Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Воронежская государственная лесотехническая академия»

Кафедра организации перевозок и безопасности движения

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Транспортная энергетика»

Выполнил: студент 4 курса з/о

специальности «ОБД»

Шубин С.В.

Шифр: 09886

Проверил: проф. Белокуров В.П.

Воронеж 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1. Описание цикла в целом и характеристика каждого процесса 4

2. Определение параметров всех характерных точек цикла 5

3. Полный термодинамический расчет каждого процесса 7

4. Вычисление термодинамических характеристик цикла 10

5. Вычисление термического КПД идеализированного цикла 11

6. Вычисление термического КПД цикла Карно, осуществляемого

в том же интервале температур 11

7 Изображение цикла в p-v и Т-S координатах 11

8. Определение среднеинтегральной температуры процесса отвода тепла 15

9. Расчет теплового баланса 18

10. Расчет поверхности жидкостного радиатора 21

Список использованной литературы 23

Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Современные тенденции и перспективы развития промышленности, материально-техническую базу которой и создает машиностроение, связаны прежде всего с развитием комплексных высокопроизводительных, эффективных и экономичных производств, отличающихся увеличением единичных мощностей агрегатов, широким использованием принципов регенерации, утилизации и трансформации различных видов энергии.

Для анализа процессов трансформации различных видов энергии в таких машинах и установках в термодинамике используется метод циклов, сущность которого состоит в том, что путем некоторого упрощения и идеализации реальных процессов, происходящих в машине, ее рабочий процесс описывают рядом последовательных термодинамических процессов, в результате которого рабочее тело (обычно газ) приходит в первоначальное состояние. Такие круговые процессы или циклы могут повторяться неограниченное число раз, каждый раз сопровождаясь определенным перераспределением подводимой извне энергии. Особенно подробно метод циклов рассматривается в термодинамике на примерах циклов тепловых и холодильных машин, циклов компрессора и теплового насоса.

Хорошее, твердое знание основ термодинамической теории циклов является абсолютно необходимым для специалистов транспортной энергетики, как впрочем и для других инженерно-технических специалистов.

Задание №1.

1 .Описание цикла в целом и характеристика каждого его процесса.

В отличие от цикла поршневого двигателя, в котором все процессы протекают в объеме цилиндра, последовательно чередуясь, в цикле газотурбинного двигателя процессы осуществляются в разных элементах осуществляются в разных элементах двигателя одновременно при непрерывном или пульсирующем потоке через них рабочего тела.

В цикле газотурбинного двигателя с непрерывным потоком, теплота к рабочему телу подводится при постоянном давлении, в цикле с пульсирующим потоком подвод теплоты осуществляется при постоянном объеме.

В газотурбинном двигателе, работающем по циклу подвода теплоты с постоянным объемом, процесс сгорания происходит при закрытых впускных и выпускных клапанах, установленных в камере сгорания, т.е. в замкнутом объеме камеры. При этом топливо впрыскивается в камеру периодически в момент закрытия клапанов.

Цикл с периодическим сгоранием топлива при v=const более экономичен, но для его осуществления необходима установка в камере сгорания впускных и выпускных клапанов, что в значительной степени усложняет конструкцию двигателя и снижает надежность его работы. Кроме того значительные гидравлические сопротивления клапанов существенно снижают термодинамические преимущества в действительном цикле и даже могут привести к отрицательному эффекту. Поэтому двигателя с таким циклом не получили практического применения, все выполненные конструкции газотурбинного двигателя работают по циклу со сгоранием топлива при постоянном давлении.

Улучшение экономических показателей газотурбинного двигателя достигается осуществлением цикла с регенерацией теплоты, а также приближением цикла газотурбинного двигателя к обобщенному циклу Карно, в котором кроме увеличения термического КПД увеличивается и удельная работа.

Учитывая, что цикл с подводом теплоты при постоянном объеме в настоящее время не находит практического применения.

Рисунок 1 Диаграмма цикла газотурбинного двигателя с постоянным объемом

Цикл газотурбинной установки с изобарным подводом тепла задан параметрами p₁= 0,098 мПа, Т₁ = 297К и значениями величин β=9,25, ρ=3,27, n₁ = 1,34, n₂=1,31.

2.Определение параметров (р,V,т) всех характерных точек цикла.

Определение параметров всех характерных точек цикла начнем с вычисления удельного объема газа в точке 1. Из уравнения Клайперона-Менделеева[1]:

pv=RT

где R=287 Дж/кг К – газовая постоянная воздуха

Определим параметры точки 2

, следовательно

Процесс 1-2- политропный, с показателем политропы n₁

, следовательно

Величину Т₂ находим из уравнения состояния идеального газа

Определяем параметры точки 3

Процесс 2-3 изобарный для него в соответствии с законом Гей-Люссака

;

Процесс 1-4 изобарный, поэтому

Процесс 3-4 - политропный с показателем политропы n₂. Для него:

, отсюда

Температура в точке 4 найдем из уравнения состояния для этой точки:

Эту же температуру можно найти, записав закон Гей-Люссака для изобарного процесса 4-1 (1):

, откуда следует

Совпадение полученных результатов служит свидетельством правильности проведенных вычислений и отсутствии арифметических ошибок.