элективные дисциплины по физической культуре и спорту. 9343535_решение. Решение Для азота принимаем по справочнику r 297 Дж(кгК)

• Название: Решение Для азота принимаем по справочнику r 297 Дж(кгК)
• Анкор: элективные дисциплины по физической культуре и спорту
• Дата: 10.11.2020
• Размер: 147.64 Kb.
• Имя файла: 9343535_решение.docx
• Тип: Задача; #149446

Задача 1.

Азот массой 1 кг при начальных параметрах p₁ и t₁ расширяется до давления p₂ по изохоре, изобаре, изотерме, адиабате и политропе. Найти начальные и конечные параметры v₁,v_2,t₂ и работу расширения l для указанных процессов. Изобразить процессы графически на pv.-диаграмме и показать на ней работу. Принять показатель k= 1,41 (адиабаты); n=1,2 (политропы). Значения названных величин принять согласно выбранному варианту.

Дано:

Р₁ = 1,55 МПа; Р₂ = 0,3 МПа;

t₁ = 120 ºC.

n = 1,2;

k = 1,41

Решение:

Для азота принимаем по справочнику R = 297 Дж/(кг·К).

Начальный удельный объем:
𝑉1=𝑅∙𝑇1/𝑃1=297∙393/1,55∙10^6=0,075 м^3/кг

• 
  Изохорный процесс.
  

Конечная температура:
𝑇2=𝑇1∙𝑃2/𝑃1=393∙0,3/1,55=76𝐾
Удельный объем в конце расширения:
𝑉2=𝑉1=0,075 м^3/кг
Работа расширения:

𝑙=0

• 
  Изотермический процесс:
  

𝑇2=𝑇1=393𝐾

𝑉2=𝑉1∙𝑃1/𝑃2=0,075∙1,55/0,3=0,387 м^3/кг

𝑙=𝑅∙𝑇∙𝑙𝑛∙(𝑃1/𝑃2)=297∙393∙𝑙𝑛∙(1,55/0,3)=192 кДж/кг

• 
  Адиабатный процесс:
  

𝑉2=𝑉1(𝑃1𝑃2)^1/𝑘=0,075(1,55/0,3)^1/1,41=0,24 м^3/кг

𝑇2=(𝑃2∙𝑉2)/𝑅=0,3∙10^6∙0,075/297=76𝐾

𝑙=𝑅/(𝑘−1)∙(𝑇1−𝑇2)=297/(1,41−1)(393−76)=229,6 кДж/кг

• 
  Политропный процесс.
  

𝑉2=𝑉1(𝑃1/𝑃2)^1/𝑛=0,075(1,55/0,3)^1/1,2=0,295 м^3/кг

𝑇2=𝑃2∙𝑉2/𝑅=0,3∙10^6∙0,295/297=297𝐾

𝑙=𝑅/(𝑛−1)∙(𝑇1−𝑇2)=297/(1,2−1)∙(393−297)=142,5 кДж/кг


Работа показана на PV – диаграмме площадью под соответствующей линией процесса. Т.е. максимальная работа получается при изотермическом процессе, затем политропный процесс и минимальная при адиабатном расширении. В изохорном процессе работа расширения не совершается.
Задача 2.

Паросиловая установка работает по циклу Ренкина. Давление Р₁, температура t₁ пара на входе в турбину и давление в конденсаторе Р_к. Определить влажность пара за последней ступенью турбины и термический коэффициент полезного действия в идеальном цикле. Изобразить цикл в PV, TS, iS – диаграмме. Каким образом можно уменьшить влажность пара за последней ступенью турбины.

Дано:

Р₁ = 1,6 МПа;

t₁ = 325°С;

Р_к = 3 кПа.

Решение:

Определяем по iS – диаграмме энтальпию пара в т.1, соответствующую начальным параметрам пара на входе в турбину: Р₁ = 1,6 МПа и t₁ = 325ºС.

i₁ = 3091 кДж/кг.

Теоретический процесс расширения пара в турбине является изоэнтропным, поэтому т.2. находится на пересечении изоэнтропы, проходящей из т.1. и изобары давления пара в конденсаторе турбины Р_к = 3 кПа. По т.2. определяем энтальпию пара на входе в конденсатор

i₂ = 2070 кДж/кг.

а так же степень сухости х₂ = 0,8

Влажность за последней ступенью турбины (1-0,8)·100=20%

В конденсаторе влажный насыщенный пар, конденсируясь, отдает теплоту охлаждающей воде. Энтальпию конденсата определим по таблицам воды и водяного пара на линии насыщения, при давлении в конденсаторе Р_к=3 кПа

= 100 кДж/кг.

Термический КПД теоретического цикла:
𝜂t=𝑖1−𝑖2/𝑖1−𝑖2′=3091−2070/3091−100=0,34
Уменьшить влажность пара за последней ступенью турбины можно посредством введения в цикл промежуточного перегрева пара.








СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

• 
  Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». Учебное пособие для неэнергетических специальностей вузов.- М.: Высшая школа, 1975г., 496с.
  
• 
  Костерев Ф.М., Кушнырев В.И. «Теоретические основы теплотехники». Учебник для энергетических и энергостроительных техникумов.-М.: Энергия, 1987.-360с.
  
• 
  Щукин А.А., Сушкин И.Н. и др. «Теплотехника». Курс общей теплотехники. Изд. 2-е, перераб.- М.: Металлургия, 1973.- 479с.