Параметры состояния в характерных точках газового цикла
 № варианта
| Точка цикла параметры | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|
0 | P, МПа | 0,078 | 0,784 | 1,569 | 1,569 | 0,235 |
| V, м3/кг | 2,65 | 0,265 | 0,265 | 0,397 | 2,65 | |
| Т, К0 | 800 | 800 | 1600 | 2400 | 2400 | |
| Рабочее тело | Кислород О2 | |||||
Заданные параметры газового цикла выделены.
2. Определение изменения внутренней энергии, работы, количества тепла, изменения энтальпии и энтропии процессов цикла
Определение массовых изохорной и изобарной теплоемкостей (табл. 2 , п. 3.3. метод. указаний).
Cp = 
= 
= 0,915 кДж/(кг·К),
Cv = 
= 
= 0,654 кДж/(кг·К).
Процесс 1-2 изотермический (сжатие).
= 
, Т1 = Т2=const.
Работа сжатия для процесса
l = R·T ln ( 
) = 259,82·800· ln ( 
) = - 478,61 кДж/кг.
Изменение внутренней энергии
∆u = 0.
Количество отводимого тепла
q = l = - 478,61 кДж/кг.
Изменение энтальпии
∆h= 0.
Изменение энтропии
∆S = R· ln ( ) = 259,82 ·ln ( ) = - 0,598 кДж/(кг·К).
Процесс 2-3 изохорный (нагрев).
= 
, V2 = V3= const.
Изменение внутренней энергии
= 0,654 . (1600 – 800) = 523,43 кДж/кг.
Работа процесса
l = 0.
Изменение энтальпии
∆h = 
(Т3- Т2) = 0,915 . (1600 – 800) = 733,08 кДж/кг.
Изменение энтропии
∆S = 
·ln ( 
) = 0,654· ln ( 
) = 0,453 кДж/(кг·К).
Процесс 3-4 изобарный (расширение)
= 
, Р3 = Р4= const.
Работа в процессе
l = R· (T4-T3) = R· (T4-T3) = 260 · (2400 – 1600) = 207,74 кДж/кг.
Количество подведенной теплоты
(T4-T3) = 0,915 (2400 – 1600) = 730,78 кДж/кг.
Изменение внутренней энергии
∆u = 
(T4-T3) = 0,654 (2400 – 1600) = 523,01 кДж/кг.
Изменение энтальпии
∆h= (T4-T3) = 0,915 ·(2400 – 1600) = 732,42 кДж/кг.
|
|
|
Изменение энтропии
∆S = 
ln ( 
) = 0,915· ln ( 
) = 0,36 кДж/(кг·К).
Процесс 4-5 изотермический (расширение)
= 
, Т4 = Т5= const.
Работа сжатия для процесса
l = P4V4 ln ( 
) = 1,569 ·103. 0,397· ln ( 
) = 1183,14 кДж/кг.
Изменение внутренней энергии
∆u = 0.
Изменение энтальпии
∆h= 0.
Изменение энтропии
∆S = R ln ( ) = 259,82· ln ( ) = 0,492 кДж/(кг·К).
Процесс 1-5 изохорный (охлаждение)
= 
, V5 = V1= const.
Изменение внутренней энергии
∆u = 
. (Т1- Т5) = 0,654 . (800 - 2400) = - 1046,50 кДж/кг.
Работа процесса
l = 0.
Изменение энтальпии
∆h= (Т1 – Т5) = 0,915 . (800 - 2400) = -1465,50 кДж/кг.
Изменение энтропии
∆S = · ln ( ) = 0,654 ln ( 
) = - 0,718 кДж/(кг·К).
Таблица 2
Калорические параметры процессов газового цикла
| Процессы | l, кДж/кг | ∆u, кДж/кг | q , кДж/кг | ∆h , кДж/кг | ∆S, кДж/(кг·К) |
| 1 – 2 | - 478,61 | 0 | - 478,61 | 0 | - 0,598 |
| 2 – 3 | 0 | 523,43 | 523,43 | 733,08 | 0,453 |
| 3 – 4 | 207,74 | 523,01 | 730,78 | 732,42 | 0,371 |
| 4 – 5 | 1183,14 | 0 | 1183,14 | 0 | 0,492 |
| 5 – 1 | 0 | - 1046,5 | - 1046,5 | - 1465,5 | - 0,718 |
| Проверка |  912,29
| 
|  912,29
| 
| 
|
3. Анализ эффективности цикла
Определение подведенного количества теплоты
q1 = q2-3 + q3-4 + q4-5 =523,43 + 730,78 +1183,14 = 2437,35 кДж/кг.
Определение отведенного количества теплоты
q2 = q1-2 + q5-1 = 478б,61 + 1046,5 = 1525,11 кДж/кг.
Работа цикла
|
|
|
l0 = q0 = q1 – q2 = 2437,35 – 1525,11 = 912,24 кДж/кг.
Термический КПД цикла
= ( 
) . 100% = ( 
) . 100% = 37,4 %.
4. Построение в масштабе газового цикла
Рис.2
1. Расчет промежуточных точек процессов 1-2 и 4 -5в pv-диаграмме (рис. 2):
Точка 1’
Задаемся 
= 2 м3/кг; 
;
Точка 1”
Задаемся v” = 1 м3/кг; 
;
Точка 1’”
Задаемся 
= 0,5 м3/кг; 
;
Точка 4’”
Задаемся 
= 0,5 м3/кг; 
;
Точка 4”
Задаемся 
= 1 м3/кг; 
;
Точка 4’
Задаемся 
=2 м3/кг; 
.
Рис. 3
2. Расчет промежуточных точек процессов 2 - 3, 3 - 4 и 5 – 1в диаграмме Тs (рис. 3):
Точка 2’
Задаемся T=1000 K; 
;
Точка 3’
Задаемся T=2000 K; 
;
Точка 5’
Задаемся T=2000 K; 
;
Точка 5”
Задаемся T=1000 K; 
.
Приложение 3
Таблица 7
Молекулярные массы и плотности некоторых газов при нормальных условиях
| Вещество | Химическое обозначение | Молекулярная масса m, кг/к моль | Плотность r, кг/м3 |
| Воздух | — | 28,96 | 1,293 |
| Кислород | О2 | 32,00 | 1,429 |
| Азот | N2 | 28,026 | 1,251 |
| Водород | H2 | 2,016 | 0,090 |
| Окись углерода | CO | 28,01 | 1,250 |
| Двуокись углерода | CO2 | 44,01 | 1,977 |
Таблица 8
Физические свойства сухого воздуха (давление 1,013·105 Па)
|
|
|
| t, 0C | r, кг/м3 | Cp, кДж/кг×К | l×102, Вт/м×К | α×106, м2/с | m×106, Па×с | n×106, м2/с | Pr, |
| 0 | 1,293 | 1,005 | 2,44 | 18,7 | 17,2 | 13,28 | 0,707 |
| 10 | 1,247 | 1,005 | 2,51 | 20,0 | 17,6 | 14,16 | 0,705 |
| 20 | 1,205 | 1,005 | 2,59 | 21,4 | 18,1 | 15,06 | 0,703 |
| 30 | 1,165 | 1,005 | 2,67 | 22,9 | 18,6 | 16,00 | 0,701 |
| 40 | 1,128 | 1,005 | 2,76 | 24,3 | 19,1 | 16,96 | 0,699 |
| 50 | 1,093 | 1,005 | 2,83 | 25,7 | 19,6 | 17,95 | 0,698 |
| 60 | 1,060 | 1,005 | 2,90 | 27,2 | 20,1 | 18,97 | 0,696 |
| 70 | 1,029 | 1,009 | 2,96 | 28,6 | 20,6 | 20,02 | 0,694 |
| 80 | 1,00 | 1,009 | 3,05 | 30,2 | 21,1 | 21,09 | 0,692 |
| 90 | 0,972 | 1,009 | 3,13 | 31,9 | 21,5 | 22,10 | 0,690 |
| 100 | 0,946 | 1,009 | 3,21 | 33,6 | 21,9 | 23,13 | 0,688 |
| 120 | 0,898 | 1,009 | 3,34 | 36,8 | 22,8 | 25,45 | 0,686 |
| 140 | 0,854 | 1,013 | 3,49 | 40,3 | 23,7 | 27,80 | 0,684 |
| 160 | 0,815 | 1,017 | 3,64 | 43,9 | 24,5 | 30,09 | 0,682 |
| 180 | 0,779 | 1,022 | 3,78 | 47,5 | 25,3 | 32,49 | 0,681 |
| 200 | 0,746 | 1,026 | 3,93 | 51,4 | 26,0 | 34,85 | 0,680 |
| 250 | 0,674 | 1,038 | 4,27 | 62,8 | 27,4 | 40,61 | 0,677 |
| 300 | 0,615 | 1,047 | 4,60 | 71,4 | 29,7 | 48,33 | 0,674 |
| 350 | 0,566 | 1,059 | 4,91 | 81,9 | 31,4 | 55,46 | 0,676 |
| 400 | 0,524 | 1,068 | 5,21 | 96,3 | 33,0 | 63,09 | 0,678 |
Таблица 9
Физические свойства воды на линии насыщения
| t, 0C | P· 10-5, Па | r, кг/м3 | h, кДж/кг | Cp, кДж/кг×К | l×102, Вт/м×К | α×106, м2/с | m×106, Па×с | n×106, м2/с | b×104, 1/К | Pr, |
| 0 | 1,013 | 999,9 | 0,00 | 4,212 | 55,1 | 13,1 | 1788 | 1,789 | -0,63 | 13,67 |
| 10 | 1,013 | 999,7 | 42,04 | 4,191 | 57,4 | 13,7 | 1306 | 1,306 | +0,70 | 9,52 |
| 20 | 1,013 | 998,2 | 83,91 | 4,183 | 59,9 | 14,3 | 1004 | 1,006 | 1,82 | 7,02 |
| 30 | 1,013 | 995,7 | 125,7 | 4,174 | 61,8 | 14,9 | 801,5 | 0,805 | 3,21 | 5,42 |
| 40 | 1,013 | 992,2 | 167,5 | 4,174 | 63,5 | 15,3 | 653,3 | 0,659 | 3,87 | 4,31 |
| 50 | 1,013 | 988,1 | 209,3 | 4,174 | 64,8 | 15,7 | 549,4 | 0,566 | 3,49 | 3,54 |
| 60 | 1,013 | 983,2 | 251,1 | 4,179 | 65,9 | 16,0 | 469,9 | 0,478 | 5,11 | 2,98 |
| 70 | 1,013 | 977,8 | 293,0 | 4,187 | 66,8 | 16,3 | 406,1 | 0,415 | 5,70 | 2,55 |
| 80 | 1,013 | 971,8 | 335,0 | 4,195 | 67,4 | 16,6 | 355,1 | 0,365 | 6,32 | 2,21 |
| 90 | 1,013 | 965,3 | 373,0 | 4,208 | 68,0 | 16,8 | 314,9 | 0,326 | 6,95 | 1,95 |
| 100 | 1,013 | 958,4 | 419,1 | 4,,220 | 68,3 | 16,9 | 282,5 | 0,295 | 7,52 | 1,75 |
| 110 | 1,43 | 951,0 | 461,4 | 4,233 | 68,5 | 17,0 | 259,0 | 0,272 | 8,08 | 1,60 |
| 120 | 1,98 | 943,1 | 503,7 | 4,250 | 68,6 | 17,1 | 237,4 | 0,252 | 8,64 | 1,47 |
| 130 | 2,70 | 934,8 | 546,4 | 4,266 | 68,6 | 17,2 | 217,8 | 0,233 | 9,19 | 1,36 |
| 140 | 3,61 | 926,1 | 589,1 | 4,287 | 68,5 | 17,2 | 201,1 | 0,217 | 9,72 | 1,26 |
| 150 | 4,76 | 917,0 | 632,2 | 4,313 | 68,4 | 17,3 | 186,4 | 0,203 | 10,3 | 1,17 |
| 160 | 6,18 | 907,4 | 675,4 | 4,346 | 68,3 | 17,3 | 173,6 | 0,191 | 10,7 | 1,10 |
| 170 | 7,92 | 897,3 | 719,3 | 4,380 | 67,9 | 17,3 | 162,8 | 0,181 | 11,3 | 1,05 |
| 180 | 10,03 | 886,9 | 763,3 | 4,417 | 67,4 | 17,2 | 153,0 | 0,173 | 11,9 | 1,00 |
| 190 | 12,55 | 876,0 | 807,8 | 4,459 | 67,0 | 17,1 | 144,2 | 0,165 | 12,6 | 0,96 |
| 200 | 15,55 | 863,0 | 852,5 | 4,505 | 66,3 | 17,0 | 136,4 | 0,158 | 13,3 | 0,93 |
| 210 | 19,08 | 852,8 | 897,7 | 4,555 | 65,5 | 16,9 | 130,5 | 0,153 | 14,1 | 0,91 |
|
|
|
Таблица 10
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 974; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!