РГР по теплотехнике
.pdf24
− после выполнения задания нужно дать краткий анализ полученных результатов и сделать выводы.
Изображение процессов в P-v- и T-S-координатах необходимо оформить на миллиметровке.
Порядок расчета величин и основных характеристик термодинамических процессов с идеальной газовой смесью должен соответствовать изложению раздела 1.
Контроль правильности расчета проводится по следующим основным признакам:
−конечные параметры состояния и величины в сводной табл. 1 должны по величине постепенно возрастать и уменьшаться по мере увеличения показателя от n1 до n6 ;
−относительная ошибка расчета, вычисленная путем подстановки найденных значений величин в уравнение первого начала (26), не должна превышать 3%.
На основании полученных расчетом параметров P2 , v2 и T2 , ∆S
термодинамические процессы для всех заданных показателей политропы изображаются в P-v- и T-S-координатах.
Построение P-v- и T-S-диаграмм начинают с выбора масштаба координатных осей ( P, v, T , ∆S ) с таким расчетом, чтобы на II формате миллиметровки поместить наибольшие изменения параметров (от P1 до P2 , от v1 до v2 и т.д.) при конкретных исходных данных.
Затем при построении P-v-диаграммы наносят начальное состояние ( P1 , v1 ), конечное ( P2 , v2 ) и при необходимости промежуточные точки для каждого процесса (каждого значения n ), по этим точкам проводят процессы (от начального до конечного состояния).
На рис. 1.12 в координатах P-v изображено примерное расположение политропных процессов с общим начальным состоянием ( P1 , v1 ) для различных значений показателя политропы ( n ) при сжатии.
При построении диаграммы T-S после выбора масштаба наносят на диаграмму
точку T1 |
= T2 и проводят изотерму T1 = T2 |
= const , |
затем проводят адиабату q = 0 |
( ∆S = 0 ); |
точка пересечения изотермы |
(T1 = T2 |
= const ) и адиабаты ( ∆S = 0 ) |
изображает начальное состояние для всех процессов; конечные состояния для каждого процесса (каждого значения) находят по соответствующим конкретным для процесса значениям T2 , ∆S .
Если в итоге построения соединение конечных состояний всех процессов дает плавную кривую, имеющую направление изохоры в T-S-диаграмме, то расчеты и построение произведены правильно.
На рис. 1.13 изображена примерная T-S-диаграмма политропных процессов для расширения.
25
2
2
2
2
P
2
n1 |
=0 |
|
2 |
1 |
|
(P2,v2 ) |
(P,v ) |
|
|
1 |
1 |
v
Рис. 1.12 – PV-диаграмма политропных процессов (ε <1 )
|
|
|
|
|
26 |
|
|
|
|
|
|
|
2 (T2, ∆S) |
|
|
|
|
|
|
2 |
T |
(T , ∆S) |
1 |
3 |
= |
1 |
2 |
T1 =T2 |
1 |
n |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆S |
|
|
|
Рис. 1.13 – TS-диаграмма политропных процессов (ε >1) |
27
ЗАДАНИЕ ДЛЯ ПЕРВОГО РАЗДЕЛА КУРСОВОЙ РАБОТЫ
1 кг газовой смеси в распределительной газовой сети (в емкости хранения сжиженных нефтяных газов, в газовом пространстве резервуара для нефти) в зависимости от состава совершает термодинамические процессы от состояния 1 до состояния 2 с показателями n1 = 0; n2 =…; n3 =1,0; n4 =…; n5 = k; n6 =….
Объем газовой смеси во всех процессах изменяется в ε = v2 раз. v1
Смесь обладает свойствами идеального газа. Начальное (в состоянии 1) давление P1 =….
Определить основные параметры газовой смеси в состоянии 1 (T1 , v1 ) и состоянии 2 (T2 , v2 , P2 ), изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии
смеси, работу, внешнюю теплоту процесса, коэффициент распределения энергии в процессах.
Исходные данные для варианта ___ принять по двум последним цифрам шифра зачетной книжки по табл. 2 и 3.
28
|
|
|
|
СВОДНАЯ ТАБЛИЦА РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА |
|
Таблица 1 |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P1 |
|
P2 |
|
v1 |
v2 |
T1 |
T2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
ln |
|
|
|
|
|
|
Показатель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆U , |
кДж |
|
∆i, |
кДж |
|
∆S1−2 |
, |
кДж |
|
кДж |
|
q, |
кДж |
α |
Относительная |
|||
политропы |
|
|
|
|
м |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ошибка расчета, |
||||||||
|
Па |
|
К |
кг |
кг |
кг К |
|
кг |
||||||||||||||||||||
|
|
|
кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
% |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29
|
|
|
|
|
|
|
|
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ |
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наименование величины |
|
|
|
|
|
Последняя цифра шифра |
|
|
|
|
|
||||||||
0 |
|
1 |
2 |
3 |
|
4 |
|
5 |
|
6 |
7 |
8 |
|
9 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Вариант – 1 ( |
для процессов |
в распределительной газовой сети) |
|
|
|
|
|
|||||
смеси % |
|
VCH 4 |
90 |
|
80 |
90 |
80 |
|
85 |
|
85 |
|
95 |
94 |
94 |
|
94 |
||
|
VC2 H6 |
6 |
|
15 |
- |
- |
|
8 |
|
8 |
|
2 |
- |
2 |
|
1 |
|||
газовой объему, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
VCO |
2 |
|
2 |
1 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
1 |
2 |
1 |
|
- |
|||
|
|
|
|
VC3H8 |
- |
|
- |
6 |
15 |
|
3 |
|
5 |
|
- |
2 |
- |
|
2 |
Состав по |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
VH2O |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
|
2 |
|
- |
|
1 |
1 |
1 |
|
2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
VN2 |
1 |
|
2 |
2 |
2 |
|
- |
|
1 |
|
1 |
1 |
2 |
|
1 |
Давление P 10−5 |
, Па |
2 |
|
4 |
6 |
8 |
|
3 |
|
5 |
|
7 |
9 |
15 |
|
20 |
|||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Температура t1, °C |
17 |
|
27 |
37 |
47 |
|
17 |
|
27 |
|
37 |
47 |
37 |
|
47 |
||||
ε = |
v2 |
|
|
1,5 |
|
1,3 |
1,5 |
1,7 |
|
1,2 |
|
1,4 |
|
1,6 |
1,8 |
1,2 |
|
1,5 |
|
v1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Вариант – 2 ( |
для процессов |
в распределительной газовой сети) |
|
|
|
|
|
|||||
смеси % |
|
VCH 4 |
90 |
|
80 |
90 |
80 |
|
85 |
|
85 |
|
95 |
94 |
94 |
|
94 |
||
|
VC2 H6 |
6 |
|
15 |
- |
- |
|
8 |
|
8 |
|
2 |
- |
2 |
|
1 |
|||
газовой объему, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
VCO |
2 |
|
2 |
1 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
1 |
2 |
1 |
|
- |
|||
|
|
|
|
VC3H8 |
- |
|
- |
6 |
15 |
|
3 |
|
5 |
|
- |
2 |
- |
|
2 |
Состав по |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
VH2O |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
|
2 |
|
- |
|
1 |
1 |
1 |
|
2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
VN2 |
1 |
|
2 |
2 |
2 |
|
- |
|
1 |
|
1 |
1 |
2 |
|
1 |
Давление P 10−5 |
, Па |
25 |
|
25 |
25 |
30 |
|
30 |
|
30 |
|
35 |
35 |
35 |
|
35 |
|||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Температура t1, °C |
2 |
|
7 |
12 |
7 |
|
12 |
|
17 |
|
7 |
12 |
17 |
|
27 |
||||
ε = |
v2 |
|
|
1,8 |
|
2,0 |
2,2 |
1,7 |
|
1,9 |
|
2,1 |
|
1,3 |
1,5 |
1,2 |
|
1,4 |
|
v1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30
Продолжение таблицы 2
Наименование величины |
|
|
|
|
Последняя цифра шифра |
|
|
|
|
|||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
|
6 |
7 |
8 |
9 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
Вариант |
– 3 (для процессов в емкостях хранения сжиженных нефтяных газов) |
|
|
|
|||||||
смеси % |
|
VC3H8 |
60 |
40 |
60 |
40 |
|
70 |
50 |
|
35 |
55 |
45 |
25 |
||
|
VC4 H10 |
35 |
55 |
35 |
55 |
|
25 |
45 |
|
60 |
40 |
50 |
70 |
|||
газовой объему, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
VC6 H14 |
- |
3 |
2 |
- |
|
3 |
- |
|
2 |
3 |
2 |
3 |
|||
|
|
|
|
VC5 H12 |
3 |
- |
- |
3 |
|
- |
3 |
|
2 |
- |
2 |
- |
Состав по |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
VCO |
1 |
1 |
2 |
1 |
|
1 |
1,5 |
|
1 |
1 |
- |
1 |
|||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VN2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
0,5 |
|
- |
1 |
1 |
1 |
Давление P 10−5 |
, Па |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
|
1,7 |
1,8 |
|
1,45 |
1,55 |
1,65 |
1,75 |
|||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Температура t, °C |
|
22 |
27 |
32 |
22 |
|
27 |
32 |
|
22 |
27 |
32 |
37 |
|||
ε = |
v2 |
|
|
0,8 |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
|
1,4 |
1,5 |
|
0,9 |
1,2 |
1,1 |
1,2 |
|
v1 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Вариант |
– 4 (для |
процессов в |
газовых пространствах емкостей для нефти) |
|
|
|
|||||
смеси % |
|
VC2 H6 |
1 |
- |
1 |
- |
|
5 |
1,0 |
|
- |
1 |
- |
- |
||
|
VC3 H8 |
9 |
2 |
4 |
5 |
|
6 |
4 |
|
4 |
5 |
3 |
2 |
|||
газовой объему, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
VC5 H12 |
15 |
19 |
17 |
18 |
|
14 |
15 |
|
5 |
12 |
8 |
10 |
|||
|
|
|
|
VC4 H10 |
25 |
20 |
28 |
21 |
|
25 |
20 |
|
17 |
22 |
18 |
23 |
Состав по |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
VC6 H14 |
- |
4 |
- |
1 |
|
- |
- |
|
4 |
- |
1 |
5 |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
* |
50 |
55 |
50 |
55 |
|
50 |
60 |
|
70 |
60 |
70 |
60 |
|
|
|
|
Vв |
|
|
||||||||||
Давление P 10−5 |
, Па |
1,1 |
1,08 |
1,06 |
1,04 |
|
1,02 |
1,00 |
|
1,02 |
1,00 |
1,02 |
1,00 |
|||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Температура t1, °C |
47 |
42 |
37 |
32 |
|
27 |
27 |
|
32 |
37 |
42 |
47 |
||||
ε = |
v2 |
|
|
1,2 |
1,16 |
1,14 |
1,12 |
|
1,10 |
0,90 |
|
0,92 |
0,92 |
0,90 |
0,92 |
|
v1 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* Vв – содержание воздуха в газовой смеси, %
31
Продолжение таблицы 2
Наименование величины |
|
|
|
|
Последняя цифра шифра |
|
|
|
|
||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
|
6 |
7 |
8 |
9 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
Вариант |
– 5 (для |
процессов в |
газовых пространствах емкостей для бензина, реактивного керосина) |
|
|
|||||||
, |
|
|
VC3 H8 |
|
1,0 |
0,5 |
1,0 |
0,5 |
|
0,2 |
1,0 |
|
0,5 |
1,0 |
0,5 |
0,2 |
|
газовойСостав объемупосмеси % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
VC4 H10 |
|
12,0 |
10,0 |
8,0 |
9,0 |
|
10,0 |
12,0 |
|
10,0 |
8,0 |
9,0 |
10,0 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
VC5 H12 |
|
5,0 |
4,0 |
8,0 |
5,0 |
|
8,8 |
5,0 |
|
4,0 |
8,0 |
5,0 |
8,8 |
|
|
|
|
VC6 H14 |
|
2,0 |
0,5 |
3,0 |
0,5 |
|
1,0 |
2,0 |
|
0,5 |
3,0 |
0,5 |
1,0 |
|
|
|
|
* |
|
80,0 |
85,0 |
80,0 |
85,0 |
|
80,0 |
80,0 |
|
85,0 |
80,0 |
85,0 |
80,0 |
|
|
|
|
Vв |
|
|
|
||||||||||
Давление P 10−5 |
, Па |
|
2,0 |
1,8 |
1,6 |
1,5 |
|
1,4 |
1,0 |
|
1,0 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
|||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Температура t1, °C |
|
57 |
52 |
47 |
42 |
|
37 |
57 |
|
52 |
47 |
42 |
37 |
||||
ε = |
v2 |
|
|
|
1,5 |
1,4 |
1,3 |
1,2 |
|
1,1 |
0,5 |
|
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
|
v1 |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* Vв – содержание воздуха в газовой смеси, %
32
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
|
|
|
|
|
|
Предпоследняя цифра шифра |
|
|
|
|
|
|||
Наименование величины |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
0 |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
|
6 |
7 |
8 |
|
9 |
||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
Варианты |
1 – 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n1 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
|
0,00 |
0,00 |
|
0,00 |
0,00 |
0,00 |
|
0,00 |
Показатель политропы |
n2 |
0,20 |
0,40 |
0,40 |
0,50 |
|
0,60 |
0,70 |
|
0,20 |
0,30 |
0,40 |
|
0,50 |
n3 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
1,00 |
1,00 |
|
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
1,00 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
n4 |
1,10 |
1,15 |
1,20 |
1,25 |
|
1,25 |
1,20 |
|
1,15 |
1,10 |
1,05 |
|
1,20 |
|
n5 |
k |
k |
k |
k |
|
k |
k |
|
k |
k |
k |
|
k |
|
n6 |
1,50 |
1,60 |
1,70 |
1,80 |
|
1,90 |
2,00 |
|
1,55 |
1,65 |
1,75 |
|
1,85 |
|
|
|
|
33 |
|
|
|
|
|
2,8 |
|
|
|
|
|
|
|
êÄæ |
|
|
|
|
|
|
|
|
êã Ê |
|
|
CH4 |
|
|
|
|
|
|
2,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cp |
2,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
|
|
|
|
|
Ê |
|
|
220 |
260 |
300 |
340 |
380 |
420 |
460 |
T
Рис. 1.14 – Зависимость теплоемкости метана от температуры