- •Т.П. Чепикова
- •I программа, методические указания
- •Часть 1. Техническая термодинамика
- •Тема 1. Основные понятия и определения
- •Методические указания
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 2. Первый закон термодинамики
- •Методические указания
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 3. Второй закон термодинамики
- •Методические указания
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 4. Термодинамические процессы
- •Методические указания
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 5. Влажный воздух
- •Методические указания
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 7. Термодинамический анализ процессов в компрессорах
- •Методические указания
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 8. Циклы двигателей внутреннего сгорания. Циклы газотурбинных установок
- •Методические указания
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 9. Циклы холодильных машин, теплового насоса
- •Методические указания
- •Вопросы для самопроверки
- •Часть 2. Теория тепло- и массообмена
- •Тема 1. Основные понятия и определения
- •Методические указания
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 2. Распространение теплоты теплопроводностью
- •Методические указания
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 3. Конвективный теплообмен
- •Методические указания
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 4. Теплообмен излучением
- •Методические указания
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 5. Сложный теплообмен. Теплообменные аппараты
- •Методические указания
- •Вопросы для самопроверки
- •Часть 3. Энергетические и экологические проблемы использования теплоты
- •Тема 1. Теплоснабжение предприятий промышленности
- •Методические указания
- •Вопросы для самопроверки
- •Содержание курсовой работы
- •II. 1 Теоретические основы расчета и анализа циклов
- •Определение характеристик газовой смеси
- •2.2 Определение характеристик цикла
- •2.2.1 Цикл Карно теплового двигателя
- •2.2.2 Цикл двс со смешанным подводом теплоты (цикл Сабатэ - Тринклера)
- •2.2.3 Цикл двс с изохорным подводом теплоты (цикл Отто)
- •2.2.4 Цикл двс с изобарным подводом теплоты (цикл Дизеля)
- •2.2.5 Цикл гту с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Брайтона)
- •2.2.6 Цикл гту с регенерацией теплоты
- •3 Определение цикловой работы
- •4 Определение изменения в процессах внутренней энергии, энтальпии и энтропии
- •5 Изображение цикла в p,V- и t,s – диаграммах
- •6 Упрощенный пример расчета газового цикла гту с изобарным подводом теплоты
- •6.1. Исходные данные
- •6.3 Определяем значение показателя адиабаты для данного рабочего тела
- •6.4 Составляем таблицу параметров характерных точек цикла.
- •6.5 Удельная работа цикла по общей формуле
- •7 Оформление курсовой работы
- •Литература
- •Курсовая работа
- •Варианты заданий для кр по теплотехнике «Расчет и анализ газового цикла» (1 часть кр)
2.2.3 Цикл двс с изохорным подводом теплоты (цикл Отто)
Этот цикл является идеальным для многочисленного класса карбюраторных и газовых двигателей, широко распространенных в установках на самолетах, автомобилях, на катерах и моторных лодках, в маломощных стационарных установках (например, для приведения в действие небольших электродвигателей и т.п.)
Величины, характеризующие этот цикл:
1) степень сжатия
;
2) степень повышения давления
.
Подведенная теплота и отведенная теплота, соответственно:
.
Рис. 3 Цикл Отто в p,v- иT,s– диаграммах
Согласно определению термический КПД равен
.
Выражая температуры в характерных точках цикла через его параметры и начальную температуру , получим:
;;.
После подстановки в формулу (2.2.5) этих уравнений, имеем
.
Среднее давления цикла с изохорным подводом теплоты определяется по зависимости
.
2.2.4 Цикл двс с изобарным подводом теплоты (цикл Дизеля)
Цикл с изобарным подводом теплоты является идеальным циклом для турбинных установок (рис.4).
Величины, характеризующие этот цикл:
1) степень сжатия
;
2) степень повышения давления при изохорном теплоотводе
=1;
3) степень предварительного расширения ;
4) степень последующего расширения .
Параметры цикла связаны соотношением .
Рис. 4 Цикл Дизеля в p,v- иT,s– диаграммах
Температуры в характерных точках цикла выразим через его параметры и начальную температуру:
;;
.
Поведенная и отведенная теплоты
Подставляя эти результаты в формулу термического КПД для любого цикла, получаем:
.
Среднее давления цикла с изохорным подводом теплоты можно определить по выражению
.
2.2.5 Цикл гту с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Брайтона)
Этот тип ГТУ в настоящее время является основным. Все процессы, протекающие в этом цикле в камере сгорания, а именно: процесс подачи топлива и воздуха, горение топлива, образование рабочей газовой смеси – совершаются непрерывно при постоянном давлении. В итоге поток газовой смеси, протекающий через турбину, получается тоже непрерывным и с установившимися параметрами рабочей смеси.
Рис. 5 Цикл ГТУ с изобарным подводом теплоты в p,v- иT,s– диаграммах
Удельное количество подведенной теплоты по изобаре
.
Удельное количество теплоты, отведенной по изобаре
.
При этих значениях иполучаем формулу для термического КПД цикла
. (2.2.4)
Введем в расчет основные характеристики цикла ГТУ с изобарным подводом теплоты:
1) степень повышения давления при адиабатном сжатии (соответствует сжатию воздуха в компрессоре)
;
2) степень предварительного расширения газов при сгорании
.
Выразим температуры ,ичерез температуру.
Из соотношения параметров адиабатного процесса :
;.
Из соотношения параметров изобарного процесса :
;.
Из соотношения параметров адиабаты :
;
т.к.и, то
.
После подстановки полученных значений температур в уравнение (2.2.4) и сокращений, получаем
. (2.2.5)
Для циклов ГТУ необходимо подсчитать оптимальную степень повышения давления при адиабатном сжатии опт по формуле
опт=.