4509
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова
ТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Методические указания к выполнению курсовой работы
для студентов по направлению подготовки 23.03.01 – Технология транспортных процессов
Воронеж 2016
2
УДК
Белокуров В.П. Транспортная энергетика [Электронный ресурс]: Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов по направлению подготовки 23.03.01 – Технология транспортных процессов / В.П. Белокуров, Р.А., Д.В. Лихачев, Н.И. Злобина, Е.В. Тарасова; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – ЭБС ВГЛТУ.
Печатается по решению учебно-методического совета |
|
|||
ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № 7 от 24 марта 2016 г.) |
|
|||
Рецензент |
заведующий кафедрой |
электротехники и |
автоматики |
|
ФГБОУ |
ВО |
«Воронежский |
государственный |
аграрный |
университет |
имени |
императора |
Петра 1», док. |
техн. наук, |
профессор Д.Н. Афоничев.
Содержание
|
3 |
|
1. |
Введение |
4 |
2. |
Указания по выполнению и оформлению задания № 1 |
5 |
3. |
Содержание задания вариантов 1–5 |
7 |
4. |
Пример расчетов и оформлению задания № 1 |
17 |
5. |
Указания по выполнению и оформлению задания № 2 |
29 |
6. |
Общие методические указания к заданию № 2 |
30 |
7. |
Порядок выполнения задания № 2 |
30 |
8. |
Приложения |
38 |
9. |
Библиографический список |
47 |
ВВЕДЕНИЕ
4
Современные тенденции и перспективы развития промышленности, материально-техническую базу которой и создает машиностроение, связаны прежде всего с развитием комплексных высокопроизводительных, эффективных и экономичных производств, отличающихся увеличением единичных мощностей агрегатов, широким использованием принципов регенерации, утилизации и трансформации различных видов энергии.
Для анализа процессов трансформации различных видов энергии в таких машинах и установках в термодинамике используется метод циклов, сущность которого состоит в том, что путем некоторого упрощения и идеализации реальных процессов, происходящих в машине, ее рабочий процесс описывают рядом последовательных термодинамических процессов, в результате которого рабочее тело (обычно газ) приходит в первоначальное состояние. Такие круговые процессы или циклы могут повторяться неограниченное число раз, каждый раз сопровождаясь определенным перераспределением подводимой извне энергии. Особенно подробно метод циклов рассматривается в термодинамике на примерах циклов тепловых и холодных машин, циклов компрессора и теплового насоса.
Хорошее, твердое знание основ термодинамической теории циклов является абсолютно необходимым для специалистов транспортной энергетики, как впрочем и для других инженерно-технических специалистов.
УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ
5
ЗАДАНИЯ № 1
Задание № 1 по термодинамике выполняется студентами с целью углубления и закрепления учебного материала, изучаемого в первых разделах курса «Транспортная энергетика». Выполнение задания прививает студентам определенные навыки практического применения основных законов идеального газа для анализа и расчетов термодинамических процессов, расширяет их знания об идеализированных циклах реальных машин, позволяет на практическом примере усвоить методику термодинамического анализа и расчета циклов.
Чтобы подготовиться к выполнению задания необходимо:
1.Подробно ознакомиться с содержанием задания, разыскать и уяснить содержание предложенного преподавателем варианта задания.
2.Изучить по конспекту лекций теоретический материал по темам:
«Особенности термодинамического метода исследования», «Первый закон термодинамики», «Управление состояния термодинамической системы», «Теплоемкость газов», «Термодинамические процессы с идеальным газом», «Общая теория циклов».
3.Подобрать по перечню рекомендуемой литературы и получить в библиотеке один из учебников по термодинамике, подробно познакомиться с описанием цикла, предложенного для расчета.
4.Познакомиться с примером расчета и оформления задания № 1, приведенного в настоящих методических указаниях.
Если при выполнении этой подготовительной работы или в процессе расчетов возникают вопросы или неясности, студенту необходимо обращаться к своему преподавателю за консультациями, которые организуются кафедрой еженедельно, в соответствии с расписанием консультаций.
При выполнении домашнего задания необходимо учитывать следующие требования кафедры ОПиБД:
6
1.Домашнее задание должно быть написано ясным, разборчивым почерком и опрятно оформлено. Оно должно начинаться титульным листом, подписанным студентом и завершаться сводной таблицей исходных данных
ирезультатов расчета, форма которых приведена в приложениях. Весь графический материал выполняется мягким карандашом на миллиметровой бумаге с указанием размерностей и нанесением размерной сетки.
2.Все расчеты необходимо проводить в международной системе измерений физических величин (система СИ). Справочные данные из устаревших справочников или учебников переводить в систему СИ перед использованием в расчетах.
3.Все вычисления приводить с необходимыми пояснениями, в развернутом виде (по аналогии с помещенными ниже примерами). Результаты вычислений, если это размерные величины, должны иметь определенную размерность.
4.Все справочные данные, основные расчетные формулы и теоретические положения должны приводиться со ссылкой на использованные литературные источники.
Впроцессе выполнения задания рекомендуется последовательно заполнять сводную таблицу исходных данных и результатов расчета, что заметно сократит время на отыскание необходимых численных значений.
7
СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАНИЯ ВАРИАНТОВ I–V
Для заданного варианта цикла теплового двигателя выполнить следующие теоретические, расчетные и графические работы:
1.Дать краткое описание цикла в целом и характеристику каждого его процесса.
2.Определить параметры (р, , Т, S) всех характерных точек цикла.
3.Провести полный термодинамический расчет каждого процесса.
4.Вычислить термодинамические характеристики цикла.
5.Вычислить термический к.п.д. идеализированного цикла, у которого теплообменом в процессах сжатия и расширения пренебрегают.
6.Вычислить термический к.п.д. цикла Карно, осуществляемого в том же интервале температур и энтропий.
7.Изобразить цикл в p- и T-S координатах.
8.Определить коэффициент заполнения цикла.
9.Определить среднеинтегральную температуру процесса отвода тепла.
Во всех случаях в качестве рабочего тела принимать воздух. Расчет вести на 1 кг. Зависимость теплоемкости от температуры учитывать обязательно.
ЗАДАНИЕ I
Цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом тепла задан параметрами ____ и ____ и значениями величин ____,
=____, ____, n1 =____, n2 =_____.
3 4
p
n2
2
5
n1 1
v
1 2 – степень сжатия;
p3 p2 – степень повышения давления;
4 3 – степень предварительного
расширения;
n1 – показатель политропы сжатия;
n2 – показатель политропы расширения.
8
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
Варианты заданий |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
p1 , |
T1 , |
|
|
|
|
n1 |
n2 |
|
п/п |
МПа |
0К |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
8 |
|
1 |
0,093 |
285 |
16,0 |
1,21 |
|
1,40 |
1,32 |
1,29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
0,097 |
290 |
17,6 |
1,36 |
|
1,38 |
1,37 |
1,27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
0,104 |
293 |
19,0 |
1,24 |
|
1,32 |
1,31 |
1,28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
0,112 |
299 |
21,8 |
1,26 |
|
1,41 |
138 |
1,31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
0,108 |
301 |
24,0 |
1,40 |
|
1,24 |
1,35 |
1,26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
0,110 |
310 |
21,4 |
1,43 |
|
1,36 |
1,34 |
1,31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
0,099 |
294 |
16,0 |
1,38 |
|
1,38 |
1,39 |
1,22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
0,089 |
280 |
15,6 |
1,24 |
|
1,34 |
1,37 |
1,29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
0,104 |
297 |
24,0 |
1,28 |
|
1,21 |
1,34 |
1,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
0,102 |
301 |
16,5 |
1,37 |
|
1,31 |
1,32 |
1,28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
0,110 |
311 |
17,8 |
1,39 |
|
1,41 |
1,31 |
1,27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
0,108 |
302 |
19,8 |
1,32 |
|
1,28 |
1,37 |
1,32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
0,110 |
306 |
21,3 |
1,28 |
|
1,31 |
1,39 |
1,31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
0,111 |
310 |
20,4 |
1,28 |
|
1,42 |
1,41 |
1,36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
0,112 |
312 |
21,0 |
1,40 |
|
1,31 |
1,29 |
1,27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
0,097 |
303 |
15,3 |
1,29 |
|
1,36 |
1,32 |
1,27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
0,099 |
278 |
16,1 |
1,35 |
|
1,48 |
1,27 |
1,22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
0,172 |
302 |
21,2 |
1,28 |
|
1,21 |
1,31 |
1,29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
0,135 |
305 |
18,6 |
1,33 |
|
1,43 |
1,39 |
1,38 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
0,092 |
276 |
19,4 |
1,62 |
|
1,32 |
1,22 |
1,21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
0,153 |
284 |
23,4 |
1,21 |
|
1,47 |
1,40 |
1,34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
0,191 |
297 |
15,3 |
1,57 |
|
1,40 |
1,35 |
1,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
23 |
0,182 |
288 |
18,1 |
1,60 |
|
1,35 |
1,37 |
1,23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
0,202 |
300 |
18,5 |
1,27 |
|
1,37 |
1,29 |
1,20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
0,174 |
290 |
17,3 |
1,32 |
|
1,43 |
1,27 |
1,24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
26 |
0,143 |
280 |
15,6 |
1,46 |
|
1,48 |
1,36 |
1,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27 |
0,192 |
295 |
20,6 |
1,29 |
|
1,46 |
1,34 |
1,27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28 |
0,114 |
287 |
14,6 |
1,40 |
|
1,34 |
1,38 |
1,27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29 |
0,119 |
279 |
19,1 |
1,38 |
|
1,51 |
1,36 |
1,22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
0,107 |
315 |
18,5 |
1,46 |
|
1,40 |
1,33 |
1,26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9
ЗАДАНИЕ II
Цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания с изобарным подводом тепла задан параметрами _______ и _______ и значениями величин _______,
_____, n1 =_____, n2 =_____.
p 2 3
|
|
n2 |
|
|
|
4 |
|
n1 |
|
||
|
1 |
||
|
|
1 2 – степень сжатия;
3 2 – степень предварительного
расширения;
n1 – показатель политропы сжатия;
n2 – показатель политропы расширения.
v
Таблица 2
Варианты заданий
№ |
p1 , |
T1 , |
|
|
n1 |
n2 |
|
п/п |
МПа |
0К |
|||||
|
|
|
|
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
1 |
0,1 |
333 |
12,1 |
1,67 |
1,32 |
1,28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
0,12 |
293 |
12,7 |
1,52 |
1,37 |
1,31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
0,098 |
297 |
14,3 |
1,42 |
1,40 |
1,33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
0,101 |
300 |
16,4 |
1,58 |
1,34 |
1,26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
0,11 |
321 |
17,2 |
1,61 |
1,34 |
1,31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
0,096 |
332 |
15,4 |
1,38 |
1,39 |
1,32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
0,11 |
308 |
13,7 |
1,62 |
1,28 |
1,27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
0,122 |
308 |
14,2 |
1,48 |
1,37 |
1,28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
0,114 |
319 |
15,6 |
1,35 |
1,34 |
1,26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
0,096 |
331 |
16,3 |
1,29 |
1,38 |
1,24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
0,099 |
309 |
13,9 |
1,36 |
1,35 |
1,26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
0,107 |
296 |
17,1 |
1,47 |
1,37 |
1,31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
0,102 |
298 |
18,4 |
1,52 |
1,33 |
1,29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
0,112 |
299 |
12,8 |
1,42 |
1,34 |
1,24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
10
Продолжение таблицы 2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
15 |
0,106 |
304 |
14,6 |
1,38 |
1,36 |
1,32 |
|
|
|
|
|
|
|
16 |
0,097 |
298 |
14,4 |
1,34 |
1,37 |
1,31 |
|
|
|
|
|
|
|
17 |
0,116 |
304 |
15,8 |
1,57 |
1,34 |
1,29 |
|
|
|
|
|
|
|
18 |
0,092 |
297 |
13,2 |
1,44 |
1,40 |
1,32 |
|
|
|
|
|
|
|
19 |
0,123 |
299 |
14,8 |
1,36 |
1,37 |
1,32 |
|
|
|
|
|
|
|
20 |
0,115 |
311 |
13,6 |
1,27 |
1,34 |
1,27 |
|
|
|
|
|
|
|
21 |
0,121 |
296 |
17,2 |
1,43 |
1,28 |
1,26 |
|
|
|
|
|
|
|
22 |
0,119 |
312 |
18,1 |
1,61 |
1,38 |
1,31 |
|
|
|
|
|
|
|
23 |
0,110 |
327 |
16,5 |
1,52 |
1,36 |
1,24 |
|
|
|
|
|
|
|
24 |
0,115 |
316 |
15,8 |
1,37 |
1,33 |
1,32 |
|
|
|
|
|
|
|
25 |
0,120 |
304 |
16,6 |
1,32 |
1,37 |
1,31 |
|
|
|
|
|
|
|
26 |
0,124 |
294 |
14,7 |
1,51 |
1,32 |
1,28 |
|
|
|
|
|
|
|
27 |
0,117 |
317 |
14,3 |
1,43 |
1,36 |
1,26 |
|
|
|
|
|
|
|
28 |
0,096 |
308 |
17,3 |
1,34 |
1,34 |
1,27 |
|
|
|
|
|
|
|
29 |
0,099 |
297 |
15,5 |
1,38 |
1,35 |
1,25 |
|
|
|
|
|
|
|
30 |
0,113 |
311 |
15,9 |
1,29 |
1,36 |
1,23 |
|
|
|
|
|
|
|
31 |
0,123 |
318 |
16,1 |
1,31 |
1,37 |
1,26 |
|
|
|
|
|
|
|
32 |
0,096 |
315 |
17,2 |
1,42 |
1,33 |
1,27 |
|
|
|
|
|
|
|
33 |
0,117 |
293 |
13,2 |
1,28 |
1,34 |
1,25 |
|
|
|
|
|
|
|
34 |
0,112 |
305 |
14,8 |
1,52 |
1,37 |
1,24 |
|
|
|
|
|
|
|
35 |
0,121 |
296 |
18,1 |
1,43 |
1,35 |
1,23 |
|
|
|
|
|
|
|