Донбаський гірничо – металургійний інститут

Кафедра автоматизованих систем управління теплоенергетичними процесами

Методичні вказівки

до виконання лабораторних робіт за курсом

«Термодинаміка й теплотехніка»

(для студентів фаху 6.092501)

Затверджено на засіданні

кафедри АСУТП

Протокол № 1 от 18. 09. 2000

Рекомендовано

Методичною Советом ДГМИ

Протокол № 3 от 15. 12. 2000

Алчевськ 2001

УДК536.7

Методичні вказівки до самостійної роботи студентів за курсом «Термодина­міка й теплотехніка» (для студентів фаху 6. 092501) / Укл. В.П.Алексєєв - Алчевськ: ДГМІ, 2000. - 11с.

Містить рекомендації й розрахункові формули, які необхідні при виконанні до­машніх завдань по відповідних поділах технічної термодинаміки й теорії тепло­обміну.

Укладач В.П.Алексєєв, доц.

Відп. за випуск В.І.Жиляков, доц.

Відп. редактор І.Д.Регішевська, ст.викл.

Методичні вказівки призначені для студентів фаху 6. 092501 (Автоматизація і комп'ютерно-інтегрировані технології) для самостійної роботи студентів за курсом «Термодинаміка і теплотехніка». Відповідно до навчального плану курс «Термодинаміка і теплотехніка» студент вивчає на другому курсі в третьому семестрі. На самостійну роботу приділяється 3 часу в тиждень. Ці часи приді­ляються для проробки лекційного матеріалу, підготуванню до лабораторних робіт і практичних занять, а також для самостійного виконання домашніх за­вдань.. Розподіл часів відповідно: підготування лекційного матеріалу • 1,5 часу; підготування до лабораторних робіт - 0,5 часу; до практичних занять - 0,5 часу і виконання домашніх завдань - 0,5 часу.

Перелік поділів курсу, а також перелік контрольних питань, котрі студенти повинні вивчити при підготуванні до лабораторних і практичних занять приво­дяться в методичних указівках до виконання лабораторних і практичних занять.

Протягом семестру студенти виконують чотири домашніх завдання (задача по різноманітних поділах курсу).

Домашнє завдання 1

Перед виконанням ДЗ 1 необхідно проробити відповідні поділи по конспе­кту лекцій і літературі що рекомендується. Для виконання ДЗ 1 необхідно вивчити і знати такі питання: термодинамічні параметри стану ідеальних газів, перший закон термодинаміки, теплоємність газів і термодинамічні процеси змі­ни стану ідеальних газів.

Приклад виконання ДЗ 1

Газ-повітря з початковою температурою t₁ стискується в одноступінчатому поршневому компресорі від тиску Р₁ до Р₂. Стиск відбувається по ізотермі, аді­абаті і політропі з показником політропи n. Визначити для кожного з трьох процесів стиску кінцеву температуру газу t ₂, відведену теплість Q (кВт), і тео­ретичну потужність компресора, якщо його продуктивність G. Дати зведену таблицю і зображення процесів стиску в РV і ТS - діаграмах. Розрахунок звіст­ки без урахування залежності теплоємності від температури.

Рішення

Приймаючи склад повітря 21% О₂ і 79% N₂ i рахуючи його ідеальним газом визначний молекулярну масу повітря і газову постійну.

О б'ємна частка кисню

об'ємна частка азоту

Молекулярна маса (для газової суміші)

lе µ_о2 і µ_N2 - молекулярна маса відповідно кисню й азоту (32 і 28).

Газова постійна

Початковий питомий обсяг визначаємо з рівняння стану для 1 кг ідеального газу (рівняння Клапейрона).

1. Роздивимося ізотермічний стиск.

Ізотермічний процес протікає при постійній температурі Т= const, тому

T₂ = T_1.

Кількість відведеної теплості для ізотермічного процесу визначаємо по фор­мулі

кВт

де G - продуктивність компресора в кг/ч;

Розмірності тисків Р і і Р₂ у кПа(кН/м²).

Тому що в ізотермічному процесі уся витрачена робота на стиск у компресо­рі приділяється у виді теплісті, то теоретична потужність дорівнює

кВт

2. Роздивимося адіабатний стиск.

Адіабатним називається процес, що протікає без теплообміну з навколишнім середовищем (тобто до системи теплість не підводиться і не відділяється від неї)

Рахуючи повітря двохатомним ідеальним газом визначний показник адіабати к (без урахування залежності його від температури). Ізобарна і ізохорна мольна теплоємність для 2^х атомних ідеальних газів відповідно рівні (див.табл.6-1 [1]).

Кінцеву температуру визначимо зі співвідношення між основними термодинамічними параметрами для адіабатного процесу

Кількість відведеної теплості дорівнює нулю.

Теоретична потужність компресора дорівнює

де m - секундна масова продуктивність компресора, кг/с;

І_ад - питома робота на привід компресора, кДж/кг.

де R – в кДж/(кгК).