Коксовый генераторный газ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача № 1

Коксовый генераторный газ имеет заданный объемный состав.

Дано:

; .

Найдите массовый состав, газовую постоянную, удельный объем, плотность газа при температуре t°C и абсолютном давлении Р ,ат.

Решение: газовый температура давление пар

1. Находим массовый состав генераторного газа.

Массовая доля i-го газа определяется по формуле:

,

Где - объемная доля компонента,

- молекулярная масса компонента.

Или 0,7536%



или 34,954%

или 21,353%

или 28,62%

или 14,319%

Проверка правильности определения массовых долей:

2. Определим газовую постоянную смеси:

=

3. Удельный объем смеси находим из уравнения газового состояния:



где - давление смеси, Па =0,99_ат. 1_ат =1,01310⁵ Па

;

4. Находим плотность газа:

.

Ответ: массовый состав: ; газовая постоянная 372,97 Дж/ кг.К ; удельный объем: 1,0636 м³/кг; плотность газа: 0,9402 кг/м³

Задача № 2

Для осуществления изотермического сжатия m кг воздуха при давлении P₁ и t затрачена работа L кДж.

Дано: Р₁ =0,65МПа; m = 2кг; t = 40°С (const); L =225 кДж.

Найдите давление Р₂ сжатого воздуха и количество теплоты Q, которое необходимо при этом отвести от газа.

Решение:

Для изотермического процесса справедлива формула:



Для определения давления используем формулу:

где R - газовая постоянная воздуха 287 Дж/кг.К,

Т - температура в Кельвинах 237°+t°=273°+40°=313°

? ?

1. Количество тепла Q, которое при этом необходимо отвести от газа в изотермическом процессе равно работе L, затраченной на осуществление сжатия: Q = - L = 225 кДж. 1кДж = 0,239 ккал, тогда Q=225 0,239 =53,775 ккал.

2. Определим работу L, которая затрачивается для сжатия 1кг воздуха:

;

3. Находим давление Р₂ воздуха в конце изотермического сжатия:

;



;

Переходим от натурального логарифма к десятичному

;

;

.

Количество тепла отведенного от 1 кг газа:

.

Ответ: давление Р₂ сжатого воздуха равняется 2,5 МПа , количество теплоты Q равняется 225 кДж.

Задача № 3

Начальное состояние пара характеризуется параметрами P₁ и х. Какое количество тепла необходимо подвести к пару при постоянном объеме, чтобы температура пара возросла до t₂ (Приложение А).

Дано: Р₁ = 1,7 МПа; Х = 0,8; t₂ = 450°С

Решение:

По заданным параметрам находим т. «1» на пересечении изобары Р₁ = 1,7 МПа и степени сухости Х = 0,8. Проецируя ее на ось ординат, находим энтальпию h₁ = 2415кДж/кг. По изохоре проходящей через т. «1» находим

₁=0,10м³/кг. Конечную т. «2» получаем на пересечении изохоры ₁=0,10м³/кг и изотермы t₂ = 450°С. Проецируя полученную т. «2» на ось ординат, находим конечную энтальпию h₂ = 3352 кДж/кг.

Значение Р₂ = 3,2МПа находим на пересекающей т. «2» изобаре.

Находим количество тепла, подведенного для изохорного процесса для 1 кг пара:

.

Ответ: количество тепла необходимого подвести к пару при постоянном объеме равняется 787 кДж/кг.

Задача №4

Необходимо найти давление и объем в характерных точках цикла двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при Р - const, а также его термический КПД з₁ и полезную работу (кДж). Построить цикл в координатах Р -- х.

Дано: Р₁ = 0,2 МПа; = 22; = 1,8; d = 0,18м; S = 0,2;

Дополнительно принимаем t₁ = 70°C т.к. не хватает данных для определения параметров цикла в т.№1.

Теплоемкость считать постоянной.

Решение:

1. В задаче рассчитывается цикл с подводом теплоты при постоянном давлении - цикл Дизеля. Он состоит из 2-х адиабат ( 1-2) и (3-4), одной изобары (2-3) и одной изохоры (4-1).

2. Исходя из диаметра цилиндра и хода поршня имеем:

;

отсюда ; ;

; ;

3. Находим параметры в т. №1:

Р₁ = 0,2 МПа = 200000 Па = 200000 Н/м²;

t₁ = 70°C; Т₁ = 343° К

Из уравнения состояния находим удельный объем в точке №1:

;

Находим массу воздуха: .

4. Находим параметры в т. №2:

Т.к. степень сжатия в адиабатном процессе то

.



Температура в конце адиабатного сжатия определяется из соотношения: К.

t₂ =T₂ - 273°=1180,9° - 273° = 907,9°C

Из уравнения состояния находим давление Р₂ в конце адиабатного сжатия:

;

0,00024м³.

5. Находим параметры в т. №3:

Поскольку 2-3 изобарный процесс, то Р₃ = Р₄ = 15,151МПа;

Из соотношения параметров в изобарном процессе получаем:

Отсюда

0,00024м³

6. Находим параметры в т. №4:

Находим температуру Т₄ в конце адиабатного расширения 3-4



Давление в конце адиабатного расширения определяется из соотношения параметров в изохорном процессе 4-1.

;

0,005315м³

Находим количество тепла, подводимого в цикле на 1 кг воздуха:

где - теплоемкость воздуха при постоянном давлении.

.

Находим количество тепла, отведенного в цикле, приходящееся на 1 кг воздуха: где - теплоемкость воздуха при постоянном объеме. , считается для воздуха величиной постоянной.

=20,93 кДж/кмоль К. =28,96кг/кмоль- молекулярная масса воздуха.



Находим работу цикла, приходящуюся на 1 кг воздуха:

.

Определяем термический КПД цикла:

Ответ:

давление и объем в характерных точках цикла:

т.№1 Р = 0,2 МПа; V= 0,005324м³.

т.№2 Р = 15,151 МПа; V= 0,00024м³.

т.№3 Р = 15,151 МПа; V = 0,00024м³.

т.№4 Р = 0,4 МПа; V= 0,005315м³

работа цикла равна 639,53 кДж/кг

КПД равен 0,669.

Задача №5

Изолированная теплофикационная труба длиной L с наружным диаметром изоляции d проложена внутри прямоугольного бетонного канала, размером (а х b). Температуры, поверхностей изоляции трубы и стенок канала соответственно t₁ и t₂ а степени черноты соответственно равны е₁=0.9. е₂=0,7

Дано: L = 8м; d =150мм; а = 220мм; в = 700мм; t₁=95C; t₂=20C

Определите для трубы потерю теплового потока.

Решение:

Потерю теплового потока для трубы можно определить по формуле:

Где С_пр - приведенный коэффициент лучеиспускания, который определяется по формуле:

где - коэффициент поверхности изоляции трубы.

- постоянная излучения абсолютно черного тела,

- степень черноты изоляции трубы.

; - степень черноты прямоугольного бетонного канала.

- площадь внешней поверхности изолированной трубы.

- площадь внутренней поверхности бетонного канала.

;

Находим приведенный коэффициент лучеиспускания:

=

==

=.

Определяем потерю теплового потока для трубы:

Ответ: потеря теплового потока равна 1919,64 Вт.

Задача №6

Определите низшую теплоту сгорания и объем воздуха, поступающего в топку для сжигания угля данного состава по рабочей массе:

Дано: Коэффициент избытка воздуха б = 1,2, температура воздуха

t = 20 ^oС, часовой расход воздуха В = 380. кг/ч.

1. Для определения низшей теплоты сгорания топлива необходимо воспользоваться формулой Д.И. Менделеева.

, где - составляющие рабочей массы топлива в %, тогда:

2. Находим теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания угля:

где

;

3. Находим действительное количество воздуха:

,

где = 1,2- коэффициент избытка воздуха.

4. Находим часовой расход воздуха:

5. Определяем часовой расход воздуха с учетом температуры воздуха:

Ответ: низшая теплота сгорания составляет 15694,1 кДж/кг ,

Действительное количества воздуха составляет 4,31172 м³кг,

Часовой расход воздуха составляет 1638,4536 м³кг,

Часовой расход воздуха с учетом температуры воздуха 1758,48 м³кг.

Размещено на Allbest.ru