Кафедра теплотехники и гидравлики

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение

высшего профессионального образования

«Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»

Строительный факультет

Кафедра теплотехники и гидравлики

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ

Расчетно-графическая работа

Расчет термодинамических процессов изменения состояния

Водяного пар

Вариант №10

Выполнил: студент гр.ЗС-21-15

Миронова В.В

Проверил: доцент

Тарасов В.И

Чебоксары

РАСЧЕТ ПАРОВОГО ЦИКЛА

В различных областях промышленного производства широкое применение получили пары различных веществ – воды, ртути, аммиака, углекислоты, щелочных металлов и др. Наибольшее распространение имеет водяной пар – самое доступное и дешевое рабочее тело. С большим успехом водяной пар применяется в современной теплоэнергетике. В качестве рабочего тела водяной пар используется в паровых турбинах, паровых машинах, в атомных установках; в качестве теплоносителей он используется в различных теплообменных аппаратах, устройствах и др.

Для определения степени совершенства паровой теплосиловой установки необходимо знать и, следовательно, уметь определять как параметры рабочего тела в характерных точках процессов изменения состояния пара, так и основные характеристики самих процессов, составляющих термодинамический цикл.

В курсовой работе требуется провести расчет прямого обратимого цикла, отнесенного к 1 кг водяного пара.

Согласно заданию на курсовую работу известно:

1. Схема протекания процессов водяного пара, составляющих прямой обратимый цикл в PV координатах.

2. Некоторые параметры состояния водяного пара в характерных точках цикла.

Необходимо:

1. Провести схематическое перестроение цикла в TS и hS -диаграммы.

2. Заданный паровой цикл снять на кальку с hS -диаграммы водяного пара в масштабе этой диаграммы.

3. Определить по hS - диаграмме параметры состояния пара p, V,T,h,S, x и вычислить внутреннюю энергию U в характерных точках. 4. Определить характеристики процессов, составляющих цикл:

изменение внутренней энергии , энтальпии , энтропии , а также вычислить количество теплоты q и работу расширения .

5. Определить основные характеристики парового цикла: количества полезно используемой теплоты в цикле – q _ц, работу цикла , значение термического КПД цикла и среднего давления р_i.

6. Провести сравнение найденных по hS -диаграмме параметров состояния для характерной точки цикла, расположенной в области влажного насыщенного пара, с параметрами этой же точки, определенными с помощью таблиц для водяного пара.

7. Сделать выводы относительно степени совершенства цикла паровой теплосиловой установки, работающей по заданному циклу, и точности расчетов параметров пара, найденных из таблиц и по hS -диаграмме.

В характерных точках цикла

 

Параметры состояния пара (p,V,T,h,S,x) в характерных точках цикла определяются непосредственно по hS -диаграмме для водяного пара. Значение внутренней энергии U для всех точек цикла вычисляется по уравнению

U=h-P×V.

Для удобства параметры состояния пара заносятся в табл. 4.

 

Таблица 4

Точки	P, МПа	V,	T, K	h,	,	U,	x

Точки парового цикла

Для характерной точки парового цикла, указанной в задании, проводится сравнение параметров состояния пара, найденных по hS - диаграмме и с помощью таблиц водяного пара.

Табличные данные выписываются, например, из книг М.П.Вукаловича «Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара». Издательство и год издания могут быть любыми, т. к. эти справочники переиздавались несколько раз.

Выписанные данные заносим в табл. 7.

Таблица 7

Параметры	, МПа	Т, К	,	,	,	,	,		,	,
Значение

 

Результаты расчета и сравнений параметров состояния пара сводятся в табл. 8.

Таблица 8

Параметр	Единица	По таблицам для водяного пара	По hS –диаграмме	Расхождение, %
Формула	Значение	Формула	Значение

Значения и в пятой графе табл. 8 определяются по данным таблиц водяного пара. Процент расхождения между значениями параметров пара в исследуемой точке, найденных из таблиц для водяного пара и hS -диаграммы, вычисляется по следующему равенству, %:

Выводы

В этом разделе работы дается анализ степени совершенства паровой установки, работающей по заданному циклу. Указываются возможные пути повышения термического КПД заданного парового цикла. Если необходимо, проводятся соответствующие расчеты. Дается заключение о точности расчетов параметров водяного пара, проведенных с помощью таблиц водяного пара и с помощью hS -диаграммы водяного пара.

 

Исходные данные для расчета парового цикла.

Вариант	Задание	Вариант	Задание

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Луканин В.Н. Теплотехника. – М.: Высшая школа, 2006. – 671с.

2. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. – М.: Высшая школа, 1980. – 496 с.

3. Кириллин В.А., Шейндлин А.Е., Сычев В.В. Техническая термодинамика. – М.: Энергия, 1974. – 376 с.

4. Вукалович М.П., Новиков И.И. Термодинамика. – М.: Машиностроение, 1972. – 672 с.

5. Лариков Н.Н. Общая теплотехника. – М.: Стройиздат, 1975. – 559 с.

6. Швец И.Т. и др. Теплотехника. – Киев: Вища школа, 1976. – 520 с.

 

 

Оглавление

 

Общие положения…………………………………………………………………..3

Цель и задачи расчетно-графических работ………………………………………3

Требования к выполнению и оформлению работы………………………...……..4

Темы программы….……………………………………………………………...…5

1. Расчет газового цикла……………………………………………………...……6

1.1. Определение параметров состояния воздуха в характерных точках

цикла………………………………………...………………………………….7

1.2. Построение газового цикла в масштабных P – V –координат……………...8

1.3. Расчет характеристик процессов цикла………………………………...……..8

1.3.1. Расчет процесса изотермического сжатия (расширения)……………..8

1.3.2. Расчет процесса изобарного нагрева (охлаждения)…………………...9

1.3.3. Расчет процесса изохорного нагрева (охлаждения)………………….10

1.3.4. Расчет процесса адиабатического расширения (сжатия)…………….11

1.3.5. Расчет политропного процесса……………………………………...…11

1.4. Построение газового цикла в масштабных T–S -координатах…………12

1.5. Проверка результатов расчета характеристик процесса……………….13

1.6. Определение основных характеристик цикла……………………….…14

1.7. Проверка расчета параметров газового цикла……………………….....14

1.8. Исходные данные для расчета газового цикла…………………………15

2. Расчет парового цикла…………………………………………...…………….17

2.1. Перестроение цикла в безмасштабные диаграммы hS и TS……… …… 19

2.2. Построение парового цикла на масштабной hS -диаграмме…………..20

2.3. Определение параметров состояния пара в характерных

точках цикла………………………………………………………...……20

2.4. Определение характеристик процессов……………………………..…..22

2.5. Определение основных характеристик парового цикла……………….23

 

2.6. Сравнение параметров состояния характерной точки

парового цикла…………………………………………………………....23

2.7 Выводы………………………………………………………………….....24

2.8. Исходные данные для расчета парового цикла…………………….…..25

3. Задание………………………………………………………………………….28

Список рекомендуемой литературы………………………………..…………….33

 

 

 

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение

высшего профессионального образования

«Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»

Строительный факультет

Кафедра теплотехники и гидравлики