|
Течение, истечение и нагнетание газов и паровСтр 1 из 4Следующая ⇒
Примеры решения задач
Задача 5.1.1 Влажный пар с начальным давлением Р1 = 2,0 МПаи степенью сухости х1 =0,9 вытекает через суживающееся сопло с площадью выходного сечения f = 34мм2 в атмосферу с давлением р2 = 0,13МПа. Определить критическое давление, действительную скорость истечения и секундный расход пара, если скоростной коэффициент сопла равен j. Скоростью пара на входе в сопло пренебречь. Решение. Определим режим истечения пара:
Параметры пара на выходе из сопла определяем по Р2кр = 1,154 МПа, s2кр =5,95 кДж/кг·К, i2кр =2515кДж/кг, v2кр =0,15 м3/кг. Теоретическая скорость пара на выходе из сопла:
Действительная скорость пара на выходе из сопла:
Действительная энтальпия: vд =0,16 м3/кг Действительный расход:
Задача 5.1.2. Решить предыдущую задачу при условии, что истечение пара происходит через сопло Лаваля. Решение. В этом случае скорость истечения больше критической. Она определяется из уравнения:
причем
Ответ: Рисунок 5.1 - К задачам 5.1.1 и 5.1.2
Задача 5.1.3 Воздух из резервуара с постоянным давлением Р1 = 10 МПа и температурой t1 =15 oC вытекает в атмосферу через трубку с внутренним диаметром 10 мм. Определить скорость истечения воздуха и его секундный расход. Наружное давление принять равным 0,1 МПа. Процесс расширения воздуха считать адиабатным. Решение. Определяем отношение
Секундный расход для критического режима течения:
Площадь поперечного сечения выходного отверстия сопла:
Удельный объем воздуха на входе в сопло:
следовательно, расход воздуха:
Ответ:
Задача 5.1.4 В резервуаре, заполненном кислородом, поддерживают давление Определить теоретическую скорость истечения и расход, если площадь выходного сечения сопла Барометрическое давление принять равным 0,1 МПа. Решение. Отношение давлений составляет
Из уравнения состояния:
Далее имеем:
Секундный расход:
Ответ: Задача 5.1.5 Решить предыдущую задачу при условии, что истечение кислорода происходит в атмосферу. Решение. При истечении в атмосферу отношение давлений:
Максимальный расход:
Ответ:
5.2 задачи для самостоятельного решения
Задача 5.2.1 Воздух при постоянном давлении Ответ: Задача 5.2.2 Найти теоретическую скорость адиабатного истечения азота и секундный расход, если Ответ: Газовые циклы
Примеры решения задач
Задача 6.1.1 Для идеального цикла двигателя внутреннего сгорания с изохорным подводом теплоты определить параметры рабочего тела в характерных точках цикла, количество подведенной и отведенной теплоты, полученную работу и термический КПД, если начальные параметры рабочего тела Р 1= 0,1 МПа, t 1= 17 оС, степень сжатия e =4,0 и степень повышения давления Решение
Определим параметры в характерных точках цикла. Точка 1. Р 1= 0,1 МПа, Т1= 17+273=290 К. Удельный объем определим из уравнения состояния:
Рисунок 6.1 - К задаче 6.1.1
Точка 2. Степень сжатия определяется по формуле:
тогда Из соотношения параметров в адиабатном процессе 1-2 определим абсолютное давление: Температура из уравнения состояния:
Точка 4. В адиабатном процессе 3-4:
Подведенная теплота в процессе 2-3:
отведенная теплота в процессе 4-1:
работа цикла:
термический КПД цикла:
тогда:
Ответ: Р 1= 0,1 МПа, Т1= 17+273=290 К,
Задача 6.1.2 Для идеального цикла двигателя внутреннего сгорания с изобарным подводом теплоты определить параметры рабочего тела в характерных точках цикла, количество подведенной и отведенной теплоты, полученную работу и термический КПД, если начальные параметры рабочего тела Р 1= 0,16 МПа, t 1= 27оС, степень сжатия e =13,4 и степень предварительногорасширения r= 1,3, рабочее тело – воздух. R=287,3 Дж/кг∙К, ср=1,01Дж/кг∙К, сv= 0,72 Дж/кг∙К.
Решение Определим параметры в характерных точках цикла. Точка 1. Р 1= 0,16 МПа, Т1= 27+273=300 К, Точка 2.
Точка 3. Процесс 2-3 – изобарный. Соотношение параметров в изобарном процессе:
Точка 4.
Рисунок 6.2 - К задаче 6.1.2
Подведенная теплота:
Отведенная теплота:
Работа цикла:
Термический КПД цикла: Ответ: Р 1= 0,16 МПа, Т1= 300 К,
Задача 6.1.3 Для идеального цикла газотурбинной установки с изобарным подводом теплоты определить параметры рабочего тела в характерных точках, количество подведенной и отведенной теплоты, полезную работу, термический КПД, если начальные параметры рабочего тела р 1= 0,1 МПа и t 1= 15 оС, степень повышения давления в компрессоре b = 6,0 и температура рабочего тела в конце подвода теплоты t 3 = 600 оС. Рабочее тело – воздух. R=287,3 Дж/кг∙К, ср=1,01Дж/кг∙К Решение. Точка 1. Р 1= 0,1 МПа, Т1= 15+273=288 К, Точка 2.
Точка 4.
Подведенная теплота:
Отведенная теплота:
Работа цикла:
Термический КПД цикла: Ответ: Р 1= 0,1 МПа, Т1= 288 К,
Задача 6.1.4 Решить предыдущую задачу при условии, что производится полная регенерация. В цикле с регенерацией: Подведенная теплота:
Отведенная теплота:
Работа цикла:
Термический КПД цикла: Ответ:
Рисунок 6.3 - К задачам 6.1.3 и 6.1.4
6.2 Задачи для самостоятельного решения Задача 6.2.1 Для идеального цикла двигателя внутреннего сгорания с изобарным подводом теплоты определить параметры рабочего тела в характерных точках цикла, количество подведенной и отведенной теплоты, полученную работу и термический КПД, если начальные параметры рабочего тела Р 1= 0,15 МПа, t 1=25оС, степень сжатия e =13,6 и степень предварительного расширения r= 1,4, рабочее тело – воздух. R=287,3 Дж/кг∙К, ср=1,01Дж/кг∙К, сv= 0,72 Дж/кг∙К. Ответ: Задача 6.2.2 Сравнить цикл задачи4.1 с циклом с изобарным подводом теплоты при условии, что в сравниваемых циклах одинаковы отведенная теплота и степень сжатия. Ответ: Задача 6.2.3 Сравнить цикл задачи4.2 с циклом с изохорным подводом теплоты при условии, что в сравниваемых циклах одинаковы отведенная теплота и максимальные параметры состояния рабочего тела. Ответ: Задача 6.2.4 идеального цикла газотурбинной установки с изобарным подводом теплоты и полной регенерацией определить параметры рабочего тела в характерных точках, количество подведенной и отведенной теплоты, полезную работу, термический КПД, если начальные параметры рабочего тела р 1= 0,15МПа и t 1= 20 оС, степень повышения давления в компрессоре b = 6,5 и температура рабочего тела в конце подвода теплоты t 3= 650 оС. Рабочее тело – воздух. R=287,3 Дж/кг∙К, ср=1,01Дж/кг∙К. Сравнить данный цикл с циклом ГТУ без регенерации. Ответ: Задача 6.2.5 Для цикла газотурбинного двигателя с изобарным процессом подвода теплоты определить удельное количество подводимой теплоты, если начальное давление Р1 =0,1 МПа, начальная температура Т1 =300 К, степень повышения давления в компрессоре β = 6, максимальная температура цикла Т3 =1500 К. В качестве рабочего тела принять воздух R=287,3 Ответ: Задача 6.2.6 Решить предыдущую задачу при условии, чтоцикл ГТУ проходит с полной регенерацией. Ответ:
Паровые циклы Примеры решения задач
Задача 7.1.1 Определить параметры рабочего тела в характерных точках цикла Ренкина, количество подведенной и отведенной теплоты, работу цикла, теоретическую мощность турбины, термический КПД, если давление в котле р 1 = 10 МПа, температура пара перед турбиной и t 1= 500 оС, давление конденсации пара р 2 = 0,005 МПа, расход пара М = 1200 т/ч. Решение. Точка 1. На si -диаграмме (П. «М») определим точку 1, характеризующую состояние и параметры рабочего тела перед турбиной. Р 1= 10 МПа, t1 = 500 оС, i1 = 3375 кДж/кг, s1 = 6,6кДж/кг∙К. Точка 2 характеризует состояние и параметры рабочего тела на выходе из турбины. Процесс расширения пара на лопатках турбины считают адиабатным, поэтому s2=s1 =6,6кДж/кг∙К. Далее по si-диаграмме определяем: р 2 = 0,005 Мпа, i2 = 2010кДж/кг, v2 = 22м3/кг, t 2= 32,88оС. Пар влажный Точка 3. Конденсат (по таблице водяного пара, (П. «Л») Р3 = р 2 = 0,005 МПа, s3 =0,48кДж/кг∙К, i3 = 137,8 кДж/кг, v2 = 0,001м3/кг, t 3= t 2=32,88оС. i'3≈i3 = 137,8 кДж/кг. Точка 4. Кипящая жидкость (по таблице водяного пара) Р4 = Р1 =10 МПа, s4 =3,4кДж/кг∙К, i3 = 1408кДж/кг, v3 = 0,00145м3/кг, t4 = 311 оС. Точка 5. Сухой насыщенный пар (по таблице водяного пара) Р5 = Р1 =10 МПа, s5 =5,6 кДж/кг∙К, i5 = 2725 кДж/кг, v2 = 0,018м3/кг, t5=t4 = 311 оС. Подведенная теплота:
отведенная теплота:
тогда:
Работа цикла: Термический КПД цикла: Теоретическая мощность турбины: Рисунок 7.1 -К задаче 7.1.1 Задача 7.1.2 Определить КПД идеального цикла Ренкина при начальной температуре пара t1 = 500 оС и конечном давлении р 2 = 0,01 МПа. Задачу решить при условии, что начальное давление: 1) Р 1= 2,0 МПа; 2) Р 1= 5,0 МПа; 3) Р 1= 10,0 МПа. Решение. Термический КПД идеального цикла Ренкина:
Энтальпии определяем из таблицы Б1 и диаграммы водяного пара (рис. Б1): 1)
2)
3)
Ответ: 7.2 задачи для самостоятельного решения Задача 7.2.1 Определить параметры рабочего тела в характерных точках цикла Ренкина, количество подведенной и отведенной теплоты, работу цикла, теоретическую мощность турбины, термический КПД, если давление в котле р 1 = 9 МПа, температура пара перед турбиной и t 1= 400оС, давление конденсации пара р 2 = 0,005 МПа, расход пара М= 1050 т/ч. Ответ: Задача 7.2.2 В паротурбинном двигателе определить количество отводимой в конденсаторе теплоты, если давление в конденсаторе Рк = 0,005 МПа, а степень сухости пара, поступающего в конденсатор х =0,9. Количество пара поступающего в конденсатор G=6 кг/с. Ответ: Задача 7.2.3 Определить КПД идеального цикла Ренкина при начальном давлении пара р 1 = 4 МПа и начальной температуре t1 = 500 оС. Задачу решить при условии, что конечное давление: 1) Р 2= 0,2 МПа; 2) Р 2= 0,05Мпа; 3) Р 2= 0,005 МПа. Ответ: ![]() ![]() ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования... ![]() Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам... ![]() Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... ![]() Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|