Расчет газового цикла теплового двигателя: Методическое указание

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТАДЖИКИСТАНА
Факультет телекоммуникации и профессионального
обучения
Кафедра физики, телекоммуникации и технических
дисциплин»
Расчет газового цикла теплового двигателя. Методическое
указание по выполнению курсовой работы
по дисциплине «Термодинамика»
Душанбе - 2018
2
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТАДЖИКИСТАНА
Факультет телекоммуникации и профессионального
обучения
Кафедра физики, телекоммуникациии и технических дисциплин
Тагоев С.А., Анакулов М.М.
Расчет газового цикла теплового двигателя. Методическое
указание по выполнению курсовой работы по дисциплине
«Термодинамика»
Душанбе 2018
3
Рекомендовано
к
печати
методическим
советом
Технологического университета Таджикистана, пр. № __ от
“___” февраля 2018 г.
Рецензенты: Хусравов Дж.Х., и.о. доцента кафедры
“Физика, телекоммуникация и технических дисциплин”
Технологического университета Таджикистана.
Зарипов Дж.А., к.т.н, ст. преподаватель кафедры
“Теплотехника
и
теплотехнические
оборудования”
Таджикиского технического университета им. акад. М.С. Осими.
Тағоев С.А., Анакулов М.М. Расчет газового цикла
теплового двигателя. Методическое указание по выполнению
курсовой работы по дисциплине «Термодинамика». – Душанбе:
ТУТ, 2018. -34 с.
Методическое указание предназначена для студентов
специальности 1-430106 – «Технология эффективности энергии
и энергетический менеджмент» по выполнению курсовой
работы по дисциплине «Термодинамика» на тему «Расчет
газового цикла теплового двигателя». Методическое указание
состоит из примеров введения (актуальность темы),
литературного обзора по теме курсовой работы, расчетной
части, графической части, выводов, литературы и приложения.
Студенты выбирают варианты согласно порядковому номеру в
журнале группы. Студенты также могут представить другую
тему курсовой работы по согласованию с ведущим
преподавателем.
4
СОДЕРЖАНИЕ
1.
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
2.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
3.
4.
5.
Стр.
Введение ……………………………………………... 6
Литературный обзор (Теоретические основы
термодинамического анализа циклов) …………….. 7
Изохорный процесс …………………………………. 7
Изобарный процесс …………………………………. 8
Изотермический процесс …………………………… 10
Адиабатный процесс ………………………………... 11
Политропный процесс ………………………………. 13
Расчетная часть ……………………………………… 16
Исходные данные для расчета ……………………... 16
Перевод единиц измерения величин в единиц СИ .. 16
Определяем параметры состояния p, , T, u, i для
основных точек цикла ………………………………. 17
Определение параметров p, , T, u, i для
дополнительных точек цикла ………………………. 18
Определение значений n, c, u, i, s, q, l для
каждого процесса цикла ……………………………. 20
Графическая часть ………………………………….. 23
Варианты заданий …………………………………… 27
Порядок оформления курсовой работы …………… 31
Выводы ………………………………………………. 32
Литература …………………………………………... 32
Приложение …………………………………………. 33
5
Введение
Работа тепловых энергетических установок, в том числе,
тепловых
электростанций
основана
на
реализации
термодинамического цикла. Циклом называется замкнутый
круговой процесс, при осуществлении которого рабочее тело,
пройдя ряд последовательных состояний, возвращается в
исходное состояние. Система непрерывного перевода теплоты в
работу, путем осуществления кругового процесса в направлении
по часовой стрелке, называется тепловым двигателем. Для
определения параметров тепловых двигателей проводят анализ
рабочего процесса двигателя.
Видами
тепловых
двигателей
являются
двигатель
внутреннего
сгорания,
газотурбинная
установка,
паротурбинная установка.
В задании на курсовую работу приведены варианты рабочих
диаграмм идеальных термодинамических циклов тепловых
двигателей, которыми заменяют термодинамический процесс
реального рабочего двигателя.
Целью курсовой работы является расчет идеального газового
цикла теплового двигателя.
Задачами
курсовой
работы
является
проведение
термодинамического исследования идеального цикла теплового
двигателя; определения работы цикла, термического к.п.д.,
индикаторного давления, а также построения рабочей (в
координатах р-) и тепловой (в координатах T-s) диаграммы
процесса.
Результаты необходимо представить в соответствии с
рекомендуемым порядком выполнения и оформления курсовой
работы.
6
1. Литературный обзор (Теоретические основы
термодинамического анализа циклов) [1]
Метод исследования анализа идеального термодинамического
цикла основан на определении параметров состояния
составляющих процессов и состоит в следующем:
1. Выводятся уравнения процесса, устанавливается
взаимосвязь между начальными и конечными параметрами
рабочего тела.
2. Находится работа процесса l.
3. Находится количества тепла q.
4. Находится изменение внутренней энергии du.
5. Находится изменение энтропии ds.
6. Цикл отображается в масштабе в рабочей (р-) и тепловой
(T-s) диаграммах.
Практический интерес представляют частные случаи
изменения состояния газа, составляющие цикл: изохорный,
изобарный, изотермический, адиабатный и обобщающий
политропный процессы.
1.1. Изохорный процесс [2]
Изохорный процесс - процесс, происходящий в физической
системе при постоянном объеме.
Рис.1.1. Изохорный процесс, =const
7
Уравнение изохорного процесса имеет вид:
p R
  const .
T V
Давления газа пропорционально абсолютным температурам:
p2
T
 2 .
(1)
p1
T1
В изохорном процессе работа расширения не совершается:
2
l12   pd  p  2  1  ,
(2)
1
так как 2=1, то l1-2=0.
Из уравнения первого закона термодинамики следует:
(3)
q  du  c dT
Вся подведенная теплота расходуется на изменение
внутренней энергии рабочего тела. При с=const для двух
значений температур (Т1 и Т2):
(4)
q12  u 2  u1  c T2  T1 
Изменение энтропии изохорического процесса:
q
c dT
ds    v
.
(5)
T
T
При с=const изменение энтропии процесса для двух значений
температур (Т1 и Т2) определяется по формуле:
T2
c dT
s1 2   
T1
T
T
p
 c ln 2   c ln 2 
T
p1 
1


(6)
1.2. Изобарный процесс [2]
Изобарный процесс - процесс, происходящий в физической
системе при постоянном внешнем давлении.
Уравнение изобарного процесса имеет вид:
V R
  const .
T
p
Объемы газа пропорциональны абсолютным температурам:
 2  T2
(7)
1
T1
8
В изобарном процессе совершается работа расширения:
l1 2  p  2  1  .
(8)
Рис. 1.2. Изобарный процесс, р=const
Из уравнения первого закона термодинамики следует:
q  du  pd   du  d ( p )  vdp  d (u  p )  dp ,
принимая d (u  p )  di , а при p  const  dp  0 имеем:
q  di  c p dT
(9)
изменение
Вся подведенная теплота расходуется на
энтальпии рабочего тела.
При ср=const для двух значений температур ( T1 и T2 ):
q12  i2  i1  c p T2  T1 
(10)
Изменение внутренней энергии изобарного процесса:
du  c dT  c p dT  RdT
(11)
При ср=const для двух значений температур ( T1 и T2 ):
T
T
u1 2  c p ln 2   R 2 
(12)
 T1 
 T1 
Изменение энтропии изобарного процесса:
q
c dT
(13)
ds  p  p
T
T
При ср=const изменение энтропии процесса для двух значений
температур ( T1 и T2 ) определяется по формуле:
9
T2
s1 2  
T1
c p dT
T
T
v
 c p ln 2   c p ln 2 
T
1

 v1 
(14)
1.3. Изотермический процесс [2]
Изотермический процесс - процесс, происходящий
физической системе при постоянной температуре.
в
Рис. 1.3. Изотермический процесс, Т=const
Уравнение изотермического процесса имеет вид:
р = const.
Давления обратно пропорциональны объемам газа:
p2

 1
p1
2
В изотермическом процессе работа расширения:
2
2
d

p
l1 2   pd   p11
 p11 ln 2   p11 ln 1 

1

 p2 

1
1
(15)
(16)
В изотермическом процессе не происходит изменения
внутренней энергии и энтальпии, так как dT=0:
(17)
du  c dT  0; di  c p dT  0 ,
следовательно u = const, i = const.
Из первого закона термодинамики q  pd  . Все количество
теплоты, подведенное к газу, затрачивается на совершение
работы в процессе расширения:
10
q1 2  l1 2
Изменение энтропии изотермического процесса:
ds  q  dl  pd  R d
T
T
T

Изменение энтропии процесса для двух точек процесса:

p
s1 2  R ln 2   R ln 1 

1

 p2 
(18)
(19)
(20)
1.4. Адиабатный процесс [2]
Адиабатный процесс – это процесс, происходящий в
физической системе, не получающей теплоту извне и не
отдающей ее, т.е. отсутствует теплообмен рабочего тела с
окружающими системами.
Рис. 1.4. Адиабатный процесс, q=0
Уравнение адиабатного процесса имеет вид:
pk=const.
Давления обратно пропорциональны объемам в степени k:
p2

 1  ,
p1   2 
k
где k - коэффициент адиабаты, считается постоянным:
c
k p
 const .
c
11
(21)
Работа расширения в адиабатном процессе:
2
v2
l1 2   pd   p11
1
v1
k
d
1  1  2 
k


 p11

k
k  1  1 k  2 k 
v
(22)
k
  
1 
1
 p11  p 2 2 
p11  p1v 2  1   

k 1

k
1
2 



Используя уравнение состояния р = RT и соотношения:
1
k
k
 p2   1    2   p1   T2   1 
     ;      ;     
 p1    2   1   p 2   T1    2 
k 1
T   p 
;  2    2 
 T1   p1 
можно получить приведенные соотношения
расширения в адиабатном процессе:
для
1
 p11  p 2 2   R T2  T1  
k 1
k 1
k 1
k 1


p11   p 2  k  p11   1  
1    

1  

k  1   p1   k  1    2  




k 1
k
,
работы
l1 2 
(23)
В адиабатном процессе не происходит теплообмена рабочего
тела с окружающими системами q=0. Из первого закона
термодинамики следует, что работа совершается только за счет
изменения внутренней энергии:
l  du  c dT
(24)
При с=const для двух значений температур ( T1 и T2 ):
l12  u1  u 2  c T1  T2 
12
(25)
Изменение энтропии в адиабатном процессе:
ds  q
T
0
(26)
Энтропия является величиной постоянной s  const .
1.5. Политропный процесс [3]
Политропный процесс – термодинамический процесс
изменения состояния физической системы, в течение которого
сохраняется постоянство теплоемкости.
Уравнение политропного процесса имеет вид:
p n  const .
Давления обратно пропорциональны объемам в степени k :
p2

 1 
p1   2 
n
(27)
Рис.1.5 Сводные графики политропных процессов
Коэффициент политропы n 
c  c 
p
c  c v 
считается для отдельно
взятого процесса величиной постоянной n=const, значение
которой могут изменятся   .
13
При известных параметрах состояния:
p 
n  ln 2 
 p1 
 
ln 1 
 2 
(28)
Работа расширения в политропном процессе:



 2 
2
2
n d
n 1  1
l
  pd   p 

p


12 
1 1 n 1 n  n 
 1 1 n
1
1
2 
 1
n

   
1 
 1  1 p p 
p


p

1 2     n  1 1 1
2 2
n  1  1 1
 2 


(29)

Используя уравнение состояния p  RT и соотношения:
1
n
n
 p 2   1    2   p1   T2   1 
     ;      ;     
 p1    2   1   p 2   T1    2 
n 1
n 1
T   p  n
;  2    2 
 T1   p1 
можно получить приведенные соотношения
расширения в адиабатном процессе:
для
работы
n 1 

n  p      n 1 


p

p

1
R

 (30)
1
1
2
l

p p  
T T 
1  
 1 1 1  1 
1 2 n  1 1 1 2 2 n  1 2 1 n  1   p   n  1     
  1 
  2  






Изменение внутренней энергии в политропном процессе:
du  c dT
При с  const для двух значений температур ( T1 и T2 ):
14
(31)
u12  u2  u2  cv T2  T1 
(32)
Изменение энтальпии в политропном процессе
di  c p dT ; с p  const ; i12  i2  i2  c p T2  T1 
(33)
Количество теплоты в политропном процессе:
T2
q   c п dT ; сп  с
T1
k n
k n
; q1 2  c
T2  T1 
1 n
1 n
(34)
Изменение энтропии в политропном процессе:
ds  q
(35)
0
T
Энтропия в политропном процессе определяется по формуле
по зависимости:
k  n T2
s1 2  c
ln
(36)
1  n T1
Политропный процесс обобщает всю совокупность основных
термодинамических процессов.
Таблица 1.1
Значения n и cn в различных процессах
n
cп
изохорный d  0

c
Процесс
изобарный dp  0
0
cp
изотермический dT  0
1

0
адиабатный dq  0
k
15
2. Расчетная часть (пример)
2.1. Исходные данные для расчета
Вариант задания №X.
Рис. 2.1. Рабочая диаграмма процесса
Цикл состоит из четырех процессов:
1 – 2 адиабатный процесс;
2 – 3 изотермический процесс;
3 – 4 адиабатный процесс;
4 – 1 изобарный процесс.
Исходными данными для расчета являются следующие
значения термодинамических параметров в точках:
- p1=4 атм; p2=16 атм; p3=6 атм; t1=100C.
теплоемкости
процессов:
c p  1,005 кДж / кг  K  ;
cv  0,71 кДж / кг  K  .
- удельная газовая постоянная воздуха: R  287 Дж / кг  K  .
2.2. Перевод единиц измерения величин в единиц СИ
Переведем единицы измерения в систему СИ:
1 атм  98 кПа;
p1 = 4 атм = 3,92105 Па;
p2 = 16 атм = 15,68105 Па;
p3 = 6 атм = 5,88105 Па;
Т1 = 373 К.
16
2.3. Определяем параметры состояния p, , T, u, i для
основных точек цикла
Для точки 1 дано p1  3,92  105 Па, T1  373К .
Из уравнения Клапейрона p11  RT1 следует, что
RT1 287  373
м3
.


0
,
273
p1
3,92  105
кг
Находим внутреннюю энергию u1 и энтальпию i1 при
температуре Т1=373 К:
u1  c  T1  0,71 373  246,83 кДж кг;
1 
i1  c p  Т 1  1,005  373  374,86 кДж кг.
Для точки 2 дано p2  15,68  105 Па .
Для определения 2 используем уравнение адиабаты рk =
const, откуда
c p 1,005
k

 1,42 .
c
0,71
k
 
p
Из соотношения 2   1  найдем
p1   2 
1
1
 p k
 3,92  105  1, 42
м3

 2  1  1   0,273  

0
,
103
.
5 
кг
 15,68  10 
 p2 
Для определения температуры Т2 используем уравнение
состояния в виде p 2 2  RT2 :
p2   2 15,68  105  0,103

 563K .
R
287
Находим внутреннюю энергию u2 и энтальпию i2 при
температуре Т2=563 К:
u 2  c  T2  0,71  563  399,73 кДж / кг ,
T2 
i2  c p  T2  1,005  563  565,82 кДж / кг.
Для точки 3 дано: p3 = 5,88105 Па, Т3 = Т2 = 563 К.
Из уравнения Клапейрона p3 3  RT3 следует, что:
17
R  T3 287  563
м3
.


0
,
275
p3
5,88  105
кг
Находим внутреннюю энергию u3 и энтальпию i3 при
температуре Т3=563 К:
u 3  c  T3  0,71 563  399,73 кДж кг;
3 
i3  c p  Т 3  1,005  563  565,82 кДж кг.
Для точки 4 дано p1 = p4 = 3,92105 Па.
Для определения Т4 используем уравнение
Tp ( k 1) k  const , откуда
T3  p3 
 
T4  p4 
где k 
cp
c

адиабаты
 k 1 k
,
1,005
 1,42 , откуда
0,71
k 1
1, 42 1
p  k
 3,92  10 5  1, 42

T4  T3  4   563  
 499 K
5 
 5,88  10 
 p3 
Для определения 4 используем уравнение состояния:
R  T4 287  499
м3
4 


0
,
365
.
p4
кг
3,92 105
Находим внутреннюю энергию u 4 и энтальпию i4
температуре Т4=499 К:
u 4  c  T4  0,71  499  354,29 кДж / кг ,
при
i4  c p  T4  1,005  499  501,5 кДж / кг.
2.4. Определение параметров p, , T, u, i для
дополнительных точек цикла
Для точки 1' принимаем по диаграмме значение (среднее
между p1 и p2) p1  4,9  105 Па и определим 1' , T1' , u1' , i1' .
Для определения 1' используем уравнение pk = const:
18
k
c p 1,005
p1'  1 

 1,42 .
   , где k 
c
0,71
p1  1' 
1
1
 p k
 3,92 105  1.42
м3


0
,
233
Откуда 1    1   0,273  
.
5 
1 p1 
кг
 4,9 10 
Для определения температуры T1' используем уравнение
состояния p1'1'  RT1' , откуда:
p1 1 4,9 105  0,233

 398K .
R
287
Находим внутреннюю энергию u1' и энтальпию i1' при
температуре T1  398 К :
u1  c  T1  0,71  398  282,58 кДж / кг ,
T1 
i1  c p  T1  1,005  398  399,99 кДж / кг.
Для точки 2' дано  2  0,188 кг м 3 , T3  T2  T2  563 К
Из уравнения Клапейрона p2 ' 2 '  RT 2 ' следует, что
R  T2 ' 287  563
p2' 

 8,6 10 5 Па .
 2'
0,188
Находим внутреннюю энергию u 2 и энтальпию i2 при
температуре T2 '  563 К :
u 2  c v  T3  0,71  563  399,73 кДж кг ;
i2  c p  Т 3  1,005  563  565,82 кДж кг.
Для точки 3' дано p3  4,9 105 Па .
Для определения  3 используем уравнение рk = const,
согласно которому
k
p3   3 
  ,
p3   3 
где k 
cp
c

1,005
 1,42 , откуда:
0,71
19
1
1
 p k
 5,88 10 5  1.42
м3

 3   3  3   0,275  

0
,
313
.
5 
p
кг
4
,
9

10



3


Для определения температуры T3 используем уравнение
состояния, из которого
p3  3 4,9 105  0,313
T3 

 534K
R
287
Находим внутреннюю энергию u 3 и энтальпию i3 при
температуре T3'  534К :
u3  c  T3  0,71  534  379,14 кДж / кг ,
i3  c p  T3  1,005  534  536,67 кДж / кг.
Для точки 4' дано
p 4  p1  p 4  3,92  10 5 Па , при
температуре T4  450 К определим  4 , u 4 , i4 .
Для определения  4 используем уравнение состояния:
R  T4 287  450
м3
.
 4 

 0,329
5
p 4
кг
3,92 10
Находим внутреннюю энергию u 4 ' и энтальпию i4 ' при
температуре T4  450 К :
u 4  cv  T4  0,71  450  319,5кДж / кг ,
i4  c p  T4  1,005  450  452,25 кДж / кг.
2.5. Определение значений n, c, u, i, s, q, l для каждого
процесса цикла
Для адиабатного процесса 1-2 при c p  const , cv  const ;
cp
1,005
dq
 1,42 , c 
,
dT
cv
0,71
так как для адиабаты dq = 0, то c = 0;
nk

20
u  u 2  u1  399,73  246,83  152,90 кДж / кг;
i  i2  i1  565,82  374,86  190,96 кДж / кг;
s  s 2  s1  0, т т как для адиабаты dq  0  s  const.
Адиабатный процесс протекает без теплообмена с
окружающей средой, поэтому q = 0.
Работу процесса определим из уравнения первого закона
термодинамики: q  u  l , так как q  0 , то
l   u  u1  u 2  152 ,90 кДж / кг ;
Для изотермического процесса 2-3 при Т = const показатель
политpопы n  1 .
dq
Теплоемкость c 
, так как для изотермы dТ = 0, то
dT
c   ;
u  u 3  u 2  0 кДж / кг ,
i  i3  i2  0кДж / кг ,
T3

0,275
 R  ln 3  0  287  ln
 0,3кДж / кг  К ;
T2
2
0,103
Удельное количество теплоты, участвующее в изотермическом
процессе, равно:
q  T2  s  563  0,3  158,77 кДж / кг ,
при изотермическом процессе работа численно равна количеству
теплоты:
l  q  158,77 кДж кг .
Для адиабатного процесса 3-4 пpи c p  const , c  const ;
s  s3  s 2  c  ln
nk 
cp
c

1,005
dq
 1,42 c 
, так как для адиабаты dq = 0, то
dT
0,71
c = 0;
u  u 4  u 3  354,29  399,73  45,44 кДж / кг
i  i4  i3  501,5  565,82  64,32 кДж / кг
s  s 4  s 3  0 тта как для адиабаты dq  0  s  const.
Адиабатный процесс протекает без теплообмена
21
с
окружающей средой, поэтому q = 0.
Работу процесса определим из уравнения первого закона
термодинамики:
q  u  l , так как q  0 то l   u  45,44 кДж / кг .
Для изобарического процесса 4-1 при n = 0 и теплоемкость
c p  1,005 кДж кг  К  .
u  u1  u 4  246,83  354,29  107,46 кДж / кг;
i  i1  i4  374,86  501,5  126,64 кДж / кг;
T
373
s  s1  s 4  c p ln 1  1,005  ln
 0,3 кДж / кг  К
T4
499
q  c p (T1  T4 )  1,005  (373  499)  126,63 кДж / кг;
l  q  u  126 ,63  107 ,46  19 ,17 кДж / кг ;
2.6. Определение работы lц, qц, термического к.п.д. t и
среднего индикаторного давления pi цикла
lц   l  152,90  158,77  45,44  19,17  32,14 кДж кг
qц   q  158,77  126,63  32,14 кДж кг
t 
pi 
lц
 max   min
lц
q


подв
32,14
100  20,24%;
158,77
32,14
 122,67кПа  1,23 10 5 Па.
0,365  0,103
22
3. Графическая часть (пример)
Результаты расчетов вносим в таблицы 3.1 и 3.2. На
основании этих таблиц на миллиметровой бумаге или с
помощью компьютерных программ нарисуем диаграммы цикла в
координатах p   (рабочая диаграмма) и T  S (тепловая
диаграмма) (рис. 3.1 и 3.2).
Таблица 3.1
Термодинамические параметры процесса в основных и
дополнительных точках
Точка
p, кПа
, м3/кг
Т, К
u, кДж/кг
i, кДж/кг
1
392
0,273
373
246,83
374,86
1'
490
0,233
398
282,58
399,99
2
1568
0,103
563
399,73
565,82
2'
860
0,188
563
399,73
565,82
3
588
0,275
563
399,73
565,82
3'
490
0,313
534
379,14
536,67
4
392
0,365
499
354,29
501,5
4'
392
0,329
450
319,5
452,25
1
392
0,273
373
246,83
374,86
23
Процессы
n
u, кДж/кг
i, кДж/кг
s, кДж/кгК
q, кДж/кг
l, кДж/кг
Таблица 3.2
Изменение термодинамических параметров процесса в
основных точках
1-2
1,42
152,90
190,96
0,00
0,00
-152,90
2-3
1
0,00
0,00
0,3
158,77
158,77
3-4
1,42
-45,44
-64,32
0,00
0,00
45,44
4-1
0
-107,46
-126,64
-0,3
-126,63
-19,17
u=0
i=0
s=0
q=
32,14
l=
32,14
24
Рис. 3.1 Рабочая диаграмма процесса
25
Рис. 3.2 Тепловая диаграмма процесса
26
4. Варианты заданий [1]
Основное допущение для термодинамического расчета
газового цикла теплового двигателя: рабочим телом является
атмосферный воздух не изменяющейся массой 1 кг.
Известные параметры воздуха при нормальных условиях:
c p  1,005 кДж / кг  K  ; c  0,71 кДж / кг  K  ; R  287 Дж / кг  K 
Задается цикл в координатах p   , без учета масштаба.
Требуется:
1. Определить параметры основных точек цикла p, , T, u, i.
2. Найти: n, du, di, ds, q, l для каждого процесса, входящего
в состав цикла.
3. Определить работу цикла lц , термический к.п.д.  t цикла и
индикаторное давление p i .
4. Полученные данные поместить в сводные таблицы.
5. Построить цикл в координатах p   и T  S , соблюдая
масштаб построения. Каждый процесс должен быть построен по
двум-трем промежуточным точкам. При выполнении задания
следует обратить внимание на физический смысл величин и их
размерности.
p
p
p
T
20
3
1
2
13
12
12
5
3
4
T=const
4
8
p3 = 12 ат
v1 = 0,12 м3/кг
Вариант 1
0,12
2
1
v
v
2
2
3
1
p1 = 8 ат
p2 = 20 ат
dq=0
dq=0
dq=0
t3 = 17C
t1 = 300C
0,45
p1 = 2 ат
p2 = 12 ат
t3 = 300C
v1 = 0,45 м3/кг
Вариант 2
Вариант 3
p1 = 13 ат
p2 = 5 ат
27
4
v
p
p
p
1
2
35
2
5
3
2
4
3
pvn=const
pvn=const
pvn=const
4
0,9
1
25
1
4
3
v
v
v
р1 = 1 ат
р2 = 5 ат
t1 = 0C
t3 = 200C
n = 1,3
р1 = 35 ат
р3 = 25 ат
t1 = 210C
t2 = 300C
n = 1,2
Вариант 4
р1 = 0,9 ат
р2 = 4 ат
t1 = 30C
t3 = 200C
n = 1,2
Вариант 5
Вариант 6
p
p
p
1
2
35
3
25
1
4
20
2
3
n
pv =const
pvn=const
pvn=const
2
25
16
1
р1 = 1,6 ат
р3 = 25 ат
t2 = 150C
v1 = 0,5 м3/кг
n = 1,2
v
t1 = 210C
t2 = 300C
n = 1,2
Вариант 8
Вариант 9
р1 = 35 ат
р3 = 25 ат
Вариант 7
p
p
1
20
2
1
0,3
р1 = 3 ат
р3 = 20 ат
t3 = 300C
v1 = 0,3 м3/кг
n = 1,3
v
0,5
3
4
3
4
20
v
p
T=const
T=const
3
2
4
16
6
dq=0
2
3
dq=0
3
T=const
р1 = 20 ат
t2 = 350C
v4 = 0,12 м3/кг
t1 = 200C
2
4
0,12
Вариант 10
1
v
4
4
1
v
v
р1 = 2 ат
р2 = 20 ат
t1 = 50C
t3 = 200C
р1 = 4 ат
р2 = 16 ат
р3 = 6 ат
t1 = 100C
Вариант 11
Вариант 12
28
4
p
p
p
3
T=const
2
30
3
50
T=const
dq=0
T=const
8
1
18
2
2
4
3
3
12
1
1
4
v
v
р1 = 3 ат
р2 = 8 ат
t1 = 27C
t3 = 200C
р1 = 12 ат
р2 = 30 ат
t1 = 100C
t3 = 200C
Вариант 13
Вариант 14
2
р1 = 50 ат
р2 = 18 ат
t1 = 300C
v3 = 0,2 м3/кг
Вариант 15
T=const
3
3
2
3
dq=0
6
dq=0
2
3
1
7
1,2
Вариант 16
Вариант 17
p
p
Вариант 18
2
7
10
dq=0
dq=0
1
Вариант 19
3
T=const
3
0,3
р1 = 4 ат
р2 = 10 ат
v1 = 0,3 м3/кг
t3 = 300C
2
T=const
T=const
4
р1 =3 ат
р2 = 6 ат
t1 = 30C
t3 = 250C
p
1
3
2
4
v
v
0,2
0,7
р1 = 1,2 ат
v1 = 0,7 м3/к
v2 = 0,2 м3/кг
t3 = 150C
v
1
T=const
4
1
4
T=const
0,12
р1 = 7 ат
р2 = 20 ат
v1 = 0,12 м3/кг
t3 = 200C
10
v
0,2
p
p
p
20
4
dq=0
4
4
v
р1 = 7 ат
v4 = 0,4 м3/кг
t1 = 200C
t2 = 300C
0,4
Вариант 20
29
3
1
4
v
v
р1 = 3 ат
р2 = 10 ат
t1 = 25C
t3 = 250C
Вариант 21
p
p
p
3
10
2
1
10
dq=0
T=const
3
2
14
3
2
dq=0
6
3
р1 = 3 ат
р2 = 10 ат
v1 = 0,3 м3/кг
t3 = 200C
v
0,3
0,2
р1 = 10 ат
р4 = 6 ат
t1 = 250C
t3 = 300C
v3 = 0,2 м3/кг
Вариант 22
12
4
5
4
1
1
v
v
0,08
р1 = 12 ат
р2 = 14 ат
v1 = 0,08 м3/кг
t3 = 150C
Вариант 23
p
4
Вариант 24
p
p
q
25
3
2
3
8
3
2
dq=0
T=const
0,8
2
4
dq=0
dq=0
T=const
1
v
0,12
р2 = 25 ат
v1 = 0,12 м3/кг
t1 = 50C
t3 = 300C
1,2
1
4
Вариант 25
1
4
v
0,4
р2 = 0,8 ат
v2 = 0,4 м3/кг
t1 = 20C
t3 = 300C
v
р1 = 1,2 ат
р2 = 8 ат
q = 100 кДж/кг
t1 = 10C
Вариант 26
Вариант 27
p
p
p
60
2
3
3
3
dq=0
dq=0
18
n
pv =const
2
2
4
4
dq=0
12
1
3
1
1
v
1
4
v
v
р1 = 12 ат
р2 = 60 ат
t1 = 50C
t3 = 320C
р1 = 1 ат
t1 = 0C
t2 = 160C
t4 = 65C
n = 1,3
Вариант 28
Вариант 29
30
р1 = 3 ат
р2 = 18 ат
t1 = 20C
t3 = 330C
Вариант 30
5. Порядок оформления курсовой работы
Курсовая работа должна содержать следующие разделы:
Титульный лист (Приложение 1)
Бланк задания (Приложение 1)
Содержание (Перечень глав и пунктов с указанием страниц)
Введение (Актуальность темы, цель и задачи курсовой
работы)
1. Теоретическая часть (теоретические основы расчетов
термодинамических параметров рассматриваемого цикла,
теоретические определения и зависимости).
2. Расчетная часть (расчеты, связанные с определением
числовых значений параметров состояния, характеризующие
рассматриваемый цикл, количество теплоты и работы).
3. Графическая часть (используя графические редакторы
отобразить рассматриваемый цикл в рабочей (р-) и тепловой
(Т-s) диаграммах с отображением расчетных точек и их
значений).
Выводы (основные выводы о проделанной работе).
Литература (перечень литературных источников, на которые
необходима ссылка в процессе выполнения работы).
31
Выводы
1. Рассмотренный в данной работе цикл состоит из четырех
процессов:
1 – 2 - адиабатный процесс;
2 – 3 - изотермический процесс;
3 – 4 - адиабатный процесс;
4 – 1 - изобарный процесс.
2. Расчитаны термодинамические парамтры цикла в основных
и допольнительных точках (табл. 3.1).
3. Расчитаны изменения термодинамических параметров
процесса в основных точках (табл 3.2).
4. Определена работа цикла, составляющая 32,14 кДж/кг.
5. Определено термический к.п.д. t цикла, составляющий
20,24%.
6. Определено индикаторное давление цикла, составляющий
1,23105 Па.
7. Созданы диаграммы цикла в координатах p   (рабочая
диаграмма) и T  S (тепловая диаграмма) (рис. 3.1 и 3.2).
Литература
1. С.С. Макаров. Газовый цикл тепловых двигателей и
установок. Методические указания по выполнению курсовой
работы по дисциплине «Термодинамика и теплообмен ДВС». –
Ижевск: Ижевский государственный технический университет,
2005. – 21 с.
2. Б.Я. Бендерский. Техническая термодинамика и
теплопередача. Курс лекций с краткими библиографиями
ученых.
–
Москва-Ижевск:
Институт
компьютерных
исследований, 2002. – 264 с.
2. Юдаев. Б.Н. Техническая термодинамика. – М.: Высшая
школа, 1988. – 479 с.
3. Теплотехника. Учебник для вузов. / Под. Ред. В.Н.
Луканина. – М.: ВШ, 2000. – 671 с.
32
Приложение 1
Пример титульного листа
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ
ТАДЖИКИСТАН
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТАДЖИКИСТАНА
Факультет телекоммуникации и профессионального обучения
Кафедра физики, телекоммуникациии и технических
дисциплин»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: «Термодинамика»
на тему: Расчет газового цикла теплового двигателя
Вариант № __
Выполниль: студент ___ курса группы_________
_____________________________________ __________
Ф.и.о.
Подпись
Приняль: _____________________________ __________
Ф.и.о.
Душанбе 20__
33
Подпись
Приложение 2
Бланк-задания на курсовой проект (курсовую работу)
Форма 24
Технологический университет Таджикистана
Факультет: «Телекоммуникация и профессиональное обучение».
Кафедра «Физика, телекоммуникация и технические дисциплины»
Специальность: 1-430106 – «Технология эффективности энергии и
энергетический менеджмент»
«УТВЕРЖДАЮ»
Зав. кафедрой
____________________ .
«___» _______ 20___ г.
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ (КУРСОВУЮ РАБОТУ)
по предмету________________________________________________________
Студент ___ курса, гр._______ ______________________________________
Ф.и.о.
1. Тема:___________________________________________________________
__________________________________________________________________
2. Исходные данные: _______________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
3. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих
разработке вопросов): ______________________________________________
__________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
4. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных
чертежей)__________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
5. Дата выдачи задания «____» _______________20____г.
6. Срок сдачи студентом законченного проекта (работу)
«_____» ___________20___г.
Руководитель (Ф.И.О., подпись) _____________________________________
Задание принял к исполнению (Ф.И.О., подпись)
__________________________________________________________________
34
Тагоев С.А. - к.т.н., доцент кафедры физики, телекоммуникации
и технических дисциплин Технологического университета
Таджикистана.
Анакулов М.М. - к.т.н., ст. преподаватель кафедры кафедры
физики, телекоммуникации и технических дисциплин
Технологического университета Таджикистана.
Методическое указание по выполнению курсовой работы по
дисциплине «Термодинамика»
Сдано в печать “__” ______ 2018 г.
Подписано в печать “__” ______ 2018 г.
Формат 6084/16. Бумага офсетная.
Усл. изд. л. 2,1.
Тираж 25 экз.
Издательство ТУТ
734061, Душанбе, ул. Н.Карабаева 63/3
35
36