MV_OGD_TOT_2011 (1)

ЛІТЕРАТУРА

1.Теплотехника / А.И.Баскаков, Б.В.Берг, О.К.Витт и др.; Под ред. А.П.Баскакова. – М.: Энергоатомиздат, 1991. –224 с.

2.Алабовский А.Н., Недужий И.А. Техническая термодинамика и теплопередача. – Киев: Вища школа, 1990. –255 с.

3.Техническая термодинамика В.И.Крутов, С.И.Исаев, И.А.Кожинов и др.: Под ред. В.И.Крутова. –М.:Высш.шк., 1991. –384 с.

4.Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача . - М.: Высшая школа, 1975.-560 с.

19

Завдання 2 Витікання газу крізь сопло Лаваля

Газ при початковому тиску p1 і температурі t1 витікає крізь сопло Лаваля в середу з тиском р2. Масова витрата газу складає G кг/с. Розрахувати розміри конічної частини сопла, що розширюється, з кутом конусності α, якщо коефіцієнт швидкості складає φ. Зобразити сопло схематично в масштабі і побудувати графіки зміни тиску, швидкості, температури і щільності по довжині сопла. Довжину частини сопла, що звужується, прийняти рівною діаметру критичного перетину.

21

ДОДАТОК 2

Приклад виконаної розрахунково-графічної роботи

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДОНБАСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

Кафедра «Автомобілі та автомобільне господарство»

РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНА РОБОТА

З ДИСЦИПЛІНИ «ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ТЕПЛОТЕХНІКИ»

Варіант № _____

Виконав Студент групи ААГ-…

П.І.Б.

Перевірив

П.І.Б.

Макіївка 2010

23

Задача № 1 Розрахунок термодинамічного циклу теплового двигуна

Бланк завдання

У тепловому двигуні ідеальний газ в якості робочого тіла здійснює термодинамічний цикл, схематично зображений на рисунку варіанту завдання. Ґрунтуючись на початкових даних, наведених там же, необхідно:

1. Визначити параметри стану робочого тіла в характерних точках циклу. Результати розрахунків звести а таблицю 1.

Таблиця 1. Термодинамічні параметри робочого тіла в характерних точках циклу

2. Визначити для кожного з процесів циклу показник політропи, питомі значення теплоємності, змін внутрішній енергії, ентальпії, ентропії в процесі, теплоту і роботу процесу. Результати обчислень звести в таблицю 2.

Таблиця 2. Енергетичні показники процесів

3. Обчислити підведену q1 і відведену q2 в циклі теплоту, роботу циклу lц і його термодинамічний ККД ηt. Обчислити термодинамічний ККД циклу Карно ηtK в тому ж температурному інтервалі (інтервал між максимальною і мінімальною температурами циклу). Порівняти набуті значення ККД. Результати представити в таблиці 3.

Таблиця 3. Показники ефективності циклу

4. Побудувати цикл в масштабі в рv- і Тs- координатах, обчисливши, при необхідності, для окремих процесів значення параметрів стану в проміжних точках. Умовний початок відліку ентропії при побудові графіків прийняти для точки з мінімальним значенням ентропії. Результати обчислень звести в таблицю 4.

Таблиця 4. Параметри стану робочого тіла в проміжних точках циклу

24

Варіант № … Дано:

Робоче тіло Н2

р1 = 6 бар

v2 = 0.83 м3/кг Т3 = 1727°С Т2/Т1 = 25

n = 1.3

Рішення В першу чергу визначаємо всі задані параметри стану робочого тіла у

міжнародній системі одиниць.

р1 = 6 бар = 6·105 Па; Т3 = 1727°С = 1727 + 273 = 2000 К.

Тепер визначаємо, які термодинамічні процеси відбуваються між характерними точками циклу:

1-2 – ізохорний процес;

2-3 – адіабатний процес;

3-4 – політропний процес;

4-1 – ізобарний процес.

1. Перед початком розрахунку циклу визнаємо масові ізобарну і ізохорну теплоємності (кДж/(кг·К)) робочого тіла (водень Н2) за формулами:

R cV = k −1,

k R cP = k −1,

де k - коефіцієнт Пуассона для двоатомного газу Н2 k=1,40; R- індивідуальна газова постійна, Дж/(кг·К).

2. Індивідуальну газову постійну визнаємо по формулі:

R = R = 83142 = 4157 Дж/(кмоль·К),

де R - універсальна газова постійна, R = 8314 Дж/(кмоль·К);- молекулярна маса Н2, = 2 кг/кмоль.

Тоді:

u12 = Cv(T2-T1) = 10,39·(3000 – 120) = 29932 кДж/кг u23 = Cv(T3-T2) = 10,39·(2000 – 3000) = -10393 кДж/кг u34 = Cv(T4-T3) = 10,39·(1320 – 2000) = -7067кДж/кг u41 = Cv(T1-T4) = 10,39·(120 – 1320) = -12472кДж/кг

Підсумуємо Δuі по циклу для перевірки правильності розрахунків:

ΣΔuі = 29932+(-10393) +(-7067) +(-12472) = 0

4.2.Зміну ентальпії в процесах циклу визначаємо по співвідношенням:

і12 = Cр(T2-T1) = 14,55·(3000 – 120) = 41901кДж/кг

і23 = Cр(T3-T2) = 14,55·(2000 – 3000) = -14549 кДж/кг

і34 = Cр(T4-T3) = 14,55·(1320 – 2000) = -9893кДж/кг

і41 = Cр(T1-T4) = 14,55·(120 – 1320) = -17459кДж/кг Підсумуємо Δіі по циклу для перевірки правильності розрахунків:

ΣΔіі = 41901+(-14549) +(-9893) +(-17459) = 0

4.3.Зміну ентропії в процесах циклу визначаємо по співвідношенням: - для ізохорного процесу 1-2:

S12=CVln T2 =10,39 ln3000 =33,45 кДж/(кг К) T1 120

- для адіабатного процесу 2-3:

S23 = 0 – оскільки процес адіабатний - для політропного процесу 3-4:

- для ізобарного процесу 4-1:

S41=CРln T1 =14,55 ln 120 =-34,89 кДж/(кг К) T4 1320

Підсумуємо Δsі по циклу для перевірки правильності розрахунків:

ΣΔsі = 33,45 + 0 + 1,439 + (-34,89) = 0

4.4.Робота в процесах циклу визначається по співвідношеннях: - для ізохорного процесу 1-2:

L12 = 0 – оскільки процес ізохорний - для адіабатного процесу 2-3:

- для політропного процесу 3-4:

- для ізобарного процесу 4-1:

L41 = p·(v1-v4) = 6·105 ·(0,83 – 9,145) = -4989 кДж/кг.

4.5. Кількість теплоти, що бере участь в процесі, для всіх процесів циклу визначається з виразів:

- для ізохорного процесу 1-2:

q12= Cv·(T2-T1) = 10,39·(3000 – 120) = 29931 кДж/кг - для адіабатного процесу 2-3:

q23 = 0 – оскільки процес адіабатний

27