IPB

Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )

Поиск по файловому архиву
  Add File

> Термодинамика теплофизических свойств воды и водяного пара

Информация о файле
Название файла Термодинамика теплофизических свойств воды и водяного пара от пользователя z3rg
Дата добавления 7.1.2012, 0:44
Дата обновления 7.1.2012, 0:44
Тип файла Тип файла (zip - application/zip)
Скриншот Не доступно
Статистика
Размер файла 311.26 килобайт (Примерное время скачивания)
Просмотров 9520
Скачиваний 131
Оценить файл

Описание работы:


Тип работы: контрольная работа
Характеристика термодинамического состояния идеального газа в переходных точках. Изменение калорических характеристик при переходе рабочего тела из начального состояния в конечное. Расчет количества теплоты, деформационной работы и работы перемещения.
Скачать бесплатно Термодинамика теплофизических свойств воды и водяного пара
Загрузить Термодинамика теплофизических свойств воды и водяного пара
Реклама от Google
Доступные действия

Введите защитный код для скачивания файла и нажмите "Скачать файл"

Защитный код
Введите защитный код

Текст работы:


Условие и содержание задания

Идеальный газ (μ – 18,0 г/моль, к = 1,33) при V1; P1; T1 изохорно нагревается до T2, а затем изотермически до Р3. После изобарного и изоэнтропного сжатия рабочее тело возвращается в начальное состояние.

1.  Определить термические и удельные калорические характеристики рабочего тела в переходных точках цикла (P; V; T; h; s; u).

2.  Вычислить изменения калорических характеристик в каждом из составляющих циклов изопараметрических процессов (ΔH; ΔS; ΔU).

3.  Вычислить количество теплоты, деформационной работы, работы перемещения для каждого из изопараметрических процессов (Q; L; Lп).

4.  Выяснить энергетические особенности этих процессов и цикла в целом, составить для них схемы энергобаланса и кратко прокомментировать их особенности

5.  Оценить эффективность тепломеханического цикла и эквивалентного ему цикла Карно.

Таблица 1

№ варианта

Начальный объем рабочего тела,

V1, м3

Начальное давление,

P1, кПа

Начальная температура,

T1, К

Конечная температура в изохорном процессе,

T2, К

Конечное давление в изотермическом процессе,

P3, кПа

9 2,6 4000 573 723 100

1 Рабочее тело - идеальный газ

1.1  Предварительные вычисления

Удельная газовая постоянна

Удельная изобарная теплоемкость газа при к = 1,33

Удельная изохорная теплоемкость

Масса идеального газа

1.2  Определение характеристик термодинамического состояния идеального газа в переходных точках

На рис. 1 и 2 показан тепломеханический цикл в диаграммах Pv и Ts.

Расчет характеристик термодинамического состояния выполняется в соответствии с исходными данными табл.1 по следующему плану:

Состояние (точка) 1.

Известны: V1; P1; T1.

Определяется удельный объем

Удельные калорические характеристики для каждого из состояний вычисляются по расчетным соотношениям при Тб = 273,15 К и Рб = 100 кПа.

Удельная энтальпия

 

Удельная внутренняя энергия

Удельная энтропия

Состояние (точка) 2.

Известны: T2;

V2 = V1 (процесс 1-2 изохорный);

v2 = v1

Определяются:

Давление

Удельная энтропия

Удельная внутренняя энергия

Удельная энтропия

Состояние (точка) 3.

Известны: Р3;

Т3 = Т2 (процесс 2-3 изотермический).

Определяются:

Удельный объем

Объем

Удельная энтальпия

Удельная внутренняя энергия

Удельная энтропия

Состояние (точка) 4.

Известны: Р43 (процесс 3-4 изобарный);

s4 = s1 (процесс 4-1 изоэнтропный).

Определяются:

Термодинамическая температура

Удельный объем

Объем


Удельная энтальпия

Удельная внутренняя энергия

Результаты расчета сведены в табл.2

Таблица 2

Номер точки

Р,

кПа

Т,

К

t°,

°С

V,

м3

v,

h,

u,

s,

1 4000 573 300 2,6 0,066 560 295 -0,325
2 5061 723 450 2,6 0,066 837 502 -0,0002
3 100 723 450 131,2 3,34 837 502 1,812
4 100 230 -43 41,73 1,062 -80 -186 -0,325

Характеристики термодинамического состояния идеального газа в переходных точках цикла

1.3  Вычисление изменения калорических характеристик в процессах с идеальным газом

Изменение калорических характеристик при переходе рабочего тела из начального состояния Н в конечное К определяется на основе следующих соотношений:

Изменение энтальпии

Изменение внутренней энергии

Изменение энтропии

По данным табл.2 получаем

Процесс 1-2 (V = const)

Процесс 2-3 (Т = const)

Процесс 3-4 (Р = const)

Процесс 4-1 (S = const)


1.4 Определение количества теплоты, деформационной работы и работы перемещения в процессах с идеальным газом

Характеристики термодинамических процессов (Q; L; Lп) определяются на основании Первого и Второго законов термодинамики. Деформационную работу и работу перемещения при равновесном изменении состояния от начального (Н) до конечного (К) можно вычислить также путем интегрирования выражений.

По данным 1.3 получим

Процесс 1-2 (V = const)

Процесс 2-3 (Т = const)

;

Процесс 3-4 (Р = const)

;

Процесс 4-1 (S = const)

;

Результаты расчетов, выполненных в 1.3 и 1.4, сведены в табл.3

Таблица 3

Некруговые процессы

ΔН,

кДж

ΔU,

кДж

ΔS,

кДж

Q,

кДж

L,

кДж

Lп,

кДж

1-2 10960 8238 12,77 8238 0 -2722
2-3 0 0 71,17 51458 51458 51458
3-4 -36066 -27108 -83,94 -36066 -8958 0
4-1 25105 18869 0 0 -18869 -25105
цикл 0 0 0 23630 23630 23630

Характеристики термодинамических процессов и изменения калорических свойств идеального газа

1.5  Оценка эффективности тепломеханического цикла с идеальным газом

Тепломеханический коэффициент цикла

Среднетермодинамическая температура идеального газа в процессе подвода теплоты

Среднетермодинамическая температура идеального газа в процессе отвода теплоты

Тепломеханический коэффициент эквивалентного цикла Карно

1.6  Схемы энергобалансов процессов с идеальным газом

Схемы энергобаланса можно представить в виде графических совокупностей элементов, соответствующих следующим частным формам Первого закона технической термодинамики:

Здесь приведены схемы энергобаланса для каждого из четырех изопараметрических процессов и цикла в целом по второй форме:

Каждая схема термодинамически комментируется в соответствии с энергетическими особенностями процесса (табл.4).

Таблица 4

Процессы Схемы энергобалансов Пояснение к схеме
1-2

                                                                            ΔH

 Q

                                                                               Lп

В данном т/д процессе 1-2 энтальпия идеального газа увеличивается за счет подвода теплоты и затрачивания работы перемещения
2-3

                                                                           ΔH

 Q

В данном изоэнтальпийном процессе 2-3 работа перемещения совершается за счет подвода теплоты к идеальному газу
3-4

                                                                            ΔН

          Q

                                                                                 Lп

В данном изобарном процессе 3-4 теплота идеального газа отводиться за счет уменьшения энтальпии
4-1

                                                                          ΔН

           Q

                                                                              Lп

В данном адиабатном процессе 4-1 энтальпия идеального газа увеличивается за счет затрачивания работы перемещения
Цикл

                                                                             ΣΔН

       ΣQ  


                                                                               ΣLп

В данном т/д цикле суммарное количество теплоты равно суммарному количеству работы перемещения

Рис.1 Тепломеханический цикл с идеальным газом в диаграмме P – V

Рис. 2 Тепломеханический цикл с идеальным газом в диаграмме Т – s

1.7 Определение характеристик термодинамического состояния водяного пара

Неизвестные величины в состояния 1, 2, 3, 4 определяются с помощью таблицы «Теплофизические свойства воды и водяного пара» или с помощью масштабной диаграммы h – s.

Состояние 1

В соответствии с исходными данными табл.1 известны:

V1 = 2,6 м3; Р1 = 4000 кПа = 40 бар

Т1 = 573 К; t1 = 300 °С

При заданных Р1 и t1, предварительно убедившись, что в состоянии 1 рабочее тело – перегретый пар (t1 > ts при р1), по таблице «Вода и перегретый пар» [1] определяются:

v1 = 0,058 ;

h1 = 3000 ;

s1 = 6,3 .

Масса водяного пара

 

Удельная внутренняя энергия

Состояние 2

Известны: Т2 = 723 К; t2 = 450 °С

V2 = V1 = 2,6 м3

 v2 = v1 = 0,058

По t2 и v2 по таблице «Вода и водяной пар» [1] определяются:

Р2 = 54 бар = 5500 кПа;

h2 = 3310 ;

s2 = 6,76 .

При этом внутренняя энергия пара составит

Состояние 3

Известны: Т3 = Т2 = 723 К

t3 = t2 = 450 °С

Р3 = 100 кПа = 1 бар.

По t3 и Р3 по таблице «Вода и водяной пар» [1] выбираются:

v3 = 3,334 ;

h3 = 3382 ;

s3 = 8,7 .

При этом объем и внутренняя энергия водяного пара состовит:

Состояние 4

Известны: Р4 = Р3 = 100 кПа = 1 бар

s4 = s1 = 6,3 .

В таблице «Состояние насыщения по давлениям» [1] по давлению Р4 находим температуру насыщения  = 100 °С и удельные характеристики состояния насыщенной жидкости и сухого насыщенного пара

v"=0,001  v""=1,7

h"=417,44         h""=2675

s"=1,3  s""=7,35

Сравнивая s4 с s" и s"" (s" < s4 < s""), убеждаемся, что в данном состоянии рабочее тело – влажный насыщенный пар со степенью сухости

Вычисляем экстенсивные характеристики влажного насыщенного пара по формулам смещения

Результаты вычислений сводим в табл.5

Таблица 5

Характеристики термодинамического состояния водяного пара в переходных точках цикла

Номер точки Р, бар t, °C T, K

V, м3

v,

h,

u,

s,

Состояние рабочего тела
1 40 300 573 2,6 0,058 3000 2768 6,3 Перегретый пар
2 55 450 723 2,6 0,058 3310 2991 6,76 Перегретый пар
3 1 450 723 149,43 3,334 3382 3048 8,7 Перегретый пар
4 1 100 373 63,5 1,416 2300 2159 6,3

Влажный насыщенный пар

х4 = 0,933

Рис. 3 Тепломеханический цикл с водяным паром в диаграмме Т – s

 

1.8 Вычисление характеристик термодинамических процессов с водяным паром

 

В соответствии с 1.3 и 1.4 определяем изменение калорических характеристик состояния и характеристики термодинамических процессов с водяным паром

Процесс 1-2 (V = const)

Процесс 2-3 (Т = const)

;

Процесс 3-4 (Р = const)

;

Процесс 4-1 (S = const)

;

Результаты вычислений 2.2 сводим в табл.6

Таблица 6

Некруговые процессы

ΔН,

кДж

ΔU,

кДж

ΔS,

кДж

Q,

кДж

L,

кДж

Lп,

кДж

1-2 13894 9994 20,6 9994 0 -3899
2-3 3227 2554 87 62865 60310 59638
3-4 -48495 -39845 -107,5 -48495 -8650 0
4-1 31374 27295 0 0 -27295 -31374
цикл 0 0 0 24365 24365 24365

1.9 Характеристики термодинамических процессов и изменения калоричесикх свойств водяного пара

Оценка эффективности тепломеханического цикла с водяным паром

Тепломеханический коэффициент цикла

Среднетермодинамическая температура идеального газа в процессе подвода теплоты

Среднетермодинамическая температура идеального газа в процессе отвода теплоты

Тепломеханический коэффициент эквивалентного цикла Карно


Таблица 7

Процессы Схемы энергобалансов Пояснение к схеме
1-2

                                                                            ΔH

 Q

                                                                               Lп

В данном т/д процессе 1-2 энтальпия водяного пара увеличивается за счет подвода теплоты и затрачивания работы перемещения
2-3

                                                                           ΔH

 Q


                                                                                Lп

В данном т/д процессе 2-3 работа перемещения совершается, энтальпия увеличивается за счет подвода теплоты к водяному пару
3-4

                                                                            ΔН

          Q

                                                                                 Lп

В данном изобарном процессе 3-4 теплота водяного пара отводиться за счет уменьшения энтальпии
4-1

                                                                          ΔН

           Q

                                                                              Lп

В данном адиабатном процессе 4-1 энтальпия водяного пара увеличивается за счет затрачивания работы перемещения
Цикл

                                                                             ΣΔН

       ΣQ  


                                                                               ΣLп

В данном т/д цикле суммарное количество теплоты равно суммарному количеству работы перемещения

Список литературы

 

1.  Вукалович М.П., Ривкин С.Л., Александров С.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. – М.: Изд-во стандартов,1969. – 408 с.

2.  Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. – М.: Энергия, 1974. – 496 с.


Поиск по файловому архиву
Fast Reply  Оставить отзыв  Add File

Collapse

> Статистика файлового архива

Десятка новых файлов 
33 пользователей за последние 3 минут
Active Users 33 гостей, 0 пользователей, 0 скрытых пользователей
Google.com, Yandex Bot, Bing Bot
Статистика файлового архива
Board Stats В файловом архиве содержится 217132 файлов в 132 разделах
Файлы в архив загрузили 6 пользователей
Файлы с архива были скачаны 13145946 раз
Последний добавленный файл: прессовая и сушильная части Б.Д.М от пользователя z3rg (добавлен 16.2.2016, 23:01)
RSS Текстовая версия
Рейтинг@Mail.ru

Шарль ДЕ ГОЛЛЬ
французский генерал-президент.
>>>
Смотреть календарь

ТУЛАЙКОВ Н иколай Максимович (1875 - 1938), российский агроном, почвовед. Известен работами в области почвоведения, земледелия (приемы борьбы с засухой), организации сельскохозяйственных предприятий и др. Репрессирован в 1937.

Налоговое право

Налоговое право представляет собой отрасль правовой системы, которая регулирует общественные отношения в сфере налогообложения, то есть отношения в связи с осуществлением сбора налогов и иных обязательных п...