Расчёт и анализ газового цикла ГТУ с регенерацией теплоты

Министерство  образования  и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ижевский Государственный технический университет»

Чайковский  технологический институт (филиал ИжГТУ) 
 
 
 

Кафедра АТ 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине «Теплотехника»

по теме: «Расчёт и анализ газового цикла ГТУ с регенерацией теплоты»№39

«Расчет теплопередачи»№39 
 
 
 
 
 
 

                                                Выполнил: студент  гр. АиАХ1-09з 

                                                Шигаев М.Л.

                                                Проверил: к.т.н., доц. Чепикова Т. П. 
 
 
 
 
 

г. Чайковский 2010 

Содержание

1. Расчет и  анализ газового цикла ГТУ с регенерацией теплоты   4

1.1. Исходные данные          4

1.2. Определение  характеристик газовой смеси      4

а) Определение  молекулярной массы смеси       4

б) Рассчитываем газовую постоянную смеси R_см      4

в) Определение  удельной теплоемкости смеси, при постоянном давлений С_рс 5

г) Определение  удельной теплоемкости смеси, при постоянном объеме С_vсм 5

д) Рассчитываем показатель адиабаты для смеси k     5

1.3. Теоретическое описание цикла        6

1.4. Составляем  таблицу параметров характерных точек цикла   7

1.5. Абсолютная работа цикла         8

1.6. Определение  теплоты, термического КПД и  оптимальной степени   повышения давления цикла         8

1.7. Расчет  изменения термодинамических функций рабочего тела   9

1.8. Определение  изменения энтропии в процессе цикла    10

1.9. Построение  рабочей и тепловой диаграмм цикла     10

1.10. P-V диаграмма          13

1.11. T-S диаграмма           14

1.12. Заключение           15

2. Расчет теплопередач          16

2.1. Расчет  теплопередачи через плоскую  многослойную стенку   16

2.2. Расчет  теплопередачи через цилиндрическую  многослойную стенку  22 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Расчет и анализ газового цикла ГТУ с регенерацией теплоты.

1.1. Исходные данные.

Тип цикла: Цикл ГТУ с изобарным подводом теплоты  с регенерацией теплоты.

Параметры в  характерных точках цикла:

, , ,

Массы компонентов: , , , ,

1.2. Определение характеристик  газовой смеси.

а) Определение молекулярной массы смеси.

,                                     

                                

                                    

 

б) Рассчитываем газовую  постоянную смеси  R_см.

 

                                    

                                    

 
 
 

в) Определение удельной теплоемкости смеси, при постоянном давлений С_рсм

                                              

                              

                              

г) Определение удельной теплоемкости смеси, при постоянном объеме С_vсм

                                                    

                                        

                                        

д) Рассчитываем показатель адиабаты для смеси  k.

 
 
 
 
 

1.3. Теоретическое описание  цикла.

a-c – адиабатное сжатие.

с-с^| - изобарный подвод теплоты q_то.

c^|-z – изобарное расширение с подводом теплоты q₁ при .

z-b – адиабатное расширение.

b-d – изобарное сжатие с отводом теплоты q₂ от рабочего тела в теплообменник при .

d-a – изобарное сжатие с отводом теплоты q₂ в атмосферу.

Процесс а-с  начинается с адиабатного сжатия. Давление и температура в процессе увеличивается, объем уменьшается. В т. c начинается подвод теплоты. Теплоподвод происходит по изобаре c-z. В процессе с-с отработавшие газы поступают в теплообменник. В процессе c-z давление не меняется, рабочее тело расширяется, температура растет. В т. z начинается адиабатное расширение, при котором давление и температура уменьшаются. В т. b начинается отвод теплоты. В процессе b-a отработавшие в турбине газы пропускаются через теплообменник, в котором они отдают часть теплоты воздуху, направляемому после сжатия в компрессоре в камеру сгорания. Цикл замыкается теплоотводом по изобаре b-a, в котором объем и температура уменьшается, давление остается постоянным.

В дальнейшем цикл повторяется. 
 
 
 
 

1.4. Составляем таблицу  параметров характерных точек цикла.

Для точки a:

Из уравнения  состояния идеального газа определим  абсолютный объем  :

Для точки с:

Из уравнения  степени повышения давления определим  давление :

Определим температуру  :

Из соотношения  параметров адиабатного процесса a-c найдем объем :

Для точки z:

, т. к. процесс c-z изобарный.

Найдем абсолютный объем  и температуру :

Для точки b:

Найдем температуру  :

, т. к. процесс а-b изобарный.

Из соотношения  параметров в изобарном процессе b-a найдем абсолютный объем :

 
 
 
 
 

Термодинамические параметры характерных  точек.

Таблица 1

 

1.5. Абсолютная работа  цикла.

Абсолютную  работу цикла определяют по формуле:

, где

- абсолютная работа сжатия  по адиабате a-c

- абсолютная работа расширения  по изобаре c-z

- абсолютная работа расширения  по адиабате z-b

- абсолютная работа сжатия  по изобаре b-a

1.6. Определение теплоты,  термического КПД и оптимальной степени повышения давления цикла.

Подводимая  теплота

 
 
 
 
 

Отводимая теплота

Проверка работы:

Погрешность работы:

%= , что допустимо ( не более 0,1%)

Термический КПД для этого цикла.

Проверка КПД  по общей формуле для всех циклов:

Определим оптимальную  степень повышения давления

1.7. Расчет изменения термодинамических функций рабочего тела.

Определим изменения  энтальпии и внутренней энергий  для каждого процесса цикла по общим формулам:

Для процесса a-c:

Для процесса c-z:

Для процесса z-b:

 
 
 

Для процесса b-a:

1.8. Определение изменения  энтропии в процессе  цикла.

Для процесса a-c:

 т.к. процесс a-c адиабатный.

Для процесса c-z:

Для процесса a-c:

 т.к. процесс z-b адиабатный.

Для процесса b-a: