Расчет термодинамического цикла теплового двигателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Задание

Расчет термодинамического цикла теплового двигателя

Изображение цикла в координатах P ? v

Изображение цикла в координатах T ? s

Исследование влияния и на , и , при c = const

Список литературы



Задание

1. Выполнить расчет термодинамического цикла теплового двигателя.

а) Определить значения параметров , , T во всех характерных точках (А; С; Z; B), а также термический КПД, удельную работу и среднее теоретическое давление цикла, полагая, что рабочим телом является воздух.

Расчет выполнить для случая, когда теплоемкость рабочего тела постоянна c = const.

б) Изобразить цикл с соблюдением выбранного масштаба в координатах ? и T ? s для случая, когда теплоемкость принята постоянной.

2. Исследовать при постоянной теплоемкости рабочего тела влияния и на , и , для чего определить указанные характеристики цикла еще не менее чем для трех значений при двух дополнительных значениях , отличных от заданного.

Результаты подсчета свести в таблицы и построить графики зависимостей , , .

На основании анализа графиков сделать выводы о взаимном влиянии параметров.

Исходные данные для расчета термодинамического цикла теплового двигателя выбраны соответственно шифру 676767.

Таблица исходных данных
, 105 Па	,°С				, кДж/кг
0,94	17	6,5	1,10	1,20	1550



Расчет термодинамического цикла теплового двигателя

термодинамический цикл тепловой двигатель

Определяем параметры характерных точек цикла. Точка А.

По заданию: Па;

Удельный объем рабочего тела находим по уравнению состояния:

Для воздуха удельная газовая постоянная R=287 Дж/(кг?К), а поэтому

Точка С. Точкой С завершается адиабатное сжатие и в данной точке определяются, исходя из уравнения адиабатного процесса , а также степень сжатия

.

или ;

Проверка подтвердила верность вычислений.

в) Точка Z.

По формуле



определяем показатель политропы CZ, по которой подводится теплота , причем

Так как по заданию , то теплоемкость процесса CZ будет равна . Учитывая, что

получим

Температура в точке Z будет равна с учетом того, что , а также (из определения теплоемкости )

или

Давление и удельный объем в точке Z определяем по уравнениям политропного процесса, а именно:



Делаем проверку:

г) Точка В.

Определяем показатель политропы ВА, по которой отводится тепло, причем

Так как по заданию , то теплоемкость политропного процесса ВА будет равна:

Температуру в точке В определим по формуле для термодинамического цикла:

или

Давление и удельный объем в точке В находим по формулам, связывающим параметры в политропном процессе:



Делаем проверку:

Определяем количество теплоты , отводимой в процессе ВА:

Определяем термический КПД исследуемого цикла при c = const по формуле:

Делаем проверку:

Проверка подтвердила правильность вычислений.

Полезная работа за цикл будет равна:

Делаем проверку:



Определяем среднее теоретическое давление за цикл.

Так как в нашем случае , , то среднее теоретическое давление за цикл будет равно:

Изображение цикла в координатах P ? v

Для построения цикла в координатах P ? v известны параметры характерных точек A, C, Z, B.

Вычисляем параметры дополнительных точек. Результаты подсчета представляем в виде таблиц.

В таблице №1 приведен подсчет координат точек для цикла, осуществляемого при c = const.

Таблица №1

Процесс	Точки на линии процесса	Давление, бар	Удельный объем, м3/кг
Адиабата АС	A	0,94	0,885
	C	12,9	0,136
	1
	2
	3
Политропа CZ	C	12,9	0,136
	Z	37,92	0,195
	1
	2	16,91
	3	28,97	0,178
Адиабата ZB	Z	37,92	0,195
	B	1,815	1,709
	1	=
	2	=
	3	=
Политропа BA	B	1,815	1,709
	A	0,94	0,885
	1
	2
	3

Изображение цикла в координатах T ? s

Строить изображение цикла в координатных осях T ? s начинаем с построения точка А так, чтобы ордината ее с учетом принятого масштаба равнялась , а абсцисса - некоторой произвольной величине . Далее на вертикальной прямой, проходящей через точку А, отмечается точка С, соответствующая окончанию процесса адиабатного сжатия. После этого определяем координаты промежуточных точек политроп CZ и BA, по которым подводится и отводится теплота, для чего используем формулу:

Результаты расчета при c = const занесены в таблицу. При этом для политропного подвода теплоты CZ ранее получили , а для политропного отвода теплоты ВА соответственно

Таблица №2

Участок политропы
Политропа CZ
C-1	613	250	863	0,2699
1-2	863	250	1113	0,2007
2-3	1113	250	1363	0,1599
3-4	1363	250	1613	0,1329
4-5	1613	250	1863	0,1137
5-Z	1863	713,8898	2577,035	0,2560
	1,1332
Политропа ВА
А-1	290	250	640	0,5352
1-2	540	250	990	0,3275
2-3	790	250	1340	0,2367
3-В	1040	41,4138	1081,414	0,0336
	1,1332

Изменение энтропии за процесс CZ составляет , а за процесс ВА ? .

Так как расхождение близко к нулю, то можно считать, что расчет выполнен правильно.

Исследование влияния и на , и

Величины , и при заданных заданием значениях и определены выше и соответственно равны: , ,

Принимаем дополнительно , и определяем показатели цикла, когда ; ; ; , сохраняя при этом исходные значения , , , .

Результаты расчета сводим в таблицу.

Таблица №3

	Определяемые величины и расчетные формулы	Принятые значения
		4,5	5,5	6,5	7,5	8,5
1250		0,489	0,527	0,556	0,579	0,599
		611,455	658,643	695,302	724,924	749,558
		0,689	0,613	0,749	0,767	0,781
		8,161	8,791	9,281	9,676	10,005
1550		0,494	0,531	0,560	0,584	0,603
		766,023	823,742	868,593	904,843	934,994
		0,689	0,613	0,749	0,767	0,781
		10,224	10,995	11,594	12,077	12,479
1850		0,499	0,535	0,564	0,587	0,606
		922,434	990,520	1043,438	1086,214	1121,798
		0,689	0,613	0,749	0,767	0,781
		12,312	13,221	13,927	14,498	14,973

Где

По данным таблицы №3 строим графики.

Анализ этих графиков показывает, что для исследованного цикла термический КПД существенно увеличивается с уменьшением значения . Повышение тоже способствует увеличению термического КПД. При увеличении и , также происходит увеличение значений и .



Список литературы

1. Теплотехника: курс лекций / Иванов А. Л.

2. Техническая термодинамика: учебное пособие для вузов / А. П. Баскаков и др. - 2-е издание, перераб. - М: Энергоатомиздат, 1991. - 224 с.

3. Расчетно-графическое исследование термодинамических циклов газовых двигателей: учебное пособие / Н. И. Корабельщиков - Новосибирск: Новосибирский инженерно-строительный институт имени В. В. Куйбышева, 1977. - 79 с.

4. Теплотехника: учебник для вузов / В. А. Кудинов, Э. М. Картошов. - 4-е издание, стер. - М: Высшая школа, 2005. - 261 с.

Размещено на Allbest.ru