Общие теоретические положения
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ДЕПАРТАМЕНТ научно-технологической ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ
| ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ) Институт агроинженерии |
Кафедра «Энергообеспечение и автоматизация технологических процессов»
Методические указания
для самостоятельной работы по дисциплине
Теплотехника
для обучающихся по направлению подготовки
бакалавров:
23.03.03 Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов
35.03.06 Агроинженерия
Профили Технические системы в агробизнесе
Технические системы в агробизнесе (с углублённой подготовкой:
- нефтехозяйства и топливозаправочные комплексы;-эксплуатация
технических средств)
Технология транспортных процессов
Технический сервис в агропромышленном комплексе
44.03.04 Профессиональное обучение (по отраслям)
ПрофильТранспорт
специалистов: 23.05.01 Наземные транспортно-технологические средства
Форма обучения – очная, заочная
Челябинск
2017
Методические указаний для самостоятельной работы обучающихся дисциплине «Теплотехника» составлены в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования, утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации и приказа Министерства образования и науки Российской Федерации от 19.12.2013 г. № 1367 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по образовательным программам высшего образования - программам бакалавриата, программам специалитета, программам магистратуры», Положения об организации самостоятельной работы обучающихся ФГБОУ ВО Южно-Уральского ГАУ (ЮУрГАУ-П-02-39/01-16), а также рабочей программы дисциплины.
|
|
|
Составители:
доктор технических наук, профессор кафедры ЭиАТП Г.А. Круглов
кандидат технических наук, ассистент кафедры ЭиАТП О.А Гусева
ассистент кафедры ЭиАТП О.С. Волкова
Самостоятельная работа выполняется по вариантам, соответствующим порядковому номеру студента в журнале, либо выдается индивидуально преподавателем.
Работа выполняется на листах формата А4 с соблюдением стандарта предприятия либо в печатном, либо в письменном виде.
Работа включает в себя четыре темы: цикл идеального одноступенчатого компрессора, идеальный цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты, идеальный цикл газотурбинной установки, рекуперативный теплообменный аппарат. Перед решением данных задач студент должен изучить указанные темы. После условия каждой задачи описан принцип ее решения.
|
|
|
При выполнении самостоятельной работы будут полезны формулы, которые сведены в таблицу 1.
Таблица 1 – Расчетные формулы по термодинамическим процессам
| Процесс | Уравнение процесса | Соотношение между параметрами | Механическая работа, Дж | Теплота, Дж | Изменение удельной энтропии, Дж/(кг∙К) |
| Изохорный | v = const | 
| l = 0 | q = cv (T2 – T1) | 
|
| Изобарный | p = const | 
| l = p (v2 – v1) = R (T2 – T1) | q = cp (T2 – T1) | 
|
| Изотерми-ческий | T = const pv = const | p1v1 = p2 v2 | 
| q = l | 
|
| Адиабатный | pvk = const | p1 v1k = p2 v2k T1v1k–1 = T2v2k–1 | 
| q = 0 | ∆s=0 |
| Политропный | pvn = сonst | p1 v1n = p2 v2n T1v1n – 1 = T2v2n – 1 | 
| 
| 
|
Здесь k и n –показатели адиабаты и политропы соответственно.
Задача № 1
Цикл идеального компрессора
Воздух в компрессоре сжимается от давления р1 до давления р2 (при изотермическом, адиабатном и политропном сжатии).
исходные данные принять по таблице 1.
Таблица 1 – исходные данные для расчета компрессора
| № п/п в журнале | р1, МПа | р2, МПа | n | Т1, К | M, кг | № п/п в журнале | р1, МПа | р2, МПа | n | Т1, К | М, кг |
| 1 | 0,10 | 0,30 | 1,20 | 285 | 2,0 | 17 | 0,15 | 1,10 | 1,22 | 345 | 1,9 |
| 2 | 0,10 | 0,40 | 1,22 | 290 | 2,2 | 18 | 0,15 | 1,20 | 1,23 | 340 | 1,8 |
| 3 | 0,10 | 0,50 | 1,23 | 295 | 2,3 | 19 | 0,15 | 1,30 | 1,24 | 335 | 1,7 |
| 4 | 0,10 | 0,60 | 1,24 | 300 | 2,4 | 20 | 0,15 | 1,40 | 1,25 | 330 | 1,6 |
| 5 | 0,10 | 0,70 | 1,25 | 305 | 2,5 | 21 | 0,20 | 0,80 | 1,26 | 325 | 1,5 |
| 6 | 0,10 | 0,80 | 1,26 | 310 | 2,6 | 22 | 0,20 | 0,90 | 1,27 | 320 | 1,4 |
| 7 | 0,10 | 0,90 | 1,27 | 315 | 2,7 | 23 | 0,20 | 1,00 | 1,28 | 315 | 1,3 |
| 8 | 0,10 | 1,00 | 1,28 | 320 | 2,8 | 24 | 0,20 | 1,10 | 1,29 | 310 | 1,2 |
| 9 | 0,10 | 1,10 | 1,29 | 325 | 2,7 | 25 | 0,20 | 1,20 | 1,30 | 305 | 1,5 |
| 10 | 0,10 | 1,20 | 1,30 | 330 | 2,6 | 26 | 0,20 | 1,30 | 1,31 | 300 | 1,6 |
| 11 | 0,15 | 0,50 | 1,31 | 335 | 2,5 | 27 | 0,20 | 1,40 | 1,32 | 295 | 1,7 |
| 12 | 0,15 | 0,60 | 1,32 | 340 | 2,4 | 28 | 0,20 | 1,50 | 1,33 | 290 | 1,8 |
| 13 | 0,15 | 0,70 | 1,33 | 345 | 2,3 | 29 | 0,20 | 1,60 | 1,34 | 285 | 1,9 |
| 14 | 0,15 | 0,80 | 1,34 | 350 | 2,2 | 30 | 0,20 | 1,70 | 1,35 | 280 | 2,0 |
| 15 | 0,15 | 0,90 | 1,35 | 355 | 2,1 | 31 | 0,10 | 0,60 | 1,32 | 340 | 2,4 |
| 16 | 0,15 | 1,00 | 1,20 | 359 | 2,0 | 32 | 0,15 | 1,00 | 1,28 | 320 | 2,8 |
|
|
|
1. Рассчитать
1.1. параметры в начале сжатия: удельный объем v1, м3/кг, и объем V1, м3, для М кг воздуха.
1.2. параметры в конце сжатия: удельный объем v2, м3/кг и объем V2, м3, для М кг воздуха; температуру Т2, К (для изотермического, адиабатного и политропного сжатия).
|
|
|
1.3. для привода компрессора: удельную работу ℓ, Дж/кг, и работу L, Дж, для М кг воздуха (для изотермического, адиабатного и политропного сжатия).
1.4. изменение удельной энтропии ∆s, Дж/(К·кг) и энтропии ∆S, Дж/К, для М кг воздуха (для изотермического, адиабатного и политропного сжатия).
2. рассчитанный цикл вычертить в рv и Тs координатах (в масштабе).
3. Вычертить индикаторную диаграмму идеального и реального одноступенчатого компрессора в рv-координатах (б/м).
4. ответить на контрольные вопросы
4.1. назначение компрессора?
4.2. какие допущения делаются при изучении идеального компрессора, отличающие его от реального компрессора?
общие теоретические положения
компрессор– машина для сжатия и перемещения газов со степенью сжатия ε >1,1.
Торможение трамваев, поездов ж/д транспорта производится с помощью воздуха, сжимаемого в компрессоре. Сжатый воздух от компрессоров подается в шахты для отбойных молотков, в доменные печи, широко применяется для пневмотранспорта и других технических целей (элемент ТГУ). Компрессоры приводятся в действие от тепловых двигателей, от электродвигателей, следовательно, компрессор – это машина, не вырабатывающая энергию, а потребляющаяее. Поэтому понятно стремление проводить сжатие рабочего тела в компрессоре по термодинамическим процессам, которые требуют минимальной затраты работы. Термодинамика сжатия рабочего тела в компрессоре одинакова для любых типов компрессоров.
Классификация
По принципу выполняемой работы:
· объемные компрессоры, в которых происходит повышение давления сжатия за счет уменьшения объема рабочего пространства. К ним относятся – поршневые компрессоры с возвратно-поступательным движением поршней, ротационные с вращающими поршнями и зубчатые;
· лопастные – центробежные, осевые;
· струйные;
· винтовые.
По роду сжимаемого газа:
· воздушные;
· газовые (кислородные, фреоновые и др);
· паровые.
По создаваемому давлению:
· низкого давления ризб = 2…0 ат (0, …1,0 Мпа);
· среднего давления ризб= 10…100 ат (1,0…10 Мпа);
· высокого давления ризб = 100…1000 ат (10…100 Мпа); пределы даны для воздуха.
поршневые компрессоры
по расположению оси цилиндра: горизонтальные; вертикальные; U-образные; W-образные.
По числу ступеней: одноступенчатые; 2-х ступенчатые; многоступенчатые.
По числу цилиндров: одноцилиндровые; 2-х цилиндровые; многоцилиндровые.
По способу охлаждения цилиндров и промежуточных холодильников: с воздушным охлаждением (небольшие передвижные компрессоры); с водяным охлаждением (стационарные компрессоры).
По способу установки: передвижные; стационарные.
На рисунке 1 приведена схема поршневого компрессора.
|
Рисунок 1 – Схема одноступенчатого поршневого компрессора компрессора:
1 – поршень; 2 – всасывающий клапан; 3 – нагнетательный клапан;
4 – цилиндр
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 264; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!