- •1. Рабочая программа по дисциплине «Техническая термодинамика»
- •2. Рабочая программа, методическое обеспечение по дисциплине «Прикладная термодинамика»
- •3.Конспект лекций
- •4. Методические указания и пример расчета газового цикла теплового двигателя
- •5.Задачи с примерами решений
- •6. Варианты домашнего задания по расчету газового цикла теплового двигателя
- •1.4. Контрольные вопросы к зачету.
- •3.1. Термодинамика
- •3.1.1. Содержание и метод термодинамики
- •3.1.2. Основные понятия термодинамики
- •3.1.3. Газовые смеси
- •3.1.4. Законы идеальных газов
- •3.1.5. Первое начало термодинамики
- •3.1.5.1. Первое начало термодинамики как математическое
- •3.1.5.2. Первое начало термодинамики простого тела
- •3.1.6. Понятие теплоёмкости
- •3.1.7.Первое начало термодинамики для идеальных газов
- •3.1.7.1. Закон Майера
- •3.1.7.2. Принцип существования энтропии идеального газа
- •3.1.8. Термодинамические процессы
- •3.1.8.1. Классификация термодинамических процессов
- •3.1.8.2. Работа в термодинамических процессах
- •3.1.9. Круговые процессы (циклы)
- •3.1.9.1. Тепловые машины, понятие термического к.П.Д.,
- •3.1.9.2. Цикл Карно
- •3.1.10. Второе начало термодинамики
- •3.1.11. Термодинамические циклы двигателей внутреннего сгорания
- •3.1.11.1. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •3.1.11.2. Циклы газотурбинных установок
- •3.1.12.Водяной пар
- •3.1.13.Влажный воздух
- •3.1.14.Истечение сжимаемых и несжимаемых жидкостей
- •3.1.14.1. Истечение несжимаемых жидкостей
- •3.1.14.2.Истечение сжимаемых жидкостей (газов и паров)
- •4. Методические указания и пример расчета газового цикла теплового двигателя
- •3 .Рй цикл в координатах t-s цикл в координатах t-s
- •5.Задачи с примерами решений
- •5.1.Параметры состояния и основные газовые законы
- •Задачи для самостоятельного решения
- •5.2. Газовые смеси
- •Задачи для самостоятельного решения
- •5.3. Первое начало термодинамики
- •Задачи для самостоятельного решения
- •5.4. Процессы изменения состояния вещества Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •5.5. Пары Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •5.6. Циклы тепловых машин Примеры решения задач
- •Определение параметров пара в крайних точках цикла
- •Определение термического кпд цикла
- •Задачи для самостоятельного решения
- •5.7. Истечение газов и паров Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •6.Варианты домашнего задания по расчету газового цикла теплового двигателя Состав газовых смесей
- •Исходные данные к расчету газового цикла
- •625003, Г. Тюмень, ул.Семакова, 10.
5.7. Истечение газов и паров Примеры решения задач
Пример 5.7.1. Пропан из резервуара с постоянным давлением P1 = 10 МПа и температурой t1 = + 15°С вытекает в атмосферу через отверстие диаметром d = 10 мм. Определить скорость истечения пропана и его секундный расход. Наружное давление равно Р2 = 0,1 МПа. Процесс расширения считать адиабатическим, k =1,3.
Решение
Определяем отношение Р2/Р1. Оно равно 0,1/10 = 0,01. Следовательно, оно меньше критического отношения давлений, составляющего 0,546. Поэтому скорость истечения будет равна критической, и будет определяться формулой :
м/с.
Секундный расход газа равен ( при k = 1,3)
м2,
м3/кг,
где
кДж/кг∙К.
Следовательно,
кг/с.
Задачи для самостоятельного решения
Задача 5.7.2. В одном из соединений трубопровода образовалась неплотность, эквивалентная отверстию F = 1 мм2. Давление газа в трубопроводе P1 = 7,0 МПа, температура газа в трубопроводе (t1 = 45°С, молекулярная масса газа μ = 20). Показатель адиабатического процесса истечения принимается равным 1,3. Определить суточную потерю газа, принимая его подчиняющимся уравнению Клапейрона Pυ = RT. Наружное давление Р2=0,1 МПа.
Ответ: Gсут = 1106 кг/сут.
Задача 5.7.3. Определить конечную температуру t2, удельную потенциальную работу w1,2, линейную скорость С2 и массовую скорость u2 при адиабатическом истечении водяного пара как идеального газа от начального состояния P1 = 1,0 МПа и t1 = 400°Сдо конечного давления Р2 = 0,8 МПа. Средняя молярная теплоемкость СРт = 36,07 кДж/кмоль∙К.
Ответ: t2 = 366 оС; w1,2 = 67,7 кДж/кг; С2 = 368,3 м/с; u2 = 1003,5 кг/м2.
6.Варианты домашнего задания по расчету газового цикла теплового двигателя Состав газовых смесей
Таблица 6.1
Компоненты смеси |
Н2О |
СО2 |
О2 |
См№1 |
% содержание по объему |
60 |
20 |
20 |
|
Молекулярная масса μ |
18,01 |
44 |
32 |
|
Компоненты смеси |
СО2 |
N2 |
O2 |
См№2 |
% содержание по объему |
15 |
50 |
35 |
|
Молекулярная масса μ |
44 |
28,01 |
32 |
|
Компоненты смеси |
воздух |
CO2 |
N2 |
См№3 |
% содержание по объему |
30 |
20 |
50 |
|
Молекулярная масса μ |
28,98 |
44 |
28,01 |
|
Компоненты смеси |
воздух |
CO2 |
N2 |
См№4 |
% содержание по объему |
60 |
20 |
20 |
|
Молекулярная масса μ |
28,98 |
44 |
28,01 |
Исходные данные к расчету газового цикла
Давление (Р) задано в МПа, температура (Т) – в Кельвинах, удельный объем (V) в м3/кг
Вариант №1
Вариант |
|
|
политропа |
адиабата |
|
смесь |
||
изотерма |
изобара |
изохора |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|||
1 |
P |
|
1 |
|
6 |
|
|
1 |
V |
|
|
0,1 |
0,135 |
|
|
||
T |
|
|
|
|
1500 |
|
||
2 |
P |
|
1 |
|
|
|
|
1 |
V |
|
|
0,11 |
0,135 |
|
|
||
T |
|
|
|
|
1500 |
|
||
3 |
P |
|
1 |
4,9 |
|
|
|
1 |
V |
|
|
|
|
|
|
||
T |
|
|
1900 |
2600 |
1500 |
|
||
4 |
P |
|
1 |
|
5,1 |
|
|
1 |
V |
|
|
|
|
|
|
||
T |
|
|
1890 |
2600 |
1500 |
|
||
5 |
P |
|
1 |
5,2 |
|
|
|
1 |
V |
|
|
0,11 |
0,135 |
|
|
||
T |
|
|
|
|
1500 |
|
||
6 |
P |
|
1 |
|
5,05 |
|
|
1 |
V |
|
|
0,11 |
0,138 |
|
|
||
T |
|
|
|
|
1500 |
|
||
7 |
P |
|
1 |
4,95 |
|
|
|
2 |
V |
|
|
|
0,14 |
|
|
||
T |
|
|
1910 |
|
1500 |
|
||
8 |
P |
|
1 |
|
4,95 |
|
|
2 |
V |
|
|
|
0,133 |
|
|
||
T |
|
|
1915 |
|
1500 |
|
||
9 |
P |
|
1 |
4,9 |
|
|
|
2 |
V |
|
|
|
|
|
|
||
T |
|
|
1900 |
2600 |
1500 |
|
||
10 |
P |
|
1 |
|
5,1 |
|
|
2 |
V |
|
|
|
|
|
|
||
T |
|
|
1890 |
2600 |
1500 |
|
||
11 |
P |
|
1 |
4,9 |
|
|
|
3 |
V |
|
|
|
|
|
|
||
T |
|
|
1900 |
2600 |
1500 |
|
||
12 |
P |
|
1 |
5,2 |
|
|
|
3 |
V |
|
|
0,11 |
0,135 |
|
|
||
T |
|
|
|
|
1500 |
|
||
13 |
P |
|
1 |
|
5,05 |
|
|
3 |
V |
|
|
0,11 |
0,138 |
|
|
||
T |
|
|
|
|
1500 |
|
||
14 |
P |
|
1 |
5,1 |
|
|
|
3 |
V |
|
|
0,11 |
|
|
|
||
T |
|
|
|
2600 |
1500 |
|
||
15 |
P |
|
1 |
|
5,05 |
|
|
3 |
V |
|
|
0,11 |
|
|
|
||
T |
|
|
|
2600 |
1500 |
|
||
16 |
P |
|
1 |
5,1 |
|
|
|
4 |
V |
|
|
0,11 |
|
|
|
||
T |
|
|
|
2600 |
1500 |
|
||
17 |
P |
|
1 |
|
|
|
|
4 |
V |
|
|
0,11 |
|
|
|
||
T |
|
|
|
2600 |
1500 |
|
||
18 |
P |
|
1 |
5,2 |
|
|
|
4 |
V |
|
|
0,11 |
0,135 |
|
|
||
T |
|
|
|
|
1500 |
|
||
19 |
P |
|
1 |
|
5,05 |
|
|
4 |
V |
|
|
0,11 |
0,138 |
|
|
||
T |
|
|
|
|
1500 |
|
||
Показатель политропы: 1,43 |
Вариант№2
Вариант |
|
|
политропа |
адиабата |
|
смесь |
||
изотерма |
изобара |
изохора |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|||
1 |
P |
0,14 |
|
|
5,05 |
|
0,14 |
1 |
V |
|
|
|
|
1,11 |
|
||
T |
|
640 |
1275 |
|
|
|
||
2 |
P |
|
0,13 |
|
5,20 |
|
|
1 |
V |
|
|
|
|
1,29 |
|
||
T |
|
640 |
1280 |
|
|
|
||
3 |
P |
|
|
|
|
0,60 |
|
1 |
V |
|
|
|
0,11 |
|
|
||
T |
|
645 |
1200 |
2610 |
|
|
||
4 |
P |
|
|
|
|
0,61 |
|
1 |
V |
|
|
0,11 |
|
|
|
||
T |
|
650 |
1220 |
2590 |
|
|
||
5 |
P |
|
0,139 |
|
5,09 |
|
|
1 |
V |
1,92 |
|
|
|
|
1,92 |
||
T |
|
635 |
1275 |
|
|
|
||
6 |
P |
|
0,14 |
|
5,1 |
|
|
1 |
V |
1,87 |
|
|
|
|
1,87 |
||
T |
|
640 |
1270 |
|
|
|
||
7 |
P |
|
|
3,5 |
|
6,0 |
|
2 |
V |
|
|
|
0,11 |
|
|
||
T |
|
640 |
|
2600 |
|
|
||
8 |
P |
|
|
3,6 |
|
0,615 |
|
2 |
V |
|
|
0,1 |
|
|
|
||
T |
|
655 |
|
2600 |
|
|
||
9 |
P |
|
|
|
|
0,6 |
|
2 |
V |
|
|
|
0,11 |
|
|
||
T |
|
645 |
1200 |
2610 |
|
|
||
10 |
P |
|
|
|
|
0,61 |
|
2 |
V |
|
|
0,11 |
|
|
|
||
T |
|
650 |
1220 |
2590 |
|
|
||
11 |
P |
|
0,139 |
|
5,09 |
|
|
3 |
V |
1,92 |
|
|
|
|
1,92 |
||
T |
|
635 |
1275 |
|
|
|
||
12 |
P |
|
0,14 |
|
5,1 |
|
|
3 |
V |
1,87 |
|
|
|
|
1,87 |
||
T |
|
640 |
1270 |
|
|
|
||
13 |
P |
|
|
3,6 |
|
0,615 |
|
3 |
V |
|
|
0,1 |
|
|
|
||
T |
|
655 |
|
2610 |
|
|
||
14 |
P |
|
|
3,5 |
|
0,6 |
|
3 |
V |
|
|
|
0,11 |
|
|
||
T |
|
640 |
|
2600 |
|
|
||
15 |
P |
0,137 |
|
|
5,1 |
|
0,137 |
3 |
V |
1,86 |
|
|
|
|
1,86 |
||
T |
|
640 |
1280 |
|
|
|
||
16 |
P |
0,136 |
|
|
5,1 |
|
0,136 |
4 |
V |
1,88 |
|
|
|
|
1,88 |
||
T |
|
638 |
1275 |
|
|
|
||
17 |
P |
|
|
3,6 |
|
0,615 |
|
4 |
V |
|
|
0,1 |
|
|
|
||
T |
|
655 |
|
2600 |
|
|
||
18 |
P |
|
|
3,5 |
|
0,6 |
|
4 |
V |
|
|
|
0,11 |
|
|
||
T |
|
640 |
|
2600 |
|
|
||
19 |
P |
0,137 |
|
|
5,1 |
|
0,137 |
4 |
V |
1,86 |
|
|
|
|
1,86 |
||
T |
|
640 |
1280 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
P |
0,136 |
|
|
5,1 |
|
0,136 |
4 |
V |
1,88 |
|
|
|
|
1,88 |
||
T |
|
638 |
1275 |
|
|
|
||
Показатель политропы: 2,6 |
Вариант№3
Вариант |
|
|
политропа |
адиабата |
|
смесь |
||
изотерма |
изобара |
изохора |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|||
1 |
P |
0,14 |
|
|
|
|
0,14 |
1 |
V |
|
0,98 |
0,10 |
|
|
|
||
T |
|
|
|
2100 |
1435 |
|
||
2 |
P |
|
|
|
|
|
|
1 |
V |
1,05 |
1,03 |
0,10 |
|
|
1,05 |
||
T |
|
|
|
2060 |
1430 |
|
||
3 |
P |
|
|
|
5,5 |
|
|
1 |
V |
1,09 |
|
|
|
|
1,09 |
||
T |
|
|
525 |
2100 |
1440 |
|
||
4 |
P |
0,138 |
|
|
4,5 |
|
|
1 |
V |
|
|
|
|
|
0,138 |
||
T |
|
|
525 |
2100 |
1430 |
|
||
5 |
P |
|
|
|
|
|
|
2 |
V |
1,05 |
1,03 |
0,10 |
|
|
|
||
T |
|
|
|
2060 |
1430 |
|
||
6 |
P |
0,14 |
|
|
|
|
0,14 |
2 |
V |
|
0,98 |
0,10 |
|
|
|
||
T |
|
|
|
2100 |
1435 |
|
||
7 |
P |
0,14 |
|
|
5,4 |
|
0,14 |
2 |
V |
|
|
|
|
|
|
||
T |
|
525 |
|
2100 |
1435 |
|
||
8 |
P |
|
|
|
5,5 |
|
|
2 |
V |
1,09 |
|
|
|
|
1,09 |
||
T |
|
|
525 |
2100 |
1440 |
|
||
9 |
P |
0,138 |
|
|
4,5 |
|
0,138 |
2 |
V |
|
|
|
|
|
|
||
T |
|
|
525 |
2100 |
1430 |
|
||
10 |
P |
|
|
|
5,5 |
|
|
3 |
V |
1,09 |
|
|
|
|
1,09 |
||
T |
|
|
525 |
2100 |
1440 |
|
||
11 |
P |
0,138 |
|
|
4,5 |
|
0,138 |
3 |
V |
|
|
|
|
|
|
||
T |
|
|
525 |
2100 |
1430 |
|
||
12 |
P |
0,14 |
|
|
5,4 |
|
0,14 |
3 |
V |
|
|
|
|
|
|
||
T |
|
525 |
|
2100 |
1435 |
|
||
13 |
P |
|
|
|
5,4 |
|
|
3 |
V |
1,06 |
|
|
|
|
1,06 |
||
T |
|
525 |
|
2060 |
1430 |
|
||
14 |
P |
0,138 |
|
|
4,5 |
|
0,138 |
4 |
V |
|
|
|
|
|
|
||
T |
|
|
525 |
2100 |
1430 |
|
||
15 |
P |
|
|
|
5,5 |
|
|
4 |
V |
1,09 |
|
|
|
|
1,09 |
||
T |
|
|
525 |
2100 |
1440 |
|
||
16 |
P |
0,14 |
|
|
5,4 |
|
0,14 |
4 |
V |
|
|
|
|
|
|
||
T |
|
525 |
|
2100 |
1435 |
|
||
17 |
P |
|
|
|
5,4 |
|
|
4 |
V |
1,06 |
|
|
|
|
1,0 |
||
T |
|
525 |
|
2060 |
1430 |
|
||
18 |
P |
|
|
|
5,4 |
|
|
1 |
V |
|
|
0,10 |
|
|
|
||
T |
550 |
525 |
|
|
1435 |
550 |
||
19 |
P |
|
|
|
5,5 |
|
|
1 |
V |
|
|
0,10 |
|
|
|
||
T |
560 |
|
525 |
|
1430 |
560 |
||
Показатель политропы: 2 |
Геннадий Викторович БАХМАТ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
По дисциплине «Термодинамика» (часть 1-Техническая термодинамика, часть 2 – Прикладная термодинамика)
для студентов специализации 070706 «Теплофизика в нефтегазовых и строительных технологиях»
специальности 070700 «Теплофизика»
Редактор |
|
Технический редактор |
|
Компьютерный дизайн обложки |
|
Компьютерная верстка |
|
Трафаретная печать |
|
Офсетная печать |
|
Подписано в печать **.**.****. Тираж 300экз.
Объем 8 усл.печ. л. Формат 60х84/16. Заказ ***
Издательство Тюменского государственного университета