Пример

Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Российский государственный профессионально-педагогический университет

Институт электроэнергетики и информатики Кафедра автоматизированных систем электроснабжения

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине: Основы теплоэнергетики

На тему: Вариант: 14

Выполнил: студент гр. Кт – 315С ЭС

КазанцевК.В Проверил:преподаватель

Кузнецов

Екатеринбург

2010

Содержание

Задание 1…………………………………………………………………….. 3 Задание 2…………………………………………………………………….. 10 Задание 3…………………………………………………………………….. 14 Задание 4…………………………………………………………………….. 17 Задание 5…………………………………………………………………….. 20 Задание 6…………………………………………………………………….. 23 Задание 7…………………………………………………………………….. 25 Список литературы…………………………………………………………… 27

2

Задача № 1 Для газовой смеси требуется определить:

1.Состав смеси;

2.Газовые постоянные компонентов и смеси;

3.Среднюю молекулярную массу смеси через объемные и массовые доли;

4.Парциальные давления компонентов смеси через объемные и массовые

доли;

5.Массу смеси и компонентов;

6.Плотность компонентов и смеси при заданных условиях смеси через объемные и массовые доли;

7.Истинные мольную, объемную и массовую теплоемкости смеси при p = const и V = const для заданной температуры t смеси;

8.Средние мольную, объемную и массовую теплоемкости смеси при p = const и V = const для заданного интервала температур t1 ÷ t2;

9.Затрату тепла на нагревание (охлаждение) при p = const двух молей, 5 м3

и7 кг смеси в выше заданном интервале t1 ÷ t2.

Дано:

Вид состава смеси – объемный. Процентный состав смеси: СО2 = 15%

N2 = 75%

H2О = 5% О2 = 5%

Рсм = 0,105 МПа;

Vсм = 6 м3

Tсм = 800○ C;

t1 ÷ t2 = 600 – 900○ C

Решение:

1. Определим состав смеси:

Vi = Vсм × % / 100%

VCО 2 = 6 × 0,15 / 100% = 0,9 м3

VN 2 = 6 × 0,75 / 100% = 4,5 м3

VH2O = 6 × 0,05 / 100% = 0,3 м3

VО2 = 6 × 0,05 / 100% = 0,3 м3

3

2. Определим газовые постоянные компонентов и смеси:

Найдем объемные доли:

ri = Vi /V

rCО 2 = 0,9 / 6 = 0,15 rN 2 = 4,5 / 6 = 0,75 rH2O = 0,3 / 6 = 0,05 rO2 = 0,3 / 6 = 0,05

∑ ri = rCО 2 + rN 2 + rH2O + rO2 = 0,15+0,75+0,05+0,05 = 1.

Определим среднюю молекулярную массу смеси:

Молекулярный вес компонентов:

МCО 2= 12+16*2 = 44 гр/моль МN2 = 14*2 = 28 гр/моль МH2O = 1*2+16 = 18 гр/моль МО2 = 16*2 = 32 гр/моль

Находим газовые постоянные:

Ri = 8314/ Мi [Дж / кг× К] RCО 2 = 8314/ 44 = 188,91

RN 2 = 8314/ 28= 296,93

RH2O = 8314/ 18= 461,89

4

RО2 = 8314/ 32 = 259,81

Rсм = 8314/Мсм = 8314/ 30,1 = 276,21

3. Определим среднюю молекулярную массу смеси через объемные и массовые доли

Определим среднюю молекулярную массу смеси через объемные доли:

МCО 2= 12+16*2 = 44 гр/моль МN2 = 14*2 = 28 гр/моль МH2O = 1*2+16 = 18 гр/моль МО2 = 16*2 = 32 гр/моль

Массовые доли компонентов смеси определим по формуле:

аi = mi / mсм.

Определим массу компонентов и смеси:

mi = Рi Vсм/Tсм Ri

mсм = ∑ mi = Рi Vсм/Tсм Rсм

Тсм = 273+800 = 1073 К

mCО 2 = (0,01575×106×6) / (1073×188,91) = 0,47 кг mN 2 = (0,07875×106×6) / (1073×296,93) = 1,48 кг mH2O = (0,00525 ×106×6) / (1073×461,89) = 0,06 кг m О2 = (0,00525 ×106×6) / (1073×259,81) = 0,12 кг mсм = mCО 2 + mN 2 + mH2O + mО2 = 2,13 кг

Проверка: mсм = Рсм Vсм/T Rсм = 0,105×106×6 / 1073×276,21 = 2,13 кг

Массовые доли компонентов смеси

аCО 2 = 0,47 / 2,13 = 0,221

5

аN 2 = 1,48 / 2,13 = 0,695

аH2O = 0,06 / 2,13 = 0,028

аО2 = 0,12 / 2,13 = 0,056

Проверка: асм =0,221 + 0,695 + 0,028 + 0,056 = 1.

5. Определим массу смеси и компонентов:

Определим массу компонентов и смеси:

mi = Рi Vсм/Tсм Ri

mсм = ∑ mi = Рi Vсм/Tсм Rсм

Тсм = 273+800 = 1073 К

mCО 2 = (0,01575×106×6) / (1073×188,91) = 0,47 кг mN 2 = (0,07875×106×6) / (1073×296,93) = 1,48 кг mH2O = (0,00525 ×106×6) / (1073×461,89) = 0,06 кг m О2 = (0,00525 ×106×6) / (1073×259,81) = 0,12 кг

mсм = mCО 2 + mN 2 + mH2O + mО2 = 2,13 кг

Проверка: mсм = Рсм Vсм/T Rсм = 0,105×106×6 / 1073×276,21 = 2,13 кг

ρсм = 2,13 / 6= 0,355 кг/м3

ρCО 2 = 0,355×0,221 / 0,15 = 0,523 кг/м3 ρN 2 = 0,355×0,695 / 0,75 = 0,329 кг/м3 ρH2O = 0,355×0,028 / 0,05 = 0,199 кг/м3 ρО2 = 0,355×0,056 / 0,05 = 0,398 кг/м3

7. Найдем истинные мольную, объемную и массовую теплоемкости смеси при p = const и V = const для заданной температуры t смеси

Определим теплоемкость компонентов смеси:

Согласно справочным данным при t = 800○ C:

Истинные теплоемкости смеси:

1). Срсм= ∑аi Срi = 0,221*1,065+0,695*1,104+0,028*2,082+0,056*1,004 = = 1,117 кДж / кг×К

2). СVсм = ∑аi СVi = 0,221*0,876+0,695*0,802+0,028*1,621+0,056*0,745 =

7

Ñð 600ñì = 0,221*1,017 +0,695*1,086 +0,028* 2,020 +0,056 * 0,983 =1,091

Ñ900 =1,139*900 −1,091*600 =1,235

ðñ Ðñì 600 900 −600

9. Затрату тепла на нагревание (охлаждение) при p = const двух молей, 5 м3 и 7 кг смеси в выше заданном интервале t1 ÷ t2

9

Задача № 2 Рассчитать основные параметры газового цикла:

1. Определить значения давления Р и объема V, температуры T, внутренней

количество теплоты q и работы l для каждого процесса, входящего в состав цикла;

3. Определить теплоту, работу цикла и термический коэффициент полезного действия ηt цикла.

По точкам построить цикл в р, V и T, S-координатах. Полученные результаты свести в таблицу.

В качестве дополнительных исходных данных рекомендуется принять:

-значение газовой постоянной R = 287 Дж / кг×град;

-теплоемкость при постоянном давлении Ср = 1,005 кДж / кг×град;

-теплоемкость при постоянном объеме Сv = 0,71 кДж / кг×град.

Дано:

Р1 = 1,2 МПа Р2 = 3,0 МПа t1 = 100○ C

t3 = 200○ C 1-2 T=const

2-3 p= const

3-4 T=const

4-1 p= const

R = 287 Дж/кг*град Сp = 1,005 кДж/кг*град СV = 0,71 кДж/кг*град

Решение:

1)Определить значения давления Р и объема V, температуры T, внутренней энергии U, энтропии h для основных точек цикла

10