Организация перевозок и управление на транспорте 2

СОДЕРЖАНИЕ: Федеральное агентство по образованию РФ Ангарская государственная техническая академия Кафедра «Управление на автомобильном транспорте» КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Федеральное агентство по образованию РФ

Ангарская государственная техническая академия

Кафедра «Управление на автомобильном транспорте»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине: «ТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКА»

«Организация перевозок и управление на транспорте»

Выполнил:

студент гр. УАТу-07-1

Чернов И.И.

Проверил:

Доцент Щербин С.А.

Ангарск 2009

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ 1 2
ЗАДАНИЕ 2 11
ЗАДАНИЕ 3 13
ЛИТЕРАТУРА 17

ЗАДАНИЕ 1

В одном температурном диапазоне осуществляются четыре цикла, изображенных на рис. 19: цикл Карно, цикл Отто, цикл Дизеля, цикл газотурбинной установки.

Произвести термодинамический анализ циклов: определить параметры состояния рабочего тела в характерных точках, совершаемую работу, количество подведенной и отведенной теплоты, термический кпд, степень сжатия, степень предварительного расширения и степень повышения давления.

Завершив расчетную часть, необходимо заполнить таблицу с основными результатами, построить рассмотренные циклы в масштабе на p -диаграмме. Произвести анализ полученных результатов и сделать письменный вывод о том, какой цикл наиболее эффективен в данных условиях, с объяснением причин различий в значениях термического кпд, указанием достоинств и недостатков реально действующих тепловых двигателей (карбюраторного, дизельного, ГТУ).

Исходные данные для расчета приведены в табл. 1.

Таблица 1

Исходные данные к заданию 1

Номер

варианта

 к R , Дж/(кг·К) t 1 , о С

р 1 ,

МПа

 t 3 , о С

р 3 ,

МПа

 , Дж/(кг·К)
9 1,4 287 27 0,1 1960 6.1 720

Последовательность расчета

1. Расчет параметров состояния рабочего тела в характерных точках циклов.

1.1. Удельный объем рабочего тела в начальном состоянии (точка 1)

, м3 /кг.

.

1.2. Параметры состояния рабочего тела в конце процесса сжатия.

Поскольку процесс 2-3 изотермический, то T 2 = T 3 ;

, м3 /кг;

, Па.

;

= 8 6 2 9 3 51 2, 20 .

Цикл Отто (точка 2/ ).

Так как сгорание топлива (процесс 2/ -3) происходит при постоянном объеме, то , м3 /кг;

, Па;

, К.

;

;

Цикл Дизеля и газотурбинной установки (точка 2// ).

Так как сгорание топлива (процесс 2// -3) происходит при постоянном давлении, то ;

, м3 /кг;

, К.

;

= 883,37

1.3. Удельный объем рабочего тела в конце процесса подвода теплоты (сгорания топлива), точка 3

, м3 /кг.

= 0,13 .

1.4. Параметры состояния рабочего тела в конце процесса адиабатного расширения.

Поскольку процесс 4-1 изотермический, то T 4 = T 1 ;

, м3 /кг;

, Па.

;

.

Цикл Отто и цикл Дизеля (точка 4/ ).

Так как отвод теплоты от рабочего тела (процесс 4/ -1) происходит при постоянном объеме, то ;

, Па;

, К.

;

.

Цикл газотурбинной установки (точка 4// ).

Так как отвод теплоты от рабочего тела (процесс 4// -1) происходит при постоянном давлении, то ;

, м3 /кг;

, К.

;

.

2. Расчет основных термодинамических характеристик двигателей внутреннего сгорания

2.1. Цикл Карно:

– удельное количество теплоты, подведенной при постоянной температуре (процесс 2-3)

Дж/кг;

;

– удельное количество теплоты, отведенной при постоянной температуре (процесс 4-1)

Дж/кг;

;

– термический коэффициент полезного действия

, проверка: ;

, проверка: ;

– удельная работа цикла

Дж/кг.

2.2. Цикл Отто:

– удельное количество теплоты, подведенной при постоянном объеме (процесс 2/ -3)

Дж/кг;

;

– удельное количество теплоты, отведенной при постоянном объеме (процесс 4/ -1)

Дж/кг;

;

– степень сжатия

;

– степень предварительного расширения

– степень повышения давления

– термический коэффициент полезного действия

, проверка: ;

, проверка: ;

– удельная работа цикла

Дж/кг.

.

2.3. Цикл Дизеля:

– удельное количество теплоты, подведенной при постоянном давлении (процесс 2// -3)

Дж/кг,

где - средняя удельная теплоемкость рабочего тела при постоянном давлении, Дж/(кг·К);

,

;

– удельное количество теплоты, отведенной при постоянном объеме (процесс 4/ -1)

Дж/кг;

;

– степень сжатия

– степень предварительного расширения

– степень повышения давления

– термический коэффициент полезного действия

, проверка: ;

, проверка: ;

– удельная работа цикла

Дж/кг.

.

2.4. Цикл газотурбинной установки:

– удельное количество теплоты, подведенной при постоянном давлении (процесс 2// -3)

Дж/кг;

;

– удельное количество теплоты, отведенной при постоянном давлении (процесс 4// -1)

Дж/кг;

;

– степень сжатия

– степень предварительного расширения

;

– степень повышения давления рабочего тела в компрессоре

– термический коэффициент полезного действия

, проверка: ;

, проверка: ;

– удельная работа цикла

Дж/кг.

.

ЗАДАНИЕ 2

Для компрессора, сжимающего воздух перед камерой сгорания в газотурбинной установке (рис. 12), определить теоретическую работу, затрачиваемую на сжатие 1 кг воздуха и конечную температуру газа. Компрессор считать идеальным. Расчет произвести для политропного и адиабатного сжатия в одноступенчатом, трехступенчатом, пятиступенчатом и семиступенчатом компрессорах.

Завершив расчетную часть, необходимо заполнить таблицу с основными результатами, построить в масштабе индикаторные диаграммы рабочих процессов для одно- и трехступенчатого компрессоров в координатах pV (рис. 22). Начертить графики зависимости конечной температуры газа T к и работы сжатия a от числа ступеней компрессора x . Произвести анализ полученных результатов и сделать письменный вывод о том, какой из компрессоров целесообразно использовать в данном случае и почему.

Исходные данные для расчета приведены в табл. 2 и соответствуют заданию 1.

Таблица 2

Исходные данные к заданию 2

Номер

варианта

 n k

R ,

Дж/(кг·К)

 t н , о С р н , МПа р к , МПа
9 1,2 1,4 287 27 0,1 4,4

Последовательность расчета

1. Удельный объем рабочего тела в начальном состоянии

, м3 /кг.

2. Одноступенчатый компрессор (x =1).

2.1. Работа, затрачиваемая на сжатие 1 кг воздуха:

- политропное сжатие

Дж/кг;

;

2.2. Конечная температура газа:

- политропное сжатие

, К;

;

3. Трехступенчатый компрессор (x =3).

3.1. Степень увеличения давления воздуха в каждой ступени компрессора

3.2. Работа, затрачиваемая на сжатие 1 кг воздуха:

- политропное сжатие

Дж/кг;

;

3.3. Конечная температура газа:

- политропное сжатие

, К;

;

ЗАДАНИЕ 3

В сопле Лаваля, установленном в газовой турбине, происходит адиабатное расширение продуктов сгорания топлива от давления p 1 и температуры t 1 до давления p 2 . Определить геометрические размеры сопла, а также скорость и температуру газа на выходе. Входной скоростью продуктов сгорания и трением в канале сопла пренебречь.

По полученным размерам начертить эскиз сопла Лаваля в масштабе.

Исходные данные для расчета приведены в табл. 3 и соответствуют заданиям 1 и 2.

Таблица 3

Исходные данные к заданию 3

Номер

варианта

m ,

кг/с

 k

R ,

Дж/(кг·К)

 t 1 , о С р 1 , МПа p 2 , МПа
9 0,9 1,4 287 1790 4,4 0,1

Последовательность расчета

1. Критическое отношение давлений

.

2. Удельный объем газа во входном сечении сопла

, м3 /кг.

.

3. По условию задачи соотношение давлений меньше критического, поэтому скорость газа в минимальном сечении сопла будет равна местной скорости звука:

, м/с.

.

4. Учитывая, что в минимальном сечении сопла Лаваля устанавливается критическое соотношение давлений , удельный объем газа в минимальном сечении сопла составит

, м3 /кг.

.

5. Площадь и диаметр минимального сечения сопла

, м2 ;

, м.

;

.

6. Скорость газа в устье сопла

, м/с.

.

7. Удельный объем газа в устье сопла

, м3 /кг.

.

8. Площадь и диаметр выходного сечения сопла

, м2 ;

;

, м.

м.

9. Длина расширяющейся части сопла

, м.

м.

10. Длина суживающейся части принимается равной диаметру минимального сечения сопла , а диаметр можно принять равным диаметру выходного сечения .

10. Длина суживающейся части принимаю равной диаметру минимального сечения сопла = 16,75 * 10-3 , а диаметр можно принять равным диаметру выходного сечения = 36,61 * 10-3 .

11. Температура газа на выходе из сопла

, К.

.

Скачать архив с текстом документа