Расчет параметров цикла теплового двигателя

Министерство образования Российской Федерации

Московский энергетический институт

(технический университет)

Волжский филиал

Кафедра промышленной теплоэнергетики

Дисциплина «Теоретические основы теплотехники»

Часть 1. «Техническая  термодинамика»

Расчет параметров цикла

Выполнил:                                                                                      Марулин Ал.А

группа:                                                                                             АТП-03в

Проверил:                                

Волжский 2005г.

Дано:

На рисунке изображен цикл теплового двигателя. Рабочее тело обладает свойствами идеального газа .Заданы начальные параметры идеального газа и основные характеристики цикла; 1-2 –адиабатный  4-5 политропный процессы, ,,,,,, , ,

Определить: Параметры состояния рабочего тела  в характерных точках цикла().

Изменения внутренней энергии, энтальпии и энтропии в каждом процессе  и в целом за цикл.

Работу расширения (сжатия), полезную работу и подведенную (отведенную) теплоту в каждом процессе и в целом за цикл.

Термический КПД цикла, действительный КПД и термический КПД цикла для вычисленного интервала температур.

Средние температуры в процессе подвода и отвода  теплоты.

Изобразить на выбранном  масштабе цикл теплового двигателя на диаграммах состояния   и , Принять энтропию в точке 1 равной нулю.

Как изменится КПД цикла, если значения  увеличится на 20%?

Расчет цикла.

1-2 – процесс адиабатный, т.е протекающий без теплообмена с окружающей средой  , причем  известны  первоначальные параметры в точке 1. , , из таблицы  Термодинамических функций кислорода по Ривкину найдем: , ,, где удельная внутренняя энергия,  удельная энтальпия,  удельная энтропия, (из таблицы теплоемкости газов по Ривкину находим: - показатель адиабаты,) Найдем обьём в точке 1 из уравнения Клайперона-Менделеева:   , где данная температура при нуле градусов Цельсия,  заданное давление, удельная газовая постоянная для данного газа, ,молекулярный вес кислорода.

Эксэргия:

    

Энтропия:

.

Через   и

В точке 2 найдем: , где степень сжатия по условию, , .

Из таблицы для точки 2  методом интерполяции по формуле  , где найденная температура лежащая между значениями табличных температур, табличные  температуры, искомая величина,  табличные величины при  соответствующих температурах.

найдем:  ,,.

Работа расширения участка 1-2:

,

,

 энтропия:

 1 -2  - адиабатный процесс.

удельная внутренняя энергия:

удельная энтальпия

удельная теплота:

удельная эксэргия:

2-3 -Изохорный процесс т.е , , отсюда следует ,

, где степень повышения давления из  условия, , по температуре найдём из таблицы: ,,.

Работа расширения  участка 2-3:

, так как изменения объема равно нулю,

,

3-4 – Изобарный процесс т.е , отсюда следует что, , ,где степень предварительного расширения из условия ,  , из таблицы  найдем: ,,.

4-5 Политропный процесс т.е  ,так как 5-1 изобара то ,

 где  -показатель политропны , ,

из таблицы найдем:  ,,.

5-1 процесс изобарный :

Суммирование за цикл:

 

Параметры состояния в характерных точках цикла

№ точки
1	0,1	273,15	0,71	176,79	247,76	6,3282	0	0
2	1,37	575,36	0,109	385,29	534,79	7,032	0	280,3
3	2,05	863,04	0,109	608,02	832,26	7,4502	0,313	499
4	2,05	1208	0,153	895,69	1209,6	7,8176	0,68	861,594
5	0,1	601,66	1,562	404,73	561,07	7,0766	0,730	301,291

Характеристики процесса

Процессы
номер	Тип
1-2	Адиабата	208,5	287,03	0	-208,5	-287,03	0
2-3	Изохора	222,73	297,47	0,313	0	-74,12	222,73
3-4	Изобара	287,67	377,34	0,367	90,2	0	377,34
4-5	Политропа	-490,96	-648,53	0,044	524,8	682,24	33,84
5-1	Изобара	-227,94	-313,31	-0,748	-86,6	0	-313,31
За цикл	-	0	0	0	319,9	321.09	32018

Средние температуры процессе подвода и  отвода теплоты:

Термический КПД цикла:

Действующий КПД цикла:

Термический КПД цикла Карно:

Термический КПД цикла Карно для средних температур:

Расчет параметров цикла при увеличении   на 20 % :

 , 

Для участка 1-2:

, , , ,,   , .

, где  увеличенная степень  сжатия

, .

,,

,

,

Для участка 2-3:

,

,  , ,,.

,

,

  Для участка 3-4:

, ,

,

,,.

Для участка 4-5:

  ,

, ,

,,.

Для участка 5-1:

,

,

,

,

.

Суммирования за цикл:

,

,

,

,

,

,

Параметры состояния в характерных точках цикла

№ точки
1	0,1	273,15	0,71	176,79	247,76	6,3282	0	0
2	1,77	618,66	0,091	417.41	578,16	7,1046	0	322,37
3	2,65	927,99	0,091	660.86	901,98	7,5281	0,319	616,25
4	2,65	1299	0,127	974	1311,5	7,8989	0,689	962,67
5	0,1	609,77	1,58	410,77	561,97	7,090	0,732	309,7

Характеристики процесса

процессы
1-2	240,62	330,4	0	-240,62	-330,4	0
2-3	243,45	323,82	0,319	0	-80,08	243,45
3-4	313,14	409,51	0,370	95,5	0	409,51
4-5	-563,23	-742,29	0,043	595,2	773,76	31,97
5-1	-233,98	-321,45	-0,762	-87	0	-321,45
За цикл	0	0	0	362,98	363,68	363,48

Средние температуры процессе подвода и  отвода теплоты:

Термический КПД цикла:

Действующий КПД цикла:

Термический КПД цикла Карно:

Термический КПД цикла для средних температур:

Вывод: С увеличением  - коэффициента сжатия, происходит  увеличение не только КПД цикла, но  и увеличение всех его параметров.

(Построение принципиальных диаграмм, требуемых в задании на формате

А-4, выполнить самостоятельно!)