Содержание

1. Задание к выполнению курсовой работы………………………………………	3
2. Расчет смеси идеальных газов…………………………………………………..	5
2.1. Определение объемного состава смеси…………………………………..	5
2.2. Газовые постоянные компонентов и смеси………………………………	6
2.3. Кажущаяся молекулярная масса смеси…………………………………...	6
2.4. Масса и парциальные давления компонентов смеси по параметрам газа в начальной точке расширения газа в двигателе………………………..	7
2.5. Плотность и удельный объем компонентов смеси при расчетных и нормальных условиях…………………………………………………………..	7
2.6 Истинные теплоемкости смеси (массовые, мольные и объемные) при постоянном давлении и объеме………………………………………………..	9
2.7 Средняя теплоемкость смеси и (массовая, мольная и объемная) в процессе росширения газа в цикле двигателя (процесс 3–4)………………...	11
3. Расчет и термодинамический анализ цикла газового двигателя……………...	15
3.1 Определение параметров цикла P, v, T, u, h в узловых точках цикла.....	15
3.2 Определение значений c, , , q, l для каждого процесса цикла…….	16
3.3 Расчет работы цикла, термического КПД, и среднеидикаторного давления................................................................................................................	18
3.4 Среднеинтегральные температуры процессов. Потери работоспособ-ности……………………………………………………………………………..	18
3.5 Изображение цикла в P–v и T–s тепловых диаграммах………………….	19
3.6 Оптимизация цикла двигателя…………………………………………….	19
4. Расчет цикла и термодинамический анализ паросиловой установки………..	20
5. Список литературы………………………………………………………………	26

2. Расчет смеси идеальных газов

Смесь газов имеет массовый состав: N₂ – 72 %, СО – 2 %, CO₂ – 17 %, H₂O – 9 %.

Определить:

а) объемный состав смеси;

б) газовую постоянную компонентов и смеси;

в) кажущийся молекулярный вес смеси;

г) парциальные давления компонентов смеси в точке цикла 3;

д) плотность и удельный объем компонентов и смеси при заданных и нормальных физических условиях;

е) истинные теплоемкости смеси (мольную, объемную и массовую при p = const и v = const) для заданной температуры;

ж) средние теплоемкости смеси (мольную, объемную и массовую).

2.1 Определение объемного состава смеси

Объемные доли компонентов смеси r_i связаны с массовыми g_i зависимостью:

,

где µ_i – молесулярные массы компонентов смеси.

Зная, что

µ_N2 = 0,028 моль/кг; µ_CO = 0,028 моль/кг;

µ_СО2 = 0,044 моль/кг; µ_Н2О = 0,018 моль/кг.

(0,72/0,028)+(0,02/0,028)+(0,17/0,044)+(0,09/0,018)=35,292 .

Отсюда:

;

;

;

.

2.2 Газовые постоянные компонентов и смеси

Газовые постоянные компонентов смеси рассчитываются по зависимости:

,

где 8314 – универсальная газовая постоянная.

Тогда:

8314/0,028 = 297 ;

8314/0,028 = 297 ;

8314/0,044 = 189 ;

8314/0,018 = 462 .

Газовая постоянная смеси определяется как:

,

Таким образом получим:

297·0,72+297·0,02+189·0,17+462·0,09 = 293 .

2.3 Кажущаяся молекулярная масса смеси

Кажущаяся молекулярная масса смеси определяется по выражению:

,

0,7286·0,028+0,0202·0,028+0,1095·0,044+0,1417·0,018 = 29,06 .

2.4 Масса и парциальные давления компонентов смеси по параметрам газа в начальной точке расширения газа в двигателе

Начальная точка расширения газа – точка 3.

Определим значение через начальные параметры состояния в заданном цикле.

Для процесса 1–2: , т.е.

или .

Для процесса 2–3: , откуда .

120 000·6^1,3·4 = 4 929 897 Па

Тогда парциальные давления компонентов смеси:

4 929 897·0,7286 = 3 591 923 Па;

4 929 897·0,0202 = 99 584 Па;

4 929 897·0,1095 = 539 824 Па;

4 929 897·0,1417 = 698 566 Па.

2.5 Плотность и удельный объем компонентов смеси при расчетных и нормальных условиях.

Удельный объем компонентов смеси можно определить из выражения:

.

.

При нормальных условиях

(293·273)/101300 = 0,7924 .

Таким образом, удельный объем компонентов смеси при нормальных условиях:

0,7286·0,7924 = 0,5773 ;

0,0202·0,7924 = 0,0160 ;

0,1095·0,7924 = 0,0868 ;

0,1417·0,7924 = 0,1123 .

Плотность компонентов смеси при нормальных условиях:

.

Тогда:

0,72/0,5773 = 1,247 ;

0,02/0,016 = 1,250 ;

0,17/0,0868 = 1,959 ;

0,09/0,1123 = 0,801

Плотность газовой смеси при нормальных условиях:

0,7286·1,247+0,0202·1,25+0,1095·1,959+0,1417·0,801 = 1,262

Определяем через начальные параметры состояния в заданном цикле:

; ; ; ; .

293·303/(120000·6) = 0,1233 .

При расчетных условиях удельные объемы компонентов смеси:

0,7286·0,1233 = 0,0898 ;

0,0202·0,1233 = 0,0025 ;

0,1095·0,1233 = 0,0135 ;

0,1417·0,1233 = 0,0175 .

При расчетных условиях плотности компонентов смеси:

0,072/0,0898 = 8,018 ;

0,02/0,0025 = 8,000 ;

0,17/0,0135 = 12,593 ;

0,09/0,0175 = 5,143 .

Плотность смеси при расчетных условиях составит:

.

Тогда:

0,7286·8,018+0,0202·8+0,1095·12,593+0,1417·5,143 = 8,111 .