Термодинамический цикл
КОНТРОЛЬНО-КУРСОВАЙ РАБОТА
по дисциплине ТЕРМОДИНАМИКА
Направление подготовки: Проектирование авиационных и ракетных двигателей Профиль подготовки: Проектирование ракетных двигателей твердого топлива
Форма обучения очная
Выполнил Студент гр:312231 Семин О.В.
Проверил Евланова О.А.
Тула 2015 г.
Часть 1 Газовые смеси и теплоемкости
Цель работы: определение основных параметров газовых смесей и теплоемкостей. Исходные данные Массовые доли в процентном соотношении состава компонентов смеси gi%
Давление смеси pсм=0,9 бар=90 кПа Объем смеси Vсм =10 м3 Температура смеси tсм =2000 °С=2273°К Температура для определения истинной теплоемкости смеси t=2000°С=2273°К Интервал температур для определения средней теплоемкости смеси t1 - t2=900-600°С=1173-873°К Масса 1кмоль mi, кг/кмоль
Универсальная газовая постоянная mR=8,3144 кДж/кмольК Определить: 1. Состав смеси (если по условию задачи задан состав смеси в объемных долях ri, следует определить дополнительно состав смеси в массовых долях gi). 2. Газовые постоянные компонентов Ri и смеси Rсм, кДж/ кг К. 3. Среднюю молярную массу смеси mcм через объемные и массовые доли. 4. Парциальные давления компонентов pi через объемные и массовые доли. 5. Массу смеси mсм , кг и компонентов mi , кг. 6. Парциальные объемы Vi, м3/кг и плотности ri, кг/м3. 7. Истинные молярную mс, кДж/кмольК, объемную с/, кДж/м3К и массовую с, кДж/кгК теплоемкости при p=const и v=const для заданной температуры смеси t, С. 8. Средние молярную mсср, объемную с/ср и массовую сср теплоемкости для заданного интервала температур. 9. Количество теплоты, необходимое на нагревание (охлаждение) в интервале температур при p=const: количества вещества 2 моль, 5 м3 и 7 кг смеси.
Ход работы:
Ответы на задание 1 части работы
Часть 2 Термодинамический цикл Цель работы: анализ термодинамических циклов тепловых двигателей и определение основных параметров циклов. Исходные данные Задан цикл, состоящий из четырех последовательно осуществляемых процессов: 1)изотерм, 2)изохор, 3)изотерм, 4)изохор; рабочее тело – 1 кг сухого воздуха; теплоемкость Сp = 1,025 кДж/кгК; газовая постоянная R = 0,287 кДж/кгК. Заданные параметры в основных точках:P1=0,3 МПа; Т1=300 К; P2=0,8 МПа; Т3=473 К. Определить: 1. Параметры p,v и T для основных точек цикла (точек пересечения процессов). 2. Показатель политропы n, теплоемкость c, изменения внутренней энергии u, энтальпии H, энтропии s, количество теплоты q, работу L, располагаемую работу L0 для каждого термодинамического процесса. 3. Количество теплоты q1, подведенное за цикл, и q2, отведенное за цикл, работу цикла Lц, располагаемую работу цикла L0ц, термический к.п.д. цикла ht .
Ход работы: 1. Параметры p,v и T для основных точек цикла P1=0,3 МПа –задано исходными данными Т1=300 К –задано исходными данными V1=mRT1/P1=1*300*286/300 000=0,29 м3 Изотермический процесс P2=0,8 МПа –задано исходными данными T2=T1=300 K-при изотерме T=const V2=mRT2/P2=1*300*286/800 000=0,12 м3 Изохорный процесс T3=473 K–задано исходными данными V3=V2=0,12м3-при изохоре V=const P3= mRT3/V3=1*286*473/0.12=1.13 МПа Изотермический процесс T4=T3=473 K-при изотерме T=const V4=V1=0,29 м3-так как термодинамический цикл замкнут изахорным процессом V=const P4= mRT4/V4=1*286*473/0.29=0,47 МПа
2. Показатель политропы n, теплоемкость c, изменения внутренней энергии u, энтальпии H, энтропии s, количество теплоты q, работу L, располагаемую работу L0 для каждого термодинамического процесса. Процесс№ 1-2 Показатель политропы n n=1-изотерма теплоемкость cv cv=cp-R=1,025-0,287=0,738 кДж/кг К изменение внутренней энергии u u= 0-для изотермического процесса Изменение энтальпии H H=0-для изотермического процесса Изменение энтропии s s= cp*ln*T2/T1 + R ln p2/p1=0+0,287*ln(0,8/0,3)=0,281 кДж/кг -для изотермического процесса количество теплоты q q=2,3*p1*v1**1g(p1/p2)=2.3*0.3*0.29*lg(0.3/0.8)=-85.2кДж -для изотермического процесса работа L L=q=-85.2кДж -для изотермического процесса располагаемая работа L0 L0=L=-85.2кДж -для изотермического процесса Процесс№ 2-3 Показатель политропы n n=∞-изохора теплоемкость cv cv=cp-R=1,025-0,287=0,738 кДж/кг К изменение внутренней энергии u u = cv (Т3-Т2)= 0,738*(473-300)=127,7 кДж/кг –для изохорного процесса Изменение энтальпии H H= cp*(T3–T2)=1,025*(473-300)=177,3 кДж/кг–для изохорного процесса Изменение энтропии s s=cv*ln*(T3/T2)= 0,738 *ln(473/300)=0,336 кДж/кг–для изохорного процесса количество теплоты q q= u=127,7 кДж–для изохорного процесса работа L L=0–для изохорного процесса располагаемая работа L0 L0= -v(p3 – p2)= 0,12*(1.13-0.8)=-39.6 кДж Процесс№ 3-4 Показатель политропы n n=1-изотерма теплоемкость cv cv=cp-R=1,025-0,287=0,738 кДж/кг К изменение внутренней энергии u u= 0-для изотермического процесса Изменение энтальпии H H=0-для изотермического процесса Изменение энтропии s s= cp*ln*T4/T3 + R ln p4/p3=0+0,287*ln(0,47/1.13)=-0,252 кДж/кг -для изотермического процесса количество теплоты q q=2,3*p3*v3**1g(p3/p4)=2.3*1.13*0.12*lg(1.13/0.47)=0,119кДж -для изотермического процесса работа L L=q=0,119кДж -для изотермического процесса располагаемая работа L0 L0=L=0,119кДж -для изотермического процесса Процесс№ 4-1 Показатель политропы n n=∞-изохора теплоемкость cv cv=cp-R=1,025-0,287=0,738 кДж/кг К изменение внутренней энергии u u = cv (Т1-Т4)= 0,738*(300-473)=-127,7 кДж/кг –для изохорного процесса Изменение энтальпии H H= cp*(T1–T4)=1,025*(300-473)=-177,3 кДж/кг–для изохорного процесса Изменение энтропии s s=cv*ln(T1/T4)= 0,738 *ln(300/473)=-0,336 кДж/кг–для изохорного процесса количество теплоты q q= u=-127,7 кДж–для изохорного процесса работа L L=0–для изохорного процесса располагаемая работа L0 L0= -v(p1 – p4)= 0,12*(1.13-0.8)=0,0493 кДж 3. Количество теплоты q1, подведенное за цикл, и q2, отведенное за цикл, работу цикла Lц, располагаемую работу цикла L0ц, термический к.п.д. цикла ht . q1=q2-3+q3-4=127,7+0,119=127.82 кДж q2=-q1-2-q4-1=-(-127.7)-(-85.2)=212.9 кДж Lц=ƩLi=0+0,119-85.2=-85.08 кДж L0ц= ƩL0i=0,0493+0,119-39.6-85.2=-124.6 кДж ht=1- T2 / T1=1-300/473=0.37=37%
Результаты расчетов представить в виде расчетных формул и таблицы 7.
Таблица 7
Таблица 1
В задачах №1-10 заданы объемные, в остальных задачах – массовые доли компонентов. Таблица 6
Таблица 2. Физические постоянные некоторых газов
Таблица 3. Истинная молярная теплоемкость различных газов при р=const (μсp , кДж/ кмоль К)
Таблица 4. Средняя молярная теплоемкость различных газов при р = const (μсp , кДж/ кмоль К)
Популярное: Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (545)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |