3.2. Порядок выполнения первой части курсовой работы

3.2.1. Расчёт параметров состояния в контрольных точках цикла Брайтона без регенерации тепла (рис.1)

Рис.1. Изображение цикла Брайтона в p-v координатах

Точка 1.Параметры:p₁, v₁ – заданы условием. Применяя уравнения состояния определяется Т₁.

Точка 2. Давление р₂=р₁, где  – степень повышения давления из задания, р₁=101325 – начальное давление; температура – , где к =1.4 – показатель адиабаты для воздуха; удельный объём – ; плотность – .

Точка 3. р₃=р₂; ; ;

Точка 4. р₄=р₁; ;

3.2.2. Расчёт энергетических показателей термодинамических процессов цикла Брайтона без регенерации тепла

Процесс 1 – 2.

) – изменение внутренней энергии рабочего тела, Дж/кг;

- деформационная работа, Дж/кг;

- техническая работа, Дж/кг;

- изменение теплосодержания рабочего тела, Дж/кг;

- удельная теплоемкость при постоянном давлении;

q₁₂=0 – количество теплоты, участвующее в процессе;

изменение энтропии рабочего тела.

Процесс 2 – 3.

Процесс 3 – 4.

Процесс 4 – 1.

R= 287 - газовая постоянная для сухого воздуха; _в=28.966 - масса одного киломоля воздуха.

3.2.3. Расчёт энергетических показателей цикла Брайтона без регенерации тепла:

а) - удельная работа сжатия, Дж/кг;

б) - удельная работа расширения, Дж/кг;

в) - работа цикла (свободная энергия на выходе из тепловой машины), Дж/кг;:

г) - количество тепла, подведенное к 1 кг рабочего тела в цикле, Дж/кг;

д) - количество тепла, отводимое от рабочего тела в окружающую среду, Дж/кг;

е) - полезно использованное тепло в цикле, Дж/кг.

4. Совершенство термодинамического цикла Брайтона без регенерации тепла:

а) - термический КПД цикла Брайтона;

б) - термический КПД цикла Карно. Цикл Карно, состоящий из двух адиабатных и двух изотермических процессов (рис.2) и совершаемый в диапазоне температур Т₁ – Т₃, является базовым для любого термодинамического цикла;

в) - совершенство заданного термодинамического цикла Брайтона.

Рис.2. Цикл Карно в p,v координатах

«1 – 2» - адиабатический процесс сжатия;

«2 – 3» - изотермический процесс расширения – подвод теплоты к рабочему телу q₁;

«3 – 4» - адиабатический процесс расширения;

«4 – 1» - изотермический процесс сжатия – отвод теплоты от рабочего тела q₂.

3.2.5. Расчёт параметров состояния рабочего тела на входе и выходе из теплообменного аппарата:

а) холодный теплоноситель:

Вход (точка 2): р₂=р₁; ; ; ;

Выход (точка 2_та):

б) горячий теплоноситель

Вход (точка 4): v₄=v₁; ; ;

Выход (точка 4_та):

Рис.3. Цикл Брайтона с регенерацией тепла.

3.2.6. Количество теплоты, полученное холодным теплоносителем в теплообменном аппарате:

.

3.2.7. Экономия топлива (в процентах) при использовании регенерации тепла составляет:

.

3.2.8. Совершенство термодинамического цикла Брайтона с регенерацией тепла:

а) ; б) ;

в) г) .

3.2.9. Оценка возможности использования регенерации тепла в цикле Брайтона

а) Определяется максимальное значение степени повышения давления из условия (Т₄Т₂): .

б) Задаваясь двумя-тремя значениями  в диапазоне от _заддо _тах, производится расчёт цикла Брайтона с регенерацией тепла для построения графика . На графике находим значение _опт при экономии топлива не менее 10…15 %.