Исследование термодинамических процессов и расчет теплообменного аппарата

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Декабря 2011 в 20:12, курсовая работа

Описание работы

Однако сегодня выгоднее вкладывать средства не в увеличение добычи топлива, чтобы продолжать расходовать его с низкой эффективностью, а в разработку технологических процессов, обеспечивающих более экономное его использование. В целом более 90 % всей используемой человечеством энергии приходится на ископаемые органические топлива. Это определяет роль теплотехники – общеинженерной дисциплины, изучающей методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты и связанных с этими аппаратами и устройствами.

Содержание работы

Реферат.....................................................................................................................2
Условные обозначения….………………………………………………………...3
Введение……………...……………………………………………………………7
1 Термодинамические процессы с идеальными углеводородными смесями…8
1.1 Задание………………………………………………………………………...8
1.2 Обработка исходных данных………………………………………………...9
1.3 Расчетная часть………………………………………………………………10
1.3.1 Показатель политропы n1 = 0……………………………………………...10
1.3.2 Показатель политропы n2 = 0,5……………………………………………13
1.3.3 Показатель политропы n3 = 1……………………………………………...15
1.3.4 Показатель политропы n4 = 1,25……………………………………….. 18
1.3.5 Показатель политропы n5 = k……………………………………………...21
1.3.6 Показатель политропы n6=1,8…………………………………………...23
Сводная таблица результатов термодинамического расчета………………....30
2 Тепловой расчет теплообменного аппарата………………………………….31
2.1 Задание……………………………………………………………………….31
2.1.1 Теплофизические свойства для воды и нефти…………………………...32
2.2 Обработка исходных данных……………………………………………….33
Определение параметров холодного теплоносителя (нефть)………………...33
Определение параметров горячего теплоносителя (вода)……………………34
Сводная таблица результатов расчета теплообменного аппарата……………39
Заключение……………………………………………………………………….40
Список использованных источников…………

Скачать архив (74.38 Кб) Сколько стоит заказать работу?

Файлы: 1 файл

курсовая по теплотехнике.doc

— 297.50 Кб (Скачать файл)

T₂= T₁;

T₂= 280,15 К.

1.3.3.3 Средняя температура процесса

Т_ср= (Т₁+Т₂)/2;

Т_ср= (280,15+280,15)/2 = 280,15 К.

t_ср= 280,15 – 273,15 = 7 ^°С.

1.3.3.4 Массовые теплоемкости компонентов смеси

для углеводородных газов – по графику зависимости

теплоемкости от температуры С_р = f(T)

C_P(CH₄) = 2,18 кДж/кг К;

C_P(C₃H₈) = 1,57 кДж/кг К;

-для неуглеводородных газов – по интерполяционным формулам

для истинных мольных теплоемкостей

μ_ср(Н₂О) = 32,8367+,0116611·t_ср;

μ_ср(Н₂О) = 32,8367+,0116611·7 = 32,92 кг/моль;

C_P(Н₂О) = μ_ср(Н₂О)/μ(Н₂О);

C_P(Н₂О) = 34,06/18,02 = 1,83 кДж/кг К;

μ_ср(СО₂) = 41,3597+0,0144985 t_ср;

μ_ср(СО₂) = 41,3597+0,0144985·7 = 41,46 кг/моль;

С_р(СО₂) = μ_ср(СО₂)/μ(СО₂);

С_р(СО₂) = 42,88/44,01 = 0,94 кДж/кг К;

μ_ср(N₂) = 28,5372+0,0053905·t_ср;

μ_ср(N₂) = 28,5372+0,0053905·105,06 = 28,57 кг/моль;

С_р(N₂) = μ_ср(N₂)/μ(N₂);

С_р(N₂) = 29,1/28,02 = 1,02 кДж/кг К.

1.3.3.5 Массовая теплоемкость смеси

С_{р см}= ∑(С_рi·m_i);

С_{р см}= (2,18·0,61)+(1,57·0,32)+(0,94·0,04)+(1,83·0,01)+(1,02·0,03) =

= 1,92 кДж/кг К.

1.3.3.6 Объемная теплоемкость смеси

С_{v см}= С_{р см} – R_см;

С_{v см}= 1,92 – 0,39 = 1,53 кДж/кг К.

1.3.3.7 Показатель адиабаты

k = С_{р см}/ С_{v
см};

k = 1,92/1,53 = 1,26.

1.3.3.8 Изменение внутренней энергии процесса

∆U = С_{v см}·(T₂ – T₁);

∆U = 1,53·(280,15 – 280,15) = 0 кДж.

1.3.3.9 Изменение энтальпии процесса

∆h = С_{р см}·(T₂ – T₁);

∆h = 1,92·(280,15 – 280,15) = 0 кДж.

1.3.3.10 Изменение энтропии процесса

∆s = R_см·ln(V₂/V₁);

∆s = 0,3924·ln(1,7) = 0,208 кДж/кг К.

1.3.3.11 Термодинамическая работа процесса

l = R·Т·ln·(P₁/P₂);

l = 0,3924·280,15·ln·(30·10⁵/1,76·10⁶) = 58,63 кДж/кг К.

1.3.3.12 Потенциальная работа процесса

l_n = n·l;

l_n = 1·58,63 = 58,63 кДж.

1.3.3.13 Теплота процесса

q = l;

q = 58,63 кДж/кг.

1.3.3.14 Коэффициент распределения энергии

α = ∆U/q;

α = 0/58,63 = 0.

1.3.3.15 Проверка расчетов

∆(%) = 0%.

1.3.4 Показатель политропы n₄ = 1,25

1.3.4.1 Давление в конце процесса

P₂= P₁·(V₁/V₂)ⁿ;

P₂= 30·10⁵·(1/1,7)^1,25 = 1,55·10⁶ Па.

1.3.4.2 Температура в конце процесса

T₂= T₁·(V₁/V₂)^n-1;

T₂= 280,15·(1/1,7)^1,25-1 = 245,35 К.

1.3.4.3 Средняя температура процесса

Т_ср= (Т₁+Т₂)/2;

Т_ср= (280,15+245,35)/2 = 262,72 К.

t_ср= 262,72 – 273,15= – 10,4 ^°С.

1.3.4.4 Массовые теплоемкости компонентов смеси

-для углеводородных газов – по графику зависимости

теплоемкости от температуры С_р = f(T)

C_P(CH₄) = 2,14 кДж/кг К;

C_P(C₃H₈) = 1,48 кДж/кг К;

-для неуглеводородных газов – по интерполяционным формулам

для истинных мольных теплоемкостей

μ_ср(Н₂О) = 32,8367+,0116611·t_ср;

μ_ср(Н₂О) = 32,8367+,0116611·(–10,4) = 32,72 кг/моль;

C_P(Н₂О) = μ_ср(Н₂О)/μ(Н₂О);

C_P(Н₂О) = 32,72/18,02 = 1,82 кДж/кг К;

μ_ср(СО₂) = 41,3597+0,0144985 t_ср;

μ_ср(СО₂) = 41,3597+0,0144985·(–10,4) = 41,21 кг/моль;

С_р(СО₂) = μ_ср(СО₂)/μ(СО₂);

С_р(СО₂) = 41,21/44,01 = 0,94 кДж/кг К;

μ_ср(N₂) = 28,5372+0,0053905·t_ср;

μ_ср(N₂) = 28,5372+0,0053905·(–10,4) = 28,48 кг/моль;

С_р(N₂) = μ_ср(N₂)/μ(N₂);

С_р(N₂) = 28,48/28,02 = 1,02 кДж/кг К.

1.3.4.5 Массовая теплоемкость смеси

С_{р см}= ∑(С_рi·m_i);

С_{р см}= (2,14·0,61)+(1,48·0,32)+(0,94·0,04)+(1,82·0,01)+(1,02·0,03) =

= 1,86 кДж/кг К.

1.3.4.6 Объемная теплоемкость смеси

С_{v см}= С_{р см} – R_см;

С_{v см}= 1,86 – 0,39 = 1,47 кДж/кг К.

1.3.4.7 Показатель адиабаты

k = С_{р см}/ С_{v
см};

k = 1,86/1,47 = 1,2653

1.3.4.8 Политропная теплоемкость смеси

С_n= С_v·(n – k)/n – 1;

С_n= 1,47·(1,25 – 1,2653)/1,25 – 1 = – 0,09 кДж/кг.

1.3.4.9 Изменение внутренней энергии процесса

∆U = С_{v см}·(T₂ – T₁);

∆U = 1,47·(245,35 – 280,15) = – 51,25 кДж.

1.3.4.10 Изменение энтальпии процесса

∆h = С_{р см}·(T₂ – T₁);

∆h = 1,86·(245,35 – 280,15)= – 65,91 кДж.

1.3.4.11 Изменение энтропии процесса

∆s = С_n·ln(T₂/T₁);

∆s = – 0,09·ln(245,35/280,15) = 0,0128 кДж/кг К.

1.3.4.12 Термодинамическая работа процесса

l = R_см/n – 1·(T₁ – T₂);

l = 0,3924/1,25 – 1·(280,15 – 245,35) = 54,622 кДж/кг К.

1.3.4.13 Потенциальная работа процесса

l_n = n·l;

l_n = 1,25·54,622 = 68,2775 кДж.

1.3.4.14 Теплота процесса

q = ∆U + l;

q = – 51,25+54,622 = 3,372 кДж/кг.

q^'= C_n·∆T;

q^'= – 0,09·(245,35 – 280,15) = 3,362 кДж/кг.

1.3.4.15 Коэффициент распределения энергии

α = ∆U/q;

α = – 51,25/3,372 = – 15,39.

1.3.4.16 Проверка расчетов

∆(%) = (q/q' – 1)·100%;

∆(%) = (3,372/3,362 – 1)·100%.

∆(%) = 0,3%.

1.3.5 Показатель политропы n₅ = k

Адиабатный процесс, пусть k = 1,29

1.3.5.1 Давление в конце процесса

P₂= P₁·(V₁/V₂)ⁿ;

P₂= 30·10⁵·(1/1,7)^1,27 = 1,53·10⁶ Па.

1.3.5.2 Температура в конце процесса

T₂= T₁·(V₁/V₂)^n-1;

T₂= 280,15·(1/1,7)^1,27-1 = 243,4 К.

1.3.5.3 Средняя температура процесса

Т_ср= (Т₁+Т₂)/2;

Т_ср= (280,15+243,4)/2 = 261,78 К.

t_ср= 261,78 – 273,15 = – 11,37 ^°С.

1.3.5.4 Массовые теплоемкости компонентов смеси

-для углеводородных газов – по графику зависимости

теплоемкости от температуры С_р = f(T)

C_P(CH₄) = 2,14 кДж/кг К;

C_P(C₃H₈) = 1,48 кДж/кг К;

-для неуглеводородных газов – по интерполяционным формулам

для истинных мольных теплоемкостей

μ_ср(Н₂О) = 32,8367+,0116611·t_ср;

μ_ср(Н₂О) = 32,8367+,0116611·(–11,37) = 32,7 кг/моль;

C_P(Н₂О) = μ_ср(Н₂О)/μ(Н₂О);

C_P(Н₂О) = 32,7/18,02 = 1,81 кДж/кг К;

μ_ср(СО₂) = 41,3597+0,0144985 t_ср;

μ_ср(СО₂) = 41,3597+0,0144985·(–11,37) = 41,19 кг/моль;

С_р(СО₂) = μ_ср(СО₂)/μ(СО₂);

С_р(СО₂) = 41,19/44,01 = 0,94 кДж/кг К;

μ_ср(N₂) = 28,5372+0,0053905·t_ср;

μ_ср(N₂) = 28,5372+0,0053905·(–11,37) = 28,48 кг/моль;

С_р(N₂) = μ_ср(N₂)/μ(N₂);

С_р(N₂) = 28,47/28,02 = 1,02 кДж/кг К.

1.3.5.5 Массовая теплоемкость смеси

С_{р см}= ∑(С_рi·m_i);

С_{р см}= (2,14·0,61)+(1,48·0,32)+(0,94·0,04)+(1,81·0,01)+(1,02·0,03) =

= 1,87 кДж/кг К.

1.3.5.6 Объемная теплоемкость смеси

С_{v см}= С_{р см} – R_см;

С_{v см}= 1,87 – 0,39 = 1,48 кДж/кг К.

1.3.5.7 Показатель адиабаты

k_пол= С_{р см} / С_{v см};

k_пол= 1,87/1,48 = 1,27

∆ = (k – k_пол)/k·100% = (1,29 – 1,27)/1,29·100% = 1,6%

условие выполнилось, принимаем значение k = 1,27

1.3.5.1 Давление в конце процесса

P₂= P₁·(V₁/V₂)ⁿ;

P₂= 30·10⁵·(1/1,7)^1,27 = 1,53·10⁶ Па.

Информация о работе Исследование термодинамических процессов и расчет теплообменного аппарата