федеральное агентство морского и речного транспорта

федеральное гocудapctbенное образовательное учреждение высшего пpoфeccиohaльhoгo образования

«сАнкт-петербургский государственный университет водных коммуникаЦий»

А. И. Недошивин

Судовые энергетические установки

Основы теплофизики судовых энергетических установок

Санкт-Петербург

2007 г.

Недошивин А. И.

Судовые энергетические установки. Основы теплофизики судовых энергетических установок: мелодические указания по выполнению лабораторных рабо г - СПб ФГОУ ВПО СПГУВК, 2007 - 23 с.

Содержатся методические указания по выполнению практических и лабораторных paбот по дисциплинам «Судовые энергетические установки» и «Эксплуатация судовых энергетических установок»

Предназначены для студентов судомеханического о и судоводительского факультетов, обучающихся по специальности 180101.65 и 180402 65.

ББК 39.45

© А И Недошивин, 2007 СПб ФГОУ ВПО СПГУВК,2007

3

ВВЕДЕНИЕ

Судовая энергетическая установка (СЭУ)- это комплекс оборудования по преобразованию энергии топлива в механическую, тепловую и электрическую энергии и транспортировки их к потребителям. СЭУ является одним из наиболее важных и сложных судовых комплексов и от ее эффективности в определяющей степени зависят технико-экономические показатели судна. Выполнение практических работ направлено на закрепление теоретических знаний, полученных в лекционном курсе и в результате самостоятельного изучения учебной и специальной литературы. К работам допускаются студенты, изучившие теоретический материал. При выполнении работ все материалы ( графики, схемы, эскизы) записываются в рабочую тетрадь, которая предъявляется преподавателю для проверки. Выполненная работа предъявляется к защите. Перед проведением лабораторных работ все студенты должны пройти инструктаж по технике безопасности.

I. Термодинамические процессы

1. Задания

1.1. Газ находится под давлением P₁ и температуре Т_1.

Определить:

- удельный объем v;

- плотность ;

- газовую постоянную R;

- среднюю массовую изохорную и изобарную теплоемкости C_v и С _р; Исходные данные выбираются из табл П. 1.1 прил. 1.(1.1.)

1.2. Газ по пункту 1.1. и при том же давлении и температуре находится в баллоне емкостью V

Определить:

- массу газа М;

- как изменится давление газа в баллоне, если температура его увеличится (уменьшится) на t°C?

Исходные данные выбираются из табл. П. 1.1 прил. 1. (1.2.)

1.3.Смесь, состоящая из 2-х газов (1 и 2 ),находится в баллоне емкостью V под давлением Р_см при температуре Т_см. Известен относительный объемный состав каждого газа r₁ и г₂.

Определить:

- молекулярную массу смеси _см;

- газовую постоянную смеси R_cm ;

- плотность смеси _см;

- удельный объем v_cm;

- массу газа в баллоне М_см ;

- парциальное давление каждого газа и массовый состав смеси.

Исходные данные выбираются из табл. П.1.1 прил. 1. (1.3.)

2. Методика выполнения.

Параметры веществ в парообразном или газообразном состоянии находятся в строгой взаимосвязи. Зависимость между параметрами называется уравнением состояния или характеристическим уравнением. Для идеальных газов уравнение состояния имеет вид:

v₂/v₁=P₁/P₂ при T=const; (1.1.)

v₂ /v,=T₂ / Т, при P=const; (1.2.)

Для 1 кг газа рv=RT; (1.3.)

Для М кг газа pV=MRT; (1.4.)

Где v_{1 и} v ₂ - удельный объем газа в начале и в конце процессов, М³/кг , P₁ и Р₂ - давление газа в начале и конце процесса, Па ;

Т - температура газа, К

R - постоянная _;R=8314 /  (Дж/кг К) (1.5.)

удельный объем газам3/кг

V - объем емкости, М ;

 - молекулярная масса, кг / кмоль (прил. 6)

=1 / v — плотность, кг/м³.

5

Удельной теплоемкостью называется количество теплоты, которое необходимо подвести к 1 кг рабочего тела, изменения его температуры на один градус.

Теплоемкость, определяемая при P=const, называется изобарной С_р а при v =const - изохорной C_v. Отношение к= С_р / C_v называется показателем адиабаты.

Ср=к*R/(k-1),Дж/кг К; (1.6.)

C_v=R/(k-1), Дж/м³K. (1.7.)

Для газовой смеси справедливо уравнение состояния газа, если в него вводится газовая постоянная смеси:

Для 1кг смеси р_см* v_см= R_см*T_см (1.8.)

Для М кг смеси Р_см .V_см= М_см. R_см.T_см (1.9.)

Давление смеси газа равно сумме парциальных давлений компонентов

смеси: р_см= р₁+p₂ .....р_n= р_i (1.10)

Парциальное давление каждого газа: р_i=r_i*р_см (1.11)

Объем смеси газов равен сумме парциальных объемов, т.е.

V=V₁+ V₂+.....V_n=V_i (1.12)

Объем смеси газов может быть задан весовыми долями- т₁,m₂, ... mi, или объемными долями — r₁, r₂ .... r_i.

Пересчет состава смеси с объемных долей на весовые и обратно производится по формулам : r_i = m_i * _см / _i (1-13)

_i=r_i. цЛ/jicM (1.14)

Молекулярная масса газовой смеси u_CM=I ц i * г i, кг/кмоль. (1.15) Газовая постоянная смеси газов R=8314/Не Дж/кг*К. (1-16)

Плотность смеси _см=1/V_см, кг/м³ (1-17)

Масса смеси М_см= p_см*V, кг (1-18)

Масса компонента газовой смеси М_i= m_i*M_см, кг (1-19)