Л.М. Дыскин, Н.Т. Пузиков - Расчёт термодинамических циклов (1062534), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

В области перегретого параэтот процесс изображается кривой, обращенной выпуклостью к осиабсцисс (рис.2.3а).На T-s - диаграмме изотермический процесс изображается отрезкомгоризонтали (рис.2.3б).Изотерма на h-s - диаграмме в области влажного пара совпадает сизобарой и является прямой наклонной линией. В области перегретогопара изотерма изображается кривой, обращенной выпуклостью вверх ипереходящей в горизонтальную прямую с увеличением степени перегревапара (рис.2.3в).38Рис.2.3. Изотермический процесс пара 1-2 в координатах: а - р, v; б - T, s; в - h, sВ отличие от идеальных газов у водяного пара изотермическийпроцесссопровождаетсяизменениемвнутреннейэнергии,котороесоставляет u = h2 - h1 - (p2v2 - p1v1) .(2.10)Количество подведенной теплоты в процессе равноq = T(s2 - s1) .(2.11)Работа изменения объема может быть определена по формулеl = q -  u = T(s2 - s1) - (h2 - h1) + (p2v2 - p1v1) .(2.12)Адиабатный процесс.

Адиабатный процесс в p-v - диаграммеизображается плавной кривой, более крутой, чем верхняя пограничнаякривая (рис.2.4а). Адиабатный процесс совершается без подвода и отводатеплоты, и энтропия рабочего тела при обратимом процессе остаетсяпостоянной s = const. Поэтому на h-s - и T-s - диаграммах адиабатыизображаются вертикальными прямыми (рис.2.4б, в).В этом процессе q = 0. Работа в адиабатном процессе определяется изуравненияl = u1 - u2 = (h1 - p1v1) - (h2 - p2v2) .(2.13)39Рис.2.4. Адиабатный процесс пара 1-2 в координатах: а - р, v; б - T, s; в - h, sИзменение внутренней энергии u = (h2 - p2v2) - (h1 - p1v1) .(2.14)Процесс с постоянной степенью сухости х = const.В процессе х = const (рис.2.5) количество теплоты qx приближенноможет быть определено по равенствуqx T1  T2  s 2  s1  ,2(2.15)так как линии х = const в T-s - диаграмме близки к прямым.Работа lx = qx -  u .Рис.2.5.

Процесс пара 1-2 с постоянной степенью сухости х = constв координатах: а - р, v; б - T, s; в – h, s402.3. Указания к выполнению задания1. При схематичном перестроении цикла в остальные две диаграммынеобходимо в безмасштабных координатах нанести нижнюю и верхнююпограничныекривыеи послеэтого,руководствуясьуравнениямипроцессов, перестроить цикл.2.

Цикл в h-s – координатах должен быть также снят на кальку с h-s –диаграммы для водяного пара в масштабе этой диаграммы. Еслинекоторые точки цикла выходят за пределы h-s – диаграммы, тонедостающаячастьцикладостраиваетсянакалькеприближенноштриховыми линиями.3. Параметры p, T, v, h, s в характерных точках цикла записываютнепосредственно с h-s – диаграммы или берут из таблиц для водяногопара, если эти точки выходят за пределы диаграммы.Внутреннюю энергию u подсчитывают для всех точек цикла поравенствуu = h – pv .(2.16)При этом, если h имеет размерность ккал/кг, а p - кг/см2, тоu = 4,19  h - 98,1  p  v , кДж/кг .4. Проверку правильности найденных величин u, h, s, q, lпроводят так же, как и при расчете газового цикла в целом u = 0 ;  h = 0 ;  s = 0 ; qц = lц .(2.17)При этом qц и lц должны быть положительными величинами, так как циклпрямой.5.

Итоговые данные , полученные в четвертом пункте, являютсяответами на вопросы пятого пункта (см. стр. 32), а именно: суммаположительных величин дает qподв = q1, сумма отрицательных величиндает qотв = q2. Разность между ними q1 - q2 есть qц (кДж/кг) и работа циклаlц (кДж/кг). Термический КПД подсчитывают по формуле41q1  q 2100% ,q1t (2.18)а среднее индикаторное давление по равенствурi lцv max  vmin, кПа.(2.19)6. Выполнение этого пункта задания предусматривает сравнениенайденных по h-s - диаграмме параметров состояния для характернойточки цикла, расположенной в области насыщенного пара, с параметрамиэтой же точки, определенными с помощью таблиц для водяного пара.Результатыподсчетовсводятвтабл.2.1,составленнуюпоприведенной форме.Величины v’ и u’ = h’ - pv’ определяют из таблиц водяного пара.Расхождение между величинами параметров, найденных из таблиц и h-s диаграммы, вычисляют по равенству к Т  к hsкТ 100% .(2.20)Таблица 2.1ПараметрПо таблицам дляПо h-s - диаграммеРасхождениеводяного пара (кТ)(кhs), %vxvxT = v’ + x(v” - v’)vxhxhxT = h’ + x(h” - h’)hxsxsxT = s’ + x(s” - s’)sxuxuxT = hхT - pvxTux = hx - pvxxxT = uxT - u’x = ux - u’xxT = p(vxT - v’)x = p(vx - v’)rxrxT = rx = xT +xTr x = x +  x427.

При построении цикла в масштабе в диаграммах p-v и T-sкоординаты промежуточных точек криволинейных процессов определяютпо h-s - диаграмме.8. Защита выполненного задания по расчету парового цикла помимовопросов, касающихся содержания самой работы, включает проверкузнания h-s - диаграммы для водяного пара. С этой целью могут бытьпредложены вопросы по определению теплоты и работы для различныхпроцессов изменения состояния водяного пара, термического КПД циклаРенкина.2.4. Пример расчета парового циклаДан паровой цикл, рис.2.6.1.

Схематично рассматриваемый цикл в T-s -и h-s - диаграммахимеет вид, показанный на рис.2.7.2. На рис. 2.8 показан цикл, снятый на кальку с h-s - диаграммы.3. Параметры p, T, v, h, s основных точек цикла берем из задания инепосредственно с h-s - диаграммы. Внутреннюю энергию подсчитываемпо формулеu = h - pv .Полученные результаты помещаем в табл.2.2.Рис.2.6. Паровой цикл в координатах p-v43Рис.2.7. Паровой цикл в T, s - и h, s - координатахРис.2.8.

Паровой цикл, снятый на кальку с h-s - диаграммы44Таблица 2.2Параметрыр,v,Т,h,s,u,барм3/кгКкДж/кгкДж/кгградкДж/кг15,50,3542627506,825582100,2045327756,625753100,3575334407,713090Точка4. Количество теплоты, изменения внутренней энергии, энтальпии,энтропиииработупроцессанаходимдляотдельныхпроцессовследующим образом.Процесс 1-2 (х = const)Количество теплоты в процессеqT1  T2426  453( s 2  s1 ) ( 6 ,6  6 ,8 )  87 ,8 кДж/кг .22Изменение внутренней энергии u = u2 - u1 = 2575 - 2558 = 17 кДж/кг .Изменение энтальпии h = h2 - h1 = 2775 - 2750 = 25 кДж/кг .Работа процессаl = q -  u = - 87,8 - 17 = -104,8 кДж/кг .Процесс 2-3 (изобарный)Количество теплоты и изменение энтальпии в процессеq = h3 - h2 = 3440 - 2775 = 665 кДж/кг .Изменение внутренней энергии u = u3 - u2 = 3090 - 2575 = 515 кДж/кг .Изменение энтропии s = s3 - s2 = 7,71 - 6,6 = 1,11 кДж/кгК .Работа процесса45l = q -  u = 665 - 515 = 150 кДж/кг .Процесс 3-1 (изохорный)Количество теплоты и изменение внутренней энергииq =  u = u1 - u3 = 2558 - 3090 = 532 кДж/кг .Изменение энтальпии h = h1 - h3 = 2750 - 3440 = -690 кДж/кг .Изменение энтропии s = s1 - s3 = 6,8 - 7,71 = -0,91 кДж/кгК .Работа в изохорном процессе l = 0.Результаты расчетов представим в виде табл.2.3.Таблица 2.3Процесс u, h, s,q,l,кДж/кгкДж/кгкДж/кгКкДж/кгкДж/кг1-21725-0,2-87,8-104,82-35156651,116651503-1-532-690-0,91-5320Сумма00045,245,25.

Для цикла в целом:Подведенная теплота q1 = 665 кДж/кг.Отведенная теплота q2 = 87,8 + 532 = 619,8 кДж/кг.Работа циклаlц =  q1 -  q2 = 665 - 619,8 = 45,2 кДж/кг.Термический КПД46t lц q1 100% 45 ,2 100%  6 ,8% .665Среднее индикаторное давление циклаpi 0 ,01  l цv max  v min0 ,01  45 ,2 3 (бар) = 0,3 МПа.0 ,35  0 ,26. Определение параметров для отмеченной точки 1.

Расчетыпроизводим по форме, приведенной в табл.2.1. Результаты расчетовсведены в табл.2.4.Таблица 2.4ПараметрПо таблицам дляПо h-s -Расхожденияводяного парадиаграмме, %vx, м3/кг0,34470,351,56hx, кДж/кг276027500,36sx, кДж/кгград6,79106,80,132ux, кДж/кг257025580,468x, кДж/кг19151903,60,63x, кДж/кг1861891,67rx, кДж/кг21012092,60,47. В масштабе в диаграммах p-v и T-s цикл показан на рис.2.9.Координаты промежуточных точек “а” и “b” криволинейных процессов 2-3и 3-1 получены с помощью h-s - диаграммы.47Рис.2.9. Построение парового цикла в масштабе48Задание 3. РАСЧЕТ ХОЛОДИЛЬНОГО ЦИКЛАЦикл задан в p-v - или T-s - диаграммах.Требуется:1.

Определить параметры p, v, T, h, s всех основных точек цикла,используя таблицы свойств насыщенных паров хладоагентов. Для воздухапараметры рассчитываются аналитически (см. задание №1).2. Построить цикл в масштабе в координатах p-v и T-s.3. В соответствии с заданным циклом изобразить схему холодильнойустановки, привести краткое описание ее работы.4. Определить холодопроизводительность цикла, работу, затраченнуюв цикле, холодильный коэффициент, теоретическую мощность приводакомпрессора.Примечание: данные к заданию № 3 составлены в форме циклов,приведенныхниже.Вариантзаданиявыбираетсяпоуказаниюпреподавателя.3.1. Циклы холодильных установокХолодильной установкой называют устройство, в котором путемзатраты внешней энергии (получаемой в форме работы или теплоты)можно передать теплоту от тел, менее нагретых, к телам, более нагретым.Теплота,отнимаемаяотохлаждаемогообъекта,воспринимаетсяхолодильным агентом (хладоагентом) и передается им окружающей среде.Производство холода получило широкое распространение в быту и натранспорте при хранении и транспортировке продуктов, для созданияискусственного микроклимата - кондиционирования воздуха и т.д.В большинстве случаев производство холода основано на совершениихладоагентом обратного цикла.

Наиболее экономичным является обратныйцикл Карно.49Количество теплоты, отводимой от охлаждаемого объекта (часто вединицу времени), называют холодопроизводительностью установки.Теплота, отводимая от охлаждаемого объекта одним килограммомхладоагента, называется удельной холодопроизводительностью.По виду применяемых хладоагентов холодильные установки делятсяна две группы - воздушные и паровые. В воздушных холодильныхустановках холодильным агентом служит воздух. В паровых холодильныхустановках хладоагентом являются пары различных низкокипящих веществ- аммиака (NH3), углекислоты (СО2), фреонов.

Паровые холодильныеустановки подразделяются на парокомпрессионные, пароэжекторные иабсорбционные. Мы ограничимся рассмотрением только воздушной ипарокомпрессионной холодильных установок.На рис.3.1 показана схема воздушной холодильной установки.Рабочим телом в этой установке является воздух.

Циклы в координатах p-vи T-s представлены на рис.3.2.Воздушная холодильная установка работает следующим образом.Воздух из холодильной камеры ХК поступает в компрессор К, гдесжимается по адиабате 1-2 до давления р2 с повышением температуры доТ2.После компрессора нагретый воздух охлаждается в охладителе ОХЛпри р2 = const до температуры охлаждающего тела (воды, воздуха). Спараметрами точки 3 воздух поступает в детандер (расширительнаямашина) Д, где расширяется по адиабате 3-4 и совершает при этом работу,отдаваемуюдетандеромвнешнемупотребителюП.Врезультатерасширения воздух снижает свою температуру до температуры точки 4 ипоступает в холодильную камеру ХК, где, нагреваясь по изобаре 4-1,отбирает теплоту от охлаждаемых тел. Температура хладоагента при этом50повышается от Т4 до Т1, теоретически равной температуре охлаждаемогообъекта.Рис.3.1. Схема воздушной холодильной установкиРис.3.2.

Характеристики

Список файлов книги