Министерство науки и высшего образования Республики Казахстан

Костанайский государственный университет им. А. Байтурсынова

Инженерно – технический факультет

Кафедра Технологических машин и оборудования

Тулубаев Фарит Харисович

Методические указания

для выполнения расчетно-графической работы

по дисциплинам: «Основы гидравлики и теплотехники» для студентов специальности 5В080600 Аграрная техника и технологии, «Теплотехника» для студентов специальности 5В072700 технология продовольственных продуктов, 5В072800 технология перерабатывающих производств

Тема: «Расчёт круговых термодинамических циклов».

Костанай 2013 г.

Автор: Тулубаев Ф.Х., старший преподаватель кафедры технологических машин и оборудования

Рецензенты:

Салыков Б.Р., доцент кафедры технического сервиса

Тулубаев Ф.Х.

Основы гидравлики и теплотехники. Методические указания для выполнения расчетно-графической работы.

Костанай: КГУ им. А. Байтурсынова, 24с.

В настоящих методических указаниях даются рекомендации и для выполнения расчетно-графической работы программы курса «Основы гидравлики и теплотехники».

Рассмотрена и рекомендована на заседании кафедры технологических машин и оборудования

от ___.___ . 2013 г. протокол № ___

Зав. кафедрой О.Моисеенко

Одобрена методическим советом Инженерно-технического факультета

от ___.___. 2013 г. протокол № ____

Председатель методического совета _________________ А.Дик

Содержание

	стр.
Введение ………………………………………………………………	4
Задача №1. Двигатели внутреннего сгорания ……………………..	5
Задача №2. Газотурбинные установки ……………………………...	11
Задача №3. Паросиловые установки…………………………………	16
Список использованных источников ………………………………..	21
Приложения …………………………………………………………...	22

Введение

Целью настоящих методических указаний является пояснение теоретического материала и дополнение к практическим занятиям по данной дисциплине.

Для решения практических задач предлагаются три задачи по круговым процессам: Двигатели внутреннего сгорания, Газотурбинные установки, Паросиловые установки. Студенту необходимо сначала ознакомиться с лекционным материалом.

Каждый студент получает свой вариант, который назначает ведущий лектор. Варианты к задачам и список литературы приведен в конце настоящих методических указаний. Работа оформляется на листах формата А4, в соответствии требованиями стандарта КГУ им.А. Байтурсынова по оформлению. Дальнейшие требования приведены к каждой задаче.

Задача №1

Цикл двигателя внутреннего сгорания

Рассчитать идеальный цикл ДВС, являющийся теоретической основой рабочего процесса бескомпрессорных двигателей.

В расчете принять, что цикл осуществляется одним килограммом воздуха, как идеальным газом.

C_p=1008Дж/кг К

C_v=720 Дж/кг К

к=1,41

При помощи приведенных ниже формул определить:

1.1. Параметры узловых точек;

1.2. Работу сжатия, расширения и полезную работу цикла;

1.3. Подведенное, отведенное и полезно использованное тепло;

1.4. Термический коэффициент полезного действия цикла (через теплоты и характеристики цикла);

1.5. Среднее индикаторное давление;

1.6. Изменение энтропии всех процессов.

В графической части задания привести рабочие процессы (индикаторные диаграммы) двигателя, работающего по заданному циклу, в масштабе, в P-V и T-S координатах.

Исходные данные принимаются по таблице 1, в соответствии с номером варианта.

1 цикл - ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме

Этот цикл характерен для двигателей с внешним смесеобразованием (бензиновые, газовые)

Рисунок 1 - P-V и T-S диаграмма ДВС с подводом теплоты при постоянном объёме.

состоит из двух адиабат и двух изохор.

1-2 процесс адиабатного сжатия; 2-3 процесс изохорного подвода теплоты; 3-4 адиабатного расширения; 4-1 изохорный отвод теплоты.

Характеристики цикла:

ε – степень сжатия:

λ – степень повышения давления ;

подведенная теплота: q₁ = C_v (T₃ – T₂)

отведенная теплота: q₂ = C_v (T₄ – T₁)

термический кпд цикла:

где к – показатель адиабаты, который зависит от числа атомов в газе (для воздуха к = 1,41)

вывод: с увеличением ε, увеличивается и η_t.

1 Параметры тела в узловых точках:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

2 Работа сжатия:

(8)

Работа расширения:

(9)

Полезная работа цикла:

(10)

3 Количество поведенной теплоты:

q₁ = C_v(T₃-T₂) (11)

Количество отведенной теплоты:

q₂ = C_v(T₄-T₁) (12)

Полезно использованное тепло:

q = q₁ - q₂ (13)

4 Термический кпд цикла:

(14)

(15)

5 Среднее индикаторное давление:

(16)

6 Изменение энтропии процессов:

(17)

(18)

Далее выполняем проверку и по полученным значениям строим диаграммы в масштабе.

2 цикл - ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении

Рисунок 2 - P-V и T-S диаграмма ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении.

состоит из двух адиабат, изохоры и изобары.

1-2 процесс адиабатного сжатия; 2-3 процесс изобарного подвода теплоты; 3-4 адиабатного расширения; 4-1 изохорный отвод теплоты.

Характеристики цикла:

ε – степень сжатия:

ρ– степень повышения давления ;

подведенная теплота: q₁ = C_р (T₃ – T₂);

отведенная теплота: q₂ = C_v (T₄ – T₁);

термический кпд цикла:

вывод: с увеличением ε, увеличивается и η_t, а с увеличением ρ η_t уменьшается.

1 Параметры тела в узловых точках:

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

2 Работа сжатия:

(26)

Работа расширения:

(27)

Полезная работа цикла:

(28)

3 Количество подведенной теплоты:

q₁=C_p(T3-T2) (29)

Количество отведенной теплоты:

q₂=C_v(T4-T1) (30)

Полезно использованное тепло:

q=q₁ - q₂ (31)

4 Термический кпд цикла:

(32)

(33)

5 Среднее индикаторное давление:

(34)

6 Изменение энтропии процессов:

(35)

(36)

Далее выполняем проверку и по полученным значениям строим диаграммы в масштабе.

3 цикл - ДВС со смешанным подводом теплоты.

Рисунок 3 - P-V и T-S диаграмма ДВС со смешанным подводом теплоты

состоит из двух адиабат, двух изохор и изобары.

1-2 процесс адиабатного сжатия; 2-3 процесс изохорного подвода теплоты; 3-4 процесс изобарного подвода теплоты; 4-5 адиабатного расширения; 5-1 изохорный отвод теплоты.

Характеристики цикла:

ε – степень сжатия:

ρ– степень повышения давления ;

λ – степень повышения давления

подведенная теплота: q₁ = q₁ ^/ + q₁ ^// = C_v (T₃ – T₂) + C_р (T₄ – T₃)

отведенная теплота: q₂ = C_v (T₅ – T₁)

термический кпд цикла:

вывод: с увеличением ε и λ увеличивается и η_t, а с увеличением ρ η_t уменьшается.

1 Параметры тела в узловых точках:

(37)

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

2 Работа сжатия:

(46)

Работа расширения:

(47)

Полезная работа цикла:

(48)

3 Количество подведенной теплоты:

q₁=C_v(T₃-T₂)+C_p(T₄-T₃) (49)

Количество отведенной теплоты:

q₂=C_v(T₅-T₁) (50)

4 Термический кпд цикла:

(51)

(52)

5 Среднее индикаторное давление:

(53)

6 Изменение энтропии процессов:

(54)

(55)

(56)

Далее выполняем проверку и по полученным значениям строим диаграммы в масштабе.

Литература: 2, с.128-130; 5, с.57-59; 7, с.230-242.