Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


Пример решения задачи 6



2018-06-29 1950 Обсуждений (0)
Пример решения задачи 6 0.00 из 5.00 0 оценок




Исходные данные: G = 20 кг; rN2 = 50%; rO2 = 10%; rCO2 = 25%; rH2O= 15%; = 5; n = 1.2; = 20; p1 = 5 МПа; t1 = 750C.

Определить: Rсм; (ρсм)0; V1; V2; t2; p3; V3; t3; ΔU1-2; ΔU2-3; ΔI1-2; ΔI2-3; ΔS1-2; ΔS2-3; L1-2; L2-3.

Порядок расчёта

1. Определяем массовые доли компонентов смеси:

;
; ; .

2. По таблице (приложение 1) находим газовые постоянные компонентов смеси:
Дж/(кг.К); Дж/(кг.К); Дж/(кг.К); Дж/(кг.К).

3. Вычисляем газовую постоянную смеси:

Дж/(кг.К).

4. Находим объём газовой смеси в т. 1 из уравнения Клапейрона:

м3.

5. Определяем плотность смеси при нормальных условиях:

.

По таблице (приложение 1) находим плотности компонентов смеси:
ρN2 = 1,251 кг/м3; ρО2 = 1,429 кг/м3; ρCO2 = 1,977 кг/м3; ρH2O = 0,804 кг/м3.

кг/м3.

6. Рассчитываем термодинамические характеристики смеси в изобарном и политропном процессах.

 

 

І Изобарный процесс 1–2.

 

1) Объём смеси в точке 2 равен м3.

2) Давление в точке 2 равно первоначальному, т.к. процесс 1–2 изобарный:

P2 = P1 = 5 МПа.

3) Температура смеси в точке 2 равна

17400К = 14670С.

4) Находим массовую изобарную теплоёмкость смеси

.

Массовые изобарные теплоёмкости компонентов смеси равны

кДж/(кг.К);

кДж/(кг.К);

кДж/(кг.К);

кДж/(кг.К).

В расчётах использованы мольные теплоёмкости двухатомных газов (N2 и О2) кДж/(кмоль.К) и трёхатомных газов (СО2 и Н2О) кДж/(кмоль.К).

сpсм = 0,45.1,045 + 0,1.0,916 + 0,36.0,85 + 0,09.2,078 = 1,055 кДж/(кг.К).

5) Находим массовую изохорную теплоёмкость смеси:

.

Массовые изохорные теплоёмкости компонентов смеси равны:

 

кДж/(кг.К);

кДж/(кг.К);

кДж/(кг.К);

кДж/(кг.К).

кДж/(кг.К).

6) Находим изменение внутренней энергии смеси в процессе 1–2:

ΔU1-2 = G.сυсм(t2 – t1) = 20.0,788(1467 – 75).10-3 = 21,94 МДж.

7) Определяем изменение энтальпии смеси в изобарном процессе 1–2:

ΔI1-2 = G.сpсм(t2 – t1) = 20.1,055(1467 – 75) .10-3 = 29,37 МДж.

8) Работа газовой смеси в процессе 1–2 равна (по І закону термодинамики):

L1-2 = Q1-2 – ΔU1-2.

В изобарном процессе количество тепла равно изменению энтальпии, т.е.

Q1-2 = ΔI1-2 = 29.37 МДж;

 

L1-2 = 29,37 – 21,94 = 7,43 МДж.

9) Рассчитываем изменение энтропии смеси

КДж/К.

ІІ Политропный процесс 2–3

 

1) Объём газа в точке 3 равен

м3.

2) В политропном процессе

,

откуда

МПа.

 

3) Определим температуру газа в точке 3.

В политропном процессе 2–3

,

откуда

0К = 1450С.

4) Изменение энтальпии в процессе 2–3 равно

ΔI2-3 = G.сpсм(t3 – t2) = 20.1,055(145 – 1467).10-3 = –27,89 МДж.

5) Изменение внутренней энергии смеси в процессе 2–3 равно

ΔU2-3 = Gс.υсм(t3 – t2) = 20.0,788(145 – 1467).10-3 = –20,84 МДж.

6) Определим работу газовой смеси

МДж.

7) Количество тепла, сообщаемого смеси, находим по І закону термодинамики

Q2-3 = L2-3 + ΔU2-3 = 35,6 – 20,84 = 14,76 МДж.

8) Изменение энтропии смеси в политропном процессе 2–3 равно:

 

Задача 7.

Водяной пар, имея начальные параметры p1 = 5 МПа и х1 = 0,9, нагревается при постоянном давлении до температуры t2, затем дросселируется до давления p3. При давлении p3 пар попадает в сопло Лаваля, где расширяется до давления p4 = 5 кПа.

Определить, используя is-диаграмму водяного пара:

-количество тепла, подведенного к пару в процессе 1–2;

-изменение внутренней энергии и энтропии, а также конечную температуру t3 в процессе дросселирования 2–3;

-конечные параметры и скорость на выходе из сопла Лаваля, параметры пара и скорость в минимальном сечении, а также расход пара в процессе изоэнтропного истечения 3–4, если известная площадь минимального сечения сопла fmin.

Все процессы показать в is-диаграмме. Данные, необходимые для решения задачи выбрать из табл. 10.1.

 

Ответить на вопрос:

как изменится скорость истечения из сопла, если давление p3 увеличится от 0,5 до 1,4 МПа при выбранном значении t2 и p4 = const?

Числовые данные к заданию 7

Таблица 7.1

Последняя цифра шифра Температура пара t2, °С Предпоследняя цифра шифра Давление пара p3, МПа Минимальное сечение сопла fmin, см2 Последняя цифра шифра Температура пара t2, °С Предпоследняя цифра шифра Давление пара p3, МПа Минимальное сечение сопла fmin, см2
1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

 

Исходные данные: p1=5 МПа; х1=0,9; t2=400 oC; p3=1,4 МПа; р4=5 кПа; fмин=10 см2.

Определить:Q1-2; t3; t4; ; X4; C; M; pkp; tkp;

Порядок расчета

Задачу решаем с помощью is - диаграммы водяного пара.

1. На пересечении изобары р1=5 МПа и кривой сухости пара х1=0,9 находим точку 1- начальное состояние пара.

Определяем, проектируя точку 1 на ось ординат, начальную энтальпию пара:

 

i1=2635 кДж/кг.

 

2. Процесс нагрева пара при подводе к нему тепла при р2=const изображается линией 1-2. В результате пар переходит из состояния влажного насыщенного (т.1) в перегретый.

Положение точки 2 определяется на пересечении изобары р1=5 МПа и изотермы t2=400 оС.

Находим в точке 2 энтальпию пара:

 

i2=3200 кДж/кг.

 

Энтропия пара определяется путем проектирования точки 2 на ось абсцисс:

 

s2=6,65 кДж/(кг К).

 

3. Процесс дросселирования водяного пара протекает при постоянной энтальпии. В is-диаграмме это будет процесс 2-3. Точка 3 находится на пересечении линии i2=const с изобарой р3=1,4 МПа.

В результате дросселирования давление пара уменьшается до р3=1,4 МПа. Температуру пара в точке 3 определим по изотерме, проходящей через точку 3: t3=372 oС.

 

4. Найдём энтропию пара в точке 3, опуская из неё перпендикуляр на ось абсцисс.

В точке 3 s3=7,22 кДж/(кг К).

 

5. Теоретический процесс истечения пара через сопло Лаваля является процессом адиабатного расширения 3-4 по вертикальной линии s3=const.

Точку 4 находим на пересечении линии s3=const и изобары р4=5кПа=0,005Мпа.

 

6.Определим по диаграмме конечные параметры пара в точке 4:

 

- энтальпия i4=2200 кДж/кг;

- степень сухости х4=0,85;

- удельный объём

-температура t4=35 oС.

 

7. Вычисляем теоретическую скорость истечения пара из сопла Лаваля по формуле:

 

 

8. Определяем критическое давление пара при истечении из сопла Лаваля

 

 

Критическое отношение давлений для перегретого пара равно

 

 

Тогда Ркр=1,4·0,546=0,764 МПа.

Строим в is-диаграмме критическую изобару Ркр=0,764 МПа.

 

9. На пересечении линии 3-4 и изобары Ркр получаем точку К.

Находим в точке К критические параметры водяного пара при истечении:

 

 

10.Находим теоретический массовый расход пара через сопло по формуле (10.21):

 

 

11. Определяем количество тепла, сообщаемого пару в процессе 1-2:

 

Q1-2=M(i2-i1)=1,69(3200-2635)=955 кДж/c.

 

12. Находим изменение внутренней энергии пара в процессе дросселирования 2-3:

 

.

 

13. Изменение энтропии пара в процессе 2-3 равно:

 

 

14. Найдём критическую скорость пара в наиболее узком сечении сопла Лаваля:

 

 

15. Ответ на вопрос задания: при уменьшении конечного давления пара после дросселирования до р/3= 0,5 МПа при р4=0,005 МПа=сonst получаем новый график процесса истечения – линию 3/-4/. В точке 4/ получаем i/4=2340 кДж/кг.

Тогда теоретическая скорость будет равна

 

 

т.е. уменьшится по сравнению со случаем истечения при большем давлении р3=1,4 МПа.

Решение задачи представлено на рис. 4.

 

Задание 8.

 

Определить потери тепла в единицу времени с 1 м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если температура стенки трубы tс, температура воздуха в помещении tв, а диаметр трубы d. Лучистым теплообменом пренебречь. Данные, необходимые для решения задания, выбрать из таблицы .

Таблица 8.1

 

Последняя цифра шифра Диаметр трубы d, мм Предпоследняя цифра шифра Температура, °С
стенки трубы, tс воздуха, tв

 



2018-06-29 1950 Обсуждений (0)
Пример решения задачи 6 0.00 из 5.00 0 оценок









Обсуждение в статье: Пример решения задачи 6

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Отправить сообщение

Популярное:
Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация...
Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение...
Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1950)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.009 сек.)