Kursach-moy

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра теплотехники

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Термодинамика и теплопередача»

тема: «РАСЧЁТ И АНАЛИЗ ИДЕАЛЬНОГО ЦИКЛА ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ»

Выполнил: студент 1 курса АКФ гр. АД-13бзу

Пыряев Данила Анатольевич

Проверил: доцент

Ошивалов Михаил Анатольевич

Пермь, 2014

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ………………………………………………………………………...4

1. Определение параметров рабочего тела …………………………………....5

2. Определение параметров состояния в характерных точках цикла.

Изменение в процессах внутренней энергии, энтальпии и энтропии ……8

3. Определение цикловой работы и термического коэффициента полезного действия ..........................................................................................................10

4. Изображение цикла на рабочей и тепловой диаграммах .................……..11

Заключение……………………………………………………………………..12

Список литературы…………………………………………………………….13

ВВЕДЕНИЕ

Курсовой работой по расчёту и анализу идеального цикла газотурбинных двигателей предусматривается выполнение следующих работ:

- проведение предварительных расчётов по определению параметров тела и цикла;

- определение параметров состояния P, ν и Т в характерных точках цикла, изменение в процессах внутренней энергии ∆u, энтальпии ∆i, энтропии ∆s;

- определение цикловой работы ℓ_ц и термического коэффициента полезного действия (КПД) цикла η_t;

- изображение цикла в координатах P – ν и Т – s.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ТЕЛА

Расчёты по определению параметров рабочего тела проводят методом последовательных приближений, так как для расчета коэффициента избытка воздуха α нужно знать значение π_с, а также значение показателя адиабаты k, зависящее от состава продуктов сгорания, т.е. опять же от значения α.

Задаемся показателем адиабаты k и теплоемкостью с_p , близкими к соответствующим значениям для воздуха.

Зададимся: k = 1,36, с_p = 1000

1. Теоретически количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива определим из условия полного сгорания углерода и водорода по формуле:

,

где С, Н, О – содержание соответственно углерода, водорода и кислорода в массовых долях.

2. Определим низшую теплоту сгорания топлива (по формуле Менделеева):

,

где С, Н, О – содержание соответственно углерода, водорода и кислорода, в процентах (%).

3. Определим степень повышения давления:

где М – скорость полета; М = 0

4. Тогда, общая степень повышения давления:

5. Определяем коэффициент избытка воздуха:

6. Найдем массовые доли продуктов сгорания:

- кислорода - ;

- азота - ;

- углекислого газа - ;

- водяных паров - ;

7. Рассчитаем значения теплоемкостей, показателя адиабаты и газовой постоянной при температурах t₀ и t₃ и находим среднюю.

При температуре t₀ = 15 ºС:

для кислорода

для азота

для углекислого газа

для воды

При температуре t₃ = 1077 ºС:

для кислорода

для азота

для углекислого газа

для воды

8. Найдем молекулярные массы компонентов газовой смеси (по таблице Менделеева):

9. Газовые постоянные компонентов смеси найдем по формуле:

для кислорода

для азота

для углекислого газа

для воды

10. Определяем удельную газовую постоянную рабочего тела:

11. Оценим погрешность определения показателя адиабаты k:

Найденное значение показателя адиабаты отличается от заданного менее чем на 2%, поэтому найденные параметры рабочего тела считаем истинными:

Усл.обозначение	Наименование	Значение
R	Удельная газовая постоянная	288
Ср	Удельная массовая изобарная теплоёмкость	1077
Сv	Удельная массовая изохорная теплоёмкость	789
k	Показатель адиабаты	1,365

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ В ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧКАХ ЦИКЛА. ИЗМЕНЕНИЕ В ПРОЦЕССАХ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ, ЭНТАЛЬПИИ И ЭНТРОПИИ.

Параметры состояния рабочего тела в начальной точке цикла выбираются в зависимости от высоты полета h.

Давление после компрессора определяем по заданному или рассчитанному ранее значению степени повышения давления π_с.

1. Удельный объем газа по найденным значениям давлений и температур находим из уравнения состояния:

точка «0»:

T₀=223.2К; P₀=101325Па

точка «2»:

точка «3»:

T₃=1250К

P₃ = P₂ = 810600Па

точка «5»:

P₅ = P₀ = 101325Па

2. Изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессах:

процесс «0-2»:

процесс «2-3»:

процесс «3-5»:

процесс «5-0»:

3. Найдем начальное значение энтропии (при нормальных условиях)

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦИКЛОВОЙ РАБОТЫ И ТЕРМИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ

1. Количество подведенной теплоты:

2. Цикловая работа:

3. Термический КПД:

4. ИЗОБРАЖЕНИЕ ЦИКЛА НА РАБОЧЕЙ И ТЕПЛОВОЙ ДИАГРАММАХ

рабочая (P-ν) диаграмма

тепловая (Т-s) диаграмма

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был проведён расчёт и анализ идеального цикла газотурбинного двигателя, результаты приведены в таблицах, построены рабочая и тепловая диаграммы и проведён расчёт энергетических характеристик цикла с политропным сжатием в диффузоре.

Параметры рабочего тела в точках цикла

	Р, Па	Т, К
0	101325	223.2	8.186*10^-4
2	810600	499.397	1.774*10^-4
3	810600	1250	4.441*10^-4
5	101325	720.87	2.049*10^-3

Энергетические характеристики процессов цикла

0-2	166794	227677	0
2-3	592234	808408	988
3-5	-417490	-569879	0
5-0	-341539	-466206	-988

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Болгарский А.В. Сборник задач по термодинамике и теплопередаче / А.В. Болгарский. — М.: Высш. шк., 1972. — 304 с.

2. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача / В.В. Нащокин. — М.: Высш. шк., 1980. — 468 с.

3. Расчёт и анализ идеального цикла газотурбинных двигателей: Метод. Указания к выполнению курсовой работы / Сост. М.А. Ошивалов, Т.А. Ульрих; Перм. гос. техн. ун-т. — Пермь, 2006. — 15 с.