Выбор основных размеров теплового домкрата

ПО  -  АО  -  ИТ  -  Р  -  ТЛ  -  НО  -  З  -  Г  -  Б

                                                            ПРИНЯЛ

                                                                                Профессор________________ / Ю.А. Душин /

Расчетная работа по термодинамике

Вариант  - II

Группа: Б – 201          Студент: Даниленко Елена

Выдано  15.09.2003      Срок выполнения    17.10.2003     Представлено   20.11.2003

ЗАДАНИЕ  №1

1. Формулировка задания

·  Выбрать основные размеры теплового домкрата;

сравнить термодинамические процессы по конструктивной схеме (с графическим

сопровождением), технологии, параметрам рабочего хода и эксергии;

проследить влияние исходных характеристик на КПД;

однотипные расчеты приводятся единожды, результаты представляются в тщательно продуманной таблице;

максимальное давление p = 40 атм, начальная высота рабочей полости равна внутреннему диаметру.

2. Расчетная схема

Домкрат
Газ	Нагрузка F, тс	Перемещение ∆h, мм
N2	2	230

3. Предварительные определения

Исходные размеры домкрата принимаем исходя из ограничений накладываемых формулировкой задачи:

Проверка:

Выбранные размеры домкрата удовлетворяют условиям задачи.

            Для изготовления домкрата материал выбирался исходя из значений рабочих температур: сплав ХН75МБТЮ (ЭИ602) на никелевой основе, рабочие температуры

 до 950 ºС. Механические характеристики:

       

Допускаемое напряжение

            Следует учитывать, что нагревание рабочего тела в разных процессах происходит с различной скоростью: в адиабатическом быстрее, чем в изотермическом. Схемы приведены ниже.

4. Решение

·  Изобарический процесс

                                                                      

Если в данном процессе увеличить начальную температуру, то это влечет изменение внутренней энергии тем самым увеличение эксергии и уменьшение КПД процесса.

·  Изотермический процесс

Если в данном процессе уменьшить начальную температуру, то есть пользоваться низкотемпературным теплом, то работа уменьшается, следовательно, КПД процесса аналогично уменьшается.

·  Адиабатический процесс

Если в данном процессе увеличивать начальную температуру, то есть пользоваться высоко температурным теплом, с соответственно высокой внутренней энергией рабочего тела, то  КПД процесса увеличивается.

·  Максимально возможная эксергия, на примере адиабатического процесса

Таблица № 1.1

Параметры рабочего хода теплового домкрата.

Процессы	Изобарический	Изотермический	Адиабатический
Параметры
P0, Па
P1, Па
V0, м³
V1, м³
T0, К	293	1200	900
T1, К	961	1200	563
L, Дж	4500	415	244
Lуд, кДж/кг	4592	423	249
Ex, кДж/кг	4632	601	1167
η ,%	97	70	21

5. Выводы

Максимальный КПД достигается в изобарическом процессе.

В изотермическом процессе с уменьшением начальной температуры КПД процесса  уменьшается.

В изобарическом процессе при варьировании температуры в сторону увеличения, КПД уменьшается.

В адиабатическом процессе при использовании высокотемпературного тепла для нагревания газа, то есть увеличении начальной температуры рабочего тела, КПД заметно возрастает.

ЗАДАНИЕ  №2

1. Формулировка задания

·  Рассчитать (с проверкой по программе «Астра - 4») константу равновесия и парциальные давления компонентов реакции при давлении смеси 1 атм и заданной температуре. Выяснить температуру при которой превращение идет в противоположном направлении. Для упрощения вычислений рекомендуется принимать состав рабочей среды в парциальных давлениях, атмосферах и ограничивать его преобладающими компонентами (для программы директивы

<prp<inte<prte<prdom<noion>). Название файла: фамилия – 201 ТТ.

2. Расчетная схема

Реакции
Уравнение	T, К
AlN□  ó AL+0.5N2	2800

3. Предварительные определения

4. Решение

AlN□   ó Al + N                                     

Al□    ó Alx                                    

0.5N2 ó N□                         

Проверочный расчет по программе «АСТРА-4»

┌───────────────────────────── Исходные данные ──────────────────────────────┐

    <prp<inte<prte<prdom<noion>                                               

    var=2 Bertova B201-02,data=03.11.2003,                                     

    p=1, t=800,1500,                                                          

    (13.6%C), (86.4%F4);                                                      

──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

   Брутто-формула раб.тела:  C 11.323 F 45.4775

└────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

            Xapaктepиcтики paвновесия - техн                    

      P=1            T=800          V=0.774594     S=0.926199     I=-2413.62

      U=-2431.78     M=11.42       Cp=0.254277     k=1.098      Cp"=0.256747

     k"=1.09788      A=288.757     Mu=0.3719e-5   Lt=0.045412   Lt"=0.0541468

     MM=87.5656   Cp.г=0.254277   k.г=1.098     MM.г=87.5656    R.г=9.68255 

      Z=0           Пл=0           Bm=0       

            Coдepжaниe кoмпoнeнтoв - aтa (мacc.дoли)    

              F 0.0007379          F2 0.0077613         CF4 0.991502

            Xapaктepиcтики paвновесия - техн                    

      P=1            T=1500         V=1.46361      S=1.09947      I=-2219.93

      U=-2254.24     M=11.5083     Cp=0.282625     k=1.08804    Cp"=0.282763

     k"=1.08809      A=395.176     Mu=0.5628e-5   Lt=0.0761344  Lt"=0.0768152

     MM=86.8941   Cp.г=0.282625   k.г=1.08804   MM.г=86.8941    R.г=9.75737 

      Z=0           Пл=0           Bm=0       

            Coдepжaниe кoмпoнeнтoв - aтa (мacc.дoли)    

              F 0.0160674          F2 0.0000342         CF3 0.4049e-8

            CF4 0.9839                                               

Список использованной литературы:

1. Сборник задач по технической термодинамике: /Т.Н. Андрианова, Б.В. Дзапов, В.Н. Зубарев, С.А. Ремизов; под ред. проф. М.П. Вукаловича – М.: Энергия,1964. – 199 с.

2. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Справочник/ В.П. Глушко, Л.В. Гурвич, Г.А. Хачкурузов и др.; под ред. В.П. Глушко. – 2-е издание, полностью переработанное и расширенное – М.: Наука, 1962.