = 0.9;

= 0.9;

Энропию рабочего тела в исход. точке 1 цикла принять S₁=0.

Параметры окружающей среды: То.с.= +20^оС, Ро.с.=100кПа.

Необходимо определить:

1.Параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла (Р,Т,V,u,h,s)

2.Изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропиив каждом процессе и в целом за цикл.

3.Работу расширения (сжатия), полезную (затраченную, техническую) работу и подведённую (отведённую) теплоту в каждом процессе и в целом за цикл.

4. Средние температуры в процессах отвода и в процессах подвода теплоты.

5.Термический КПД цикла, действительный КПД цикла, термический КПД цикла Карно для вычисленного интервала температур и средних температур цикла.

6.Изменение эксергии рабочего тела в характерных точках цикла.

Результаты расчётов свести в таблицы текста записки, формы которых указана ниже.

Изобразить на диаграммах состояния Р-V и T-S (формат А-4) рассчитанные циклы теплового двигателя.

Описать, как изменится цикл и его КПД, если значение _______увеличить / уменьшить на ______%?

После проверки выполнения работы, расчётное задание возвращается студенту для его защиты.

В защиту расчётного задания включаются вопросы по всем пунктам работы, связанные с определениями расчётных параметров процессов, умением ориентироваться в выполненных расчётах, анализе полученных результатов, приведенных графических материалах.

(Формы – заполняются после расчётов в тексте!)

Таблица1. Параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла.

Номер точки	Р	Т	V	U	h	So	S	ex
кПа	К	м3/кг	кДж/кг	кДж/кг	кДж/кг*К	кДж/кг*К	кДж/кг*К
….

Таблица 2. Изменения параметров и характеристики процессов.

Номер процесса	Вид процесса	h	U	S	L расш.	Lполез.	q
кДж/кг	кДж/кг	кДж/кг*К	кДж/кг	кДж/кг	кДж/кг
1 - 2
…….
5 – 1
За цикл

Дата выдачи задания ___________________ Дата защиты ___________

Роспись преподавателя _______________________.

Расчет цикла теплового двигателя.

Процесс 1-2 –адиабатный, т.е протекающий без теплообмена с окружающей средой . Известны первоначальные параметры в точке 1. , , из таблицы Термодинамических функций кислорода по Ривкину найдем: , , , где удельная внутренняя энергия, удельная энтальпия, s ₀₁ - удельная энтропия рабочего тела, отсчитываемая от нуля градусов по Кельвину.

Найдем параметры в точке 1 - из уравнения Клайперона-Менделеева: , где

Т ₁ =(273,15+150⁰С)К заданная температура,

удельная газовая постоянная для данного газа, , молекулярный вес двуокиси углерода.

Энтропия:

. (задано) – относительное значение удельной энтропии рабочего тела;

Параметры окружающей среды:

Из таблицы Термодинамических функций по Ривкину найдем параметры

двуокиси углерода по параметрам окружающей среды:

при , ,

при , ,

Параметры окружающей среды будут:

Эксэргия.

Эксэргия – максимальная работоспособность системы (рабочего тела) от исходных параметров до параметров окружающей среды (О.С.).

В точке 1 - е ₁ ≠ 0.

где h₀, T₀, и Р₀ - энтальпия, температура, энтропия (отсчитанная от 0^оС) и давление заданного газа при параметрах окружающей среды.

В точке 2 - найдем: , где степень сжатия по условию,

Вычисление давления и объёма конца процесса выполним через приведенные величины - и методом интерполяции по формуле , где Т - найденная температура лежащая между значениями табличных температур, табличные температуры (в таблице Ривкина), искомая величина параметра, табличные величины параметра при соответствующих температурах. Искомым параметром могут

быть u, h, s⁰, π₀ и θ₀.

Для точки 1 .

Для точки 2 . Из таблиц методом интерполяции определяется соответствующая температура в точке 2 цикла – Т_{2 .}= 581,92 К, также определяются остальные параметры:

, , .

кПа

Работа расширения в процессе 1-2:

,

,

энтропия:

Процесс 1 -2 - Адиабатный процесс.

изменение удельной внутренней энергии:

удельной энтальпии

удельная теплота:

удельная эксэргия:

Точка 3.Процесс 2-3 -Политропный процесс т.е, , n=1.2, ,отсюда следует, , где степень повышения давления из условия, ,где -показатель политропы,

по температуре из таблиц Ривкина методом интерполяции найдём: , , .

Работа расширения в процессе 2-3:

,

Точка 4. Процесс 3-4 – Изобарный процесс т.е , отсюда следует что, , , где степень предварительного расширения из условия, , из таблицы найдем: , , .

, т.к.

Точка 5. Процесс 5-1 изохорный : 4-5 адиабатный :

, где k=const, по таблицам методом интерполяции находим k для точки 4

, по закону Шарля ,

из таблицы для Т₅ найдем: , , .

так как изменения объема равно нулю

Процесс 4-5 адиабатный :

Суммирование за цикл:

Параметры состояния в характерных точках и процессов цикла заносится в сводную таблицу.

Таблица 1. Параметры состояния в характерных точках цикла

№ точки
		423,15	0,32	245,78	325,73	5,1694		326,31
	1375,41	581,92	0,08	376,76	486,70	5,4916		487,28
	5501,64	734,33	0,025	516,52	655,26	5,7485	-0,005	657,31
	5501,68	1208,36	0,0425	1050,53	1286,37	6,3965	0,643	1098,45
	516,85	874,82	0,32	654,53	819,8	5,9533	0,643	631,68

Таблица 2. Характеристики процессов цикла.

Процессы
номер	Тип
1-2	Адиабата	130,98	160,97		-130,98	-160,97
2-3	Политропа	139,76	168,58	-0,005	-137,54	-165,05	3,53
3-4	Изобара	534,01	631,11	0,648	96,28		631,11
4-5	Адиабата	-396,	-466,57			466,57
5-1	Изохора	-408,75	-494,07	-0,646		85,39	-408,75
За цикл	-				223,76	225,94	225,89

Средние температуры процессе подвода и отвода теплоты:

Термический КПД цикла:

Действительный КПД цикла:

Термический КПД цикла Карно:

Термический КПД цикла Карно для средних температур:

(Построение диаграмм, требуемых в задании на формате

А-4, выполнить самостоятельно в выбранном масштабе!)

Дата добавления: 2015-06-28