|
Расчет процесса истечения через сопло Лаваля и конструирование сопла
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Курсовая работа по дисциплине:
«Техническая термодинамика»
Расчет цикла водяного пара.
Расчет процесса водяного пара через сопло Лаваля и конструирование этого сопла
Выполнил:
студент факультета
Кузнецов Н.В.
Вариант 12
Москва 2016
Содержание
1.Расчет процессов водяного пара. 3
2. Расчет процесса истечения через сопло Лаваля и конструирование сопла. 9
Список использованной литературы.. 16
Расчет процессов водяного пара
1.1 Определить параметры состояния для основных точек прямого термодинамического цикла, в котором рабочим телом является 1 кг водяного пара. Использовать диаграммы, а также изобразить цикл схематично в и координатах. Результаты представить в виде таблицы, каждая строка которой должна содержать номер точки и параметры: давление р, МПа, удельный объем V,м3/кг, температуру t, 0С, энтальпию i,кДж/кг, энтропию S, кДж/кг, внутреннюю энергию U,кДж/кг.
1.2 Для каждого процесса цикла определить изменение внутренней энергии , кДж/кг, энтальпии ,кДж/кг, энтропии ,кДж/(кг*К), а также теплоту ,кДж/кг и работу ,кДж/кг. Результаты представить в виде таблицы.
1.3Пользуясь результатами пункта 2 , рассчитать следующие характеристики цикла: подведенную теплоту , отведенную теплоту , работу расширения , работу сжатия , работу цикла , термический КПД , термический КПД цикла Карно .
1.4 Для специально указанной точки в области влажного пара , считая заданным давление ( или температуру) насыщения и степень сухости Х, определить параметры состояния согласно п.1, а также величины для процесса парообразования от пограничной кривой жидкости. Получить два значения ( по таблицам и по диаграмме), найти расхождение в процентах.
Исходные данные
1р2об3ад1; р1=0,1; х1 = 0,9; об3=3,0; т.3
Расшифруем процессы:
1-2 – изобарный;
2-3-изохорный;
3-1 –адиабатный.
Параметры: р1=0,1МПа; х1 = 0,9; v3=3,0м3/кг ; т.3
т.3 в области влажного пара рассчитывается согласно п.4.
Решение
Построим цикл на Is-диаграмме (рис.1), согласно которой находим параметры пара в каждой точке процесса. Результаты сводим в таблицу 1
Таблица 1
Точка
| Р,МПа
| V,м3/кг
| Т,К
|
| ,кДж/кг
| ,кДж/кг*К
| ,кДж/кг
| х,%
|
| 0,1
| 1,6
|
|
|
| 6,75
|
| 0,9
|
| 0,1
| 3,0
|
|
|
| 8,5
|
| -
|
| 0,042
| 3,0
|
|
|
| 6,75
|
| 0,865
|
Приведем схематично изображение цикла в , координатах (рис.2)
Рисунок 2 –Цикл в , координатах
Рисунок 1 – Построение цикла в Is-диаграмме
Для каждого процесса определяем изменение внутренней энергии , кДж/кг, энтальпии ,кДж/кг, энтропии ,кДж/(кг*К), а также теплоту ,кДж/кг и работу ,кДж/кг. Результаты сводим в таблицу 2.
Таблица 2
Процессы
| ,кДж/кг
| , кДж/(кг*К)
| , кДж/кг
| ,кДж/кг
| ,кДж/кг
| 1-2
|
| 1,75
|
|
|
| 2-3
| -925
| -1,75
| -751
|
|
| 3-1
|
|
|
| -245
|
| Сумма
|
|
|
|
|
|
Изменение энтальпии:
Изменение энтропии:
Изменение внутренней энергии:
Теплота процесса:
,т.к. процесс изобарный
,т.к процесс изохорный
, т.к процесс адиабатный
Работа процесса:
, т.к процесс изохорный
, т.к процесс адиабатный
Таким образом,
Для точки 3 параметры по IS- диаграмме уже определены по ходу расчета.
Результаты сводим в таблицу 3
Таблица 3
Параметры
| Размерность
| По паровым таблицам
| По диаграмме
| % расхождения
|
| м3/кг
| 3,301
| 3,0
| 9,11
|
| кДж/кг
| 2326,11
|
| 0,048
|
| кДж/(кг*К)
| 6,765
| 6,75
| 0,22
|
| кДж/кг
| 2187,47
|
| -0,53
|
| кДж/кг
| 2025,16
| 2036,69
| -0,57
|
По диаграмме:
По таблицам:
Находим расхождение:
:
:
:
:
Расчет процесса истечения через сопло Лаваля и конструирование сопла
1. Рассчитать и построить кривые изменения скорости, давления и удельного объема водяного пара по длине расширяющейся части сопла Лаваля, выполненной в виде конуса с боковым углом 5,50.
2. Расчет вести для шести промежуточных сечений сопла: критического, выходного и четырех промежуточных. Определяются следующие величины: давление, энтальпия, теоретическая скорость ; действительная скорость , удельный объем, площадь поперечного сечения, диаметр, расстояние от горловины. окончательные результаты расчета представить в виде таблицы.
3. Скоростной коэффициент определяется из условия возрастания степени сухости пара на выходе из сопла на 3% по сравнению с обратным истечением. Удельный объем определять для состояний на условной линии необратимого истечения.
Исходные данные
Р1=12бар t1=320°С
Р2=0,1бар М =5,9кг/с
Посколькуотношение давлений , то в горловине сопла устанавливается критическое давление .
Из диаграммы (рис.4)
;
Скоростной коэффициент сопла
Теоретическая скорость движения водяного пара:
Действительная скорость движения водяного пара:
, м/с
плотность:
площадь сечения по длине сопла:
мм2
М=5,9кг/с
Диаметр по длине сопла
,мм
Длина сопла
скорость звука:
, м/с
;
Результаты расчетов сводим в таблицу 4
Таблица 4
№
| Вычисление величины
| Р2кр.
| Р1
| Р2
| Р3
| Р4
| Р2
|
| Р, бар
| 6,55
| 4,5
| 3,5
| 2,2
| 1,0
| 0,1
|
| Δhо, кДж/кг
|
|
|
|
|
|
|
| , м/с
| 547,7
| 692,8
| 761,6
| 872,8
| 1009,9
| 1296,1
|
|
| 531,27
| 672,02
| 735,7
| 846,62
| 979,6
| 1257,2
|
| Vдейств, м3/кг
| 0,36
| 0,46
| 0,59
| 0,8
| 1,4
|
|
| ρдейств , кг/м3
| 2,78
| 2,17
| 1,69
| 1,25
| 0,714
| 0,071
|
| , мм2
|
|
|
|
|
|
|
| , мм
| 71,4
| 71,72
| 77,47
| 84,3
| 103,6
| 289,3
|
| L, мм
|
| 1,66
| 31,52
| 66,98
| 167,18
| 1131,3
|
| t, °C
|
|
|
| 12,5
|
|
|
| Т, К
|
|
|
|
|
|
|
| wзв = , м/с
|
|
|
|
|
|
| Проводим построение (см. рисунок 5)
Определяем КПД сопла:
Рисунок 4 – Построение процесса истечения в IS-диаграмме
Рисунок 5 График изменения параметров вдоль сопла Лаваля. Чертеж сопла
Список использованной литературы
1. Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике.- М.: Машиностроение, 1973. -344с.
2. Карминский В.Д. Техническая термодинамика и теплопередача. Курс лекций.-М.: Маршрут, 2005.- 224 с.
3. Теплотехника /Под ред. А.П. Баскакова.-М.:Энеергоатомиздат, 1991. -224 с.
4. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача . М.: Высшая школа, 1975.-496 с.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|