Истинная мольная теплоемкоасть различных газов

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 6Следующая ⇒

при p=constμ_cpкДж/(кмоль∙град)

(по данным М.П. Вукаловича, В.А. Кирилина, В.Н. Тимофеева)

Таблица 2

Средняя мольная теплоемкоасть различных газов

при p=const кДж/(кмоль∙град)

(по данным М.П. Вукаловича, В.А. Кирилина, В.Н. Тимофеева)

Продолжение таблицы 2

Методические указания по выполнению курсовой работы

В процессе самостоятельной работы студент выполняет курсовую работу. Пояснительную записку к этой работе следует выполнять с соблюдением требований Единой системы конструкторской документации (ЕСКД), писать чернилами или пастой аккуратно и разборчиво (разрешается печатный вариант, шрифт TimtsNewRoman, №14). Страницы должны быть пронумерованы и иметь поля для замечаний рецензента. Графическая часть работ выполняется также согласно ЕСКД, пастой или карандашом, на миллиметровой бумаге в мелкую клетку. Численные значения параметров, а также результаты расчётов надо давать в соответствие требованиям системы СИ. Необходимо иметь в виду, что деятельность инженера – механика по технической эксплуатации авиадвигателей базируется, в основном, на анализе получаемой информации и принятии соответствующих решений. Поэтому при выполнении курсовой работы необходимо подробное обоснование выбранных коэффициентов, используемых в расчётах, с учётом имеющегося опыта эксплуатации и перспектив развития авиационной техники.

Требования к выполнению курсовой работы

При выполнении курсовой работы необходимо придерживаться следующих правил:

– в процессе выполнения курсовой работы сначала приводить формулы, затем подставлять в них соответствующие численные значения; размерность приводить только для результата вычисления;

– вычисления проводить только в международной системе СИ;

– решения иллюстрировать схемами и графиками (если требуется по условию);

– оставить поля для замечаний рецензента и 1…2 чистыестраницы для работы над ошибками.

– в тексте работы приводить ссылки на использованную литературу, а в конце курсовой работы – список использованной литературы.

Курсовая работа подписывается студентом. Прием курсовых работ на рецензию прекращается за 10 дней до начала лабораторно-экзаменационной сессии.Работы, выполненные по чужому варианту, не рассматриваются.

1. Цель и задачи курсовой работы.

Цель курсовой работы – закрепить теоретические знания, полученные при изучении курса и научить курсанта самостоятельно рассчитывать и анализировать термодинамические процессы в элементах двигателей и системах летательных аппаратов; производить анализ идеальных циклов авиационных двигателей; рассчитывать одномерные газовые потоки в элементах двигателей; производить анализ теплового состояния этих элементов и влияния на него различных факторов; уметь оценивать эффективность методов тепловой защиты элементов двигателя; оценивать эффективность теплообменных аппаратов и систем охлаждения.

2. Задание, объем и защита курсовой работы.

Задание на курсовую работу выдается отдельно каждому курсанту в начале семестра по вариантам согласно приведенной ниже методике.

Общий объем работы по курсовому проекту составляет 10 часов.

Выполненная курсовая работа подписывается курсантом и руководителем. Зачет по курсовой работе принимает руководитель (преподаватель кафедры ТЭВСиД).

При защите курсовой работы нужно кратко изложить содержание выполненных расчетов и обосновать принятые основные решения.

3. Методика выполнения курсовой работы.

При изучении учебной дисциплины «Термодинамика и теплопередача» курсанты выполняют курсовую работу, состоящую из двух частей:

1. Оценка термодинамического совершенства цикла Брайтона с регенерацией тепла.

2. Расчет теплообменногоаппарата.

Целью первой части курсовой работы является приобретение навыков и умений в определении:

- параметров состояния рабочего тела в контрольных точках цикла Брайтона с регенерацией тепла;

- энергетических показателей термодинамических процессов, составляющих цикл Брайтона с регенерацией тепла;

- экономии топлива при использовании регенерации тепла в авиационных двигателях;

- возможности использования регенерации тепла в авиационных двигателях;

- термодинамического совершенства цикла Брайтона с регенерацией тепла по отношению к базовому циклу – циклу Карно.

Целью второй части курсовой работы является приобретение навыков и умений в определении:

- коэффициентов теплоотдачи при вынужденном конвективном теплообмене;

- критериев динамического и теплового подобия;

- основных параметров теплообменного аппарата.

Для реализации поставленной задачи во второй части курсовой работы для цикла Брайтона с регенерацией тепла курсантам предлагается выполнить расчёт теплообменного аппарата.

3.1.Указания по определению варианта задания.

К выбору варианта задания и исходных данных для выполнения курсовых работ.

1. По табл. 1 определяется число, соответствующее первой букве фамилии курсанта – А.

2. К числу «А» прибавляется число, образованное двумя последними цифрами шифра курсанта (шифр студенческого билета (зачетной книжки),военного билета) – В.

3. Номер варианта находится по двум последним цифрам полученной суммы–С.

Пример: Студент Иванов И.И., шифр БТП200092. Из табл. 1 следует, что первой букве фамилии «И» соответствует число А=9. Две последние цифры шифра образуют число В=92, то есть С=92+9=101. Таким образом, вариант задания – 01.

Таблица 1

В соответствии с вариантом задания из табл. 2 выписываются исходные данные для выполнения курсовой работы:

1. Степень повышения давления рабочего тела .

2. Степень подогрева

3. Степень регенерации (для цикла Брайтона с регенерацией тепла).

4. Параметры состояния в начальной точке цикла для всех вариантов: Т₁=288 К; р₁=101325 Па.

5. Расход воздуха через двигатель G=1 кг/с.

Таблица 2

Вариант задания	π	Δ	Степень регенерации σр
01, 99		6,0	0,60
02, 98		5,8	0,61
03, 97		5,6	0,62
04, 96		5,4	0,63
05, 95		5,2	0,64
06, 94		5,0	0,65
07, 93		4,8	0,66
08, 92		4,8	0,67
09, 91		5,0	0,68
10, 90		5,2	0,69
11, 89		5,4	0,70
12, 88		5,6	0,71
13. 87		5,8	0,72
14, 86		6,0	0,73
15, 85		5,8	0,74
16, 84		5,6	0,75
17, 83		5,8	0,74
18, 82		6,0	0,73
19, 81		6,0	0,72
20, 80		6,2	0,71
21, 79		6,4	0,70
22, 78		6,4	0,69
23, 77		6,2	0,68
24, 76		5,8	0,67
25, 75		6,0	0,66
26, 74		5,8	0,65
27, 73		5,6	0,64
28, 72		5,4	0,63
29, 71		5,6	0,62
30, 70		5,8	0,61
31, 69		6,0	0,60
32, 68		5,6	0,61
33, 67		5,2	0,62
34, 66		5,8	0,63
35, 65		6,0	0,64
36, 64		6,2	0,65
37, 63		6,4	0,66
38, 62		6,6	0,67
39, 61		6,4	0,68
40, 60		6,2	0,69
41, 59		6,0	0,70
42, 58		5,8	0,71
43, 57		5,6	0,72
44, 56		5,4	0,73
45, 55		5,2	0,74
46, 54		5,0	0,75
47, 53		4,8	0,74
48, 52		5,4	0,73
49, 51		5,6	0,72
50, 00		5,8	0,71

3.2. Порядок выполнения первой части курсовой работы

3.2.1. Расчёт параметров состояния в контрольных точках цикла Брайтона без регенерации тепла (рис.1)

Рис.1. Изображение цикла Брайтона в p-v координатах

Точка 1.Параметры: p ₁, Т ₁ – заданы условием. Применяя уравнения состояния определяется v ₁.

Точка 2. Давление р₂= p р ₁, где p – степень повышения давления из задания, р ₁=101325 – начальное давление; температура – , где к =1.4 – показатель адиабаты для воздуха; удельный объём – ; плотность – .

Точка 3. р ₃= р₂; ; ;

Точка 4. р ₄= р ₁; ;

3.2.2. Расчёт энергетических показателей термодинамических процессов цикла Брайтона без регенерации тепла

Процесс 1 – 2.

) – изменение внутренней энергии рабочего тела, Дж/кг;

- деформационная работа, Дж/кг;

- техническая работа, Дж/кг;

- изменение теплосодержания рабочего тела, Дж/кг;

- удельная теплоемкость при постоянном давлении;

q ₁₂=0 – количество теплоты, участвующее в процессе;

изменение энтропии рабочего тела.

Процесс 2 – 3.

Процесс 3 – 4.

Процесс 4 – 1.

R = 287 - газовая постоянная для сухого воздуха; m _в=28.966 - масса одного киломоля воздуха.

3.2.3. Расчёт энергетических показателей цикла Брайтона без регенерации тепла:

а) - удельная работа сжатия, Дж/кг;

б) - удельная работа расширения, Дж/кг;

в) - работа цикла (свободная энергия на выходе из тепловой машины), Дж/кг;:

г) - количество тепла, подведенное к 1 кг рабочего тела в цикле, Дж/кг;

д) - количество тепла, отводимое от рабочего тела в окружающую среду, Дж/кг;

е) - полезно использованное тепло в цикле, Дж/кг.

3.2.4. Совершенство термодинамического цикла Брайтона без регенерации тепла:

а) - термический КПД цикла Брайтона;

б) - термический КПД цикла Карно. Цикл Карно, состоящий из двух адиабатных и двух изотермических процессов (рис.2) и совершаемый в диапазоне температур Т ₁ – Т ₃, является базовым для любого термодинамического цикла;

в) - совершенство заданного термодинамического цикла Брайтона.

Рис.2. Цикл Карно в p,v координатах

«1 – 2» - адиабатический процесс сжатия;

«2 – 3» - изотермический процесс расширения – подвод теплоты к рабочему телу q₁;

« 3 – 4» - адиабатический процесс расширения;

«4 – 1» - изотермический процесс сжатия – отвод теплоты от рабочего тела q₂.

3.2.5. Расчёт параметров состояния рабочего тела на входе и выходе из теплообменного аппарата:

а) холодный теплоноситель:

Вход (точка 2): р₂=pр₁; ; ; ;

Выход (точка 2_та):

б) горячий теплоноситель

Вход (точка 4): ; ;

Выход (точка 4_та):

Рис.3. Цикл Брайтона с регенерацией тепла.

3.2.6. Количество теплоты, полученное холодным теплоносителем в теплообменном аппарате:

.

3.2.7. Экономия топлива (в процентах) при использовании регенерации тепла составляет:

.

3.2.8. Совершенство термодинамического цикла Брайтона с регенерацией тепла:

а) ; б) ;

в) г) .

3.2.9. Оценка возможности использования регенерации тепла в цикле Брайтона

а) Определяется максимальное значение степени повышения давления из условия (Т ₄³ Т ₂): .

б) Задаваясь двумя-тремя значениями p в диапазоне от p_заддоp _тах, производится расчёт цикла Брайтона с регенерацией тепла для построения графика . На графике находим значение p_опт при экономии топлива не менее 10…15 %.

3.3. Порядок выполнения второй части курсовой работы

Исходными данными для решения задачи являются:

1. Параметры состояния на входе в теплообменный аппарат холодного

(Т ₂, р ₂, v ₂, r₂) и горячего (Т ₄, р ₄, v ₄, r₄) теплоносителей.

2. Параметры состояния на выходе из теплообменного аппарата холодного (Т _2та, р _2та, v _2та, r_2та) и горячего (Т _4та, р _4та, v _4та, r_4та) теплоносителей.

Значения всех параметров состояния берутся из первой части контрольной работы при расчете цикла Брайтона с регенерацией тепла при оптимальном значении p_опт.

3. Массовый расход холодного и горячего теплоносителей G _хол= G _гор, кг/с.

4. Форма канала – равносторонний треугольник со стороной l ₁ для холодного теплоносителя и l₂ для горячего теплоносителя.

5. Скорость течения холодного с ₁ и горячего с ₂ теплоносителей, м/с.

Значения исходных данных, перечисленных в п.3,4,5, берутся из табл. 3.

3.3.1. При расчете цикла Брайтона с заданной степенью регенерации s_р становятся известными параметры состояния холодного (точка «2» или точка «к» и точка «2_та» или точка «к_та») и горячего (точка «4» или точка «т» и точка «4_та» или точка «т_та») теплоносителей на входе и выходе из теплообменного аппарата.

3.3.2. Далее рассчитываются:

а) определяющая температура для горячего (Т _оп1) и холодного (Т _оп2) теплоносителей (для расчёта критериев подобия):

Т _оп1=0,5(Т ₄+ Т _{4 та}), Т _оп2=0,5(Т ₂+ Т _{2 та});

б) плотность горячего и холодного теплоносителей при данных температурах из уравнения состояния

;

в) площадь проходного сечения потока для теплоносителей из уравнения расхода

где G – массовый расход холодного и горячего теплоносителей, кг/с;

с ₁ – средняя скорость движения холодного теплоносителя по каналам теплообменного аппарата, м/с;

с ₂ – средняя скорость движения горячего теплоносителя по каналам теплообменного аппарата, м/с;

г) необходимое количество каналов для теплоносителей

где F _кан1, F _кан2 – соответствующие площади поперечного сечения каналов. Для равностороннего треугольника со стороной L ₁ или L ₂ имеем:

;

д) по значению температуры Т _оп1 (или Т _оп2) с помощью табл. 5 находятся коэффициенты теплопроводности l₁ (или l₂) и динамической вязкости m₁ (или m₂) теплоносителей методом линейной интерполяции;

е) эквивалентный гидравлический диаметр канала для горячего и холодного теплоносителей:

где П_кан1, П_кан2 – соответствующие периметры каналов;

ж) число Рейнольдса ;

Таблица 3

з) число Нуссельта из критериальных уравнений в зависимости от характера движения теплоносителей:

Re £2000 – ламинарный,

2000< Re £10⁴ – переходный,

Re >10⁴ – турбулентный,

и) коэффициенты теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке канала (a₁) и от стенки к холодному теплоносителю (a₂):

;

к) коэффициент теплопередачи:

;

л) количество теплоты, переданное воздуху в теплообменном аппарате:

;

м) средний температурный напор в теплообменном аппарате, работающем по схеме противотока, определяется формулой:

;

н) потребная площадь теплообмена:

;

о) потребная длина каналов для теплоносителей

;

п) ширина теплообменного аппарата

;

р) принимая ширину теплообменного аппарата равной В =0.5…0.6 м, находим потребное количество рядов каналов для теплоносителей

с) высота теплообменного аппарата

.

3.3.3. Определяются потери полного давления по газовой и воздушной сторонам теплообменного аппарата:

а) при ламинарном движении теплоносителя

где x - коэффициент сопротивления трения находится по формуле:

б) при турбулентном движении теплоносителя

где x - коэффициент сопротивления трения находится по формуле: .

Коэффициент А зависит от формы сечения; численные значения А приведены в табл. 4.

Таблица 4

Значения эквивалентного диаметра и коэффициента А

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности