Расчет двигателя внутреннего сгорания
Расчет термодинамического цикла паросиловой установки с помощью таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара и диаграммы "h-s" для водяного пара. Определение расходов пара и теплоты при заданной мощности паросиловой установки и его изображение.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | практическая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 30.04.2014 |
Размер файла | 427,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Российский Государственный Университет нефти и газа имени И.М. Губкина
Кафедра термодинамики и тепловых двигателей
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 2
по теплотехнике
ВАРИАНТ №2
Работу выполнил: ст. гр. МО-11-10
Бузыненко Н.В.
Работу проверил: профессор Купцов С.М.
МОСКВА 2014
Постановка задачи
Паросиловая установка работает по циклу Ренкина (рис. 1а). Выполнить расчет термодинамического цикла паросиловой установки с помощью таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара и диаграммы “h-s” для водяного пара. Газ подчиняется закону Клапейрона. Теплоемкость газа выбирается при начальных параметрах сжатия и остается неизменной.
а б
Рис. 1 Циклы Ренкина паросиловых установок
Таблица 1
Исходные данные
P1, МПа |
t1, ?С |
P2, кПа |
N, МВт |
P1', МПа |
t1'', ?С |
|
3 |
330 |
15 |
3,5 |
1 |
320 |
|
Определить:
1. Параметры и функции состояния в характерных точках цикла: P, v, T, t, x, u, h, s.
2. Удельную работу цикла lц, термический коэффициент полезного действия .
3. Удельные расходы пара d и теплоты q.
4. Расходы пара D и теплоты Q при заданной мощности паросиловой установки N. мощность термодинамический пар теплота
Изобразить цикл в координатах “Р-v”, “Т-s” и “h-s”. Начертить схему установки.
Как изменится термический КПД цикла Ренкина , если ввести промежуточное адиабатное расширение (рис. 1б) до давления P1', а затем вторичный перегрев при постоянном давлении до температуры t1''.
Решение:
Примечание: вместо диаграммы “h-s” в расчетах используется приложение для iOS «SteamThermo 2», разработчик Phillip Harris.
Рис. 2 Интерфейс приложения «SteamThermo 2» (а - главное меню; б - режим «SATURATED»; в - режим «ALL PROPERTIES»)
1. Параметры и функции состояния в характерных точках цикла
a. Точка «1»:
Выбираем в приложении режим «ALL PROPERTIES»
Подставляем значения:
Давление - =3 Мпа;
Температура - =330
Получаем значения:
Удельная энтальпия -
Удельная энтропия -
Удельный объем -
Высчитываем:
Абсолютная температура -
Удельная внутренняя энергия -
b. Точка «2»:
Процесс «1-2» адиабатный =>
Выбираем в приложении режим «ALL PROPERTIES»
Подставляем значения:
Давление - =0,015 Мпа;
Удельная энтропия -
Получаем значения:
температура -
Удельная энтальпия -
Высчитываем:
Точка «3»:
Точка «3» находится на нижней пограничной кривой,
Процесс «2-3» изобарный и изотермический =>
Выбираем в приложении режим «ALL PROPERTIES»
Подставляем значения:
Получаем значения:
Высчитываем:
c. Точка «4»
Процесс «3-4» изохорный, адиабатный и изотермический=>
Выбираем в приложении режим «ALL PROPERTIES»
Подставляем значения:
Получаем значения:
Высчитываем:
d. Точка «5»:
Процесс «4-5» изобарный=>
Выбираем в приложении режим «SATURATED»
Подставляем значение:
Точка «5» находится на нижней пограничной кривой=>
, что соответствует столбцу «f» в режиме «SATURATED».
Получаем значения:
Высчитываем:
e. Точка «6»:
Процесс «5-6» изобарный и изотермический=>
Выбираем в приложении режим «SATURATED»
Подставляем значение:
Точка «6» находится на верхней пограничной кривой=>
, что соответствует столбцу «g» в режиме «SATURATED».
Получаем значения:
Высчитываем:
2. Удельная работа цикла, термический коэффициент полезного действия
a. Удельная работа цикла:
b. Термический КПД:
3. Расходы пара и теплоты при заданной мощности паросиловой установки
a. Расход пара:
b. Расход теплоты:
“Р-v” “h-s” “T-s”
Рис. 3 Цикл в координатах
Рис. 4 Схема установки
4. Цикл Ренкина с вторичным перегревом
a. Точка «1»:
Выбираем в приложении режим «ALL PROPERTIES»
Подставляем значения:
Получаем значения:
Высчитываем:
b. Точка «1'»:
Процесс «1-1'» адиабатный =>
Выбираем в приложении режим «ALL PROPERTIES»
Подставляем значения:
Получаем значения:
Высчитываем:
c. Точка «1''»:
Процесс «1'-1''» изобарный =>
Выбираем в приложении режим «ALL PROPERTIES»
Подставляем значения:
Получаем значения:
Высчитываем:
d. Точка «2»:
Процесс «1''-2» адиабатный =>
Выбираем в приложении режим «ALL PROPERTIES»
Подставляем значения:
Получаем значения:
Высчитываем:
Точки 3-6 будут иметь те же параметры и функции состояния, что и в цикле Ренкина без повторного перегрева.
e. Удельная работа цикла:
f. Термический КПД:
Таблица 2
Значения параметров и функций состояния цикла Ренкина без повторного перегрева
№ точки |
Р, МПа |
v, м3/кг |
T, K |
t, oC |
u, кДж/кг |
h, кДж/кг |
s, Дж/(кг.K) |
|
1 |
3,00 |
0,087 |
603,150 |
330,000 |
2808,00 |
3069 |
6667 |
|
2 |
0,015 |
8,169 |
327,12 |
53,97 |
2037,47 |
2160 |
6667 |
|
3 |
0,015 |
0,001 |
327,12 |
53,97 |
225,985 |
226 |
753 |
|
4 |
3,00 |
0,001 |
327,12 |
53,97 |
225 |
228 |
753 |
|
5 |
3,00 |
0,001 |
485,534 |
233,86 |
1005,4 |
1008,4 |
2646 |
|
6 |
3,00 |
0,066 |
485,534 |
233,86 |
2603,27 |
2803 |
6186 |
|
Таблица 3
Значения параметров и функций состояния цикла Ренкина с повторным перегревом
№ точки |
Р, МПа |
v, м3/кг |
T, K |
t, oC |
u, кДж/кг |
h, кДж/кг |
s, Дж/(кг.K) |
|
1 |
табл. 2 |
|||||||
1' |
1 |
0,203 |
467,65 |
194,5 |
2612 |
2815 |
6667 |
|
1'' |
1 |
0,268 |
593,15 |
320 |
2826 |
3094 |
7200 |
|
2 |
0,015 |
8,9 |
327,12 |
53,97 |
2200,5 |
2334 |
7200 |
|
3 |
табл. 2 |
|||||||
4 |
||||||||
5 |
||||||||
6 |
||||||||
5. Изменения функций состояния и процессов цикла Ренкина без повторного перегрева
a. Изменение удельной внутренней энергии:
Изменение внутренней энергии равно разности значений внутренних энергий в конечной и начальной точках процесса.
b. Изменение удельной энтальпии:
Изменение энтальпии равно разности значений энтальпии в конечной и начальной точках процесса.
c. Изменение удельной энтропии:
Изменение энтропии равно разности значений энтропии в конечной и начальной точках процесса.
d. Удельная термодинамическая работа:
e. Удельная потенциальная работа:
f. Удельная теплота:
Таблица 4
Изменения функций состояния и процессов цикла Ренкина без повторного перегрева
Процесс |
u, кДж/кг |
h, кДж/кг |
s, Дж/(кг.K) |
?, кДж/кг |
w, кДж/кг |
q, кДж/(г |
|
1-2 |
-770,53 |
-909 |
0 |
770,53 |
909 |
0 |
|
2-3 |
-1811,49 |
-1934 |
-5,914 |
-122,52 |
0 |
-1934 |
|
3-4 |
-0,985 |
2 |
0 |
0 |
-2 |
0 |
|
4-5 |
780,4 |
780,4 |
1,893 |
0 |
0 |
780,4 |
|
5-6 |
1597,87 |
1794,6 |
3,54 |
195 |
0 |
1794,6 |
|
6-1 |
204,73 |
266 |
0,481 |
63 |
0 |
204,73 |
|
6. Изменения функций состояния и процессов цикла Ренкина с повторным перегревом
Примечание: Изменения функций состояния и процессов 3-4, 4-5, 5-6, 6-1 будет те же, что и в цикле Ренкина без повторного перегрева, поэтому рассматриваем только процессы 1-1', 1'-1'', 1''-2, 2-3.
a. Изменение удельной внутренней энергии:
Изменение внутренней энергии равно разности значений внутренних энергий в конечной и начальной точках процесса.
b. Изменение удельной энтальпии:
Изменение энтальпии равно разности значений энтальпии в конечной и начальной точках процесса.
c. Изменение удельной энтропии:
Изменение энтропии равно разности значений энтропии в конечной и начальной точках процесса.
d. Удельная термодинамическая работа:
e. Удельная потенциальная работа:
f. Удельная теплота:
Таблица 5
Изменения функций состояния и процессов цикла Ренкина без повторного перегрева
Процесс |
u, кДж/кг |
h, кДж/кг |
s, Дж/(кг.K) |
?, кДж/кг |
w, кДж/кг |
q, кДж/кг |
|
1-1' |
-196 |
-254 |
0 |
196 |
254 |
0 |
|
1'-1'' |
214 |
279 |
0,533 |
65 |
0 |
254 |
|
1''-2 |
-625,5 |
-760 |
0 |
625,5 |
760 |
0 |
|
2-3 |
-1974,51 |
-2108 |
-6,447 |
-133,485 |
0 |
-2108 |
|
3-4 |
табл. 4 |
||||||
4-5 |
|||||||
5-6 |
|||||||
6-1 |
|||||||
Выводы
1. При использовании вторичного перегрева термический КПД цикла Ренкина возрастает, так как увеличивается количество подведенной теплоты, а, следовательно, и работа цикла.
2. Использование вторичного перегрева в цикле позволило увеличить, в нашем случае, КПД на 1,6%, а работу цикла на 11%.
3. Цикл Ренкина с вторичным перегревом имеет показатели КПД и работы цикла больше, но характеризуется более сложной конструкцией.
Литература
1. Теоретические основы теплотехники. Часть I. Термодинамика в технологических процессах нефтяной и газовой промышленности / Б.П. Поршаков, А.Ф. Калинин, С.М. Купцов, А.С. Лопатин, К.Х. Шотиди. Учебное пособие. М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2005. 148 с.
2. Основы термодинамики и теплотехники / Б.П. Поршаков, Б.А. Романов. Учеб. для техникумов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1988. 299.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Основной теоретический цикл расширения водяного пара в турбине. Анализ влияния начальных и конечных параметров рабочего тела на термодинамическую эффективность паросиловой установки. Выводы об эффективности работы рассчитываемой паросиловой установки.
курсовая работа [225,9 K], добавлен 23.02.2015Установки паросилового термодинамического цикла. Технологическая схема паросиловой установки для производства электроэнергии. Процессы испарения жидкости при высоком давлении, расширения пара и его конденсации, увеличения давления до начального значения.
контрольная работа [50,6 K], добавлен 09.10.2010Задачи и их решения по теме: процессы истечения водяного пара. Дросселирование пара под определенным давлением. Прямой цикл – цикл теплового двигателя. Нагревание и охлаждение. Паротурбинные установки. Холодильные циклы. Эффективность цикла Ренкина.
реферат [176,7 K], добавлен 25.01.2009Расчёт принципиальной тепловой схемы как важный этап проектирования паротурбинной установки. Расчеты для построения h,S–диаграммы процесса расширения пара. Определение абсолютных расходов пара и воды. Экономическая эффективность паротурбинной установки.
курсовая работа [190,5 K], добавлен 18.04.2011Цикл парогазовой установки с конденсационной паровой турбиной, разработка ее схемы и расчет элементов. Параметры оптимальных режимов ПГУ с впрыском пара по простейшей схеме. Определение параметров и построение в термодинамических диаграммах цикла.
курсовая работа [980,7 K], добавлен 14.12.2013Упругость водяного пара. Удаление адсорбированного вещества с поверхности адсорбента. Зависимость между влажностью материала и относительной упругостью водяного пара. Диффузия водяного пара через ограждение. Коэффициент паропроницаемости материала.
контрольная работа [286,6 K], добавлен 26.01.2012Процесс расширения пара в турбине в h,s-диаграмме. Баланс основных потоков пара и воды. Определение расхода пара на приводную турбину. Расчет сетевой подогревательной установки, деаэратора повышенного давления. Определение тепловой мощности энергоблоков.
курсовая работа [146,5 K], добавлен 09.08.2012Рассмотрение технологической схемы теплоутилизационной установки. Расчет печи перегрева водяного пара и котла-утилизатора. Составление теплового баланса воздухоподогревателя, определение коэффициента полезного действия и эксергетическая оценка установки.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 03.10.2014Особенности процесса парообразования. Реальный газ, образующийся при испарении или кипении воды, как рабочее тело в теплотехнике. Виды пара, доля сухого пара во влажном паре. Критическая (удельные объемы пара и жидкости сравниваются ) и тройная точки.
презентация [240,5 K], добавлен 24.06.2014Характеристика термодинамического состояния идеального газа в переходных точках. Изменение калорических характеристик при переходе рабочего тела из начального состояния в конечное. Расчет количества теплоты, деформационной работы и работы перемещения.
контрольная работа [924,3 K], добавлен 21.11.2010