Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота
Расчётно-графическая работа №1
Дисциплина: Теплотехника
Калининград
2008
Дано
P1=0,3; T1=313; T3=523; P4=0,6; T1-2=const; S2-3=const; V3-4=const; S4-1=const, что соответствует давлению и температуре в начальной точке изотермического процесса, соответственно P1=0,3 МПа и Т1=313 К; температуре в конечной точке адиабатного процесса T3=523К; давлению в конце изохорного процесса, а также заданы процессы цикла: изотермический, адиабатный, изохорный. Требуется найти все недостающие параметры цикла и его основные характеристики.
В этой работе требуется для 1 кг воздуха :
1. Определить параметры P, V, T, S, U, I для основных точек цикла.
2. Построить цикл: а) в координатах P – V, б) координатах T–S.
3. Найти l, ∆s, q, ∆i, ∆u для каждого процесса, входящего в состав цикла.
4. Определить работу цикла lц, термический к. п. д. ηt и среднее индикаторное давление Pi.
Решение
Для решения задачи заполним поля таблицы в соответствии с заданием (см. табл. 1).
Таблица 1
Процесс | Начало | Конец | Р | V | T | ∆u | ∆s | ∆i | l | q |
T | 1 |
| 0,3 |
| 313 |
|
|
|
|
|
| 2 |
|
|
|
S | 2 |
|
|
|
|
|
|
| 3 |
|
| 523 |
V | 3 |
|
|
|
|
|
|
| 4 | 0,6 |
|
|
S | 4 |
|
|
|
|
|
|
| 1 |
|
|
|
Далее, используя закономерности изменения параметров в процессах, продолжим заполнять графы таблицы (см. табл. 2).
Таблица 2
Процесс | Начало | Конец | Р | V | T | ∆u | ∆s | ∆i | l | q |
T | 1 |
| 0,3 | 0,30 | 313 |
|
|
|
|
|
| 2 | 0,15 | 0,70 | 313 |
S | 2 |
|
|
|
|
|
|
| 3 | 0,83 | 0,18 | 523 |
V | 3 |
|
|
|
|
|
|
| 4 | 0,6 | 0,18 | 376 |
S | 4 |
|
|
|
|
|
|
| 1 | 0,3 | 0,30 | 313 |
Подсчитываем Cv – теплоёмкость при постоянном объёме.
Она численно равна
Следующим шагом будет последовательное рассмотрение заданных участков цикла.
1 – 2: T = const; T1 = T2 = 313 K
т. к.
то
4 – 1: , где – показатель адиабаты.
Для адиабатного процесса характерно следующее уравнение:
В данном случае мы можем записать:
Выразив отсюда , получим
Также мы можем посчитать величину , которая составит:
3 – 4: , для изохорного процесса справедливо отношение:
Отсюда можно выразить величину давления
2 – 3: , где – показатель адиабаты.
Связь между параметрами дается выражениями
Выражая отсюда , получим
В данном случае мы можем записать:
Выразив отсюда , получим
Находим изменение удельной энтропии в заданных процессах:
Изменение энтропии находится по формуле , где
Так как процесс 2–3 адиабатный, происходит без теплообмена с окружающей средой, то справедливо записать , т.е. = 0,069
Изменение энтропии находится по формуле ,
где ,
т.е.
Для проверки сравним . Они должны быть равны, т. к. процесс 4 – 1 – адиабатный. Что мы и видим.
Следующим этапом следует вычислить работу изменения удельного объёма газа, а также изменение его внутренней энергии, энтальпии и теплоты.
1–2:
2–3: ,
Вся работа идёт на изменение внутренней энергии.
Работа по изменению объёма не производится
4–1 ,
Вся работа идёт на изменение внутренней энергии.
Теперь можно заполнить оставшиеся графы таблицы (см. табл. 3).
Таблица 3
Процесс | Начало | Конец | Р | V | T | ∆u | ∆s | ∆i | l | q |
T | 1 |
| 0,3 | 0,30 | 313 | 0 | 0,244 | 0 | 76,4 | 76,4 |
| 2 | 0,15 | 0,70 | 313 |
S | 2 |
| – 73 | 0 | 215,25 | – 73 | 0 |
| 3 | 0,83 | 0,18 | 523 |
V | 3 |
| -108,5 | -0,244 | -150,7 | 0 | -108,5 |
| 4 | 0,6 | 0,18 | 376 |
S | 4 |
| 46,5 | 0 | -64,5 | 46,5 | 0 |
| 1 | 0,3 | 0,30 | 313 |
Рассчитываем подведённое в цикле количество теплоты. В данном случае подведённое тепло
Отведённое количество теплоты равно
Судя по характерам подвода и отвода тепла, делаем вывод о том, что заданный цикл является холодильным циклом.
Рассчитаем холодильный коэффициент цикла:
Где работа в цикле определится
lц =
Строим диаграммы с циклом в координатах P-V и T-S (см. рис. 1 и 2).
Для проверки точности построения T-S диаграммы и точности определения холодильного коэффициента цикла, можно воспользоваться графическим методом подсчёта холодильного коэффициента, который основывается на расчётах соответствующих площадей.
Для нахождения холодильного коэффициента графическим методом для заданного цикла, можно воспользоваться следующей формулой:
,
где S1 и S2 площади, соответствующие площади цикла и площади под циклом в мм2 (см. рис. 2).
T – S: S2 = 476478,45 мм2 P – V: S2 = 15,3175 мм2
S1 = 142232,37 мм2 S1 = 4,61 мм2
Дано
t1= 950˚C температура газов = 2,1·10-ім, толщина слоя сажи
t2= 190˚C температура воды = 9·10-ім, толщина стенки из металла
= 5·10-і м, толщина слоя накипи
= 1,2·10-і м, толщина слоя масла
Коэффициенты теплоотдачи:
= 60 Вт/(м2*К)
= 3000 Вт/(м2*К)
Коэффициенты теплопроводности:
= 0,2 Вт/м*К – для сажи;
= 50 Вт/м*К – для стенки;
= 2 Вт/м*К – для накипи;
= 0,1 Вт/м*К – для масла
Рассчитать теплообмен от нагретых газов к воде через многослойную стенку, состоящую из слоёв сажи, накипи, металла и масла с заданными геометрическими размерами, а также коэффициентами теплопроводности и теплоотдачи со стороны газа и со стороны воды.
Решение
Подсчитаем - коэффициента теплопередачи для многослойной
плоской стенки, разделяющей жидкости с различными температурами.
Для данного коэффициента справедливо выражение:
которое для данного вида теплообмена запишется:
тогда можно рассчитать коэффициент теплопередачи:
Определим интенсивность теплового потока, которая для всех слоев одинакова:
Подставив в данное выражение значение температур и коэффициента теплопередачи, получим:
Выразим баланс тепла для перехода от газов к 1-му слою:
Тогда температура на поверхности первого слоя со стороны теплоотдающей среды будет вычисляться по формуле:
Подставляя численные значения, получим:
Аналогично эти зависимости на границе между первым и вторым слоем выразятся:
, откуда
Что позволяет получить:
Температура на границе второго и третьего слоя, будет вычисляться по формулам:
, откуда
Запишем баланс тепла на границе третьего и четвертого слоя:
, откуда
Таким образом
Для поверхности последнего слоя баланс тепла выразится:
, откуда
Что позволяет найти температуру на поверхности последнего слоя, соприкасающегося с тепловоспринимающей средой:
Для проверки запишем баланс тепла на поверхности последнего слоя:
, откуда
Что позволяет получить:
11
Другие работы по теме:
Трудовые процессы
Основными характеристиками процессов труда являются: полезность результатов, затраты времени и энергии работников, их доходы и степень удовлетворения от содержания выполняемых функций.
Реинжениринг-процессный подход
Процессный подход Основа реинжиниринга - процессный подход - не является противопоставлением функциональному подходу. Функции и процессы не могут существовать в отрыве друг от друга. Результат и функционального, и процессного подходов - одновременное проектирование организационной структуры (функциональных областей) и порядка взаимодействий в рамках этой структуры (процессов).
Домашние хозяйства
ДОМАШНЕЕ ХОЗЯЙСТВО - один из трех основных субъектов экономической деятельности (государство, предприятия, ). Охватывает экономические объекты и процессы, происходящие там, где постоянно проживает человек, семья.
Облик энергосбережения
Проблема энергосбережения всегда сопутствовала энергопотреблению. К чему относить понятие «экономия энергии в зданиях».
Этика аутентичности и виртуальная реальность
Уханов Е.В. Научный руководитель: д.ф.н. проф. Воропай Т.С. Национальный Технический Университет «Харьковский Политехнический Институт» (61002, Харьков, ул. Фрунзе 21, каф. Системы и Процессы Управления),
Колебания
называются движения или процессы, которые характеризуются определённой повторяемостью во времени. Колебания бывают: Вынужденные Гармони ёеские
Сравнительный анализ циклов газотурбинной установки
Нахождение параметров для основных точек цикла газотурбинной установки, который состоит из четырех процессов, определяемых по показателю политропы. Определение работы газа за цикл и среднециклового давления. Построение в масштабе цикла в координатах.
Второй закон термодинамики
Министерство образования Российской Федерации Белгородский государственный университет Реферат по теплотехнике на тему: «Второй закон термодинамики»
Сенсорно-перцептивные процессы
Ощущение Основная функция психики – отражение свойств внешнего и внутреннего мира в виде образа этого мира. Происходит это благодаря нескольким психическим процессам, объединенных общим названием, – познавательные процессы. Познание человек осуществляет в первую очередь через ощущение, восприятие, мышление, воображение.
Психология рекламы 8
Психология рекламы Потребности и мотивы в рекламе. Психические процессы в рекламе. Рекламная стратегия. Рекламный текст. Разные подходы в рекламе.
Конвективный теплообмен 2
Оглавление Введение Закон Ньютона – Рихмана. Краткие сведения из теории подобия. Критериальные уравнения конвективного теплообмена. Расчетные формулы конвективного теплообмена.
Решение задач по теплотехнике
Контрольная работа № 1 Задача 6 До какой температуры будет нагрет углекислый газ объемом , если сообщить ему теплоту Q при постоянном, абсолютном давлении? Начальная температура газа
Теплотехника 2
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА» (СГАУ)
по Теплотехнике
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ для заочного обучения Задача 1. Определить число перекачивающих компрессорных станций и расстояние между ними по следующим исходным данным:
Семь правил роста для малых предприятий
Свода золотых правил из дюжины пунктов, гарантирующих рост компании, не существует. Однако есть семь определенных сфер, в которых компании, нацеленные на рост, концентрируют свои ресурсы.
Гармонические колебания
Колебаниями называются движения или процессы, которые характеризуются определённой повторяемостью во времени.
Расчёт цепей на переходные процессы
Расчёт и исследование электрических цепей при переходных процессах: до коммутации; установившийся режим; переходной процесс; график. Особенности применения классического и операторного метода при решении задач. Вид характерного уравнения с неизвестным.
История культуры 2
История культуры — раздел исторической науки и культурологии, в рамках которого изучаются явления и процессы, связанные с развитием и взаимодействием тех аспектов человеческой деятельности, которые так или иначе связаны с культурой. Также история культуры является социально-гуманитарной академической дисциплиной.
Исторический факт
В исторической науке выделено два типа исторических фактов : собственно исторический факт и научно-исторический факт. Исторический факт - это действительное событие, имевшее место и обладающее всегда следующими характеристиками: локализованностью во времени и пространстве; объективностью; субъективностью и неисчерпаемостью.
Архитектура памяти Windows CE 6
Вкратце, новая модель памяти дает возможность для запуска практически неограниченного числа процессов и под каждый процесс выделяется 2Гб виртуальной памяти.
Циклические вычислительные процессы
Отчет по лабораторной работе №1. Тема: «Циклические вычислительные процессы». Дисциплина: «Языки программирования и методы трансляции». Цель: Ознакомление с методами работы организации циклических вычислений при использовании языка программирования С.
Предмет, методы и задачи СЭГ и регионалистики
1. Предмет, методы и задачи СЭГ и регионалистики. СЭГ-наука о терр соц-эк сис-мах, их орг-и и упр-и ими. Предмет СЭГ-процессы формир-я, функц-я и разв-я терр соц-эк систем (строит-во-географ стр-ва, транспорт-география транспорта).
Атмосфера
Атмосфера есть внешней газовой оболочкой Земли, которая достигает от ее поверхности в космическое пространство приблизительно на 3000 км. История возникновения и развития атмосферы довольно сложная и продолжительная, она насчитывает близко 3 млрд лет.
Влияние иммобилизации на иммунологические показатели на фоне введения меланотропина
Дудник Е. Влияние иммобилизации на иммунологические показатели на фоне введения меланотропина. Представленные результаты отражают изучение влияния МСГ на функциональное состояние иммунной системы в условиях действия иммобилизационного стресса. Было показано что иммобилизация влияет на содержание лимфоцитов В и Т, а также иммуноглобулинов G и М в плазме крови у теплокровных животных.
Химико-биологические процессы в аквариуме
В аквариуме непрерывно происходит круговорот питательных веществ, значение которого чрезвычайно важно. Химические и биологические процессы в воде аквариума тесно связаны между собой, влияют друг на друга.
Безопасность оборудования и технологических процессов
Оборудование должно быть безопасным как при нормальных условиях, так и при воздействии различных факторов окружающей среды (высоких и низких температур и влажности воздуха, агрессивных веществ, микроорганизмов, грибков, солнечной радиации и др.).