Расчет и анализ газового цикла

Министерство образования и науки Российской Федерации 
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 
высшего профессионального образования

Ульяновский государственный технический университет

 

 
 
 
       Энергетический факультет

Кафедра «Теплоэнергетика»

 

 

 

    РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

    по дисциплине «Техническая термодинамика» на тему: 
    «Расчет и анализ газового цикла»

                                                    Вариант №24

 

 

 

 

 

 

                                                                             Выполнил студент группы ТЭбд-11: 
                                                                                                               Фёдоров А.С. 
                              Проверил:  
                                                                                                             Чамчиян  Ю.Е.

 

                                                          
                                                           Ульяновск  2014

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Расчётно-графическая работа №1

Цель расчётно-графической работы– освоить расчёт термодинамических процессов и цикла, когда в качестве рабочего тела используется смесь идеальных газов.

1. Исходные данные для расчёта и задание

Каждый студент получает от преподавателя номер варианта газовой смеси, для которой выполняется расчёт.

Составы газовых смесей (по объему или по массе) для различных вариантов приведены в таблице (Вариант 21). Количество смеси равно 1 кг.

В процессе работы теплового двигателя эта газовая смесь совершает цикл, начинающийся в точке 1 с параметрами и состоящий из следующих пяти процессов:

 

1. Адиабатный 1-2 ()
2. Изохорный 2-3 (
3. Изотермический 3-4(
4. Политропный 4-5 (
5. Политропный 5-1

 

При выполнении расчётно-графической работы требуется:

 

1. Определить значение параметров (;
2. Рассчитать характеристики процессов, составляющих (, а также характеристики цикла и заполнить итоговую таблицу 1.3;
3. Построить циклв координатах (c соблюдением масштабов), показать для процессов;
4. Определить термическийК.П.Д (цикла;
5. Оформить отчёт и подготовиться к защите.

При расчётах считать газовую смесь идеальным газом все процессы - обратимыми, а теплоёмкость - постоянной величиной, не зависящей от температуры. Все расчёты проводить для 1кг рабочего тела (смеси).

1. Методические указания

В начале работы надо определить для заданной смеси . Далее, используя данные таблицы 1.1, определяют теплоёмкость , а также показатель адиабаты K. Значения проверяют по уравнению Майера.

 

Таблица 1.1

Киломольные теплоёмкости газов (приближённые значения)

Газы	Ккал/(кмоль*K)	Ккал/(кмоль*K)	кДж/(кмоль*K)	кДж/(кмоль*K)
Одноатомные Двухатомные Многоатомные	3 5 7	5 7 9	12.56 20.93 29.31	20.93 29.31 37.68

 

 

Затем, используя уравнение Kлайперона и термодинамических процессов, надо определить в характерных точках цикла 1,2,3,4,5 основные параметры а также функции состояния . Результаты расчётов сводят в таблицу 1.2.

Таблица 1.2 
Параметры и функции состояния рабочего тела в характерных точках цикла

№точки	*		*	*		*
	Па	м3/кг	К	кДж/кг	кДж/кг	кДж/кг*К
1	101325	1,012	293	17	24	0,429
2	1013250	0,195	564,5	247,3	349,2	0,067
3	1400000	0,195	780	430,9	608,4	0,342
4	337453,6	0,809	780	430,9	608,4	0,84
5	101325	1,51	437,1	139,4	196,9	0,565

 

 

Следующим этапом работы является определение основныххарактеристик процессов цикла: и изменений функций состояния Результаты расчётов сводят в таблицу 1.3 .Далее находят для всего цикла, суммируя в таблице 1.3 значения по графам 2,3,4.

Для проверки нужно провести суммирование и в графах 5,6,7.

газовый смесь термодинамический цикл

 

Таблица 1.3

Основные характеристики процессов цикла

		кДж/кг	кДж/кг	кДж/ кг	кДж/ кг	кДж/ кг	кДж/кг*К	кДж/ кг	кДж/кг
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1-2	1,4	0		-325,2	230,3	325,2	-0,362	0	0
2-3	∞	183,6	0	-75,4	183,6	259,2	0,275	0	-0,2
3-4	1	388,4	388,4	388,4	0	0	0,498	0	0
4-5	1,92	-161	130,4	250,3	-291,4	-498,9	-0,275	0	87,6
5-1	0		-50,5	0	-122,4	-172,9	-0,136	0	0

 

 

 

 

Далее необходимо построить цикл в координатах c соблюдением масштабов, изобразив для её процессов, образующих цикл.В заключении работы определяется термический К П Д цикла:

 

/

 

 

 

 

 

Для определения выбрать положительные значения и сложить

Дано:  
р1 = 101325 Па;  
Т1 = 293 К;  
m = 1 кг;  
N2 = 40%;

O2 = 40%;  
H2= 20%;

 

1. Адиабатный 1-2 (), Q=0
2. Изохорный 2-3 (Па), V=const
3. Изотермический 3-4(, T=const
4. Политропный 4-5 (, p=const
5. Изобарный 5-1, p=const

 

              Расчёты: 
= 
=  
 
 

              

 

 

 

1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 
 

 

 

 

 

 

 р1 = 101325 Па

Процесс 1-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         Процесс 2-3

 

 

 

 

 

 

Процесс 3-4 

 
 

 

 

 

 
Процесс 4-5

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Процесс 5-1:

 

 

 

 

 

 

 

 
                   213

                                  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Вывод 
В ходе проведённой расчётно-графической работы я определил значение параметров (*, *, , *, и *) во всех точках цикла и рассчитал характеристики процессов, составляющих цикл (, , , ∆, ∆ и ∆*). На основе данных, полученных в ходе расчетно-графической работы, построил цикл в координатах *,* и ,* и рассчитал термический К. П. Д. цикла. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Список литературы.

1. Сборник задач по технической термодинамике: учебное пособие / Д.Л. Жуховицкий. – 2-е изд. – Ульяновск: УлГТУ, 2004. – 98 с.

2. Техническая термодинамика: учебное пособие / А.П. Баскаков, Е.Ю. Павлюк. – Екатеринбург, 2010. – 128 с.

3. Расчетно-графические работы по курсу «Техническая термодинамика». Методические указания и варианты заданий / Д.Л. Жуховицкий. – Ульяновск, 1994. – 16 с.