РГР по технической термодинамике. 1 Задача 1. Термодинамический расчёт цикла реального компрессора 4

• Название: 1 Задача 1. Термодинамический расчёт цикла реального компрессора 4
• Дата: 30.05.2018
• Размер: 0.94 Mb.
• Имя файла: РГР по технической термодинамике.docx
• Тип: Задача; #45366
• страница: 2 из 3

ВВЕДЕНИЕ
Для стабилизации и укрепления положительных тенденций в развитии экономики нашей страны необходимо широкое обновление средств и методов производства, использование высокопроизводительных энерго и ресурсосберегающих технологий и оборудования, способных обеспечить выпуск конкурентоспособной на мировом рынке продукции. Такое оборудование и технологии отличаются наличием оптимальной теплоизоляции, широким применением приемов регенерации и утилизации тепла, трансформации различных видов энергии друг в друга.

Тепловые процессы получили самое широкое распространение в технике, и сегодня очень трудно назвать оборудование или технологию, где бы тепловая энергия не играла определяющей роли. Тепло используется как для выработки механической и электрической энергии, так и для проведения и интенсификации технологических процессов. Широкое распространение нашли также холодильные установки умеренного и глубокого охлаждения, установки для разделения воздуха, газотурбинные установки для дожигания вредных отходов и другое оборудование. Энергетическая эффективность и степень совершенства такого оборудования определяется тем, насколько широко и правильно был проведен термодинамический анализ еще на этапе их проектирования.

Для анализа процессов трансформации различных видов энергии в таких машинах и установках в термодинамике используется метод циклов, сущность которого состоит в том, что путем некоторого упрощения и идеализации реальных процессов рабочий процесс устройства описывают рядом последовательных термодинамических процессов, в результате которых рабочее тело (обычно газ или пар) приходит в первоначальное состояние. Такие круговые процессы или циклы могут повторяться неограниченное число раз, каждый раз сопровождаясь определенной трансформацией и перераспределением подводимой извне энергии.
1. Задача №1. Термодинамический расчёт цикла реального компрессора

1. 
   Содержание задачи №1
   

Провести термодинамический расчет цикла реального компрессора предназначенного для сжатия газа, поступающего в компрессор, заданного параметрами: p_вс=0,098 МПа, Т_вс=283,15 К, =4,8, =0,04, Т_2-3=20 К, n₁₌1,35_, n₂=1,1, Z=750об/мин, V_h=0,035 м³, газ О₂. При расчёте считать теплоемкость газа не зависящей от температуры. Результаты расчёта занести в таблицы 1-3.

2. 
   Краткое описание цикла реального компрессора
   

Для анализа задан цикл реального поршневого компрессора. Ограничимся самым кратким описанием такого цикла.

Для сжатия газов в технике широко применяются поршневые компрессоры. Основными частями таких компрессоров являются цилиндр с поршнем, приводной кривошипно-шатунный механизм и автоматические клапаны.




Рисунок 1.1. Схема реального компрессора Рисунок 1.2. p-vдиаграмма реального компрессора





На рисунке 1,поршень 2 совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре 1, при чем при движении с лева на право открывается всасывающий клапан 3 и полость цилиндра заполняется газом ( при постоянном давлении  p₁). При обратном движении поршень сжимает газ в цилиндре (до давления p₂). При заданном давлении открывается нагнетательный клапан 4, и поршень выталкивает газ в нагнетательную линию трубопровода. Перед новым ходом поршня давление в цилиндре теоретически мгновенно снижается от p₂до p₁ .

На рисунке 2 приведена идеализированная p-v диаграмма, наглядно отображающая основные процессы цикла реального компрессора. Здесь процесс 1-2 – политропное сжатие газа от давления p_вс до давления p_выт. 2-3 – процесс выталкивания газа через открывшийся выпускной клапан. Процесс 3-4 – обратное расширение сжатого газа во время движения поршня от верхней мертвой точки к нижней. При этом выпускной клапан закрывается и происходит политропное расширение газа до тех пор, пока давление в цилиндре не достигнет величины p_вс. Тогда открывается всасывающий клапан и начинается процесс 4-1 – всасывание новой порции газа. Далее процессы повторяются.

Основными характеристиками цикла являются:

-степень повышения давления в компрессоре β=p_выт/p_вс=p₂/p₁;

-относительная величина вредного пространства α=V_вр/V_h;

-увеличение температуры газа в процессах сжатия и выталкивания Т_1-2 и Т_2-3.

3. 
   Расчет цикла реального компрессора
   

1. 
   Определение параметров характерных точек цикла
   

Точка 1. Параметры р₁ и T₁ заданы (p_вс и T_вс соответственно), величину удельного объема v₁ находим, воспользовавшись уравнением состояния идеального газа:

м³/кг. (1.1)

Находим объем воздуха в начале сжатия:

м³. (1.2)

Масса воздуха в начале сжатия:

кг. (1.3)

Точка 2. Поскольку β= p₂/p₁, то МПа. (1.4)

Находим температуру T_2, =:

К. (1.5)

Удельный объем v₂ находим из уравнения состояния идеального газа:

м³/кг. (1.6)

Так как масса m₂ = m₁ = 0,0487 кг, то объем воздуха:

м³. (1.7)

Точка 3. МПа.

Температура T₃:

К. (1.8)

Величину v₃ находим из уравнения состояния идеального газа:

м³/кг. (1.1)

Объем V₃:

м³. (1.9)

Тогда масса m₃:

кг. (1.10)

Точка 4. МПа.

Так как процесс 3-4 политропный, для него можно записать:

(1.11)

откуда:

м³. (1.12)

Масса m₄ = m₃ = кг, тогда находим объем V₄:

м³/кг. (1.7)

Величину T₄ находим из уравнения состояния идеального газа:

К. (1.5)

Находим массу выталкиваемого за цикл газа:

кг.

В действительности масса в точке 1 не равна m₁. Поэтому рассчитаем величину m₁ во втором приближении, считая теплоемкость газа постоянной и принимая, что ранее приведенное значение m₁ = m_вс – это лишь первое приближение. Величина m₁ во втором приближении:

кг.



В действительности температура в точке 1 не равна T_вс, а является температурой адиабатического смешения m₄ воздуха с температурой T₄ и Δm воздуха с температурой T_вс. Поэтому рассчитаем величину T₁ во втором приближении, считая теплоемкость газа постоянной и принимая, что ранее приведенное значение T₁ = T_вс – это лишь первое приближение. Величина T₁ во втором приближении:

К. (1.14)

Соответсвенно необходимо пересчитать некоторые характеристики точек во втором приближении:

Точка 1.

м³/кг. (1.15)

Точка 2.

м³/кг. (1.6)

К. (1.5)

==0,0467 кг.

м³. (1.7)

Точка 3.

К. (1.8)
м³/кг. (1.1)

кг. (1.10)

Точка 4.

=0,00549 кг.

(1.12)

К. (1.5)

м³. (1.7)
1.3.2. Расчет термодинамических процессов
Процесс 1-2. Это политропный процесс. Рассчитаем показатель политропы:

(1.16)

Работа за процесс 1-2:



Находим тепло за процесс 1-2:

(1.18)

Изменения внутренней энергии, энтальпии и энтропии за процесс 1-2:

(1.19)

кДж. (1.20)

(1.21)

Процесс 2-3. Процесс протекает с уменьшением массы газа в цилиндре, поэтому для него можно рассчитать только работу выталкивания:

(1.22)

Процесс 3-4. Процесс политропный. Рассчитываем его аналогично процессу 1-2:

Работа за процесс 3-4:

(1.17)

Находим тепло за процесс 3-4:

(1.18)

Изменения внутренней энергии, энтальпии и энтропии за процесс 3-4:

(1.19)

(1.20)

(1.21)

Процесс 4-1. Процесс протекает с увеличением массы газа в цилиндре, поэтому для него можно рассчитать только работу выталкивания:

(1.17)
1.3.3. Расчет характеристик цикла
Работа за цикл (работа на привод компрессора):

(1.21)

Рассчитываем теоретическую мощность привода:

(1.22)

Величина объемного КПД:


(1.23)
Результаты расчетов заносим в сводные таблицы

Таблица 1.1

Параметры характерных точек цикла

Наименование					Значения параметров
					p, МПа			V, м3				T, К		v, м3/кг		m, кг
Параметры точек		1 2 3 4			0,098 0,4704 0,4704 0,98			0,0364 0,0114 0,014 0,00582				295,567 443,156 463,156 401,497		0,779 0,244 0,255 1,0611		0,0467 0,0467 0,00549 0,00549
Таблица 1.2 Характеристики процесса
			Q, кДж				L, кДж				U, кДж		H, кДж		S, кДж/ К
Характеристики процессов	1-2 2-3 3-4 4-1		-0,644 - 0,642 -				-5,1 -4,7303 0,876 3,0163				4,507 - -0,22 -		6,3 - -0,3103 -		-0,0017 - 0,000154 -
Таблица 1.3 Характеристики цикла
Работа на привод				Lпр, кДж		-5,94
Мощность привода				пр, кВт		74,25
Объемный КПД				ηоб		0,873

1.3.4. Построение T-s диаграммы цикла
По результатам расчетов строим T-s диаграмму реального компрессора:

Рисунок 1.3. T-s диаграмма цикла реального компрессора

Задача №2. Термодинамический расчёт цикла ДВС
2.1. Содержание задачи №2
Провести термодинамический расчет цикла поршневого ДВС (цикла со смешанным подводом теплоты), заданного следующими параметрами:









p₁₌0,08 МПа, T₁=318,15 К, ε=10, λ=1,5, ρ=1,35, n₁=1,28, n₂=1,14.
2.2. Краткое описание цикла поршневого ДВС
Для анализа задан цикл поршневого ДВС со смешанным подводом тепла, который реализуется в современных быстроходных дизельных двигателях. Мы ограничимся самым кратким описанием.

На рис. 4 приведена идеализированная p-v диаграмма, наглядно отображающая основные процессы такого цикла.

Рисунок 2.1. p-v диаграмма цикла ДВС

Во время хода всасывания (на диаграмме не показан) атмосферный воздух, проходя через систему фильтров и открытый всасывающий клапан, засасывается в цилиндр двигателя. В конце всасывания (точка 1 на диаграмме) всасывающий клапан закрывается и по мере перемещения поршня к верхней мертвой точке (ВМТ) происходит политропное сжатие воздуха (процесс 1-2). Ввиду

быстротечности этого процесса характер его близок к адиабатному, и температура воздуха к концу сжатия (точка 2) сильно увеличивается. Поэтому дизельное топливо, которое впрыскивается в цилиндр под большим давлением через специальную форсунку в мелкодисперсном виде, очень быстро испаряется и самовоспламеняется. Первые порции при этом сгорают практически мгновенно (процесс 3-4). Для интенсификации процессов топливо часто впрыскивают в специальную предкамеру из жаростойкой стали, имеющую очень высокую температуру.

Последующие порции топлива сгорают по мере их попадания в цилиндр во время перемещения поршня от ВМТ. При этом давление в цилиндре практически не изменяется (процесс 3-4). Далее совершается политропное расширение продуктов сгорания (процесс 4-5), по окончании которого, когда поршень приходит в нижнюю мертвую точку, открывается выпускной клапан (точка 5) и во время хода выталкивания продукты сгорания выбрасывается в атмосферу. Поскольку суммарная работа процессов всасывания и выталкивания практически равна нулю, идеализируя картину, их заменяют одним изохорным процессом отвода тепла (процесс 5-1).

Основными характеристиками цикла являются:

• 
  степень сжатия ε = v₁ / v₂;
  
• 
  степень повышения давления λ = р₃ / р₂;
  
• 
  степень предварительного расширения ρ = v₄ / v₃;
  
• 
  показатели политроп сжатия и расширения п₁и п₂.
  

2.3. Расчет цикла поршневого ДВС

Молярные массы составляющих смеси:









Молярная масса смеси:

(2.1)
M.

Газовые постоянные составляющих смеси берём из сборника задач по технической термодинамике О.М. Рабиновича:








Универсальная газовая постоянная смеси:

(2.2)



Коэффициент a для смеси:



(2.3)



(2.4)

Коэффициент b для смеси:



(2.5)
2.3.1.Определение параметров характерных точек цикла
Точка 1.







Точка 2.







Точка 3.







Точка 4.






Точка 5.

2. 
   Расчет термодинамических процессов
   

Процесс 1-2.

Рассчитываем средние теплоёмкости:





(2.13)

(2.14)

Рассчитываем показатель адиабаты:



Рассчитываем среднюю теплоёмкость политропы:

(2.17)









Процесс 2-3.









(2.20)



Процесс 3-4.













Процесс 4-5.



(2.14)





(2.17)



(2.19)

(2.20)



Процесс 5-1.









(2.20)

2. 
   Рассчет характеристик цикла
   

Работа за цикл:

(2.24)

Количество подведенного тепла:

. (2.25)

Термический КПД цикла:



Термический КПД цикла Карно:



Коэффициент заполнения цикла:



Работа за цикл Карно:

=343,849 кДж/кг. (2.29)

Результаты расчетов заносим в сводную таблицу

Таблица 2.1Параметры характерных точек цикла

	1	2	3	4	5
р, МПа	0,08	1,524	2,286	2,286	0,232
v, м3/кг	1,07	0,107	0,107	0,144	1,07
Т, К	318,15	606,06	909,09	1227,271	922,61

Таблица 2.2 Характеристики процессов

	1-2	2-3	3-4	4-5	5-1
q, кДж/кг	-67,66	265,757	395,817	330	-515
l, кДж/кг	-298,192	0	91,440	631	0
Δu, кДж/кг	231,48	265,757	303,544	-289	-515
Δh, кДж/кг	315,261	353,636	395,817	-375	-690
Δs, Дж/(кг·К)	-0,145	0,355	0,3732	0,31	-0,9

Таблица 2.3 Характеристики цикла

Работа за цикл	lц, кДж	424,248
Количество подведенной теплоты за цикл	q1, кДж	991,574
Термический КПД цикла	ηt	0,4278
Термический КПД цикла Карно	ηtК	0,7408
Коэффициент заполнения цикла	К	0,4494

2.3.4. Построение T-s диаграммы цикла ДВС
По результатам расчетов строим T-s диаграмму ДВС:



Рисунок 2.2. T-s диаграмма цикла ДВС
2.3.5 Построение p-v диаграммы цикла ДВС
По результатам расчетов строим p-v диаграмму ДВС:



Рисунок 2.3. p-v диаграмма цикла ДВС

3 Задача №3. Термодинамический расчёт цикла ГТУ
3.1 Содержание задачи №3
Провести термодинамический расчёт цикла газотурбинной установки (ГТУ), заданного следующими параметрами:









p₁₌0,08 МПа, T₁=308,15 К, ε=10, β=3,7, ρ=2,7, n₁=1,24, n₂=1,15.
3.2. Краткое описание цикла ГТУ
Газотурбинные установки (ГТУ) относятся к числу двигателей внутреннего сгорания. Газ, получившийся в результате сгорания топлива в камере сгорания, направляется в турбину. Продукты сгорания, расширяясь в сопловом аппарате и частично на рабочих лопатках турбины, производят на колесе турбины механическую работу.


Рисунок 3.2 Упрощённая схема ГТУ

Рисунок 3.1. p-v диаграмма ГТУ

Как видно из диаграммы в процессе 1-2 происходит адиабатное сжатие рабочего тела. В изобарном процессе 2-3 к рабочему телу подводится некоторое количество теплоты q₁от ВИТ. По адиабате 3-4 рабочее тело расширяется до первоначального давления p₄=p₁и по изобаре 4-1 приводится к параметрам точки 1 с отводом теплоты q₂ НИТ.
3.3. Расчет цикла ГТУ
3.3.1. Определение параметров характерных точек цикла
Из задачи № 2 берём газовую постоянную смеси:



Точка1.







Точка 2.







Точка 3.







Точка 4.






3.3.2. Расчет термодинамических процессов
Процесс 1-2.





Показатель адиабаты:









2.19)





Процесс 2-3.













Процесс 3-4.





Показатель адиабаты:















Процесс 4-1.













3.3.3. Расчет характеристик цицкла
Расчет параметров цикла:



Количество подведенного тепла:



Термический КПД цикла:



Термический КПД цикла Карно:



Коэффициент заполнения цикла:



Работа за цикл Карно:

=685,5 кДж/кг. (3.3)

Результаты расчетов заносим в сводную таблицу

Таблица 3.1 Параметры характерных точек цикла

	1	2	3	4
P, МПа
v,
T, K	308,15	396,64	1070,928	902,896

Таблица 3.2 Характеристики процессов.

	1-2	2-3	3-4	4-1
q, кДж/кг		797	165	-680
, кДж/кг		632,886	-158,1	-505
l, кДж/кг		195,774	324,862	-172,480
h, кДж/кг		797	-208	-680
s,		1,1737	0,17	-1,281

Таблица 3.3 Характеристики цикла.

Работа за цикл	, кДж	241,231
Количество подведенной теплоты за цикл	, кДж	962
Термический КПД цикла		0,2505
Термический КПД цикла Карно		0,7123
Коэффициент заполнения цикла	K	0,2375

3.3.4 Построение T-s диаграммы цикла


Рисунок 3.3. T-sдиаграмма цикла ГТУ
3.3.5 Построение p-v диаграммы цикла

Рисунок 3.4. p-v диаграмма цикла ГТУ


4 Задача №4. Термодинамический расчёт цикла ПТУ
4.1 Содержание задачи №4

Провести термодинамический расчет цикла ПТУ с промежуточным перегревом пара , заданного параметрами  пара перед первой ступенью турбины р₁=2,1 МПа; t ₁= 330 °C , перед второй ступенью турбины  р_п1=0,7 МПа; t_п1= 240°C , перед третьей ступенью турбины  р_п2=0,35 МПа; t_п2= 290°C и давлением в конденсаторе  р_к=0,07 МПа.

4.2 Краткое описание цикла ПТУ

Паросиловые установки занимают ведущее место в общей энергетике страны и относятся к двигателем внешнего сгорания. Сжигание топлива здесь организовано в специальных паровых котлах, расположенных отдельно. Продукты сгорания являются лишь промежуточным теплоносителем (в отличие от ДВС и ГТУ), а рабочим телом служит обычно вода и водяной пар.

На рисунке 4.1 приведена схема паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина с перегревом пара. Установка включает в себя паровой котел 1, где в результате сжигания топлива выделяется большое количество тепла, которое передается находящейся здесь воде и расходуется на ее нагрев и превращение в водяной пар. Далее насыщенный пар направляется в трубки специального теплообменника (пароперегреватель 2), где получает дополнительно тепло от дымовых газов, протекающих в межтрубном пространстве, и перегревается. Перегретый пар при высоком давлении и температуре направляется в паровую турбину 3, где расширяется, совершая механическую работу, которая идет на привод электрогенератора 4. Давление и температура пара при этом понижаются и отработанный пар попадает в другой теплообменник – конденсатор 5, где, отдавая тепло охлаждающей воде, полностью конденсируется, а затем насосом 6 образовавшийся конденсат снова закачивается в паровой котел и цикл повторяется. Отметим, что в течение цикла рабочее тело дважды меняет свое агрегатное состояние, причем процессы кипения и конденсации протекают при постоянстве давлений в паровом котле и в конденсаторе, соответственно.



Рисунок 4.1 Схема паросиловой установки

На рисунках 4.2 и 4.3 на фоне пограничных кривых приведены p–v и h–s диаграммы описанного цикла, наглядно иллюстрирующие все особенности протекающих процессов. Цикл обычно начинают с процесса расширения пара в турбине. Если пренебрегать необратимыми потерями, то процесс 1–2 – это процесс адиабатного расширения, и на h–s диаграмме он изображается отрезком вертикали. В процессе расширения давление и температура пара уменьшаются до Т2 = Тн2 и р2, как правило, пар становится влажным со степенью сухости x ≈ 0,95. Процесс 2–3 – это конденсация отработанного пара, и как это понятно из схемы установки, он протекает при постоянстве давления р2 в конденсаторе. Температура при этом остается неизменной и равной Тн2. При работе насоса давление конденсата увеличивается до р3 = р1, а температура Т, удельный объем v и энтальпия h практически не изменяются (v4 = v3, h4 = h3), поскольку воду можно считать несжимаемой жидкостью. Под высоким давлением вода попадает в паровой котел и сначала нагревается там до температуры насыщения Тн1 при этом давлении рн1 (процесс 4–5), а затем выкипает (процесс 5–6). Оба эти процесса проходят при p = const и сопровождаются увеличением энтальпии. Энтальпия пара еще более увеличивается в процессе его изобарного перегрева 5–6 в пароперегревателе. Завершая описание процессов, отметим, что на рис. 1.77 левые части обоих диаграмм приведены в утрированно растянутом по абсциссе масштабе. Если изобразить процессы в одинаковом масштабе, то и линия 3–4, и линия 4–5 практически сольются с осью ординат. Исходными параметрами цикла обычно являются значения р1, Т1 и р2. Это позволяет с помощью таблиц или h–s диаграммы определить все (p, v, T, h и s) параметры характерных точек цикла и рассчитать основные его характеристики: количество подводимого q1 и отводимого q2 за цикл тепла, термический КПД цикла ηt, удельный расход пара d0,

удельный расход тепла q и др.



Рисунок 4.2 p–v диаграмма цикла ПТУ Рисунок 4.3 h–s диаграмма цикла ПТУ

4.3. Расчет цикла ПТУ с промежуточным перегревом пара
4.3.1.Определение параметров характерных точек
Для определения параметров p, v, t, hи sкаждой из характерных точек цикла воспользуемся таблицами теплофизических свойств воды и водяного пара.

p₂ = p₃ = p_к = 0,07 МПа;



p_а = p_в = p_n1 = 0,9 МПа;

p_c = p_d = p_п2 = 0,35 МПа;

t_в = t_n1 = 270 ⁰C;

t_d = t_n2 = 290 ⁰C.
Точка 1.

Давление и температура здесь заданы: р₁ = 2,1 МПа, t ₁= 330 °C. Пользуясь таблицами теплофизических свойств воды и водяного пара определяем значения остальных параметров: v₁ = 0,12782 м³/кг, h₁ = 3090,42 кДж/кг, s₁ = 6,85668 кДж/кг∙К.

Точка а.

s_а=s₁=6,85668 кДж/кгK.

p_а=0,7 МПа.

s₁₉₀=6,839 кДж/кгK.

s₂₀₀=6,8844 кДж/кгK.

v₁₉₀=0,3 м³/кг.

v₂₀₀=0,2924 м³/кг.

h₁₉₀=2822,6 кДж/кг.

h₂₀₀=2845,3 кДж/кг.

+ (4.1)

^оС.

+ . (4.2)

= 0,29578 кДж/кг.

+ . (4.3)

2832,7097 кДж/кг∙К.

Точка b.

P_b =0,7 МПа.

s_b =7,0659 кДж/кгK.

v_b=0,3292 м³/кг.

h_b=2932,8 кДж/кг.

t_b= 240^oC.

Точка с.

s_с= s_в=7,0619 кДж/кгK.

р_с=0,35 МПа.

s₁₆₀=7,0513 кДж/кгK.

s₁₇₀=7,1004 кДж/кгK.

v₁₆₀=0,5555 м³/кг.

v₁₇₀=0,5699 м³/кг.

h₁₆₀=2778,9 кДж/кг.

h₁₇₀=2800,4 кДж/кг.

= 160 + . (4.4)

= 162,973 ^oC.

= + (4.5)

= 0,55978 м³/кг.

+ (4.6)

= 2785,3 кДж/кг.

Точка d.

p_d =0,35 МПа.

S_d =7,595 кДж/кгK.

v_d=0,7358 м³/кг.

h_d=3047,9 кДж/кг.

t_d= 290^oC.

Точка 2.

S₂= S_d=7,595 кДж/кгK.

р₂=0,07 МПа.

s₁₁₀=7,5872 кДж/кгK.

s₁₂₀=7,6384 кДж/кгK.

v₁₁₀=2,503 м³/кг.

v₁₂₀=2,571 м³/кг.

h₁₁₀=2699,8 кДж/к.

h₁₂₀=2719,7 кДж/кг.

= 110 + (4.7)

= 111,5234 .

+ (4.8)

= 2,51336 м³/кг.

+ (4.9)

= 2702,83164.

Точка 3.

p₃ =0,07 МПа,

s₃ =1,1919 кДж/кгK,

v₃=0,0010359 м³/кг,

h₃=376,68 кДж/кг,

t₃= 89,93^oC.

Точка 4.

p₄ =2,1 МПа,

s₄ =1,1919 кДж/кгK,

v₄=0,0010359 м³/кг,

h₄=378,89 кДж/кг,

t₄= 89,93 ^oC.
4.3.2 Определение характеристик процессов
Теплота, подведенная к рабочему телу в паровом котле:

= - (4.10)

= 2799,4 .

= 376,68 .

= 2799,4 – 376,68 = 2422,72 .

Теплота, подведенная к рабочему в первой ступени пароперегревателя:

= - , (4.11)

=3090,4 – 2799,4 = 291.

Теплота, подведенная к рабочему телу во второй ступени пароперегревателя:

= - , (4.12)

= 2932,8 – 2832,7097 = 100,09 .

Теплота, подведенная к рабочему телу в третьей ступени пароперегревателя:

= - , (4.12)

= 3047,9 – 2783,3 = 262,6 .

Теплота, отведенная от рабочего тела в конденсаторе:

= - , (4.13)

= 2702,83 – 376,68 = 2326,15 .

Работа, полученная от рабочего тела в первой ступени турбины:

= - , (4.14)

= 3090,4 – 2832,7097 = 257,6903 .

Работа, полученная от рабочего тела во второй ступени турбины:

= - , (4.15)

= 2932,8 – 2785,3 = 147,5 .

Работа, полученная от рабочего тела в третьей ступени турбины:

= - , (4.16)

= 3047,9 – 2702,83 = 345,07.

Работа, затраченная в питательном насосе на повышение давления рабочего тела:

= - , (4.17)

= 378,9 – 376,68 = 2,1.
4.3.3.Расчет характеристик цикла
Количество подведенной к рабочему телу теплоты за цикл:

= + + + , (4.18)

= 2422,72 + 291 + 100,09 + 262,6 = 3076,41 .

Количество отведенного от рабочего тела теплоты за цикл:

= + + - , (4.19)

= 257,69 + 147,5 + 345,07 – 2,1 = 748,16.

Термический КПД цикла:

= , (4.20)

= = 0,243.

Термический КПД цикла Карно:

= 1 - = 1 - , (4.21)

= 1 – = 0,4.

Коэффициент заполнения цикла:

K = , (4.22)

K =0,486


Таблица 4.1 Параметры характерных точек цикла

	р, МПа	t, С	υ, м3/кг	h, кДж/кг	s, кДж/(кг·К)
1	2,1	330	0,12782	3090,4774	6,856
a	0,7	194,4536	0,29578	2832,7097	6,8615
b	0,7	240	0,3292	2932,8	7,0659
c	0,35	162,973	0,55978	2785,3	7,0659
d	0,35	290	0,7358	3047,9	7,595
2	0,07	111,523	2,513	2702,83	7,595
3	0,07	89,93	0,0010359	376,68	1,1919
4	2,1	97	0,0010359	378,9	1,1919

Таблица 4.2 Характеристики процессов

qnк кДж/кг	qnп1 кДж/кг		qnп2 кДж/кг			qnп3 кДж/кг		qк кДж/кг	lпт1 кДж/кг		lпт2 кДж/кг		lпт3 кДж/кг		lн кДж/кг
2422,72		291		100	262,6		2326,15			257,69		147,5		345,07		2,1

Таблица 4.3 Характеристики цикла

q1, кДж/кг	q2, кДж/кг	lц, кДж/кг	ηt,	ηtк,	К
3076,41	2326,15	748,16	0,243	0,4	0,486

4.4 Построение T-s диаграммы цикла

Рисунок 4.4. T-s диаграмма ПТУ

4.5 Построение h-s диаграммы цикла

Рисунок 4.5. h-s диграмма ПТУ

4.6 Построение p-v диаграммы цикла
Рисунок 4.6. p-vдиаграмма ПТУ
5 Задача №5. Термодинамический расчёт цикла парокомпрессионной холодильной маш
5.1 Содержание задачи №5

Провести термодинамический расчет цикла парокомпрессионной холодильной машины, заданной следующими параметрами: температура кипения хладагента в испарителе - t_и = -30 °С ,температура конденсации хладагента в конденсаторе-t_к