Задачник по термодинамике (555278), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Полетный к. п. д, »)аол = /Ут»ь/5<я.»п '=' 1183/2311 б) Давление атмосферы на высоте Н = 6500 м определим по формуле (см. задачу 1.12): Р, = В, (1 — ///44 300)~™ - 101 325 (1 — 5500< /44 300)'м6 = 44 005 Па ж 0,044 МПа. Давление газов на срезе сопла р, =. р,б =- 3,5 ° 0,025 =- 0,0875 МПа, т. е. Ра~ р4. Плотность газов на срезе сопла р» =раб'<ь/(<»Тг) = 3500 0,025<<<,за/(О 324 3000) =- = 0,234 кг/м'". 11о уравнению неразрывности течения в сопле расход энергокомпонентов М =- р,/,ша =- 0,234 0,07 2150 =.=- 35,2 кг/с.
Здесь /, =- п<(з</4 =- п0,3'/4 —.= 0,070 м*. Удельная тяга Ртз =. шз + /з (оз — /ээ)/Ч = 2! 50 + 0,07 (87,5— — 44,0) 10з/35,2 --= 2237 Н ° с/кг, Удельная мощность тяги /У,' „= Р„ш ==2237 550.10 — '=- 1230 кВт с/кг. Удельная мощность двигателя /Уд уд-— - шз/2+ (рэ — рэ)/рз = 2150'/(2 10') + (87,5— — 44)/0,234 = 2497 кВт с/кг. Полетный к.
и, д. э)„, =- 1230/2497 == 0,492. Абсолютная тяга двигателя иа расчетном режиме Р = А(эаэ ---- 35,2 2150 == 75 680 Н, следовательно, масса двигателя без горючего составляет А4, = 0,005 ° 75 680 = 378,4 кг. Масса двигателя с полньэм запасом горючего /Из=М„ + т/И =- 378,4 + 15 35,2 = 906,4 кг. Доля горючего в общей массе двигателя в начальный момен э 15 ° 35,2 ° 100/906,4 =- 58,3':о.
11.45. Определить термический к. п. д. и располагае- мую мощность ЖРД, работающего на расчетной высоте (рис. 11.12, а), если давление в камере сгорания р, = 8 МП». температура продуктов сгорания Тэ = 2500 К, давление окружающей среды рз =- 0,1 МПа, диаметр выходного сс- чения сопла 200 мм. Принять теплоемкость и среднюю моляр- ную массу продуктов сгорания ср --- 1,24 кДж/(кг ° К) р = 30,3 кг/кмоль. $1!.2. Циклы паросиловых установок 11.46. Определить термический к. п.
д. паросиловой уст;- новки, работающей по циклу Ренкина. Начальное давление пара р, = 3 МГ!а; температура перегрева Т, = 773 К. Расчеты выполнить для трех конечных давлениИ: рз =-= = 0,2 МПа; рэ — — 0,04 МПа; рз = 0,004 МПа. Р е ш е н и е. Термический к. п, д. цикла Реикина опрэделяется по формуле Ч » = (/э Гэ)'(/э / э) 143 где»„»з, », — значения энта»»ьп»»»» пара на входе в турбину, на выходе из нес н воды конденсата при рз соответственно. Из таблиц теплсфпзнческих свойств воды и водяного пара (см, Приложение) находим (кД»»»»кг); », = 3456; »', = 2754; »з = 505' /»' =- 34о6; »" -=- 2488; /з =- 317,5; /» =: 3456; /з =- 2180; /.,"= 122.
К. п. д. циклоп Ч, =(/„— »»)/»/, — /,): —.: (3456 — 2754)/(3456 — 505) = 0,237; Ч. ='(»» — /»)/(/» -- »з) =-. (3456 — 2488)/(3456 — 317,5) = ==- 0,308; Ч. ==(/» — /1)/(/!' — »1) =(3456 — 2! 80)/(3456 — 122) ==- 0,382, При уменьшении давлении в конце расширения к. п, д. цикла Рспкина возрастает. 11.47. »1»о произойдет с термическим к. п.
д. паросиловой ус»ановки, сслн прп постоянном конечном давлении за турбиной р. =- 0,005 МПа и неизменной температуре перегрева пара Т„ == 823 К в пределах допуспняого изменения сухости пара в конце расширения увеличи»ь первоначальное даале» ие пер»д турбиной с р, = 3 МПа до р»' = =.=: 9 М11а? Решение вьшолпнть по з/-д»»аграмме водяного пара. 11.48. Сколько потребуется пара и какое количество теплоты прн зтом будет затрачено па единицу работы пароснловой установъи, работаю»цей па перегретом водяном паре по циклу Реикнпз.
Па!»ял»етры цикла; Т„„я = 773 К; р, = — —. 5 МПа; р» =-. 0,005 МПа; х, =- 0,822. Задачу решить либо с использованием таблиц теплофизнческих свойств воды и водяного пара (см, Приложение), либо по з»'-д»»аграмме. Р е ш е и н е. Э»»тальпия нара в конце расширения »е = »" х, + (! — х,) /з = 2561 ° 0,822 + (! — 0,822) Х А!37= 2130 кДж/кг, где /; = с.„,. /„=- 4,1686 32,88 =!37 кДж,'кг — энтальпия конденсата, прп температуре насыщения Т„ = 32,88 + + 273 = 305,88 К. Термический к. п.
д. цикла Ч» = (»» — /з)/(»» — »з) = (3433 — 2130)/(3433 — !37) = = 0,395. Удельный расход пара на единицу работы »1 = 1000/(»', — »») = 1000/!303 = 0,762 кг/МДж, !44 Удельный расход теплоты на единицу работы 4 = 1000/т)< =- 1000/0,395 == 2531 кДж'МДж. 11.49. Как изменится термический к. п. д. паросилово1 установки, если (см. пред<=<дущую задачу): а) перегрев пара увеличить до Т,„я .= 873 К; б) увеличить перегрев пара до Т„,„=-873 К идавлениедо р,== 8,5МПа.
Решс. нис выполнять по з<-д«аграмм<е. 11.50. Как изменится расчетный термический к. и. д. паросиловой установки, работаю<цей на насыщенном паре по ц<п<лу Репнина, сели «ри его подсчете в одном сл)ча. учесть затраты, связашп,<е со сжатием воды от давлении конденсата /<, 0,005 МГ1а до давления пара в парогенера. торе р, =- 8 МПа, а в др)том учитывая малость этих затрат, пренебречь нми? 11.51. Во сколько раз нужно увеличить количество воды, необходимой для охлаждения конденсатора, в случа перевода паросил<шой установки па режим работы расширения с рз = 0,05 МПа на /<з = — 0,005 МПа? Считать, чтз охлан<дающа«вода в конденсаторе и в первом и во второ<з случае нагревается до тел<пературы насыщения.
Температура холодной воды, поступающей в конденсатор, 288 К. Вла.кпость пара в конце расширении за турбиной увелич<- вается от х, = 0,06 до х) .—: 0,15. 11.52. Как изменятся показатели термической экономиностп паросиловой установки, работающей по циклу Ре».- кина на перегретом паре Т, = 773 К и р, = 10 МПа, если в одном случае пар в турбине количественно весь раси<яр<- ется до рз = 0,05 МПа, а во втором — расширение ид<т с двумя частичными отборами пара из проточной части турбины для регеиеративного подогрева питательной воды. Г!срвый отбор 8„, = О,! кгlкг при < = 2800 кДж/кг, второй д„= 0,1 кг/кг при <'„== 2600 кДж/кг.
Р е ш е н и е. Термический к. п. д. цикла без отбо(а пара из турбины т)с = (/< — <х)/(/з — <з) .-- (3375 — 2300)/(3375 — 40) = = 0,354. Энтальпии пара (кДж/кг) на входе в турбину, на выхзде из нее и воды конденсата: 1, = 3375; Е,= 2300; 1,= 343, находим из таблиц Приложения. 115 Эитальпия пара, отобранного на подогрев воды: от первого отбора 1„8 = 2800 0,1: — — 280 кДж/кг; от второго отбора /„я„= 2600 0,1 = 260 кДж/кг; суммарная— /в = Е и + /„п„== 280 -",- 260 = 540 кДж/кг. Энтальпия питательной воды после регенеративного подогрева (з =/, + /х =272+ 540= 8!2 кДж/кг; /;, =/ц !! — и„,— и„) =272 кДж/кг.
Расход теплоты на получение 1 кг пара в парогенераторе в случае регенеративного подогрева д( = /, — /з — — 3375 — 812 =- 2563 кДж/кг. Работа цикла с двумя отборами /ц = (Π— /ц) — (/ц. — ~ц) й и — (/ц — /ц) йц — (3375 — 2300)— — (2800 — 2300) О,! — (2600 — 2300) О,! =- 995 кДж/кг. Термический к, и. д. цикла с отборами т1; = 1ц/о', = 995/2563 ==- 0,388. Удельные расходы пара на 1 МДж 8 = !ОООДц — — 1000/1075 =-=- 0,93 кг/МДж; с!' =-- 1000/ 1;, == 1000/995 = 1,01 кг/МДж. Удельные расходы теплоты на 1 МДж у =- г/у, =. 1000/з), == 1000,'0,354 = — 2875 кДж/кг; д' =- И'д! —— 100(Ут1; .=.- 1000/0,388 = 2577 кДж/кг; г/' ( с/.
!1.53. Как будет изменяться к. п.д. никла паросиловой установки, а также какие изменения произойдут с рабочим телом в конце расширения, если изменить начальные параметры пара р, = 1,5 МПа и Т, = 623 К следующим образом: в первом случае повысить температуру перегрева до 7'! — — 823 К прн неизменном давлении р,, во втором— увеличить давление до р! =- 5 МГ1а при неизменной температуре Т,; в третьем — одновременно повысить давление и температуру до р;" = 5 МПа и 7';" =- 823 К. Расширение вести до давления р, =- 0,005 МПа.
Задачу решить по я'- диаграмме водяного пара. 11.54. До какой температуры необходимо увеличить перегрев пара в паросиловой установке, чтобы изменить сухость пара в конце адиабатного расширения в турбине с к, = 0,78 до х; = 0,88. Как при этом изменится термический 146 Рис. 11.15 Рис. 11.14 к. и.
д. цикла. Параметры цикла: р, =- 3 МПа; Т, =- 595 К; р, =-- 0,005 МПа. Решение выполнить по з/-диагрмме. Р е ш е н и е. Для цикла с сухостью х, =- 0,78 (рис. 11.13)): 1, = 3056 кДж/кг; /, =- 2028 кДи<lкг; = 13? кДж/кг. Для цикла с сухостью х1 =- 0,88 при том же р, = 0,005 МГ!а начальная температура должна возрасти до Т, '=- 853 К, чему будут соответствовать = 3636 кДж/кг, !з — — 22?О кДж/кг, /1 = !37 кДж/кг, Термические к.
п. д. цикла: 4), - - (/, — /с)/(/, — /,) = (3056 — 2028)/(3056— — 137) = 0,352; 4)! = (1'~ — г'~)/(/( — !1) ==' (3636 — 2270)/(3636 — 137) = 0,39. 11.55. Решить предыдущую задачу об увеличении сухссти пара с х, = 0,78 до .т1 =: 0,88, но не за счет увеличении температуры перегрева пара Т, = 595 К до значения Т; == = 853 К, а за счет промежуточного (вторичного) перегрева пара до той же температуры Т, = 595 К (рис. 11.!4'. Сравнить теоретическии к. п. д. нового цикла с к.
п. д. цикла предыдущей задачи (см. рис. 1!.13). 1!.56. В паротурбинной установке, работающей по циклу Ренкииа, давление и температура пара перед турбиной составляют р, = 8,826 МПа и Т, = = 808 К (рис. 1!.15). Давление в конденсаторе р, = 3,923 и х 10 ' МПа. Определить внеш.
Рис. 11.15 1 17 нюю работу турбины, а такжетермнческии к. п. д. цикла с учетом работы питательного насоса. 1!.57. Цикл паросиловой установки осуществляется с двумя отборамн пара из проточной части турбины (рис. !1.!6, а). Пар используется для регенеративного подогрева питательной воды парогенератора в двух подогревателях до температуры Т„= 473 К, Параметры цикла; р, ==- н = 5 МПа; Т, = 773 К. Расширение в турбине производится до давления р, = 0,005 МПа. Определить, какое количество а) Рис. ! !38 пара необходимо отобрать от турбины для 1 и П подогревателей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
