КР по ТД 1234. Методическая разработка для студентов второго курса специальности 101600 Тамбов 2003 удк 621 016(076) ббк з311я735
 Скачать 0.91 Mb.
|
|
1.3.3 Растет характеристик цикла Тепло за цикл  Работа за цикл  Известно, что за цикл  В наших расчетах несовпадение незначительно. Невязка объясняется округлениями в промежуточных расчетах. Количество подведенного тепла  Найдем изменения внутренней энергии, энтальпии и энтропии за цикл. Теоретически эти изменения должны быть равными нулю.    Некоторые отличия рассчитанных величин от нулей объясняются округлениями при расчетах. Естественно, что сопоставлять невязки, например, нужно не с нулем, а с любым слагаемым, входящим в сумму. И тогда видно что невязка и здесь составляет доли процента. Рассчитываем термический КПД цикла  Рассчитываем термический КПД идеализированного цикла с адиабатными процессами сжатия и расширения по формуле, приведенной в [1] и принимая в среднем k=1,39:  Термический КПД цикла Карло для того же интервала температур, в котором реализуется реальный цикл  Результаты расчетов заносим в сводную таблицу. Таблица 1. Сводная таблица исходных данных и результатов расчета.
Продолжение таблицы 1.
1.3.4 Построение T-s диаграммы цикла Ч  тобы построить T-s диаграмму, выбираем масштабы по осям координат:T=10 К/мм, s=0,01 кДж/(кгК)/мм. Изображаем оси T и s, наносим координатную сетку, а затем и характерные точки цикла. Точки 2 и 3, 3 и 4, 5 и 1 соединяем по лекалу кривыми, по характеру близкими к экспонентам, а политропные процессы 1-2 и 4-5 с достаточной точностью можно изображать прямыми линиями (см. рис. 2).Чтобы определить коэффициент заполнения цикла, найдем площадь цикла 1-2-3-4-5-1 непосредственно на диаграмме, пересчитывая квадратные сантиметры (на рисунке пронумерованы): Fц= =25,4 см2. Площадь описанного цикла Карно рассчитываем, измерив, размеры прямоугольника в сантиметрах: Fк=8,55,9=50,2 см2. Тогда коэффициент заполнения цикла будет  1.4. Оптимизация цикла варьированием параметра n1 1.4.1.Анализ результатов машинного расчета Ниже приведена таблица результатов варьирования, полученная при расчетах на компьютере (табл. 2), туда же включен и результат ручного расчета. Таблица 2 Результаты варьирования параметра n1
 И спользуя данные таблицы, строим графики зависимостей  и  Из рисунков видно, что наибольшую эффективность имеет цикл с n1=1,37. Это и понятно, поскольку при n1=k процесс сжатия протекает адиабатно, а адиабатные процессы самые экономичные.Вывод: оптимальным значением является значение n1=1,37. При этом T4 Задача №2 2.1. Содержание задачи №2 (вариант 42) Цикл Ренкина задан параметрами р1=3,84 МПа, t1=300 оС, р2=0,03 МПа. Исследовать влияние параметра t1 на величину термического КПД цикла t и удельный расход тепла q, рассчитав эти величины при варьировании заданного параметра в пределах 20%. Построить графики зависимостей t и q от варьируемого параметра, на основании которых сделать заключение об оптимальном его значении. Один из расчетов (0%) выполнить вручную, остальные будут выполнены компьютером. 2.2. Краткое описание цикла На рис. 1 приведена схема паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина. Установка включает паровой котел 1 и пароперегреватель 2. Перегретый пар при высоком давлении и температуре направляется в паровую турбину 3, где расширяется, совершая механическую работу, которая идет на привод электрогенератора 4. Отработанный пар попадает в конденсатор 5, где конденсируется, а затем насосом 6 образовавшийся конденсат снова закачивается в котел и цикл повторяется.  Рис. 1. Схема паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина На рис. 2 на фоне пограничных кривых приведены p-v и h-s диаграммы этого цикла. Цикл начинают с процесса расширения пара в турбине. 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 и р2, как правило пар становится влажным со степенью сухости x0,95. Процесс 2-3 - это конденсация отработанного пара, 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 (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.  Рис. 2 P-v и h-s диаграммы цикла Ренкина с перегревом пара На рис. 2 показан также процесс 1-2д, отображающий условно расширение пара в турбине с учетом потерь на внутреннее трение. Основными выходными характеристиками цикла являются: - термический КПД цикла  ,- удельный расход пара d0 d0=3600/(h1- h2), кг/(кВтч), - удельный расход тепла q=1/(3600t), кДж/(кВтч). - внутренний относительный КПД  .2.3. Расчет цикла3 Для определения параметров p, v, t, h и s каждой из характерных точек цикла воспользуемся таблицами состояний [2] и известной h - s диаграммой воды и пара. Точка 1. Давление и температура здесь заданы: р1=3,494 МПа, t1=273 оС. Тогда на пересечении изобары : р=34,9 бар и изотермы t1=273 оС на h - s диаграмме находим положение точки 1, и по соответствующим изолиниям определяем значения остальных параметров: v1=0,0636 м3/кг, h1=2900,2 кДж/кг, s1=6,321 кДж/(кгК). Эти же значения можно определить и по таблицам состояний перегретого пара, применяя двунаправленное линейное интерполирование, подробно описанное в [1] и [2]. Точка 2. Поскольку процесс 1 - 2 принимается адиабатным, положение точки 2 находим, проводя вертикальную линию вниз (s=const) до пересечения с изобарой р=р2=0,27 бар. По соответствующим изолиниям находим: t2=tнас=66,9 оС, v2=4,5157 м3/кг, h2=2117,6 кДж/кг, s2= s1=6,321 кДж/(кгК) x2=0,78. Эти же значения можно рассчитать, пользуясь таблицами насыщенных состояний и определив сначала значение x2 x2=(s2- s")/( s"-s'), после чего и значения других параметров, например h2=(1-x2)h'+ x2h". Параметры остальных точек находим по таблицам насыщенных состояний (по давлениям). Точка 3. Давление р3=р2=0,27 бар, остальные параметры - это параметры воды на линии насыщения при этом давлении. Из таблицы находим: t3=tнас=66,9 оС, v3=0,0010 м3/кг, h3=280,0 кДж/кг, s3=0,917 кДж/(кгК). Точка 4. Давление р4=р1=3,494 бар, температура : t4=t3=242,4 оС. По этим значениям с помощью таблицы состояний воды следовало бы найти остальные параметры. Однако, учитывая, что величина параметров воды очень мало зависит от ее давления, обычно принимают v4=v3=0,001 м3/кг, h4=h3=280,0 кДж/кг, s4=s3=0,917 кДж/(кгК). Точка 5. Здесь р5=р1=3,494 бара, а остальные параметры этой точки - это параметры воды на линии насыщения при этом давлении: t5=tнас=242,4 оС, v5= v'=0,0012 м3/кг, h5= h'=1049,3 кДж/кг, s5=s'=2,724 кДж/(кгК). Точка 6. Давление р6=р1=3,494 бара, все же остальные параметры определяются как параметры сухого насыщенного пара при этом давлении. Из таблицы насыщенных состояний воды находим: t6=tнас=242,4 оС, v6= v''=0,0572 м3/кг, h6= h''=2802,5 кДж/кг, s6=s''=6,126 кДж/(кгК). 2.3.2. Расчет термического КПД и других параметров цикла Рассчитываем теперь основные характеристики цикла. Термический КПД цикла  .Удельный расход тепла q=3600/t=3600/0,299=12345 кДж/(кВтч). Удельный расход пара d0=3600/(h1- h2)=3600/(2900,2-2117,6)=4,6 кг/(кВтч). Результаты расчетов сводим в итоговую таблицу 1. Таблица 1. Параметры характерных точек цикла
2.4. Результаты варьирования и их анализ Программа проверки задачи №2 на компьютере рассчитала выходные параметры цикла при варьировании значения t1 в пределах 20%. Результаты этого расчета, включая и результаты ручного расчета, приведены в таблице 2. Таблица 2. Результаты расчета основных параметров цикла
Ниже на рис. 3 - 5 полученные результаты отражены графически в виде соответствующих зависимостей.    Из рисунков видно, что с увеличением температуры t1 эффективность цикла увеличивается практически по линейному закону. При этом удельные расходы пара и тепла уменьшаются примерно на 12%, а термический коэффициент полезного действия увеличивается, примерно, на столько же процентов. Список рекомендуемой литературы 1. Ляшков В.И. Теоретические основы теплотехники. Тамбов, 2002. -257 с. 2. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. -М., 1980. - 496 с. 3. СТП ТГТУ 07-97. Стандарт предприятия. Проекты (работы) дипломные и курсовые. Правила оформления. СТП ТГТУ 07-97, Тамбов, 2000, 39 с. 4. Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике. -М., 1973. -344 с. 5. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и пара. М., 1980. -423 с. 6. Ляшков В.И. Компьютерные расчеты в термодинамике. Тамбов. 1997. -163 с. СОДЕРЖАНИЕ Введение....................................................................................................3 Общие методические указания и рекомендации...................................4 Варианты заданий и сходные данные для расчетов..............................6 Пример 1.....................................................................................................15 Пример 2....................................................................................................29 Список рекомендуемой литературы.......................................................33 1 1. Номер страниц в этом примере содержания даны произвольно. 2. В нижеследующем примере приведено только решение задач № 1 и № 2, а также список использованной литературы. 3. В примере принята собственная нумерация формул, таблиц и литературных источников 2 В настоящем расчете все исходные параметры задания уменьшены в 1,08 раза, чтобы вариант 14 оставался доступным для работы. 3 В настоящем расчете все исходные параметры уменьшены в 0.91 раза, чтобы вариант 42 оставался доступным для работы. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||