1 семестр / Курсовая21
.docxМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
(национальный исследовательский университет)» (МАИ)
Институт №2 «Аэрокосмические конструкции, технологии и системы управления»
Кафедра «Технология проектирования и производства двигателей летательных аппаратов»
КУРСОВАЯ РАБОТА
РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ЦИКЛОВ ТЕПЛОВЫХ МАШИН
по дисциплине «ТЕРМОДИНАМИКА И ОСНОВЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ»
Студент:
Фамилия И.О.
Группа:
Полный номер группы
Преподаватель:
Фамилия И.О.
Отметка о выполнении (защиты) работы
Дата (защиты работы)
Москва 2016
Содержание
ЦЕЛЬ РАБОТЫ 3
Исходные данные 3
Дополнительные данные 3
Определяемые величины 3
Определение Параметров состояния рабочего тела (воздуха) в узловых точках цикла. 4
Расчёт параметров состояния рабочего тела в узловой точке 1: 4
Расчёт параметров состояния рабочего тела в узловой точке 2 4
Расчёт параметров состояния рабочего тела в узловой точке 3: 5
Расчёт параметров состояния рабочего тела в узловой точке 4: 5
Расчет параметров состояния в промежуточных точках 6
Расчет параметров p, v в промежуточных точках термодинамического цикла 6
Для процесса 1-2: 6
Для процесса 3-4: 6
Расчет параметров T, s в промежуточных точках термодинамического цикла 7
Для процесса 2-3: 7
Для процесса 4-1: 7
Определение величин, характеризующих процессы цикла 8
Для процесса 1-2 (изотермический процесс) 8
Для процесса 2-3 (изохорный процесс) 9
Для процесса 3-4 (адиабатный процесс) 9
Для процесса 4-1 (изохорный процесс) 10
Определение величин, характеризующих цикл в целом 11
Построение рабочей и тепловой диаграмм исследуемого цикла 13
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Глубже понять основные закономерности процессов преобразования теплоты в механическую работу, принцип действия тепловых машин, получить необходимые практические навыки выполнения расчетов и анализа термодинамических циклов тепловых машин.
Исходные данные
Рабочее тело – воздух, в количестве 1 кг.
Для воздуха:
R = 0,287 ;
сv = 0,712 .
Дополнительные данные
Определяемые величины
а) р; ν; Т и s для узловых точек цикла;
б) n; с; l; q; u; I; s и для процессов цикла;
в) q подв.; q отв.; lц; qц; uц; Iц; sц и t для цикла в целом.
Определение Параметров состояния рабочего тела (воздуха) в узловых точках цикла.
В соответствии с формулой Майера (Cp=Cv+R) найдем теплоемкость газа в процессе при постоянном давлении:
Расчёт параметров состояния рабочего тела в узловой точке 1:
Заданные значения:
Исходя из уравнения состояния идеального газа находим удельный объем :
Рассчитаем энтропию воздуха по формуле , которая с учетом нормальных физических условий () имеет вид:
Расчёт параметров состояния рабочего тела в узловой точке 2
Пользуясь дополнительными данными найдем удельный объем :
Используя данный показатель политропы n=1 для процесса 1-2 делаем вывод, что этот процесс изотермический, и, следовательно,
Исходя из уравнения состояния идеального газа находим давление :
Рассчитаем энтропию воздуха по формуле
Расчёт параметров состояния рабочего тела в узловой точке 3:
Заданные значения:
По графику определяем, что процесс 2-3 протекает без изменения объема (изохорный процесс). Из этого делаем вывод, что
Исходя из уравнения состояния идеального газа находим термодинамическую температуру :
Рассчитаем энтропию воздуха по формуле
Расчёт параметров состояния рабочего тела в узловой точке 4:
По графику определяем, что процесс 4-1 протекает без изменения объема (изохорный процесс). Из этого делаем вывод, что
Так как теплота в процессе 3-4 равна нулю () делаем вывод, что прoцесс 3-4 адиабатный.
Используя найденные величины удельных объемов и и дополнительные данные получим соотношение
Исходя из уравнения состояния идеального газа находим термодинамическую температуру :
Расcчитаем энтропию воздуха по формуле
Учитывая, что процесс 3-4 адиабатный (),
Расчет параметров состояния в промежуточных точках
Расчет параметров p, v в промежуточных точках термодинамического цикла
Зададим по 3 промежуточные точки для процессов 1-2 и 3-4 в заданном цикле.
Для процесса 1-2:
Для процесса 3-4:
, т.к. процесс 3-4 адиабатный
Расчет параметров T, s в промежуточных точках термодинамического цикла
Зададим по 3 промежуточные точки для процессов 2-3 и 4-1 в заданном цикле
Используя уравнение выразим формулу для вычисления энтропии в промежуточных точках:
Для процесса 2-3:
Для процесса 4-1:
Определение величин, характеризующих процессы цикла
Для процесса 1-2 (изотермический процесс)
Заданные значения:
Теплоемкость воздуха в рассматриваемом процессе определяем по формуле
Так как процесс 1-2 изотермический, для определения работы воспользуемся формулой
- происходит работа сжатия
Количество отводимой теплоты в изотермическом процессе вычислим по формуле
Так как изменение внутренней энергии внутренней энергии в изотермическом
процессе равно нулю, получим, что
Изменение энтальпии воздуха определяем по формуле
Изменение энтропии воздуха определяем по формуле
Коэффициент распределения тепла между внутренней энергией и совершаемой работой воздуха за процесс найдем по формуле
Для процесса 2-3 (изохорный процесс)
Заданные значения:
Показатель политропы вычислим по формуле
Теплоемкость воздуха в рассматриваемом процессе определяем по формуле
Количество подводимой теплоты в изохорном процессе вычислим по формуле
Изменение внутренней энергии найдем с помощью уравнения первого закона термодинамики
Изменение энтальпии воздуха определяем по формуле
Изменение энтропии воздуха определяем по формуле
Коэффициент распределения тепла между внутренней энергией и совершаемой работой воздуха за процесс найдем по формуле
Для процесса 3-4 (адиабатный процесс)
Заданные значения:
Показатель политропы вычислим по формуле
Так как данный процесс адиабатный, теплоемкость и изменение энтропии равно нулю
Работу расширения воздуха найдем по формуле
Изменение внутренней энергии найдем с помощью уравнения первого закона термодинамики
Изменение энтальпии воздуха определяем по формуле
Коэффициент распределения тепла между внутренней энергией и совершаемой работой воздуха за процесс найдем по формуле
Для процесса 4-1 (изохорный процесс)
Заданные значения:
Теплоемкость воздуха в рассматриваемом процессе определяем по формуле
Так как процесс изохорный, его работа будет равна нулю
Количество подводимой теплоты в изохорном процессе вычислим по формуле
Изменение внутренней энергии найдем с помощью уравнения первого закона термодинамики
Изменение энтальпии воздуха определяем по формуле
Изменение энтропии воздуха определяем по формуле
Коэффициент распределения тепла между внутренней энергией и совершаемой работой воздуха за процесс найдем по формуле
Определение величин, характеризующих цикл в целом
Находим количество подведенной и отведенной теплоты
Определяем работу воздуха за цикл. Так как работа в процессе 2-3 и 4-1 равна нулю, не учитываем ее при вычислении
Рассчитываем количество теплоты, превращенной в работу цикла
Так как конечное состояние газа в результате совершения цикла совпадает с начальным, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии воздуха за цикл равно нулю
Находим термодинамический к.п.д. цикла, который характеризует степень совершенства преобразования теплоты в работу
Построение рабочей и тепловой диаграмм исследуемого цикла
n1-2=1 n2-3=-
∞ n3-4=k n4-1=+
∞
n1-2=1 n3-4=k n2-3=-∞ n4-1=+∞