Курсовая по термодинамике. Курсовая ТД. Курсоваяработ а по технической термодинамике вариант 26 студент группы эд22д Парасоцкий С. А

• Название: Курсоваяработ а по технической термодинамике вариант 26 студент группы эд22д Парасоцкий С. А
• Анкор: Курсовая по термодинамике
• Дата: 28.06.2020
• Размер: 0.52 Mb.
• Имя файла: Курсовая ТД.doc
• Тип: Курсовая; #133055

Министерство образования и науки РФ

Севастопольский государственный университет

К У Р С О В А Я Р А Б О Т А
по технической термодинамике

вариант №26

Выполнил: студент группы ЭД-22д

Парасоцкий С. А.

Проверил: доцент Владецкий О.В.

Севастополь

2015г.

Содержание cтр

I. Исходные данные для расчета 3

II.Расчет состава и параметров состояния рабочего тела

Определение состава рабочей смеси 4

Определение газовых постоянных компонентов и смеси 4

Определение парциальных давлений компонентов смеси 4

Определение средних теплоемкостей рабочего тела в цикле 5

Определение показателя адиабаты 5

III. Расчет теоретического цикла Г.Т.У.

Схема Г.Т.У. с изобарным подводом теплоты 6

Определение термических параметров состояния в узловых

точках цикла и промежуточных точках для его построения 7-8

Определение калорических параметров состояния в узловых

точках цикла 8

Определение температур и энтропии промежуточных точек цикла 8-9

Определение энергетических характеристик цикла Г.Т.У. 9

Изображение цикла в p-v и T-S координатах 10-11

IV. Расчет теоретического цикла Д.В.С.

Схема рассчитываемого и принципиальная схема

термодинамического цикла 12

Определение термических параметров состояния в узловых

точках цикла и промежуточных точках для его построения 13-14

Определение калорических параметров состояния в узловых

точках цикла 15

Определение температур и энтропии промежуточных точек цикла 15-16

Определение энергетических характеристик цикла 16-17

Изображение цикла в p-v и T-S координатах 18-19

V. Список используемой литературы 20

Исходные данные для расчёта
1-й компонент: О₂

2-й компонент: СО₂

исходное давление смеси газов: р₁=0.106 МПа

исходная температура смеси газов: t₁=0⁰C

объёмная доля 1-ого газа: r₁=0,55

объёмная доля 2-ого газа: r₂=0,45

максимальная температура цикла Г.Т.У.: t₃=850⁰C

расход рабочего тела: G=40 ^кг/_с

степень повышения давления в компрессоре Г.Т.У.: п_к=5.75

степень сжатия: =16

степень повышения давления: =1.5

степень предварительного расширения: =1.5

молекулярная масса О₂ : ₁=32 (^кг/_кмоль)

молекулярная масса СО₂: ₂=44 (^кг/_кмоль)


II. Расчёт состава и параметров состояния рабочего тела

Определение состава рабочей смеси.

Газовая смесь задана объёмными долями. Определим массовые доли:

g_i=r_{i i}/ _{i i}

для О₂ : g₁= =0.47

для СО₂: g₂= =0.53
Определение газовых постоянных компонентов и смеси.

Для определения газовой смеси , необходимо вычислить газовые постоянные отдельных компонентов: R_i=8314/ <sub>i

1</sub>=32 (^кг/_кмоль) ₂=44 (^кг/_кмоль)

R₁= =259.81 (^дж/_кг.к)

R₂= =188.95 (^дж/_кг.к)

газовая постоянная смеси : R_см=

R_см=0.47*259.81 +0.53* 188.95 = 222.25 (^дж/_кг.к)
Определение парциальных давлений компонентов смеси.

по величине давления для заданной точки определяются парциальные давления : P_i=r_см^.ri

P₁=0.106*0.55=0.0583 (МПа)

P₂=0.106*^.0.45=0.0477 (МПа)
Определение средних теплоёмкостей рабочего тела в цикле.

средняя теплоёмкость рабочего тела необходима для определения изменений внутренней энергии, энтальпии, энтропии, а также количества тепла. Для нахождения теплоёмкости смеси необходимо определить теплоёмкости отдельных компонентов.

а) средняя массовая изобарная теплоёмкость

=( .t_max- .t_min)/(t_max-t_min)

Т.к. t_min=0^oC, а t_max=850⁰C, то получаем табличные значения:

О₂:c_pm=((0.9127+0.00012724*850)*850-(0.9127+0.00012724*0)*0)/(850- 0)=1.02(^кДж/_кг.к)

СО₂:c_pm=((0.8725+0.00024053*850)*850- (0.8725 +0.00024053*0)*0)/(850-

0) = 1.076(^кДж/_кг.к)
Для смеси газов: ₌ =0.47*1.02+0.53*1.076= 1.049(^кДж/_кг.к)

б) средняя массовая изохорная теплоёмкость
=( .t_max- .t_min)/(t_max-t_min)

Т.к. t_min=0^oC, а t_max=850⁰C, то получаем табличные значения:

О₂:c_vm=((0.6527 + 0.00012724*850)*850-(0.6527 +0.00012724*0)*0)/(850-0) = 0.76(^кДж/_кг.к)

СО₂:c_vm=((0.6837+0.00024053*850)*850-(0.6527+0.00024053*0)*0)/(850- 0) = 0.888(^кДж/_кг.к)

Для смеси газов: ₌ =0.47*0.76+0.53*0.888=0.827 (^кДж/_кг.к)

Определение показателя адиабаты.

Показатели адиабаты для процессов сжатия и расширения принимаются равными , и определяются по формуле:

k= / = =1.26

III. Расчёт теоретического цикла Г.Т.У.

1.Схема Г.Т.У. с изобарным подводом теплоты.

1. 
   Компрессор
   
2. 
   Камера сгорания
   
3. 
   Сопла
   
4. 
   рабочие лопатки
   

2.Определение термических параметров состояния в узловых точках цикла и промежуточных точках для его построения.

а) Определение термических параметров состояния узловых точек цикла

1-я точка: T₁=t₁+273.15=0+273.15=273,15(K)

P₁=0.106(МПа)

v₁= = =0.572(м³/кг)

2-я точка: P₂=P_1*п_к=0.106*5.75=0.609(МПа)

T₂=T₁^.( ) ^k-1/k=273.15^.(5.75)^0.2=387.55(K)

V₂= = =0.141(м³/кг)

3-я точка: P₃=P₂

T₃=t₃+273.15=850+273.15=1123.15(K)

v₃= = =0.409(м³/кг)

4-я точка: P₄=P₁

T₄=T₃^.( ) ^k-1/k=1123.15*(0.174)^0.2=791.67(K)

v₄= = =1.659(м³/кг)

б) промежуточные точки процесса 1-2:

P= (P₂-P₁)/4= (0.609-0.106)/4=0.125(МПа)

P₂’=P₁+ P=0.106+0.125=0.231(МПа)

P₂”=P₂’+ P=0.231+0.125=0.356(МПа)

P₂”’=P₂”+ P=0.356+0.125=0.481(МПа)

v₂’=v₁^.( )^-1/k=0.572( )^-0.79=0.309(м³/кг)

v₂''=v₁^.( )^-1/k=0.572( )^-0.79=0.219(м³/кг)

v₂’’’=v₁^.( )^-1/k=0.572( )^-0.79=0.173(м³/кг)

в) промежуточные точки процесса 3-4:

P=(P₃-P₄)/4=(0.609-0.106)/4=0.125 (МПа)

P₄’=P₄+ P=0.106+0.125=0.231 (МПа)

P₄”=P₄’+ P=0.231+0.125=0.356 (МПа)

P₄”’=P₄”+ P=0.356+0.125=0.481 (МПа)

v₄’=v₃^.( )^-1/k=0.409( )^-0.79=0.880(м³/кг)

v₄”=v₃^.( )^-1/k=0.409( )^-0.79=0.625(м³/кг)

v₄’’’=v₃^.( )^-1/k=0.409( )^-0.79=0.493(м³/кг)
3. Определение калорических параметров состояния в узловых точках цикла
1-я точка: S₁= ln( )+R_смln( )= =1.049*1000*ln( )+222.25*ln( )=0+10.41=10.41(^дж/_кгк)

2-я точка: S₂=S₁=10.41(^дж/_кгк)

3-я точка: S₃=S₂+ ln( )=10.41+1.049*1000*ln( )=10.41+1116.15= =1126.56(^дж/_к)

4-я точка: S₄=S₃=1126.56(^дж/_кгк)

4. Определение температур и энтропии промежуточных точек цикла.

Процесс 2-3

T= (T₃-T₂)/4= (1123.15-387.55)/4=183.9(K)

T₃’=T₂+ T=387.55+183.9=571.45(K)

T₃’’=T₂+2 T=387.55+2*183.9=755.35(K)

T₃’’’=T₂+3 T=387.55+3*183.9=939.25(K)

S₃’=S₂+ ln( )=10.41+1049*ln( )=10.41+406.99=417.4(^дж/_кгк)

S₃’’=S₂+ ln( )=10.41+1049*ln( )=10.41+700.01=710.42(^дж/_кгк) S₃’”=S₂+ ln( )=10.41+1049ln( )=10.41+928.37=938.78(^дж/_кгк)

процесс 4-1

T= (T₄-T₁)/4= (791.67-273.15)/4= 129.63(K)

T₁’=T₄- T=791.67-129.63= 662.04(K)

T₁’’=T₄-2 T=791.67-2*129.63= 532.41(K)

T₁’’’=T₄-3 T=791.67-3*129.63= 402.78(K)

S₁’=S₄+ ln( )=1126.56+1049*ln( )=1126.56-187.9=938.66(^дж/_кгк)

S₁’’=S₄+ ln( )=1126.56 +1049*ln( )=1126.56- 416.97= =709.59(^дж/_кгк)

S₁’”=S₄+ ln( )=1126.56+1049*ln( )=1126.56-710.46= =416.1(^дж/_кгк)

5. Определение энергетических характеристик цикла Г.Т.У.

q₁= (t₃-t₂)=1.049*(850-114.4)=771.64(кДж/кг)

q₂= (t₁-t₄)=1.789*(0 – 518.52)=-518.52(кДж/кг)

q₀= =771.64-518.52=253.12(кДж/кг)

l_сж= (T₁-T₂)= (273.15-387.55)= -123.21(кДж/кг)

l_расш= (T₃-T₄)= (1123.15-791.67)= 357.02(кДж/кг)

l₀= =357.02-123.21=233.81(кДж/кг) _тгту=l₀/q₁= =0.3 _гту=1-1/п^{( )}=1-1/5.75^0,2=0.3 N_гту=l₀.G/ = =31175(кВт)

Изображение цикла Г.Т.У. в p-v координатах.

Изображение цикла Г.Т.У. в T-S координатах.

IV. Расчёт теоретического цикла Д.В.С.

схема рассчитываемого Д.В.С. и принципиальная схема термодинамического цикла.

1. 
   цилиндр двигателя
   
2. 
   впускной клапан
   
3. 
   впрыск
   
4. 
   выхлопной клапан
   
5. 
   поршень
   
6. 
   шатун
   
7. 
   кривошип
   
8. 
   вал
   

2. Определение термических параметров состояния в узловых точках цикла и промежуточных точках для его построения.
а) Определение термических параметров состояния узловых точек цикла.
1-я точка: (из цикла Г.Т.У)

T₁=t₁+273.15=0+273.15=273,15(K)

P₁=0.106(МПа)

v₁= = =0.572(м³/кг)
2-я точка: v₂=v₁/ = =0.035(м³/кг)

P₂=P_1* ^k=0.106*16^1.26=3.487(MПа)

T₂=T_1* ^k-1=273.15*16^0.26=561.65(K)
3-я точка: v₃=v₂ =0.035(м³/кг)

P₃=P_{2 *}(MПа)

T₃= T_2*=561.65*1.5=842.47(K)
4-я точка: v₄= v₃· =0.035*1.5=0.052(м³/кг)

P₄=P₃=5.23(MПа)

T₄=T₃* =842.47*1.5=1263.7(K)
5-я точка: v₁=v₅ =0.572(м³/кг)

P₅=P_{4 *}(v₄/v₅)^k^1.26(MПа)

T₅= P_5*v₅/R_см =250000*0.572/222.25=643.41(K)

б) Промежуточные точки процесса 1-2

P= (P₂-P₁)/4=(3.487-0.106)/4=0.845(MПа)

P₂’=P₁+ P=0.106+0.845=0.951(MПа)

P₂”=P₁+2 P=0.106+2*0.845=1.796(MПа)

P₂”’=P₁+3 P=0.106+3*0.845=2.641(MПа)

v₂’=v_{1 *}( )^-1/k= 0.572*( )^-0.79=0.101(м³/кг)

v₂''=v_1*( )^-1/k=0.572*( )^-0.79=0.061(м³/кг)

v₂’’’=v₁^.( )^-1/k=0.572*( )^-0.79=0.045(м³/кг)

в) промежуточные точки процесса 4-5:

P= (P₄-P₅)/4=(5.23-0.25)/4=1.24(MПа)

P₅’=P₄- P=5.23-1.24=3.99(MПа)

P₅’’=P₄-2 P=5.23- 2*1.24=2.75(MПа)

P₅”’=P₄-3 P=5.23- 3*1.24=1.51(MПа)

V₅’=v_4*( )^-1/k=0.052*( )^-0.79=0.064(м³/кг)

V₅''=v_4*( )^-1/k=0.052*( )^-0.79=0.086(м³/кг)

V₅’’’=v_4*( )^-1/k=0.052*( )^-0.79=0.138(м³/кг)

3. Определение калорических параметров состояния в узловых точках цикла
1-я точка: S₁= ln( )+R_смln( )=1.049*1000*ln( )+222.25*ln( )= =0+10.41=10.41 (^дж/_кгк)
2-я точка: S₂=S₁=10.41 (^дж/_кгк)

3-я точка:

S₃=S₂+ *ln( )=10.41 +0.827*1000*ln( )= 345.72 (^дж/_кгк)
4-я точка:

S₄= S₃+ *ln( )=345.72+1.049*1000*ln( )=771.04 (^дж/_кгк)
5-я точка: S₅=S₄=771.04 (^дж/_кгк)
4. Определение температур и энтропии промежуточных точек цикла.
Процесс 2-3

T= (T₃-T₂)/4=(842.47-561.65)/4=70.2 (K)

T₃’=T₂+ T=561.65+70.2=631.85 (K)

T₃’’=T₂+2 T=561.65+2*70.2=702.05 (K)

T₃’’’=T₂+3 T=561.65+3*70.2=772.25 (K)

S₃’=S₂+ ln( )=10.41+0.827*1000*ln( )=108.39 (^дж/_кгк)

S₃’’=S₂+ ln( )=10.41+0.827*1000*ln( )=195.17 (^дж/_кгк)

S₃’’’=S₂+ ln( )=10.41+0.827*1000*ln( )=273.75 (^дж/_кгк)

Процесс 3-4

T= (T₄-T₃)/4=(1263.7-842.47)/4=105.3(K)

T₄’=T₃+ T= 842.47+105.3=947.77(K)

T₄’’=T₃+2 T=842.47+2*105.3=1053.07(K)

T₄’’’=T₃+3 T=842.47+3*105.3=1158.37(K)

S₄’=S₃+ ln( )=345.72+1049*ln( )=469.26(^дж/_кгк)

S₄’’=S₃+ ln( )=345.72+1049*ln( )=579.78(^дж/_кгк)

S₄’’’=S₃+ ln( )=345.72 +1049*ln( )=679.75(^дж/_кгк)

процесс 5-1

T = (T₅-T₁)/4=(643.41-273.15)/4=92.56(K)

T₁’=T₅- T=643.41-92.56=550.85(K)

T₁’’=T₅-2 T=643.41-2*92.56=458.29(K)

T₁’’’=T₅-3 T=643.41-3*92.56=365.73(K)

S₁’=S₅+ ln( )=771.04+0.827*1000^.ln( )=642.59(^дж/_кгк)

S₁’’=S₅+ ln( )=771.04+0.827*1000^.ln( )=490.45(^дж/_кгк)

S’’’=S₅+ ln( )=771.04+0.827*1000^.ln( )=303.87(^дж/_кгк)

5.Определение энергетических характеристик цикла Д.В.С.
q_1v= (t₃-t₂)= 0.827*1000*(569.32–288.5)=232.23(кДж/кг)

q_1p= (t₄-t₃)= 1049*(990.55–569.32)=441.87(кДж/кг)

q₂= (t₅-t₁)= 0.827*1000*(370.26–0)=306.2(кДж/кг)

q₁=q_1v + q_1p =232.23+441.87=674.1(кДж/кг)

q₀= =674.1–306.2=367.9(кДж/кг)
l_сж= (p₁v₁-p₂v₂)-v₂(p₃-p₂)= ( 0.106 *0.572 -3.437*0.035)– 0.035(5.23-3.437)=

=-351.89(кДж/кг)

l_расш= (p₄v₄-p₅v₅)+v₁(p₅-p₁)= (5.23*0.052-0.25*0.572)+0.572(0.25-0.106)=

=707.32(кДж/кг)

l₀= =707.32–351.89=355.43(кДж/кг)

η_двс= l_{0 /}q₁ = 355.43/674.1 = 0.52

η_двс= q₀/q₁ =367.9/674.1 = 0.54

η_двс=1- =1-[(1.5*1.5^1.26-1)/(1.5-1+1.26*1.5*(1.5-1))]*(1/16^0.26)=0.5

N_двс=l₀.G/ = =26328(кВт)


6. Изображение цикла Д.В.С. в p-v координатах.

Изображение цикла Д.В.С. в T-S координатах.

V. Список используемой литературы.

Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине «Техническая термодинамика».

Недужий И.А. «Теплотехническая термодинамика и теплопередача».

Рабинович О.М. «Сборник задач по технической термодинамике».