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

РГР / ргр 1 вар 10

.DOC
Скачиваний:
49
Добавлен:
27.05.2019
Размер:
534.53 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА И КОММУНИКАЦИЙ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА

Кафедра «Экология и энергоэффективность в техносфере»

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

По дисциплине: «Теплотехника»

«РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЦИКЛА ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ»

Вариант №10

Выполнил: Проверил:

студент группы МВ-31 Доцент

Кравченя М.В. Овчиников В.М.

2018

Содержание

Исходные данные……………………………………………………………2

1. Принципиальная схема ГТД и его характеристика……………………….3

2. Изображение цикла в координатах p-v и T-s и определение удельного объема, давления и температуры в характерных точках цикла………………..3

3. Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы…………....5

4. Определение термического к.п.д. цикла …………………………………..7

5. Построение цикла в масштабе в системах координат p-v и T-s………….10

Литература…………………………………………………………………..11

Исходные данные

Таблица 1

Наименование

цикла тепловой

машины

р1,

МПа

t1,

С

с

Ср,

кДж

кгК

Сv,

кДж

кгК

R,

Дж

кгК

к

Двигатель внутреннего сгорания с

подводом теплоты при v=const

0,09

20

5,5

2,9

1,16

0,86

301

1,36

Объем выполняемой работы

В расчетно-графической работе предусматривается выполнение следующего объема работ:

1. Показать принципиальную схему и дать краткую характеристику теплового двигателя.

2. Изобразить цикл в координатах p-v и T-s и определить удельный объем, давление и температуру в характерных точках цикла.

3. Определить изменение в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенную и отведенную теплоту, полезную работу.

4. Определить термический к.п.д. цикла по формуле:

t=1- (А/ k-1);

где - степень сжатия;

k – показатель адиабаты;

Полученное значение к.п.д. сравнить со значением, определенным по формуле:

t=1-(q2/q1);

где q1затраченная теплота;

q2 – полезно использованная теплота;

они должны быть одинаковы.

5. Построение цикла двигателя.

1. Принципиальная схема и характеристика теплового двигателя

Рисунок 1 - Принципиальная схема ГТД с подачей тепла при v=const

Краткая характеристика газотурбинной установки:

В состав газотурбинной установки входит камера сгорания КС, газовая

турбина ГТ, воздушный компрессор, теплообменные аппараты и вспомогательные устройства.

Работа ГТД заключается в следующем:

В компрессоре происходит адиабатное сжатие воздуха. Сжатый воздух поступает в камеру сгорания КС, куда одновременно топливным насосом ТН

подаётся жидкое топливо. Сгорание происходит при постоянном объёме (при

закрытых клапанах). Воспламенение горючей смеси обычно производится от

электрической свечи ЭС. Продукты сгорания проходят через выпускной клапан

камеры, поступают в сопла С, где адиабатно расширяются. Далее газы с большой скоростью поступают на рабочие лопатки Л турбины и приводят во

вращение её ротор. Отработанные газы через выпускной патрубок П поступают

в атмосферу.

2. Изображения циклов в координатах p-v и T-s и определение удельного объема, давления и температуры в характерных точках цикла:

Рисунок 2 – Циклы ГТД

Этот цикл состоит из следующих термодинамических процессов:

1-2 – адиабатный процесс сжатия рабочего тела ,

2-3 – изохорный подвод теплоты,

3-4 – процесс адиабатного расширения рабочего тела;

4-1 – изобарный отвода теплоты.

Определение параметров в характерных точках цикла:

Точка 1:

МПа; .

Удельный объем газа находим из характеристического уравнения:

м3/кг.

Точка 2:

Так как степень повышения давления при сжатии

, (1)

то

МПа.

Температура в конце адиабатного сжатия

К;

.

Так как степень сжатия

, (2)

где для ГТД с подводом тепла q1 при v=const имеем , то

м3/кг.

Точка 3:

Так как степень повышения давления при подводе теплоты q1 в процессе v=const определяется по формуле:

, (3)

то

МПа.

Из соотношения параметров в изохорном процессе (линия 2-3) получаем

, (4)

отсюда

К;

;

Удельный объем м3/кг.

Точка 4.

МПа;

, (5)

отсюда

К;

;

Из соотношения параметров в изобарном процессе

, (6)

отсюда

м3/кг.

3. Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы:

Количество теплоты подведенной к рабочему телу

q1=C(T3-T2); (7)

q1=0,86(1334-460) = 752 кДж/кг.

Количество теплоты отведенной от рабочего тела

|q2|=Cp(T4-T1); (8)

|q2|=1,16(640-293) = 403 кДж/кг.

Полезная работа цикла

l=q1-|q2|; (9)

l =752-403=349 кДж/кг.

Изменение внутренней энергии:

1-2: U21= C(T2-T1); (10)

U21=0.86(460-293)=143.62 кДж/кг.

2-3: U32=C(T3-T2); (11)

U32=0.86(1334-460)= 751,64 кДж/кг.

3-4: U43 = C(T4-T3); (12)

U43 =0.86(640-1334)= -596,84 кДж/кг.

4-1: U14=C(T1-T4); (13)

U14=0.86·(293-640)= -298,42 кДж/кг.

U=U21+U32+U43+U14=143,62+751,64-596,84-298,42=0.

Определяем изменение энтропии:

1-2: S=0 (адиабатный процесс);

2-3: кДж/(кг∙K);

3-4: S=0 (адиабатный процесс);

4-1: кДж/(кг∙K).

4. Термический КПД определяется по формуле (14):

t= (14)

t =

Полученное значение сравниваем с термическим КПД, определённым по формуле (15):

t (15)

t

Строим цикл в масштабе в системах координат p-V и T-S (по определённым ранее параметрам в характерных точках и двум промежуточным).

При адиабатном процессе pVk=const.

p1V1k=p|1V|1k; (16)

По формуле (16) определяем значения давления при V|1=0.4м3/кг, V|1=0.53/кг, V|1=0.7м3/кг.

p|1=

p||1=

p|||1=

В процессе адиабатного расширения:

p|2=p4 (17)

По формуле (17) определяем значения давления при V|1=0.6м3/кг, V|1=1.2м3/кг, V|1=1.8м3/кг.

p|2=

p||1=

p|||1=

Значение энтропии в точке 1 определим по формуле (17/) при нормальных условиях:

кДж/(кг∙K). (17/)

Для системы координат T-S промежуточные значения определяются по формуле (18):

(18)

=0,986-0,555=0,431;

=0,986-0,166=0,82;

=0,986-0,13=0,856;

;

=0,986-0,652=0,334;

5. По данным точкам строим цикл в системах координат p-V и T-S.

Рисунок 2 – Циклы ГТД в координатах p-v и T-s

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. Расчетно-графические работы по теплотехники/Методические указания. Часть 1. Гомель: БелИИЖТ, 1986. 31с.

2. О.М. Рабинович. Сборник задач по технической термодинамике. М.: Машиностроение, 1973. 342с.

3.Теплотехника/ Под ред. А.П. Баскакова. М.: Высшая школа, 1991. 250с.

Соседние файлы в папке РГР