litceysel.ru
добавить свой файл
1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ


МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ


ГВУЗ Донецкий национальный технический университет


Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»


КУРСОВАЯ РАБОТА


по курсу «Техническая термодинамика»


Выполнил: ст.гр. ЭНМ-10

Константинов И.Г.

Проверил: доц. Лебедев А. Н.


Донецк 2012

ЗАДАНИЕ


на курсовую работу по гидрогазодинамике

“Гидравлический расчет теплоэнергетического агрегата”


Студент: Константинов Илья Георгиевич Группа ЭНМ-10

Срок выполнения с ___________ по _____________2012 г.

Дата защиты__________ 2012 г.

Руководитель работы: доцент Лебедев Александр Николаевич


1. Исследование термодинамического цикла ДВС

Идеальный газ совершает термодинамический цикл в следующей последовательности:

процесс 1-2 – адиабатное сжатие рабочего тела (= v1/v2 = 8,8)

процесс 2-3 – изохорный подвод тепла (= Р32 = 2,5)

процесс 3-4 – изобарный подвод тепла (= v4/v3 = 2,2)

процесс 4-5 – адиабатное расширение рабочего тела

процесс 5-1 – изохорный отвод тепла (v5 = v1)

Газ N2O5.

Определить:

- параметры рабочего тела в точках цикла;

- изменение энтропии в процессах;

- теплоту и работу во всех процессах цикла;

- КПД цикла;

Построить графики и показать влияние параметров цикла на работу, теплоту и КПД цикла;

Начальные параметры рабочего тела: P1 = 2,6 бар, t1 = 16 0С.


2. Расчет цикла Ренкина с перегревом пара

Выполнить расчет цикла Ренкина и определить:

- параметры рабочего тела в характерных точках цикла;

- величины теоретической работы насоса и турбины;

- коэффициент полезного действия ПСУ с учетом и без учета работы насоса, проанализировать величину погрешности;

Параметры рабочего тела:

- давление в конденсаторе: 0,035 бар;

- давление перегретого пара 90 бар;

- температура перегретого пара 540 0C.


РЕФЕРАТ


Курсовая работа: 49 страниц, 11 рисунков, 2 таблицы , 4 источника


Объект исследования – термодинамический цикл ДВС, цикл Ренкина с перегревом пара.


Цель работы – освоение методики расчета термодинамических циклов.


В данной курсовой работе был исследован:

1) термодинамический цикл ДВС, определены параметры рабочего тела в характерных точках цикла, энтропия, теплота и работа во всех процессах, КПД цикла;

2) цикл Ренкина с перегревом пара, определены параметры рабочего тела в характерных точках цикла, величины теоретический работы насоса и турбины, КПД ПСУ, проанализировано влияние работы насоса на общий КПД ПСУ;


ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ ЦИКЛ, ДВС, ПСУ, ЦИКЛ РЕНКИНА, ЭНТРОПИЯ, КПД.

СОДЕРЖАНИЕ


Введение……………………………………………………………………………...6

1 Исследование термодинамического цикла ДВС


    1. Определение параметров рабочего тела в характерных точках цикла

    2. Определение изменения энтропии в процессах;

    3. Определение теплоты и работы в процессах цикла;

    4. Определение КПД цикла

2 РАСЧЕТ ЦИКЛА РЕНКИНА С ПЕРЕГРЕВОМ ПАРА

2.1 Описание цикла Ренкина

2.2 Определение параметров рабочего тела в характерных точках цикла

2.3 Определение теоретической работы насоса и турбины


2.4 КПД цикла Ренкина

Выводы……………………………………………………………………………..

Перечень ссылок…………………………………………………………………..


1 Исследование термодинамического цикла ДВС


1.1 Определение параметров рабочего тела в характерных точках цикла


Точка 1: P1 = 2,6 бар; t1 = 16 0С (по заданию).

Начальный объем рабочего тела, м3/кг, определим по уравнению состояния идеального газа



где R – характеристическая газовая постоянная, кДж/(кг*К);

- универсальная газовая постоянная, = 8314 кДж/(кмоль*К);

- молекулярная масса газа, для N2O5 = 14*2 + 16*5 = 108 кг/кмоль.



= 3485,9 кДж/кг; S1 = 6,7846 кДж/(кг*K).

Точка 2: процесс 1-2 – адиабатное сжатие рабочего тела (= v1/v2 = 8,8).

v2 = v1/мкг;

p2 = p1 * кПа;

Т2 = Т1 * К.

Точка 3: процесс 2-3 – изохорный подвод тепла ( = р32 = 2,5).

v3 = v2мкг


р3 = р2 * кПа;

Т3 = Т2 * К.


Точка 4: процесс 3-4 – изобарный подвод тепла (= v4/v3 = 2,2)

р4 = р3кПа;

v4 = v3мкг

Т4 = Т3 * К.

Точка 5: процесс 4-5 – адиабатное расширение рабочего тела, процесс 5-1 – изохорный отвод тепла (v5 = v1)

v5 = v1 = 0,08561 мкг

p5 = p1 * * kкПа;

Т5 = Т1 * * kК.


1.2 Определение изменения энтропии в процессах


1.3 Определение теплоты и работы в процессах цикла


1.4 Определение КПД цикла


2 РАСЧЕТ ЦИКЛА РЕНКИНА С ПЕРЕГРЕВОМ ПАРА


2.1 Описание цикла Ренкина

Простейшая паросиловая установка, в которой осуществляется цикл Ренкина, состоит из следующих элементов (рисунок 2.1): паровой котел, пароперегреватель, паровая турбина, электрогенератор, конденсатор, насос.


Цикл установки в T-S диаграмме показан на рисунке 2.2 (без учета необратимых потерь).



Рисунок 2.1 - Схема паросиловой установки



Рисунок 2.2 - Цикл Ренкина с перегревом пара

Процессы цикла Ренкина:

1-2 – адиабатное расширение пара в соплах и на рабочих лопатках турбины;

2-3 – изобарный отвод тепла и конденсация пара в конденсатора;

3-4 – адиабатное сжатие воды в насосе;

4-5 – нагрев воды в экономайзере;

5-6 – парообразование в испарительных трубах котла;

6-1 – перегрев пара в пароперегревателе.


2.2 Определение параметров рабочего тела в характерных точках цикла


Точка 1: P1 = 90 бар; Т1 = 540 0С (по заданию). Остальные параметры определяем по таблицам [1]. v1 = 0,03923 м3/кг; h1 = 3485,9 кДж/кг; S1 = 6,7846 кДж/(кг*K).

Точка 2: P1 = 0,035 бар (по заданию); Параметры пара на выходе из турбины находим по таблицам: на линии насыщения при давленип P2 = 3.5 кПа h ″ = 2549.9 кДж/кг, s ″ = 8,5224 кДж/(кг*K), h ′ = 111,84 кДж/кг, s′ = 0,3907 кДж/(кг*K).

Степень сухости влажного пара в точке 2 при условии s1 = s2:





Значение энтальпии влажного пара в точке 2:


кДж/кг

HS диаграмме по заданному давлению P2 и S2 равное S1 (расширение пара адиабатное). Т2 = 26,6920С; S2 = 6,7846 кДж/(кг*K); v2 = 34 м3/кг;



Точка 3: P3 = P2 = 0,035 бар, Т3 = Т2 = 26,692 0C (конденсация пара является изобарно-изотермическим процессом). Остальные параметры определяем по таблицам [1]: h3 = 111,84 кДж/кг; S3 = 0,3907 кДж/(кг*K); v3 = 0,0010033 м3/кг;.

Точка 4: Насос повышает давление конденсата до исходного: P4 = Р1 = 90 бар. Остальные параметры определяем по известным значениям давления и энтропии S4 = S3 = 0,3907 кДж/(кг*K) путем интерполяции: Т4 = 26,913 0С; h4 = 120,99 кДж/кг; v4 = 0,0009995 м3/кг.

Точка 5: На входе в парогенератор конденсат находится в состоянии насыщения. Его параметры: P5 = P4 = 90 бар (процесс парообразования изобарный), Т5 = 303,31 0C; h5 = 1364,2 кДж/кг; S5 = 3,2875 кДж/(кг*K); v5 = 0,0014179 м3/кг;.

Точка 6: На входе в пароперегреватель пар находится в состоянии насыщения. Его параметры: P6 = P5 = 90 бар (процесс парообразования изобарно-изотермический), Т6 = Т5 = 303,31 0C; h6 = 2741,8 кДж/кг; S6 = 5,6773 кДж/(кг*K); v6 = 0,02046 м3/кг;.


Таблица 1.1 - Значения параметров в характерных точках цикла




P, бар

t, 0С

h, кДж/кг

s, кДж/(кг*к)]

v, м3/кг

Точка 1

90

540

3485,9

6,7846


0,03923

Точка 2

0,035

26,692

2028

6,7846

34

Точка 3

0,035

26,692

111,84

0,3907

0,0010033

Точка 4

90

26,913

120,99

0,3907

0,0009995

Точка 5

90

303,31

1364,2

3,2875

0,0014179

Точка 6

90

303,31

2741,8

5,6773

0,02046



2.3 Определение теоретической работы насоса и турбины


Работа турбины в обратимом процессе 1-2 равна:


lтурб = h1-h2 = 3485,9 – 2028 = 1457,9 кДж/кг


Работа насоса в процессе 3-4:


lнас = h4-h3 = 120,99 – 111,84 = 9,03 кДж/кг


2.4 КПД цикла Ренкина


КПД цикла с учетом работы насоса:


′

КПД цикла без учета работы насоса:





Относительная погрешность, связанная с учетов работы насоса составляет:


 =


Полученный результат показывает, что величина работы насоса много меньше работы турбины, поэтому при расчетах, не требующих повышенной точности, ею можно пренебрегать.