Техническая термодинамика к р №2

Федеральное агентство по образованию РФ
Санкт-Петербургский Северо-Западный Государственный заочный технический университет

Энергетический институт
Кафедра теплотехники и теплоэнергетики

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2

по дисциплине «ТЕРМОДИНАМИКА»

Оганесян Тигран Лазревич
Курс: 4
Специальность: 140101.65
Шифр: 0102041997
Проверил:
Дата защиты:
Оценка:
Подпись:

СосновыйБор
2011

Задание №1(8)

Определить скорость истечения и секундный расход пара при начальных параметрах, абсолютном давлении p1=2,5 МПа и температуре t1=4000 C , поступающего в среду с абсолютным противодействием p2=200 КПа .Задачу решить для случая истечения: через суживающее сопло и сопло Лаваля. Минимальный диаметр суживающего сопла и диаметр Сопла Лаваля в наименьшем сечении равны d. Данные ,необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы по двум последним цифрам шифра.

Дано:

p1=2,5 МПа=25 бар ;
t1=4000 C ;
p2=200 КПа=2 бар ;
d=0,070 м .

ωист , G - ?

Решение:

1) Для случая истечения через сужающее сопло:

1. Определяем докритическое или критическое истечение пара:
P2P1=0,22,5=0,08 <0,55 (критическое истечение) ;

2. Определим Pкр. – критическое давление пара:Pкр.=0,55∙2,5≈1,4МПа=14бар ;

3. Найдём по -диаграмме h1, hкр., h2 :
h1=3240КДжкг ; при P1=25 бар и t1=4000С ;
hкр.=3076,7КДжкг ; при Pкр.=14 бар ;
h2=2662,9КДжкг ; при P2=2 бар .

4. Определим ωкр. – критическую скорость истечения пара:
ωкр.=44,72∙h1-hкр.=44,72∙3240-3076,7=44,72∙12,78=571,47мс ;

5. Определяем Gкр. – секундный расход :
Gкр.=ωкр.∙Fvкр.=571,47∙3,85∙10-30,14=15,72кгс ;Площадь сечения:
F=π∙d24=3,14∙0,724=3,85∙10-3м2 ;

Удельная плотность пара при Pкр.:
vкр.=0,14м3кг .

2) Для случая истечения пара через сопло Лаваля:

1. ωсв.зв.=44,72∙h1-h2=44,72∙3240-2662,9=44,72∙24,02=1074,3мс ;
2. Gсв.зв.=ωкр.∙Fvкр.=571,47∙3,85∙10-30,14=15,72кгс .

Ответ:

1) ωкр.=571,47мс ;
2) ωсв.зв.=1074,3мс ;
3) Gкр.=Gсв.зв.=15,72кгс .

Задание №2(10)

Определить термическоеКПД ηt двигателя внутреннего сгорания с изобарным подводом теплоты , если количество подведенной теплоты составляет q1=1240 КДжкг , температура рабочего тела (воздуха) в конце сжатия t2=9100 C , степень сжатия ε=16 . Сжатие и расширение происходит по адиабатам. Как изменится термический КПД цикла ηt' , если при том же общем количестве подведенной теплоты q1 , часть q1'=28% подвести по изохоре?Цикл изобразить в pV и Ts - диаграммах.

Дано:
q1=1240 КДжкг ;
t2=9100 C ;
q1'=28% ;
k=1,4 ;
cp=1 КДжкг∙К ;

КПД ηt - ?

Решение:

1) Определим термический КПД ηt' при изобарном подводе теплоты P=const:
1. Определим температуру T1 в точке 1 :
T2T1=v1v2k-1=εk-1 ; T1=T2εk-1=910+273161,4-1=390 K ;
2. Определим температуру T3 в точке3 :
T3=T2+q1cp=910+273+12401=2423 K ;
3. Найдём удельный объём v3 в точке 3 :
T3T2=v3v2k-1⟹v3=v2∙T3T2=0,07∙24231183=0,143м3кг ;
v2=0,07м3кг при P2=70 бар по hs диаграмме .
v3=0,143м3кг .
4. Определим температуру T4 в точке 4 :
T4T3=ρεk-1⟹T4=T3T3T2εk-1=2423∙24231183161,4-1=2423∙2,26160,4≈1108 K
K=1,4 ; ε=16 .
5. Найдём отведённое тепло q2 при v=const изохорный процесс 4→1 :q2=cv∙T4-T1=0,71∙1108-390=510 КДжкг.

6. Найдём термический КПД (ηt) при изобарном подводе теплоты:
ηt=1-q2q1=1-5101240=0,59=59% .

2) Найдём термический КПД (ηt') при смешанном цикле ДВС:
1. Определим q'1=q1100∙28=1240100∙28=347 КДжкг .
2. Рассмотрим процесс адиабатного сжатия 1→2 :
T2=∙εk-1, где T1=390 K , T2=1183 K , ε=16 , k=1,4 .
3. Рассмотрим процесс изохорного подводатеплоты 2→2'
T2'=T2+q1'cp=1183+3470,71=1672 K .
4. Рассмотрим процесс изобарного подвода теплоты 2'→3' . Найдём температуру в точке 3 :
T3'=T2'+q2'-q1'cp=1183+1240-3471,0=2076 K .
5. Рассмотрим процесс адиабатного расширения 3'→4'. Найдём температуру в точке 4:
T4'=T3'∙v3'v4'k-1=2076∙v1ε∙T3'T2'v1k-1=2076 K , где v3'=v2'∙T3'T2' ,
при v2'=v1ε⟹v3'=v1ε∙T3'T2' ;
v4'=v1 ;...