Расчет термодинамического парового цикла по заданным исходным параметрам рабочего тела для прямого цикла, образованного заданными процессами

отмеченной точки найти с помощью паровых таблиц и h, s – диаграммы параметры  V_x, h_x, U_x, s_x, r_x .

 

Реферат

В расчетно-графической работе приведены результаты расчетов термодинамического парового цикла по заданным исходным параметрам рабочего тела для прямого цикла, образованного заданными процессами.

Результаты расчетов позволяют оценить параметры и функции состояния (P, v, T, h, u, s) в крайних точках цикла, показания энтальпии, энтропии и внутренней энергии, определить работу, количество подведенного и отведенного тепла, а также сравнить термический КПД цикла с КПД цикла Карно.

Расчетно-графическая работа состоит из 11 страниц, 3 таблиц, 3 рисунков, использовано 2 литературных источника.

 

Содержание:

Задание…………………………………………………………………………....2

Реферат…………………………………………………………………………....3

Введение…………………………………………………………………….….…5

1 График цикла в T, s – и h, s – координатах…………………………………...6

2 Параметры пара в основных точках цикла……………………...….…….…..7

3 Параметры процессов цикла………..……..…………………………………...8

3.1 Процесс 1–2 ……………………………………………………………….8

3.2 Процесс 2–3………………………………………………………………..8

3.3 Процесс 3–4……………………………………………………………......8

3.4 Процесс 4–1……………………………………………………...………...8

4 Расчет работы и КПД цикла……………………………………………..…….9

5 Сравнительные результаты параметров состояния точки 1………………..10

Список используемых источников……………………………………………..11

 

Введение

Решение задач, связанных с термодинамическими процессами в области насыщенных и перегретых паров, можно проводить или с помощью таблиц теплофизических свойств воды и водяного пара, или с помощью h,s-диаграммы. В этих задачах обычно определяются начальные и конечные параметры пара, изменения внутренней энергии, энтальпии и энтропии, степень сухости, работа и количество теплоты, участвующей в процессе.

Метод расчета процессов по таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара является наиболее точным и применяется во всех случаях, когда нужно получить точные величины. Однако при этом приходится затрачивать дополнительное время на нахождение нужных величин по таблицам по таблицам, на вычислительные операции.

Более простым  и наглядным, но менее точным является графический метод расчета процессов по h,s-диаграмме водяного пара. Он пригоден для всех процессов как в области насыщенных, так и перегретых паров. Этот метод позволяет следить за изменением агрегатного состояния пара в любом процессе, не прибегая к формулам. Часто графический метод расчета процессов применяется для контроля правильности хода решения задач с помощью таблиц.

 

1 График цикла в T, s – и h, s – координатах

Переносим схематично цикл в T, s – координаты, рисунок 2, и h, s – координаты, рисунок 3.

                                                            

 

                                                                  

 

                                                                                       

 

Рисунок 2 – График цикла в T, s – координатах

 

                       

                                                                                      

Рисунок 3 – График цикла в h, s – координатах

 

2 Параметры пара в основных точках цикла

Используя h, s – диаграмму, найдем параметры пара в точке 1:

P₁ = 20 ата = 1961,0 кПа =19,61 бар;

υ₁ = 0,08 м³/кг;

T₁ = 483 °К;

h₁ = 2420,0 кДж/кг;

s₁ = 5,55 кДж/(кг·K).

Удельную внутреннюю энергию u,  кДж/кг, рассчитаем по формуле

u₁ = h₁ – P₁ ·  υ₁ = 2420 – 1961,0 · 0,08 = 2263,1 кДж/кг.

Результаты аналогичных расчетов для точек 2, 3, 4 сведены в таблицу 1.

Таблица 1 – Параметры пара в основных точках цикла

Точка	P, кПа	υ, м3/кг	Т, °К	h, кДж/кг	u, кДж/кг	S, кДж/ (кг·K)	x
1	1961,0	0,08	483	2420,0	2263,1	5,55	0,8
2	3400,0	0,08	633	3132,0	2860,0	6,7	-
3	1133,0	0,19	488	2860,0	2644,7	6,7	-
4	1133,0	0,13	458	2332,0	2184,7	5,55	0,775

 

3 Параметры процессов цикла

3.1 Процесс 1–2 (изохорический)

3.2 Процесс 2–3 (адиабатический)

3.3 Процесс 3–4 (изобарический)

3.4 Процесс 4–1 (адиабатический)

Сводим результаты расчетов в таблицу 2

Таблица 2 – Энергетические результаты в процессах цикла:

Процессы	l, кДж/кг	q, кДж/кг	∆h, кДж/кг	∆u, кДж/кг	∆s, кДж/(кг·K)
1-2	0	596,9	712,0	596,9	1,15
2-3	215,3	0	– 272,0	– 215,3	0
3-4	– 68,0	– 528,0	– 528,0	– 460,0	– 1,15
4-1	– 78,4	0	88,0	78,4	0
∑	68,9	68,9	0	0	0

4 Расчет работы и КПД цикла

Работа цикла, l_Ц, кДж/кг, определим по формуле:

l_Ц =  = 215,3 – 68,0 – 78,4 = 68,9 кДж/кг,

Определим количество подведённого тепла в цикле:

q₁ = 596,9 кДж/кг.

Определим количество отведённого тепла в цикле:

q₂ = 528,0 кДж/кг.

Определим количество  полезно использованного тепла в цикле:

q_пол = 68,9 кДж/кг.

Определим термический КПД цикла:

η_T =  =  = 0.12 < 1.

Определим термический КПД цикла Карно, имеющего одинаковые с расчетным циклом значения максимальной и минимальной температуры:

η_T^К = 1 –  = 1 –  = 0,28 < 1

Сравниваем термический КПД цикла и термический КПД цикла Карно:

η_T^К > η_T.

 

 

 

 

 

 

5 Сравнительные результаты параметров состояния точки 4

r_x по диаграмме:

Сводим результаты расчетов в таблицу 3

Таблица 3 – Сравнительные результаты параметров состояния водяного пара