Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

KR_1_iz_met (2)

.doc

Скачиваний:

Добавлен:

29.03.2015

Размер:

302.59 Кб

Скачать

☆

Федеральное агентство по образованию

Государственное общеобразовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра теплотехники

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Термодинамика и теплопередача»

Вариант №7

Выполнил:

студент 1 курса АКФ гр. АД-13бзу

Пыряев Данила Анатольевич

Проверила:

преподаватель:

Ошивалов Михаил Анатольевич

Пермь, 2014

ЗАДАЧА №1

Произвести расчёт термодинамических параметров газовой смеси, совершающей изобарное расширение до объема , если известны начальная температура t₁, начальное давление p₁ и масса смеси m.

ОПРЕДЕЛИТЬ:

Газовую постоянную и кажущуюся молекулярную массу, начальный объем V₁, основные параметры в конечном состоянии, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, и работу расширения в процессе 1-2.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

N₂, %	CO, %	CO₂, %	H₂, %	P, мм.рт.ст	t₁, ⁰C	m, кг	ρ
63	22	7	8	750	200	1	3.5

РЕШЕНИЕ:

1) Молярные массы компонентов смеси:

а.е.м.

2) Средняя молярная масса смеси:

кг/моль

3) Газовая постоянная смеси:

Дж/кг∙К

4) Определяем начальный объем:

Из уравнения состояния:

, p = 780 мм .рт. ст. = 99991.5 Па, К

м³/кг

5) Определяем конечную температуру:

Из закона Гей-Люссака:

, v₂= 3v₁= 4.883м³/кг

6) Удельная работа изменения объёма:

моль∙К/кг

7) Удельные теплоёмкости:

Дж/К

8) Изменение удельной внутренней энергии:

Дж

9) Изменение энтальпии:

Дж

10) Изменение энтропии:

Дж/кг∙К

11) Энергетический баланс:

1.406*10^6 = +

1.406*10^6 = 1.406*10^6

ЗАДАЧА №2

Рассчитать теоретический цикл двигателя внутреннего сгорания – ДВС (газотурбинной установки – ГТУ), если известны начальные температура и давление, тип цикла и его характеристики.

ОПРЕДЕЛИТЬ:

Параметры рабочего тела, внутреннюю энергию, энтропию и энтальпию в характерных точках цикла; теплоёмкость, изменение внутренней энергии, энтропии и энтальпии, теплоту и работу для каждого процесса, входящего в цикл; подведённую и отведённую теплоту, работу и термический КПД цикла.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

t₁ = - 10°C

P₁ = 0,8 бар = 80 кПа = 0,08 МПа

n₁ = 1,34

n₂ = 1,3

ε = 16

λ = 1,6

ρ = 1,8

В качестве рабочего тела принят – воздух:

R = 287 Дж/кг∙К

k = Cp / Cv = 1.4

R = Cp – Cv

Дж/кг∙К

Цикл — III

тепла. Диаграмма P – V.

РЕШЕНИЕ:

1) Определим параметры состояния рабочего тела (воздуха) в точках цикла. Расчёт произведён массу рабочего тела m = 1 кг. Уравнение состояния газа pν = RT.

Точка «1»:

р₁ = 80 кПа

Т₁ = -10 + 273,15 = 263.15 К

м³/кг

Точка «2»:

Степень сжатия рабочего тела

м³/кг

«1 – 2» — политропное сжатие

МПа

Точка «3»:

ν₃ = ν₂ = 0.059 м3/кг

Степень повышения давления

МПа

Точка «4»:

p₄ = p₃ = 5.26 МПа

Степень предварительного расширения

м³/кг

Точка «5»:

ν₅ = ν₁ = 0.944 м³/кг

«4 – 5» — политропное расширение

МПа

2) Заданный цикл ДВС включает в себя 5 процессов:

1. «1 – 2» — политропное сжатие:

Изменение внутренней энергии

кДж/кг

Изменение удельной энтальпии

кДж/кг

Изменение удельной энтропии

кДж/кг∙К

Удельная работа изменения объёма

кДж/кг

Удельное количество теплоты

кДж/кг

Согласно Первому закону термодинамики:

Проверка: -52.21 = -348,1 + 295,86

-52.21 ≈ -52.23

2. «2 – 3» — процесс изохорного подведения теплоты q^’₁ (ν = const)

Изменение внутренней энергии

кДж/кг

Изменение удельной энтальпии

кДж/кг

Изменение удельной энтропии

кДж/кг∙К

Удельная работа изменения объёма

Удельное количество теплоты

кДж/кг

Согласно Первому закону термодинамики:

Проверка: 291.16 = 0 + 291.16

291.16 = 291.16

3. «3 – 4» — процесс изобарного подведения теплоты q^”₁ (p = const)

Изменение внутренней энергии

кДж/кг

Изменение удельной энтальпии

кДж/кг

Изменение удельной энтропии

кДж/кг∙К

Удельная работа изменения объёма

кДж/кг

Удельное количество теплоты

кДж/кг

Согласно Первому закону термодинамики:

Проверка: 868.98 = 248.28 + 620.7

868.98 = 868.98

4. «4 – 5» — процесс политропного расширения

Изменение внутренней энергии

кДж/кг

Изменение удельной энтальпии

кДж/кг

Изменение удельной энтропии

кДж/кг∙К

Удельная работа изменения объёма

кДж/кг

Удельное количество теплоты

кДж/кг

Согласно Первому закону термодинамики:

Проверка: 224 = 896 + (-672)

224 = 224

5. «5 – 1» — процесс отвода теплоты q₂ (ν = const)

Изменение внутренней энергии

кДж/кг

Изменение удельной энтальпии

кДж/кг

Изменение удельной энтропии

кДж/кг∙К

Удельная работа изменения объёма

Удельное количество теплоты

кДж/кг

Согласно Первому закону термодинамики:

Проверка: -535.72 = 0 + (-535.72)

-535.72 = -535.72

Рис.2 Диаграмма Т – S цикла ДВС со смешанным подводом тепла

3) Рассчитаем окончательные параметры данного цикла:

Количество подведённой теплоты

q₁ = q^’₁ + q^”₁ = 291.16 + 868.98 = 1160.14 кДж/кг

Количество отведённой теплоты

q₂ = 535.72 кДж/кг

Полезная работа цикла ДВС

℮_ц = q₁ + q₂ =1160.14 – 535.72 = 624.42 кДж/кг

Термический КПД цикла:

ЗАДАЧА № 3

Расчёт рекуперативного теплообменного аппарата

Горячий теплоноситель движется по внутренней трубе, холодный – в межтрубном пространстве. Схема движения – противоток. Потерями тепла в окружающую среду пренебречь. Режим течения теплоносителя считать вязкостным.

Определить тепловой поток, передаваемый аппаратом от горячего теплоносителя холодному, площадь поверхности теплообмена и длину аппарата.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Параметры горячего теплоносителя: .