Расчет цикла теплового двигателя

Тип работы:
Контрольная
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Расчет цикла теплового двигателя

Дано: O2=20%; N2=50%; CO2=20%; H2O=10%; P1=0. 9мПа; t1=10°C; t1=10°C; n1−2=1. 1; n2−3=?; n3−4=1. 1; n4−1=?; е=5; с=1. 0; л=1. 6

Найти: мсм-?; Rсм-?; Cp-?; Cх-?; Д-?; K-?; хн-?; х1-?; х2-?; T2-?; P2-?; х3-?; T3-?; P3-?; х4-?; P4-?; T4-? Решение: rO2=0,2; rN2=0,5; rCO2=0. 2; rH2O=0. 1

n1−2=1,1 политропный; n2−3=? изохора; n3−4=1.1 политропный; n4−1=? изохора

1. Расчет параметров газовой смеси.

Кажущаяся молекулярная масса смеси.

мсм=Умiri=0. 2•32+0. 5•28+0. 2•44+0. 1•18=31 кг/кмоль

Газовая постоянная смеси.

Rсм=8314/мсм=8314/31=268,2Дж/кг•К

Массовая изобарная теплоемкость смеси.

Cp=Уriмpiсм=(0. 5•7•4. 19+0. 1•7•4. 19+0. 2•9•4. 19+0. 2•9•4. 19)/31=1. 05 кДж/кг•К

Массовая изохорная теплоемкость смеси.

Cх=УriCмхiсм=(0. 5•5•4. 19+0. 1•5•4. 19+0. 2•7•4. 19+0. 2•7•4. 19)/31==0. 78 кДж/кг•К

Проверка по формуле Майера.

Rсмpх

Д=(Rсм-(Cp-Cх))•100%/Rсм=(268,2-(1. 05−0. 78)•103)•100%/268,2=-0,67

Показатель адиабаты.

K=Cp/Cх=1. 13/0. 84=1. 35

Утерянный объем смеси при нормальных условиях.

хн=22. 4/мсм=22. 4/28. 8=0. 72 м3/кг

2. Параметры газовой смеси в характерных точках цикла.

х1=Rсм•T1/P1=268,2(10+273)/0. 9•106=0. 08 м3/кг

По процессу n1−2 определяем параметры второй точки:

х21/е=0,08/5=0. 016 м3/кг

T2=T1•еn-1=283•51. 1-1=332,4 K

P2=P1•еn=0. 9•106•51. 1=1. 18•106 Па=5,29 МПа

Проверка:

P2•х2=Rсм•T2

5 290 000•0. 016=268,2•332,4

84 640?89149

По процессу n2−3 определяем параметры третьей точки:

х32=0. 016 м3/кг

T3=T2•л=332,4•1. 6=531,84 K

P3=P2•л=5,29•106•1. 6=8,46 МПа

Проверка:

P3х3=RсмT3

8 460 000•0. 0,16=268,2•531,84

135 360?142639

По процессу n3−4 определяем параметры четвертой точки:

т.к. процесс 4−1 изохорный то 4=1

P4/P3=(3/4)n; P4=(3/4)nP3=(0. 016/0. 08)1. 18,46106=1,44 МПа

T4/T3=(3/4)n-1; T4=(3/4)n-1T3=(0. 016/0. 08)1. 1-1531,84=452,8 K

Проверка:

P4х4=RсмT4

14 400 000. 08=268,2452,8

115 200?121440

Удельная энтропия в характерных точках цикла:

Тн=273 К

Изменение удельной внутренней энергии.

ДU1=Cv(T2-T1)=0,78*(332,4−283) = 38,532 кДж/кг

ДU2=Cv(T3-T2)= 0,78*(531,84−332,4) = 155,5632 кДж/кг

ДU3=Cv(T4-T3)= 0,78 *(452,8−531,4) = - 61,308 кДж/кг

ДU4=Cv(T1-T4)= 0,78*(283−452,8) = - 132,444 кДж/кг

Удельная работа газовой смеси в процессе, Дж/кг.

Т.к. процесс 1−2 политропный, то

Т.к. процесс 2−3 изохорный, то l2−3=0

Т.к. процесс 3−4 политропный, то

Т.к. процесс 4−1 изохорный, то l4−1=0

Удельное количество теплоты, подведенное или отведенное от газовой смеси, кДж/кг.

Т.к. процесс 1−2 политропный, то

Т.к. процесс 2−3 изохорный, то

q2−3=Cv(T3-T2)=0,78*(531,84 — 332,4)= 155,5632 кДж/кг

Т.к. процесс 3−4 политропный, то

кДж/кг

Т.к. процесс 4−1 изохорный, то

q4−1=Cv(T1-T4)=0,78*(283−452,8)= -132,444 кДж/кг

Определение термического КПД цикла, %.

Определение термического КПД цикла Карно для температурных пределов заданного цикла, %.

газовый смесь теплоемкость энтропия

Построение цикла в координатах

Расчет промежуточных точек для построения PV диаграммы.

Для промежутка 1−2

Для промежутка 3−4

Таблица: PV-диаграмма.

Точка 1

Промежуточные точки процесса 1−2

Точка 2

Точка 3

Промежуточные точки процесса 3−4

Точка 4

V, м3/кг

0,08

0,034

0,016

0,016

0,035

0,08

P, МПа

0,9

2,31

5,29

8,46

3,58

1,44

Расчет промежуточных точек для построения TS диаграммы.

Таблица: TS-диаграмма.

Точка 1

Промеж.

точка

Точка 2

Промеж.

точка

Точка 3

Промеж.

точка

Точка 4

Промеж. точка

Т, К

283

307,7

332,4

432,12

531,84

492,32

452,8

367,9

S, Дж/кг*К

-561,23

-724,64

-867,39

-662,0

-500,79

-350,68

-194,63

-356,19

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой