Термодинамический анализ цикла газовой машины

Газовый цикл и его четыре процесса, определяемые по показателю политропы. Параметры для основных точек цикла, расчет промежуточных точек. Расчет постоянной теплоемкости газа. Процесс политропный, изохорный, адиабатный, изохорный. Молярная масса газа.

Рубрика Физика и энергетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 13.09.2010
Размер файла 170,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Федеральное агентство по образованию

Архангельский государственный технический университет

Кафедра теплотехники

Специальность ОСП-ЭП Курс 1 Группа

Антошкин Евгений Валерьевич

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: Теоретические основы теплотехники

(шифр - «наименование»)

на тему: Термодинамический анализ цикла газовой машины

Руководитель работы профессор С.В.Карпов

Оценка проекта (работы) ________________

Архангельск

2007

Федеральное агентство по образованию

Архангельский государственный технический университет

Кафедра теплотехники

ЗАДАНИЕ

КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

по дисциплине: Теоретические основы теплотехники

студенту ОСП-ЭП курса 1 группы Антошкину Евгению Валерьевичу

Тема: Термодинамический анализ цикла газовой машины

Исходные данные: Рабочее тело обладает свойствами воздуха, масса равна 1 кг

Газовый цикл состоит из четырех процессов, определяемые по показателю политропы. Известны начальные параметры в точке 1 (давление и температура), а также безразмерные отношение параметров в некоторых процессах

Дано:

n1-2 =1,35; n2-3 = ?; n3-4 = К; n4-1 = ?; p1 = 1•105 Па; t1 = 90 єC;

v1/v2 = 10; р3/р2 = 1,5.

Найти: параметры для основных точек цикла:pi, vi, ti, ui, ii, si,

Определить для каждого процесса: ?u, ?i, ?s, q, l, l*; ц = ?u/q; ш = l/q.

Определить работу газа за цикл lц, термическое к.п.д. и среднецикловое давление Pi.

Построить в масштабе цикл в координатах P,v; T,S.

Расчет производится при постоянной теплоемкости.

Срок выполнения работы с__________2007г. по ___________2007г.

Руководитель проекта Карпов С.В.«___»_____________2007г.

Исходные данные:

№ вар-та

Показатель политропы

PI, 10-5 Па

t1 0C

Расчетный цикл

1-2

2-3

3-4

4-1

28

1,35

К

1,00

90

10

1,5

Определим характеристики:

1-2 - политропный процесс,

2-3 - изохорный процесс,

3-4 - адиабатный процесс,

4-1 - изохорный процесс.

Дополнительные данные:

R=Юв=287Дж/кгК - газовая постоянная воздуха,

м=29кг/кмоль - молярная масса газа,

Ср=Ср· м/ м=7?4,187/29=1,01- теплоемкость газа,

Cv=Cv·µ/µ=5·4,187/29=0,722- теплоемкость газа,

k=Cp/Cv=7/5=1,4 - показатель Пуассона или показатель адиабаты.

Решение.

1 Определение параметров для основных точек цикла

Точка 1.

p1 v1=R T1,

T1=273+90=363 К.

v1=R T11=287•363/1•105=1,042 м3/кг.

u1=cv T1=0,722•363=262,09 кДж/кг

i1=cp T1=1,01•363=366,63 кДж/кг

s1=cp ln(T1/273) R ln (p1/1,013)=1,01•ln(363/273)-0,287•ln (1/1,013)=0,291 кДж/(кг•К)

Точка 2.

v2=v1/10= 0,104 м3/кг.

p2 = p1(v1/v2)n = 1•105•(10)1,35 = 22,387•105 Па

Т22v2/R = 22,387•105•0,104/287=811 K

t2 = 811 - 273 = 538єC

u2= cv T2 = 0,722•811= 585,54 кДж/кг

i2= cp T2 = 1,01• 811= 819,11 кДж/кг

s2 = cp•ln(T2/273) - R•ln (p2/1,013) = 1,01 • ln(811/273) - 0,287•ln (22,387/1,013) = 0,211 кДж/(кг•К)

Точка 3.

р3=1,5•р2=50,37•105 Па

v2= v3=0,104 м3/кг

Т33•v3/R = 50,37•105•0,104/287=1825 K

t3 = 1825 - 273 = 1552єC

u3= cv T3 = 0,722•1825= 1317,65 кДж/кг

i3= cp T3 = 1,01• 1825= 1843,25 кДж/кг

s3=cp•ln(T3/273)-R•ln(p3/1,013)=1,01•ln(1825/273)-0,287• ln (50,37/1,013) = 0,798 кДж/(кг•К)

Точка 4.

v4=v1=1,042 м3/кг

p4 = p3(v3/v4)k = 50,37•105•(0,104/1,042)1,4 = 2,00•105 Па

Т4= р4v4/R = 2,00•105•1,042/287 = 726 К.

t4 =726 - 273 = 453єC

u4= cv T4 = 0,722•726= 524,17 кДж/кг

i4= cp T4 = 1,01•726 = 733,26 кДж/кг

s4=cp•ln(T4/273)-R•ln(p4/1,013)=1,01•ln(726/273,15)- 0,287•ln (2,00/1,013) = 0,793 кДж/(кг•К)

Таблица №1

№ точки

р, Па

v, м3/кг

t, єС

T, К

u, кДж/кг

i, кДж/кг

s,

кДж/(кг•К)

1

1,00•105

1,042

90

363

262,09

366,63

0,291

2

22,387•105

0,104

538

811

585,54

819,11

0,211

3

50,37•105

0,104

1552

1825

1317,65

1843,25

0,798

4

2,00•105

1,042

453

726

524,17

733,26

0,793

2 Определение ?u, ?i, ?s

1. Процесс 1 - 2.

?u = u2 - u1 = 585,54 - 262,09 = 323,45 кДж/кг

?i = i2 - i1 = 819,11 - 366,63 = 452,48 кДж/кг

?s =s2 - s1 = 0,211 - 0,291 = -0,080 кДж/кг

2. Процесс 2 - 3.

?u = u3 - u2 = 1317,65 - 585,54 = 732,11 кДж/кг

?i = i3 - i2 = 1843,25 - 819,11 = 1024,14 кДж/кг

?s =s3 - s2 = 0,798 -0,211 = 0,587 кДж/кг

3. Процесс 3 - 4.

?u = u4 - u3 = 524,17 - 1317,65 = - 793,48 кДж/кг

?i = i4 - i3 = 733,26 - 1843,25 = - 1109,99 кДж/кг

?s =s4 - s3 = 0,793 - 0,798 = - 0,005 кДж/кг

4. Процесс 4 - 1.

?u = u1 - u4 = 262,09 - 524,17 = - 262,08 кДж/кг

?i = i1 - i4 = 366,63 - 733,26 = -366,63 кДж/кг

?s = s1 - s4 = 0,291 - 0,793 = -0,502 кДж/кг

Таблица №2

№ процессов

?u, кДж/кг

?i, кДж/кг

?s, кДж/(кг•єС)

1-2

323,45

452,48

-0,080

2-3

732,11

1024,14

0,587

3-4

- 793,48

- 1109,99

-0,005

4-1

- 262,08

-366,63

-0,502

Всего

0

0

0

3 Определение q, l, l*,ц, ш

1)Процесс 1 - 2 (политропный).

q = 0,722•(1,35-1,4)/(1,35-1)•(811-363)=-47,21 кДж/кг.

l = 0,287/(1,35 - 1) • (363 -811) = -366,26 кДж/кг.

l* = 1,35 • 0,287/(1,35 - 1)•(363 - 811) = -495,94 кДж/кг.

ц = - 7

ш = 8

2)Процесс 2 - 3 (изохорный).

q = ?u =732,11 кДж/кг

l = 0

l*= - 0,104•(50,37- 22,387)• 102= - 291,02 кДж/кг

ц = 1

ш = 0

3) Процесс 3 - 4 (адиабатный).

q = 0

l = 0,287/(1,4-1)•(1825-726) = 788,53 кДж/кг.

l* = - ?i = 1109,99 кДж/кг.

ц = ?

ш = ?

4)Процесс 4 - 1 (изохорный).

q = ?u = -262,08 кДж/кг

l = 0

l*= - 1,042•(1- 2)• 102= 104,2 кДж/кг

ц = 1

ш = 0

Таблица №3

№ процессов

q, кДж/кг

l, кДж/кг

l*, кДж/кг

ц,

ш,

1 - 2

-47,21

-366,26

-495,94

-7

8

2 - 3

732,11

0

-291,02

1

0

3 - 4

0

788,53

1109,99

?

?

4 - 1

-262,08

0

104,2

1

0

Всего

422,82

422,27

427,23

-

-

4 Определение lц, з, P

lц = 422,8 кДж/кг

qподв =732,11 кДж/кг

з =lц / qподв= 422,8/732,11 = 0,578 = 57,8 %

Pi=lц / Vmax - Vmin= 422,8•103/(1,042- 0,104) = 0,451 МПа

5 Расчет промежуточных точек

1.Для графика в P-V координатах:

а) по оси V

1.Vч1=(V1 + V2)/2=(1,042+0,104)/2=0,572

2.Vч2=(V3 + V4)/2=(1,042+0,104)/2=0,572

б) по оси Р

1.Рч1=Р1*(V1/Vч1)n=1*105*(1,042/0,572)1,35=2,247*105

2.Рч2=Р3*(V3/Vч2)к=50,37*105*(0,104/0,572)1,4=4,63*105

2.Для графика в T-S координатах:

а) по оси Т

1.Тч1=(Т2+Т3)/2=(811+1825)/2=1318

2.Тч2=(Т3+Т4)/2=(1825+726)/2=1275,5

3.Тч3=(Т4+Т1)/2=(726+363)/2=544,5

б) по оси S:

а)2-3Pч1=P2*(Tч1/T2)=22,387*105*(1318/811)=36,38*105

б)3-4Pч2=P3*(Tч2/T3)= 50,37*105*(1275,5/1825)=35,20*105

в)4-1Pч3=P1*(Tч3/T1)= 1*105*(544,5/363)=1,5*105

1.Sч1=Cp*ln(Tч1/273)-R(Pч1/1,013)=1,01*ln(1318/273)-0,287* *ln(36,38/1,013)= 0,562

2.Sч2=Cp*ln(Tч2/273)-R(Pч2/1,013)=1,01*ln(1275,5/273)-0,287* *ln(35,20/1,013)= 0,659

3.Sч3=Cp*ln(Tч3/273)-R(Pч3/1,013)=1,01*ln(544,5/273)-0,287* *ln(1,5/1,013)= 0,585

Литература

1. Сборник задач по технической термодинамике /Т. И. Андрианова, Б. В. Дзампов, В. Н. Зубарев, С. А. Ремизов - М.: Энергия, 1971.

2. Ривкин С. Л. Термодинамические свойства газов. - М.: Энергия, 1973.

3. Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е. Техническая термодинамика. - М.: Энергия, 1976.

4. Ривкин С. Л., Александров А. А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. - М.: Энергия, 1975.


Подобные документы

  • Расчет термодинамического газового цикла. Определение массовых изобарной и изохорной теплоёмкостей. Процессы газового цикла. Изохорный процесс. Уравнение изохоры - v = const. Политропный процесс. Анализ эффективности цикла. Определение работы цикла.

    задача [69,7 K], добавлен 17.07.2008

  • Молярная масса и массовые теплоемкости газовой смеси. Процесс адиабатного состояния. Параметры рабочего тела в точках цикла. Влияние степени сжатия, повышения давления и изобарного расширения на термический КПД цикла. Процесс отвода теплоты по изохоре.

    курсовая работа [35,7 K], добавлен 07.03.2010

  • Работа энергетических установок. Термодинамический анализ циклов энергетических установок. Изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный и политропный процессы. Проведение термодинамического исследования идеального цикла теплового двигателя.

    методичка [1,0 M], добавлен 24.11.2010

  • Нахождение параметров для основных точек цикла газотурбинной установки, который состоит из четырех процессов, определяемых по показателю политропы. Определение работы газа за цикл и среднециклового давления. Построение в масштабе цикла в координатах.

    контрольная работа [27,4 K], добавлен 12.09.2010

  • Расчет параметров газовой смеси: ее молекулярной массы, газовой постоянной, массовой изобарной и изохорной теплоемкости. Проверка по формуле Майера и расчет адиабаты. Удельная энтропия в характерных точках цикла и определение термического КПД цикла Карно.

    контрольная работа [93,6 K], добавлен 07.04.2013

  • Определение параметров характерных точек цикла. Расчет давления, температуры и удельного объёма. Полезная работа за цикл. Вычисление параметров дополнительных точек для цикла, осуществляемого при заданных постоянных. Построение графика по точкам.

    контрольная работа [244,4 K], добавлен 30.03.2015

  • Исследование изобарных, изохорных, изотермических и адиабатных процессов. Определение показателя политропы для заданного газа, изменения энтропии, начальных и конечных параметров рабочего тела. Изучение цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания.

    контрольная работа [347,5 K], добавлен 12.02.2012

  • Уравнение состояния идеального газа, закон Бойля-Мариотта. Изотерма - график уравнения изотермического процесса. Изохорный процесс и его графики. Отношение объема газа к его температуре при постоянном давлении. Уравнение и графики изобарного процесса.

    презентация [227,0 K], добавлен 18.05.2011

  • Сущность физического закона Жака Шарля (при постоянном объёме давление идеального газа прямо пропорционально его абсолютной температуре). Изохорный процесс в идеальном газе и в твердом теле. Изохора данного процесса в прямоугольной системе координат.

    презентация [600,2 K], добавлен 28.01.2016

  • Определение параметров цикла со смешанным подводом теплоты в характерных точках. Политропное сжатие, изохорный подвод тепла, изобарный подвод тепла, политропное расширение, изохорный отвод тепла. Количество подведённого и отведённого тепла, КПД.

    контрольная работа [83,3 K], добавлен 22.04.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.