- •050501 – Профессиональное обучение
- •140106- Энергообеспечение предприятий
- •1 Цель работы
- •2 Методические указания к выполнению заданий
- •3 Домашние задания
- •3.1 Циклы тепловых двигателей и установок
- •3.1.1 Обобщенный цикл теплового двигателя
- •3.1.2 Циклы поршневых двигателей
- •3.1.3 Циклы газотурбинных установок
- •3.1.4 Сравнение циклов
- •Домашнее задание № 2
- •3.2 Расчет рекуперативных теплообменных аппаратов
- •3.2.1 Определение тепловой мощности
- •3.2.2 Расчет расхода теплоносителя.
- •Определение среднего температурного напора При нелинейном характере изменений температуры теплоносителей, температурный «напор» между ними определяется как среднелогарифмический
- •Определение коэффициента теплоотдачи
- •Расчет коэффициента теплопередачи через тонкостенные трубы
- •Определение площади поверхности нагрева
- •3.3.2 Выбор системы теплоснабжения
- •3.3.3 Расчет тепловых нагрузок
- •Различного назначения
- •3.3.4 Выбор источника теплоснабжения
- •3.3.5 Гидравлический расчет тепловых сетей
- •3.3.6 Тепловой расчет сетей
- •Приложение а
- •Приложение б
- •Приложение в
- •Приложение г
2 Методические указания к выполнению заданий
Для студентов предусмотрено выполнение следующих расчетно-графических работ:
№ 1 – Циклы тепловых двигателей;
№ 2 – Расчет рекуперативного теплообменного аппарата;
№ 3 – Теплоснабжение сельского хозяйства.
К выполнению задания необходимо преступить после изучения соответствующего раздела дисциплины.
Данные для выполнения заданий выбираются из таблиц по номеру зачетной книжки которые выдаются преподавателем. Задания, выполненные не по своему варианту не рассматриваются.
При выполнении заданий необходимо соблюдать требования стандарта СТП0493582-003-2000 (самостоятельная работа студента. Оформление текста рукописи).
Работа выполненная с отступлением от требований стандарта предприятия не проверяется.
Поясняющие чертежи, графики, расчетные схемы выполняются с помощью чертежных инструментов, на миллиметровке с учетом требований ЕСКД.
В конце расчетно-графической работы приводится библиография.
3 Домашние задания
3.1 Циклы тепловых двигателей и установок
3.1.1 Обобщенный цикл теплового двигателя
Термодинамические циклы тепловых машин идеализируют следующим образом:
- все процессы являются обратимыми и протекают с одним и тем же количеством рабочего тела;
- химический состав рабочего тела постоянен;
- подвод теплоты к рабочему телу осуществляется через стенки цилиндра от верхнего источника теплоты;
- процесс сжатия и расширения рабочего тела являются адиабатными;
- теплота от рабочего тела передается через стенки цилиндра к нижнему (холодному) источнику теплоты;
- теплоемкость рабочего тела не зависит от температуры (c=const).
Рисунок 1 Диаграммы обобщенного цикла теплового двигателя
Любой цикл теплового двигателя может рассматриваться как частичный случай обобщенного цикла (рисунок 1).
Цикл состоит из адиабатного сжатия 1-2, изохорного подвода теплоты q1' 2-3 и изобарного подвода теплоты q1'' 3-4, адиабатного расширения 4-5, изохорного отвода теплоты q2' 5-6 и изобарного отвода теплоты q2'' 6-1.
Параметрами, характеризующими цикл, являются степень сжатия ε=ν1/ν2 , степень повышения давления λ=Р3/Р2, степень предварительного расширения ρ=ν4/ν3, степень падения давления λр=Р5/Р6, степень сокращения объема ευ=ν6/ν1.
Количество удельной теплоты, подведенной в цикле равно:
q1=q1’+q1’’=cυ(T3-T2)+cр(T4-T3). (1.1)
Количество отведенной теплоты к холодному источнику записывается в виде:
q2=q2’+q2’’=cυ(T5-T1)+cр(T6-T1), (1.2)
где cυ и cр – соответственно удельная массовая теплоемкость рабочего тела, кДж/(кгК).
Т1, Т2, Т3, Т4, Т5 и Т6 – термодинамические температуры в характерных точках, К.
Эти величины можно подсчитать через параметры цикла. Так для адиабатного процесса 1-2 можно записать:
Т2/Т1=(υ1/υ2)К =εК-1
и Т2=Т1εК-1 (1.3)
Для изохорного процесса 2-3 Т3/Т2=Р3/Р2=λ,
Т3=Т2λ=Т1λεК-1 (1.4)
При изобарном процессе 3-4 Т4/Т3=υ4/υ3=ρ,
Т4=Т3ρ=Т1ρλεК-1 (1.5)
При изохорном процессе 5-6 Т5/Т6=Р5/Р6=λр, откуда
Т5=Т6λр (1.6)
При изобарном процессе 6-1 Т6/Т1=υ6/υ1=ευ и
Т6=Т1ευ (1.7)
Если вместо Т6 в формулу 1.6 подставим его значение, то
Т5=Т1ευλр (1.8)
Если в уравнения 1.1 и 1.2 вместо температур в характерных точках подставим их значения, выраженные параметрами цикла, то получим
q1=cυT1εK-1(λ-1+Kλ(ρ-1)) (1.9)
q2=cυT1(ευ(λp-1)+K(ευ-1)) (1.10)
Термический КПД цикла для тепловой машины равен:
(1.11)
Работа цикла имеет вид:
WЦ=q1-q2=cυT1(εK-1(λ-1+Kλ(ρ-1)))-ευ(λp-1)+K(ευ-1) (1.12)
или WЦ=ηtq1. (1.13)