контрольная работа по термодинамике. Решение в короткие сроки с подробным пояснением. Возможна помощь online, на контрольных и экзаменах

• Название: Решение в короткие сроки с подробным пояснением. Возможна помощь online, на контрольных и экзаменах
• Анкор: контрольная работа по термодинамике
• Дата: 08.06.2022
• Размер: 0.76 Mb.
• Имя файла: 5_zadaniy_RGR.docx
• Тип: Решение; #578911

Доступные цены, высокое качество, решение в короткие сроки с подробным пояснением. Возможна помощь online, на контрольных и экзаменах.

Решение:
Определим основные параметры газовой смеси и ее компонентов при зада¹н^. ных условиях. По условию газовая смесь задана массовыми долями, следовательно необходимо определить объёмные доли компонентов в

m_i

газовой смеси:

r_i

<sub>i ;

</sub> m_i


2
_i

_CO  44,01 ^кг ;

² кмоль

_Н2O 18,016

кгкмоль

_; _N 28, 026

кг _;

кмоль

^rCO

0,029


 ^44,01  0,0207

² 0,029 _ 0,113 _ 0,699

44,01 18,016 28,026
0,113

r_НO ^18,016  0,1968

² 0,029 _ 0,113 _ 0,699

44,01 18,016 28,026

0,699

r_N  ^28,026  0,7825

² 0,029 _ 0,113 _ 0,699

44,01 18,016 28,026

^см

Определим молярную массу газовой смеси через объемные доли:

 _r_i _i ^{; μсм=} 0, 0207 44, 01 0,196818, 016  0, 7825 28, 026  26,387кг/ кмоль⁼

Определим удельную газовую постоянную смеси:

^Rсм

_ 8314 _

^см

8314


26,387

 315, 08кДж/ кг К

Определим парциальные давления компонента смеси через объемные доли:

Р_i = Р_см∙r_i ;
P_CO2  1,1 0, 0207  0, 02277атм

Удельный объём и плотность смеси при заданных условиях
_{v } R_смT_см 315, 08 (130  273) _{ 1,1543м3 / кг}


P

см
^см1,110⁵

_см

1

^vсм

_ 1

1,1543

 0,8663кг/ м³

Удельный объём и плотность смеси при нормальных условиях

^vсм

_ ^Rсм^Tну

^Pну

_ 315, 08(0  273) _{ 0,8601м3 / кг}

110⁵

_см

1

^vсм

_ 1

0,8601

 1,1625кг/ м³

Изотермический процесс Теоретическая работа компрессора при изотермическом процессе

L PV ln ^p2  0,110⁶ 16, 24ln 5  2614, 4кДж/ кг


p
0 1 1

1

1
_V m RT_{1 } 20  287  (10  273) _{ 16, 24м3}


1
P 0,1*10⁶

Теоретическая мощность двигателя компрессора

L 2614, 4 10³

N⁰  0, 7262кВт1000 3600 1000 3600

Количество теплоты в изотермическом процессе

l₀  Q 2614, 4кДж/ кг

Так как T=const то T₁= T₂ =283 К


Изменение внутренней энергии

U 0

Изменение энтропии

S m RT ln ^P1

P₂

 20  0, 287  283 ln ^0,1  2,614кДж/ К

0,5

Адиабатный процесс Теоретическая работа при адиабатном сжатии

k ^ p

k1

^ 1, 4

^ 0,5

1,41 _

L   p

_(² ₎ k

1)_   0,110⁶ 16, 24  _( ) ^1,4

1)_  3319, 29кДж/ кг

⁰ k1 ^{1 1} p

1, 4 1

_ 0,1 _

 ¹  _{ }

Теоретическая мощность двигателя компрессора

N ^L0

_ 1000 3319, 29 _{ 0,922кВт}

1000 3600 1000 3600

Температура в конце адиабатного сжатия

_p k1

0,5

1,41

T  T (² ) ^k  283( ) ^1,4

 448, 22К

p

1
^{2 1} 0,1
Изменение внутренней энергии

U c_v m(T₂ T₁)  0, 723 20(448, 22  283)  2389, 08кДж

Изменение энтропии

S 0

Политропный процесс Теоретическая работа при политропном сжатии

n ^ p

n1

^ 1, 25

^ 0,5

1,251 _

L   pV_(²) ⁿ

1)_   0,110⁶ 16, 24 _( ) ^1,25

1)_  3033,32кДж/ кг

⁰ n1 ^{1 1} p

1, 25 1

_ 0,1 _

 ¹  _{ }

Теоретическая мощность двигателя компрессора

N ^L0

_ 1000 3033,32 _{ 0,8426кВт}

1000 3600 10003600

Количество теплоты при политропном процессе

Q l₀

 ^{k n} 106,99  ^{1, 4 1, 2}  106,99кДж/ кгk1 1, 4 1

Температура в конце политропного процесса

_p n1

0,5

1,251

T  T (² ) ⁿ  283( ) ^1,25

 378,3К

p

1
^{2 1} 0,1
Изменение внутренней энергии

U c_v m(T₂ T₁)  0, 723 20(378, 29  283)  1377,96кДж

Изменение энтропии

S m c

n k_ln T₂


 20  0,723^{1, 25 1, 4} ln ^378,3  2,518кДж/ К

1
^vn1 T

1, 25 1 283

ТОЧКА 1 По таблицам воды и водяного пара параметры перегретого пара перед входом в турбину P₁=30ат T1=325 C

h₁= 3056,4кДж/кг s₁= 6,6471кДж/кг *К

ТОЧКА 2 Параметры пара при выходе из турбины

При давлении P=0,35ат найдем параметры на пограничных кривых h^/ = 305,55 кДж/кг

s ^/=0,9913кДж/(кг*К),

h^// =2631,2 кДж/кг s ^//=7,7101 кДж/(кг*К), t_н = 73 ⁰C

S₁=S₂ процесс адиабатный Рассчитаем степень сухости

s s^/ 6, 6471 0,9913

х¹  0,8418 (s^//  s^/ ) (7, 7101 0,9913)
Параметры во второй точке


2
h h^//  х h^/  (1 х)  2631, 2 0,8418  305,55(1 0,8418)  2263, 28кДж/ кг

ТОЧКА 3 Параметры конденсата на выходе из конденсатора p₂=0,35ат

h₃= 305,55 кДж/кг

КПД цикла без учета работы насоса

_{ } (h₁  h₂ ) _ (3056, 4  2263, 28) _{ 0, 2883  28,83%}

^th h (3056, 4  305,55)

1 3
Случай Б
ТОЧКА 1 По таблицам воды и водяного пара параметры перегретого пара перед входом в турбину P₁=90ат T1=480 C

h₁= 3334,74кДж/кг s₁= 6,5867кДж/кг *К

ТОЧКА 2 Параметры пара при выходе из турбины

При давлении P=0,03ат найдем параметры на пограничных кривых h^/ = 101,9 кДж/кг

s ^/=0,3574кДж/(кг*К),

h^// =2545,27 кДж/кг s ^//=8,5718 кДж/(кг*К), t_н =24,3⁰C

S₁=S₂ процесс адиабатный Рассчитаем степень сухости

s s^/ 6,5867  0,3574

х¹  0, 7583 (s^//  s^/ ) (8,5718  0,3574)
Параметры во второй точке

2
h h^//  х h^/  (1 х)  2545, 27 0, 7583 101,9 (1 0, 7583) 1954, 7кДж/ кг

ТОЧКА 3 Параметры конденсата на выходе из конденсатора p₂=0,03атм

h₃= 101,9 кДж/кг

КПД цикла без учета работы насоса

_{ } (h₁  h₂ ) _ (3334, 74 1954, 7) _{ 0, 4268  42, 68%}

^th h (3334, 74 101,9)

1 3
Увеличение КПД
  ^{42, 68  28,83} 100  32, 45%

42, 68




Коэффициент теплопередачи

k ¹  ¹


 0,8447Вт/ м К

1 _  _1 1 _ 0,7 _1

₁  ₂ 4 0,8 17
Тепловые потери

q k(t₁  t₂ )  0,8447  (16 (25)  34, 63Вт/ м

Температура на поверхности стенки

^tст1 ^{ t}1

 q ¹

₁

 16  34, 63 ¹  7,34⁰ С

4

t  t

 q ( ¹  ^ )  16  34, 63(¹  ^{0, 7})  22,96⁰ С

ст2 1

₁ 

4 0,8

Рабочий обьем цилиндра
  D² 3,14  0, 088² _4

V  S  0,1  6,110 м

4 4

Скорость движения поршня

_C S n_ 0,1 2400 _{ 8м/ c}

30 30
Среднее давление механических потерь

P_м 0,105  0, 012C 0,105  0, 0128  0, 201МПа


Среднее эффективное давление

P_e P_i P_м 0, 68  0, 201  0, 479МПа

Эффективная мощность 4 тактного двигателя
PV n2 0, 479 10⁶  6,110^4  2400 2

N^e  z   6  34,94кВт



10³  60 i 10³  60 4

Эффективная мощность 2 тактного двигателя

PV n2 0, 479 10⁶  6,110^4  2400 2

N^e  z   6  69,88кВт



10³  60 i 10³  60 2