Создан заказ №3427308
7 декабря 2018
Рассчитать цикл теплового двигателя с максимальной температурой рабочего тела t3
Как заказчик описал требования к работе:
Оформить все графики в контрольной; 2. начертить схемы в соответствие со стандартами (можно в графическом редакторе на пк). Работу нужно сдавать в пятницу, поэтому 2 дня на выполнение максимум. Подробное задание прикрелено.
Фрагмент выполненной работы:
Рассчитать цикл теплового двигателя с максимальной температурой рабочего тела t3, в котором сжатие и расширение рабочего тела осуществляются по политропам с показателями n1 и n2 соответственно. Определить:
параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла;
подведенную и отведенную теплоту;
работу цикла и его КПД;
построить P-v диаграмму цикла.
В качестве рабочего тела рассматривать воздух, зависимостью его теплоемкости от температуры - пренебречь. (работа была выполнена специалистами author24.ru) Начальное состояние рабочего тела соответствует нормальным условиям.
Исходные данные:
Цикл – ГТУ (v=const);
степень повышения давления π=8;
максимальная температура рабочего тела t3=1200ºC;
показатель политропы сжатия n1=1,34;
показатель политропы расширения n2=1,23.
Решение:
Газотурбинная установка (ГТУ) – тепловой двигатель, рабочим телом в котором являются или нагретый до высокой температуры воздух, или какие-либо другие газы, обладающие требуемыми теплофизическими свойствами.
По условию рабочим телом является воздух.
Молярная масса воздуха, М=28,98 г/моль=28,98·10-3 кг/моль≈29·10-3 кг/моль.
Газовая постоянная для воздуха, R=287 Дж/(кг·К);
Rв=831429=286,689655≈287 Дж/(кг∙К)
Нормальные условия определены IUPAC (Международным союзом практической и прикладной химии) следующим образом: атмосферное давление 101325 Па=760 мм рт.ст. Температура воздуха 273,15 K=0° C.
Таким образом, принимаем P1=101325 Па=101,325 кПа, T1=273 К.
Начальный удельный объем v1 находим, воспользовавшись уравнением состояния для 1 кг идеального газа (уравнение Клайперона):
P1·v1=R·T1, откуда получаем: v1=R·T1/P1
Подставим числовые данные и вычислим:
v1=287∙273101325=78351101325=0,773264≈0,773 м3/кг
Размерность:
Джкг∙К∙КПа=Джкг∙Па=Н∙мкг∙Нм2=м3кг
Опишем процессы:
процесс 1-2 – политропное сжатие с показателем политропы n1;
процесс 2-3 – подвод тепла при V=const;
процесс 3-4 – политропное расширение с показателем политропы n2;
процесс 4-1 – отвод тепла при P=const (Во всех циклах ГТУ отвод теплоты при наличии полного расширения в турбине происходит при постоянном давлении).
Рассмотрим процесс 1-2.
В политропном процессе меняются все параметры. Выразим их из связи между параметрами в политропном процессе.
Найдем температуру, давление и удельный объем газа в узловой точке 2 цикла:
T2T1=p2p1n1-1n1 →T2=T1∙p2p1n1-1n1 →T2=T1∙πn1-1n1
T2=273∙81,34-11,34=462,7057≈463 К
P2=P1·π=101325·8=810600 Па=810,6 кПа
v2v1=p1p21n1 →v2=v1∙p1p21n1
v2=0,773∙10132581060011,34=0,163769≈0,164 м3/кг
Рассмотрим процесс 2-3 – изохорный (v=const).
Удельный объем v2=v3=0,164 м3/кг
Т3=1200+273=1473 К (по условию)
Для изохорного процесса справедливо:
PT=const →P2T2=P3T3 →P3=P2∙T3T2
P3=810600∙1473463=2578863 Па
Рассмотрим процесс 3-4.
P4=P1=101325 Па
T4T3=p4p3n2-1n2 →T4=T3∙p4p3n2-1n2
T4=1473∙10132525788631,23-11,23=804,1667≈804 К
v4v3=p3p41n2 →v4=v3∙p3p41n2
v4=0,164∙257886310132511,23=2,278762≈2,279 м3/кг
Результаты расчетов обобщим в таблице 1.
Таблица 1. Параметры характерных точек цикла
Характерные точки Параметры точек цикла Проверка
p∙vT
Давление
р, кПа Удельный объем
v, м3/кг Температура
Т, К
1 101,325 0,773 273 287
2 810,6 0,164 463 287
3 2578,863 0,164 1473 287
4 101,325 2,279 804 287
Находим термодинамическую работу l и теплообмен q во всех процессах цикла.
l1-2=p1∙υ1n1-1∙1-T2T1
l1-2=101325∙0,7731,34-1∙1-463273=-160079,24 Дж/кг=-160 кДж/кг;
q1-2=k-n1k-1∙l1-2,
где k=cp/cv=1,005/0,718=1,4 – показатель адиабаты воздуха.
cv – удельная теплоемкость воздуха при постоянном объеме, cv=0,712·103 Дж/(кг·К)
cp – удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, cp=1,005·103 Дж/(кг·К)
[Rв=cp-cv=1,005-0,718=0,287 кДж/(кг∙К)=287 Дж/(кг∙К)]
q1-2=1,4-1,341,4-1∙-160,1=-24049,132≈-24 кДж/кг.
l2-3=0
q2-3=cv∙T3-T2
cv – удельная теплоемкость воздуха при постоянном объеме, cv=0,712·103 Дж/(кг·К)
q2-3=0,712∙103∙1473-463=719120=719,12 кДж/кг
l3-4=p3∙υ3n2-1∙1-T4T3
l3-4=2578863∙0,1641,23-1∙1-8041473=833156,1 Дж/кг≈833,2 кДж/кг;
q3-4=k-n2k-1∙l3-4
q3-4=1,4-1,231,4-1∙833,2=354875≈355 кДж/кг.
l4-1=p4∙υ1-υ4
l4-1=101325∙0,773-2,279=-152571,31≈-152,57 кДж/кг
q4-1=cp∙T1-T4
cp – удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, cp=1,005·103 Дж/(кг·К)
[Rв=cp-cv=1,005-0,718=0,287 кДж/(кг∙К)=287 Дж/(кг∙К)]
q4-1=1,005∙103∙273-804=-533655 ≈-533,7 кДж/кг
Результаты расчетов обобщим в таблице 2.
Таблица 2...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
200 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
8 декабря 2018
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Рассчитать цикл теплового двигателя с максимальной температурой рабочего тела t3.docx
2019-03-18 18:00
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
5
Положительно
Понимающий автор, очень довольна)) Приятно иметь дело)) Заказ выполнен раньше срока.. все на высшем уровне
Хочешь такую же работу?
300 ₽
