Термодинамика. записка. Курсовая работа по дисциплине Термодинамика энергосистем на тему Расчет цикла гту с регенерацией теплоты

• Название: Курсовая работа по дисциплине Термодинамика энергосистем на тему Расчет цикла гту с регенерацией теплоты
• Анкор: Термодинамика
• Дата: 20.12.2022
• Размер: 248.47 Kb.
• Имя файла: записка.docx
• Тип: Курсовая; #854873
• страница: 7 из 7

Работа турбины и компрессора

Для расчета работы турбины l_т необходимо рассчитать

С помощью формул рассчитываются средние молярные теплоемкости воздуха и компонентов продуктов сгорания:

t_e = 696,2881108 ^oC;

t_z = 1260,00 ^oC;

C̅p_O2= 29,44+0,0034*(696,2881108+1260,00) = 36,0910478 кДж/(кмоль*К) ;

C̅p_N2= 28,733+0,00248*(696,2881108+1260,00) = 33,58435251 кДж/(кмоль*К) ;

C̅p_H2O = 33,029+0,0056*(696,2881108+1260,00) = 43,98366697 кДж/(кмоль*К) ;

C̅p_C02= 38,076+0,01076*(696,2881108+1260,00) = 59,12461011 кДж/(кмоль*К) ;

Средние массовые теплоемкости на участке z-e:

Cp_O2 = C̅p_O2/μ_O2 = 36,0910478/32 = 1,127845244 кДж/(кг К) ;

Cp_N2 = C̅p_N2/μ_N2 = 33,58435251/28 = 1,199441161 кДж/(кг К) ;

Cp_H2O = C̅p_H2O/μ_H2O = 43,98366697/18 = 2,443537054 кДж/(кг К) ;

Cp_CO2 = C̅p_C02/μ_CO2 = 59,12461011/44 = 1,343741139 кДж/(кг К) ;

Cp_г = ∑g_ic_i = g_O2 Cp_O2 + g_N2 Cp_N2 + g_H2O Cp_H2O + g_CO2 Cp_CO2 = 0,136794722+ + 0,89319418 + 0,093507133 + 0,128688803 = 1,252184837 кДж/(кг К) ;

Работа турбины:

l_т= (T_z–T_e)= 696,1905302)=705993,6689 Дж/кг;

Для расчета работы компрессора необходимо рассчитать

t_с = 209,1274368 ^oC;

t_а = 6,85 ^oC;

C̅p_воздух = 28,798+0,00268*(209,1274368+6,85) = 29,37681953 кДж/(кмоль*К) ;

Cp_воздух = C̅p_воздух/μ_в =29,37681953/29 = 1,012993777 кДж/(кг К) ;

Работа компрессора:

l_к= (T_а–T_с)= 6,85)=-204905,7847 Дж/кг;

2.5 Расчет температур T₁ и T₂

σ = =>

T₁ = σ ( ) + = 0,55 (969,3405302-482,2774368)+ 482,2774368 = =750,1621382 К;

Задаём T₂ = 725,3624 К

Необходимо рассчитать и

С помощью формул рассчитываются средние молярные теплоемкости воздуха и компонентов продуктов сгорания:

t₂ = 452,21 ^oC;

t_e = 696,1905302 ^oC;

C̅p_O2= 29,44+0,0034*(452,21+696,1905302) = 33,34456996 кДж/(кмоль*К) ;

C̅p_N2= 28,733+0,00248*(452,21+696,1905302) = 31,58103927 кДж/(кмоль*К) ;

C̅p_H2O = 33,029+0,0056*(452,21+696,1905302) = 39,46005641 кДж/(кмоль*К) ;

C̅p_C02= 38,076+0,01076*(452,21+696,1905302) = 50,43281553 кДж/(кмоль*К) ;

Средние массовые теплоемкости на участке c-1:

Cp_O2 = C̅p_O2/μ_O2 = 33,34456996/32 = 1,042017811 кДж/(кг К) ;

Cp_N2 = C̅p_N2/μ_N2 = 31,58103927/28 = 1,12789426 кДж/(кг К) ;

Cp_H2O = C̅p_H2O/μ_H2O = 39,46005641/18 = 2,192225356 кДж/(кг К) ;

Cp_CO2 = C̅p_C02/μ_CO2 = 50,43281553/44 = 1,146200353 кДж/(кг К) ;

= ∑g_ic_i = g_O2 Cp_O2 + g_N2 Cp_N2 + g_H2O Cp_H2O + g_CO2 Cp_CO2 = 0,126384837+0,839914971+0,083890157+0,109770511=1,15996047 кДж/(кг К);

t_с = 209,13 ^oC;

t₁ = 477,0121382 ^oC;

C̅p_воздух = 28,798+0,00268*(209,13+477,0121382) = 30,63685406 кДж/(кмоль*К);

= C̅p_воздух/μ_в =30,63685406/29 = 1,056443243 кДж/(кг К) ;



= 725,3624043 К;

2. Расчет КПД теоретического цикла с учетом регенерации

Для расчета q_1р и q_2р необходимо найти и

С помощью формул рассчитываются средние молярные теплоемкости воздуха и компонентов продуктов сгорания:

t_z = 1260,00 ^oC;

t₁ = 477,01 ^oC;

C̅p_O2= 29,44+0,0034*(477,01+1260,00) = 35,34584127 кДж/(кмоль*К) ;

C̅p_N2= 28,733+0,00248*(477,01+1260,00) = 33,0407901 кДж/(кмоль*К) ;

C̅p_H2O = 33,029+0,0056*(477,01+1260,00) = 42,75626797 кДж/(кмоль*К) ;

C̅p_C02= 38,076+0,01076*(477,01+1260,00) = 56,76625061 кДж/(кмоль*К) ;

Средние массовые теплоемкости на участке z-1:

Cp_O2 = C̅p_O2/μ_O2 = 35,34584127/32 = 1,10455754 кДж/(кг К) ;

Cp_N2 = C̅p_N2/μ_N2 = 33,0407901/28 = 1,180028218 кДж/(кг К) ;

Cp_H2O = C̅p_H2O/μ_H2O = 42,75626797/18 = 2,375348221 кДж/(кг К) ;

Cp_CO2 = C̅p_C02/μ_CO2 = 56,76625061/44 = 1,290142059 кДж/(кг К) ;

= ∑g_ic_i = g_O2 Cp_O2 + g_N2 Cp_N2 + g_H2O Cp_H2O + g_CO2 Cp_CO2 = 0,13397019+0,878737841+0,090897742+0,12355567=1,227161443 кДж/(кг К) ;

Количество подведенного тепла:

q_1p= 960852,514 Дж/кг

С помощью формул рассчитываются средние молярные теплоемкости воздуха и компонентов продуктов сгорания:

t_a = 6,85 ^oC;

t₂ = 452,2124043 ^oC;

C̅p_O2= 29,44+0,0034*(452,2124043+6,85) = 31,00081217 кДж/(кмоль*К) ;

C̅p_N2= 28,733+0,00248*(452,2124043+6,85) = 29,87147476 кДж/(кмоль*К) ;

C̅p_H2O = 33,029+0,0056*(452,2124043+6,85) = 35,59974946 кДж/(кмоль*К) ;

C̅p_C02= 38,076+0,01076*(452,2124043+6,85) = 43,01551147 кДж/(кмоль*К) ;

Средние массовые теплоемкости на участке z-1:

Cp_O2 = C̅p_O2/μ_O2 = 31,00081217/32 = 0,96877538 кДж/(кг К) ;

Cp_N2 = C̅p_N2/μ_N2 = 29,87147476/28 = 1,066838384 кДж/(кг К) ;

Cp_H2O = C̅p_H2O/μ_H2O = 35,59974946/18 = 1,977763859 кДж/(кг К) ;

Cp_CO2 = C̅p_C02/μ_CO2 = 43,01551147/44 = 0,977625261 кДж/(кг К) ;

= ∑g_ic_i = g_O2 Cp_O2 + g_N2 Cp_N2 + g_H2O Cp_H2O + g_CO2 Cp_CO2 = 0,117501368+0,79444817+0,075683332+0,093626235=1,081259106 кДж/(кг К);

q_2p= 481552,15 Дж/кг;

2. Построение p-v диаграммы

P_a ν_a = P₁ ν₁ = P₁ ν₂ = …

Зададим ν₁, ν₂, ν₃, ν₄, ν₅, ν₆. При этом:

ν_z< ν₁, ν₂, ν₃, ν₄, ν₅, ν₆ < ν_{e новое}

ν₁ = 1,005528634 м³/кг;

ν₂ = 1,20663436 м³/кг;

ν₃ = 1,447961233 м³/кг;

ν₄ = 1,737553479 м³/кг;

ν₅ = 2,085064175 м³/кг;

ν₆ = 2,373930592 м³/кг;

Далее вычислим значения p₁, p₂, p₃, p₄, p₅, p₆.

P₁ = 384702,4028 Па;

P₂ = 302550,4107 Па;

P₃ = 237941,719 Па;

P₄ = 187130,0108 Па;

P₅ = 147168,9837 Па;

P₆ = 124043,1687 Па;

По полученным данным строится диаграмма

2. Построение T-s диаграммы

= = 1,275439036 кДж/К;

По полученным данным строится T-s диаграмма

Вывод

При выполнении курсовой работы был подробно изучен цикл ГТУ с регенерацией теплоты и получены более глубокие основы для специальных курсов - теории горения, теории воздушно-реактивных двигателей.

В данной курсовой работе:

1. Рассчитан идеальный цикл, когда рабочим телом являлся воздух;

2. Определен состав продуктов сгорания и коэффициент избытка воздуха - α;

3. Рассчитан теоретический цикл с расширением продуктов сгорания;

4. Построены циклы в координатах p-v и T-s.
Список литературы

1. 
   Арсланова, София Ниязовна. Расчет циклов тепловых двигателей: учебно-методическое пособие по курсовой работе / С. Н. Арсланова, Н. А. Тукмакова; автор. ред. - Казань, 2020. - 38 с. - URL: http://elibs.kai.ru/_docs_file/480/HTML/index.html
   
2. 
   Бурдаков, В.П. Термодинамика: в 2-х.: учеб. пособие для студ. Вузов / В.П. Бурдаков, Б.В. Дзюбенко, С.Ю. Меснянкин, Т.В. Михайлов – М.: Дрофа. Ч.1: Основной курс. – 2009. – 479 с.
   
3. 
   Шатров, М.Г. Теплотехника: учебник для студ. вузов / М.Г. Шатров [и др.]; под ред. М.Г. Шатрова. – М.: Академия, 2011. – 288 с.
   
4. 
   Сахин, В.В. Термодинамика энергетических систем: Книга 2: Техническая термодинамика: учебное пособие / В.В. Сахин. – Санкт-Петербург: БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова, 2014. – 226 с.