Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Raschyot_po_teplotekhnike_Tsvetkova_K_P

.doc
Скачиваний:
137
Добавлен:
15.05.2015
Размер:
195.58 Кб
Скачать

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Ярославская государственная сельскохозяйственная академия.

Кафедра тракторов и автомобилей.

Контрольная работа

по дисциплине: «Теплотехника».

Выполнил: студент 33 группы

Инженерного факультета

Цветков К.П.

Проверил: преподаватель

Несиоловский О.Г.

Ярославль 2012

Задача 1.

Дано:

Сухой воздух массой 1 кг совершает прямой термодинамический цикл, состоящий из четырех термодинамических процессов.

Требуется:

  1. Рассчитать давление р, удельный объем v, температуру Т воздуха для основных точек цикла.

  2. Для каждого из процессов определить значения показателей политропы n, теплоемкости с, вычислить изменения внутренней энергии Δu, энтальпии Δh, энтропии Δs, теплоту процесса q, работу процесса l.

  3. Определить суммарные количества теплоты подведенной q, и отведенной q,, , работу цикла lц, термический к.п.д. цикла η , среднее индикаторное давление pi .

  4. Построить цикл в координатах:

А) v-p, используя предыдущее построение для нахождения координат трех – четырех промежуточных точек на каждом из процессов;

Б) s-T, нанеся основные точки цикла и составляющие его процессы.

Исходные данные:

p1= 3,5*106, Па; T1=483, K; p3=2,5*106, Па; T2=573, K.

Типы процессов:

1-2 – p=const, изобарный;

2-3 – n=1,2, политропа;

3-4 – p=const, изобарный;

4-1 – v=const, изохорный.

Решение:

  1. Расчет параметров основных точек цикла.

Уравнение состояния 1 кг идеального газа:

pv = RT;

где p- удельное давление, Па;

v- удельный объем, м/кг;

T- абсолютная температура, К;

R- газовая постоянная, для воздуха равна 0,287 кД/кгК.

р1v1= RT1 => v1= RT1/p1

v1= 287*483/3,5*106 = 0,39, м3

Так как процесс 1-2 изобарный, .

V2=м3

Так как процесс 2-3 политропа, значит n = 1,2:

; м3

; м3.

; К.

Так как процесс 3-4 изобарный, p4=p3.

Так как процесс 4-1 изохорный, то V4=V1.

;

  1. Определение значения показателей политропы n, теплоемкости с, изменения

внутренней энергии Δu, энтальпии Δh, энтропии Δs, теплоты процесса q, работу

процесса l.

А) Процесс 1-2 – изобарный, n=0.

l = R( T2 – T1 ) = 287( 573 – 483 ) = 25,8, кДж

∆S=Cp×lnT2/T1= 1,005×ln573/483 = 0,17 кДж/кгК

∆Q=Cp×( T2 – T1 ) = 1,005×( 573 – 483 ) = 90,45 кДж

∆U=Cv×( T2 – T1) = 0,718×( 573 – 483 ) = 64,62 кДж

∆U=∆h.

с = ∆Q/∆T; ∆T = T2×( V2/V1-1 ) = 103 К

c = 90,45/103 = 0,88 кДж/кгК.

Б) Процесс 2-3 – политропа, n=k=1,2.

∆Q = 0, ∆S = 0, c = 0, ∆U = -1.

l = 1/n-1×( p3V3 – p2V2 ) = 1/1,2-1×( 2,5×0,09 – 0,36×0,46 ) = 29,7 кДж

∆U = Cv×( T2 – T3 ) = 0,718×( 573 – 300 ) = 196 кДж

∆U=∆h.

В) Процесс 3-4 – изобарный, n=0.

l = 0, ∆S=Cp×lnT4/T3= 1,005×ln345/300 = 0,14 кДж/кгК

∆Q=Cp×( T4 – T3 ) = 1,005×( 345 – 300 ) = 45,225 кДж

∆U=Cv×( T4 – T3) = 0,718×( 345 – 300 ) = 32,31 кДж

∆U=∆h.

с = ∆Q/∆T; ∆T = T4×( V4/V3-1 ) = 265 К

c = 45,225/265 = 0,17 кДж/кгК.

Г) 4-1 изохорный v=const Δv=0;

Cp = 1,005 кДж/кгК; Cv= Cp – R; l = pdv, dv=0 => l = 0;

При l = 0, ΔQ = Δu, Δu = Cv( T4 – T1 ) = 0,718( 345 – 483 ) = - 99 кДж;

c = ΔQ/ΔT; ΔT = T4( p1/p4 – 1 ) = 345( 3,5*106/2,5*106 – 1 ) = 138 K;

c = -99/138 = -0,72 кДж/кгК;

Δs = Cplnp1/p4 = 0,718*ln 3,5*106/2,5*106 = 0,34 кДж/кгК;

Δh = Cp( T1 – T4 ) = 1,005( 483 – 345 ) = 138,7 кДж;

3) Определяем суммарные количества теплоты подведенной q, и отведенной q,, , работу цикла lц, термический к.п.д. цикла η , среднее индикаторное давление pi .

lц = Σl = 25,8 + 29,7 = 55,5 кДж;

Qц = ΣQ = 90,45+45,225 – 99 = 36,675 кДж;

η = lц/Qц = 55,5/36,675*100% = 42,8 %

Таблица 1 – Параметры основных точек.

Процесс

P,Па

V, м3

Т, К

n

C,

кДж/кгК

Δu, кДж

Δh, кДж

Δs, кДж/кгК

Q, кДж

L, кДж

1-2

3,5*106

0,39

483

0

0,88

64,62

64,62

0,17

90,45

25,8

2-3

0,36*106

0,46

573

1,2

0

170,2

170,2

0

0

29,7

3-4

2,5*106

0,09

336

0

0,17

32,31

32,31

0,14

45,225

0

4-1

2,5*106

0,39

345

0

-0,72

-99

138,7

-0,34

-99

0

Рисунок 1- Графическое изображение цикла в p-v координатах.

Рисунок 2 – Графическое изображение в s-T координатах.

Задача 2.

Дано:

Температура tст.1= 50°С

Коэф. теплоотдачи: α2 =530, Вт/м2 К

Температура жидкости: tж2 = 100, ˚С

Теплопроводности: λ1=3, Вт/мК; λ2=80, Вт/мК; λ3=15, Вт/мК

Геометрические размеры: δ1=10, мм; δ2=2, мм; δ3=8, мм

Схема пластины представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема пластины.

Рассчитать: Стационарное тепловое поле многослойной стенки, построить график изменения температуры по толщине пластины.

Решение:

Термическое сопротивление теплопроводности плоской стенки:

Тепловой поток:

Q = FR ( tж.2 – tст.1 ) = 8540 Вт/м2.

Температура стенок:

tст2 = tст1 - Q

tст3 = tст2 - Q

tст4 = tст3 - Q

Результаты расчета представлены на рисунке 4.

Рисунок 4 – Графическое изображение температурного поля.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]