Referat.me
/ / Термодинамический анализ цикла газовой машины

Название: Термодинамический анализ цикла газовой машины

Вид работы: контрольная работа

Рубрика: Физика

Размер файла: 60.01 Kb

Скачать файл: referat.me-340685.docx

Краткое описание работы: Газовый цикл и его четыре процесса, определяемые по показателю политропы. Параметры для основных точек цикла, расчет промежуточных точек. Расчет постоянной теплоемкости газа. Процесс политропный, изохорный, адиабатный, изохорный. Молярная масса газа.

Термодинамический анализ цикла газовой машины

Федеральное агентство по образованию

Архангельский государственный технический университет

Кафедра теплотехники

Специальность ОСП-ЭП Курс 1 Группа

Антошкин Евгений Валерьевич

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: Теоретические основы теплотехники

(шифр – «наименование»)

на тему: Термодинамический анализ цикла газовой машины

Руководитель работы профессор С.В.Карпов

Оценка проекта (работы) ________________

Архангельск

2007

Федеральное агентство по образованию

Архангельский государственный технический университет

Кафедра теплотехники

ЗАДАНИЕ

КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

по дисциплине: Теоретические основы теплотехники

студенту ОСП-ЭП курса 1 группы Антошкину Евгению Валерьевичу

Тема: Термодинамический анализ цикла газовой машины

Исходные данные: Рабочее тело обладает свойствами воздуха, масса равна 1 кг

Газовый цикл состоит из четырех процессов, определяемые по показателю политропы. Известны начальные параметры в точке 1 (давление и температура), а также безразмерные отношение параметров в некоторых процессах

Дано:

n1-2 =1,35; n2-3 = ∞; n3-4 = К; n4-1 = ∞; p1 = 1∙105 Па; t1 = 90 ºC;

v1/v2 = 10; р3/р2 = 1,5.

Найти: параметры для основных точек цикла:pi, vi, ti, ui, ii, si,

Определить для каждого процесса: ∆u, ∆i, ∆s, q, l, l*; φ = ∆u/q; ψ = l/q.

Определить работу газа за цикл lц, термическое к.п.д. и среднецикловое давление Pi.

Построить в масштабе цикл в координатах P,v; T,S.

Расчет производится при постоянной теплоемкости.

Срок выполнения работы с__________2007г. по ___________2007г.

Руководитель проекта Карпов С.В.«___»_____________2007г.


Исходные данные :

№ вар-та Показатель политропы PI , 10-5 Па t1 0 C Расчетный цикл
1-2 2-3 3-4 4-1

28

1,35

¥

К

¥

1,00

90

10

1,5

Определим характеристики:

1-2 – политропный процесс,

2-3 – изохорный процесс,

3-4 – адиабатный процесс,

4-1 – изохорный процесс.

Дополнительные данные:

R=ήв =287Дж/кгК – газовая постоянная воздуха,

μ=29кг/кмоль – молярная масса газа,

Ср=Ср· μ/ μ=7·4,187/29=1,01- теплоемкость газа,

Cv=Cv·µ/µ=5·4,187/29=0,722- теплоемкость газа,

k=Cp/Cv=7/5=1,4 - показатель Пуассона или показатель адиабаты.

Решение.

1 Определение параметров для основных точек цикла

Точка 1.

p1 v1 =RT1 ,

T1 =273+90=363 К.

v1 =RT1 /р1 =287∙363/1∙105 =1,042 м3 /кг.

u1 =cv T1 =0,722∙363=262,09 кДж/кг

i1 =cp T1 =1,01∙363=366,63 кДж/кг

s1 =cp ln(T1 /273) Rln (p1 /1,013)=1,01∙ln(363/273)–0,287∙ln (1/1,013)=0,291 кДж/(кг∙К)

Точка 2.

v2 =v1 /10= 0,104 м3 /кг.

p2 = p1 (v1 /v2 )n = 1∙105 ∙(10)1,35 = 22,387∙105 Па

Т2 =р2 v2 /R= 22,387∙105 ∙0,104/287=811 K

t2 = 811 – 273 = 538ºC

u2 = cv T2 = 0,722∙811= 585,54 кДж/кг

i2 = cp T2 = 1,01∙ 811= 819,11 кДж/кг

s2 = cp ∙ln(T2 /273) – R∙ln (p2 /1,013) = 1,01 ∙ ln(811/273) – 0,287∙ln (22,387/1,013) = 0,211 кДж/(кг∙К)

Точка 3.

р3 =1,5∙р2 =50,37∙105 Па

v2 = v3 =0,104 м3 /кг

Т3 =р3 ∙v3 /R= 50,37∙105 ∙0,104/287=1825 K

t3 = 1825 – 273 = 1552ºC

u3 = cv T3 = 0,722∙1825= 1317,65 кДж/кг

i3 = cp T3 = 1,01∙ 1825= 1843,25 кДж/кг

s3 =cp ∙ln(T3 /273)–R∙ln(p3 /1,013)=1,01∙ln(1825/273)–0,287∙ ln (50,37/1,013) = 0,798 кДж/(кг∙К)

Точка 4.

v4 =v1 =1,042 м3 /кг

p4 = p3 (v3 /v4 )k = 50,37∙105 ∙(0,104/1,042)1,4 = 2,00∙105 Па

Т4 = р4 v4 /R= 2,00∙105 ∙1,042/287 = 726 К.

t4 =726 – 273 = 453ºC

u4 = cv T4 = 0,722∙726= 524,17 кДж/кг

i4 = cp T4 = 1,01∙726 = 733,26 кДж/кг

s4 =cp ∙ln(T4 /273)–R∙ln(p4 /1,013)=1,01∙ln(726/273,15)– 0,287∙ln (2,00/1,013) = 0,793 кДж/(кг∙К)

Таблица №1

№ точки р, Па v, м3/кг t, ºС T, К u, кДж/кг i, кДж/кг

s,

кДж/(кг∙К)
1 1,00∙105 1,042 90 363 262,09 366,63 0,291
2 22,387∙105 0,104 538 811 585,54 819,11 0,211
3 50,37∙105 0,104 1552 1825 1317,65 1843,25 0,798
4 2,00∙105 1,042 453 726 524,17 733,26 0,793

2 Определение ∆u, ∆i, ∆s

1. Процесс 1 – 2.

∆u = u2 – u1 = 585,54 – 262,09 = 323,45 кДж/кг

∆i = i2 – i1 = 819,11 – 366,63 = 452,48 кДж/кг

∆s =s2 – s1 = 0,211 – 0,291 = -0,080кДж/кг

2. Процесс 2 – 3.

∆u = u3 – u2 = 1317,65 – 585,54 = 732,11 кДж/кг

∆i = i3 – i2 = 1843,25 – 819,11 = 1024,14 кДж/кг

∆s =s3 – s2 = 0,798 –0,211 = 0,587 кДж/кг

3. Процесс 3 – 4.

∆u = u4 – u3 = 524,17 – 1317,65 = - 793,48 кДж/кг

∆i = i4 – i3 = 733,26 – 1843,25 = - 1109,99 кДж/кг

∆s =s4 – s3 = 0,793 – 0,798 = - 0,005 кДж/кг

4. Процесс 4 – 1.

∆u = u1 – u4 = 262,09 – 524,17 = - 262,08 кДж/кг

∆i = i1 – i4 = 366,63 – 733,26 = -366,63 кДж/кг

∆s = s1 – s4 = 0,291 – 0,793 = -0,502 кДж/кг

Таблица №2

№ процессов ∆u, кДж/кг ∆i, кДж/кг ∆s, кДж/(кг∙ºС)
1-2 323,45 452,48 -0,080
2-3 732,11 1024,14 0,587
3-4 - 793,48 - 1109,99 -0,005
4-1 - 262,08 -366,63 -0,502
Всего 0 0 0

3 Определение q , l , l *, φ , ψ

1)Процесс 1 – 2 (политропный).

q = 0,722∙(1,35-1,4)/(1,35-1)∙(811-363)=-47,21 кДж/кг.

l = 0,287/(1,35 – 1) ∙ (363 –811) = -366,26 кДж/кг.

l* = 1,35 ∙ 0,287/(1,35 – 1)∙(363 – 811) = -495,94 кДж/кг.

φ = - 7

ψ = 8

2)Процесс 2 – 3 (изохорный).

q = ∆u =732,11 кДж/кг

l = 0

l*= - 0,104∙(50,37- 22,387)∙ 102= - 291,02 кДж/кг

φ = 1

ψ= 0

3) Процесс 3 – 4 (адиабатный).

q = 0

l = 0,287/(1,4-1)∙(1825-726) = 788,53 кДж/кг.

l* = - ∆i = 1109,99 кДж/кг.

φ = ∞

ψ = ∞

4)Процесс 4 – 1 (изохорный).

q = ∆u = -262,08 кДж/кг

l = 0

l*= - 1,042∙(1- 2)∙ 102= 104,2 кДж/кг

φ = 1

ψ= 0

Таблица №3

№ процессов q, кДж/кг l, кДж/кг l*, кДж/кг φ, ψ,
1 – 2 -47,21 -366,26 -495,94 -7 8
2 – 3 732,11 0 -291,02 1 0
3 – 4 0 788,53 1109,99 ∞ ∞
4 - 1 -262,08 0 104,2 1 0
Всего 422,82 422,27 427,23 - -

4 Определение l ц, η , P

lц = 422,8 кДж/кг

qподв =732,11 кДж/кг

η =lц / qподв= 422,8/732,11 = 0,578 = 57,8 %

Pi=lц / Vmax - Vmin= 422,8∙103/(1,042- 0,104) = 0,451 МПа

5 Расчет промежуточных точек

1.Для графика в P-V координатах:

а) по оси V

1.Vχ1=(V1 + V2)/2=(1,042+0,104)/2=0,572

2.Vχ2=(V3 + V4)/2=(1,042+0,104)/2=0,572

б) по оси Р

1.Рχ1=Р1*(V1/Vχ1)n=1*105*(1,042/0,572)1,35=2,247*105

2.Рχ2=Р3*(V3/Vχ2)к=50,37*105*(0,104/0,572)1,4=4,63*105

2.Для графика в T-S координатах:

а) по оси Т

1.Тχ1=(Т2+Т3)/2=(811+1825)/2=1318

2.Тχ2=(Т3+Т4)/2=(1825+726)/2=1275,5

3.Тχ3=(Т4+Т1)/2=(726+363)/2=544,5

б) по оси S:

а)2-3Pχ1=P2*(Tχ1/T2)=22,387*105*(1318/811)=36,38*105

б)3-4Pχ2=P3*(Tχ2/T3)= 50,37*105*(1275,5/1825)=35,20*105

в)4-1Pχ3=P1*(Tχ3/T1)= 1*105*(544,5/363)=1,5*105

1.Sχ1=Cp*ln(Tχ1/273)-R(Pχ1/1,013)=1,01*ln(1318/273)-0,287* *ln(36,38/1,013)= 0,562

2.Sχ2=Cp*ln(Tχ2/273)-R(Pχ2/1,013)=1,01*ln(1275,5/273)-0,287* *ln(35,20/1,013)= 0,659

3.Sχ3=Cp*ln(Tχ3/273)-R(Pχ3/1,013)=1,01*ln(544,5/273)-0,287* *ln(1,5/1,013)= 0,585



Литература

1. Сборник задач по технической термодинамике /Т. И. Андрианова, Б. В. Дзампов, В. Н. Зубарев, С. А. Ремизов – М.: Энергия, 1971.

2. Ривкин С. Л. Термодинамические свойства газов. – М.: Энергия, 1973.

3. Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е. Техническая термодинамика. – М.: Энергия, 1976.

4. Ривкин С. Л., Александров А. А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. – М.: Энергия, 1975.

Похожие работы

  • Сравнительный анализ циклов газотурбинной установки

    Нахождение параметров для основных точек цикла газотурбинной установки, который состоит из четырех процессов, определяемых по показателю политропы. Определение работы газа за цикл и среднециклового давления. Построение в масштабе цикла в координатах.

  • Газовый цикл тепловых двигателей и установок

    Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

  • Изопроцессы в газах

    Муниципальное общеобразовательное учреждение Вечерняя (сменная) общеобразовательная школа П. Кавалерово Приморского края РЕФЕРАТ По физике Тема: «Изопроцессы в газах».

  • Расчет и анализ идеального цикла ДВС со смешанным подводом теплоты

    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.

  • Техническая термодинамика

    Определение конечного давления и объема смеси, величины работы и теплоты, участвующих в процессах термодинамики. Анализ КПД цикла Карно. Схема паросиловой установки, описание ее работы. Расчет массового расхода аммиака и мощности привода компрессора.

  • Термодинамический расчет газового цикла

    Расчет 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.

  • Теплоёмкость. Термодинамические процессы с идеальным газом

    Удельная теплоемкость - отношение теплоты, полученной единицей количества вещества, к изменению температуры. Зависимость количества теплоты от характера процесса, а теплоемкости - от условий его протекания. Термодинамические процессы с идеальным газом.

  • Основные операции паросилового цикла Ренкина

    Установки 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.

  • Процессы в теплотехнике

    Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота Расчётно-графическая работа №1 Дисциплина: Теплотехника Калининград 2008 Дано P1=0,3; T1=313; T3=523; P4=0,6; T1-2=const; S2-3=const; V3-4=const; S4-1=const, что соответствует давлению и температуре в начальной точке изотермического процесса, соответственно P1=0,3 МПа и Т1=313 К; температуре в конечной точке адиабатного процесса T3=523К; давлению в конце изохорного процесса, а также заданы процессы цикла: изотермический, адиабатный, изохорный.

  • Расчет и анализ идеального цикла газотурбинных двигателей

    Определение 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.