Автор: Пользователь скрыл имя, 13 Января 2012 в 17:17, курсовая работа
Теплопередача – процесс теплообмена между двумя теплоносителями (движущейся средой, используемой для переноса теплоты) через разделяющую их стенку.
Коэффициент теплопередачи k характеризует интенсивность передачи теплоты от одной жидкости к другой через разделяющую их стенку и численно равен количеству теплоты, которое передается через единицу поверхности стенки в единицу времени при разности температур между жидкостями в 1 К. Он зависти от коэффициента теплоотдачи, от толщины стенки и от коэффициента теплопроводности.
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 Rсм 4
в) Определение удельной теплоемкости смеси, при постоянном давлений Срс 5
г) Определение удельной теплоемкости смеси, при постоянном объеме Сvсм 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
Сводная таблица ТД-функций
Таблица 2
Процессы | L, |
Q, |
|||
a-c | -819,91 | - | 1129,44 | 819,91 | 0 |
c-z | 1062,72 | 3049,5 | 3878,28 | 2815,4 | 4434,59 |
z-b | 2213,75 | - | -3049,49 | -2213,75 | 0 |
b-a | -536,59 | -1129,44 | -1958,23 | -1421,6 | -4434,59 |
1919,97 | 1920,06 | 0 | 0 | 0 |
1.9. Построение рабочей и тепловой диаграмм цикла.
Для изображения
политропных процессов
Процесс а-с
Возьмем , ,
Процесс z-b
Возьмем промежуточные точки
, ,
Для изображения изобарных процессов c-z и b-a в T-s координатах примем промежуточные значения температур этих процессов и вычислим изменение энтропии для промежуточных процессов с-3 и b-4:
Процесс c-z
Возьмем , ,
Процесс b-a
Возьмем промежуточные точки
, ,
1.12. Заключение
Эффективность работы двигателя определяется КПД и чем он выше, тем более эффективна эта работа.
Анализируя формулу, получаем, что КПД увеличился при увеличении подводимой теплоты q1 и уменьшении отводимой q2. Увеличение q1 производится за счет увеличения давления и температуры. Давление и температура изменяются путем изменения степени сжатия, степени повышения давления, степени предварительного расширения и показателя адиабаты.
Чем больше степень повышения давления в компрессоре, тем больше КПД будет выдавать газотурбинная установка. Степень повышения давления соответствует сжатию воздуха в компрессоре.
Для увеличения степени повышения давления увеличивать выходящее из камеры сгорания ГТУ давления и уменьшать давление в компрессоре.
Примеры увеличения КПД:
: ;
;
;
;
2. Расчет теплопередач
2.1. Расчет теплопередачи через плоскую многослойную стенку
2.1.1. Исходные данные
, , , , , ,
,
Найти:
2.1.2. Определение коэффициента теплопередачи
2.1.3. Определение плотности теплового потока
2.1.4. Определение температур поверхностей
Для определения температуры стенок и составим уравнения для плотности теплового потока. Так как тепловой поток один и тот же во всех трех процессах, то получим следующие выражения:
а) плотность теплового потока от горячего газа к стенке по формуле
Ньютона – Рихмана:
б) плотность
теплового потока, обусловленная
теплопроводностью через
в) плотность теплового потока от второй поверхности стенки к воздуху:
Из этих уравнений найдем соответствующие разности температур:
Отсюда необходимые значения температур равны:
Температура стенки со стороны газа:
Температура стенки со стороны воды:
2.1.5. Определение коэффициента теплопередачи через стенку и слой накипи
2.1.6. Определение плотности теплового потока (с накипью)
2.1.7. Определение значения температур (с накипью)
Температура стенки со стороны газа:
Температура на границе стенки и накипи:
Температура накипи со стороны воды:
2.1.8. Определение термического сопротивления (с накипью)
От газа к поверхности стенки:
Сопротивление стенки:
Сопротивление накипи:
От накипи к жидкости:
Таблица 3
q, |
k, |
||||||||
Значение с накипью | 25415 | 44,2 | 191 | 170 | 153 | 0,0208333 | 0,0003125 | 0,000064 | 0,0008333 |
Значение без накипи | 26392 | 45,9 | 171 | 153 | - | - | - | - | - |
2.1.9. Заключение
При отложении накипи на наружной теплопередающей поверхности, например радиаторов смазочных систем или охлажденных двигателей и других теплообменных аппаратов, получается дополнительный слой с низким коэффициентом теплопроводности. Это является причиной снижения теплообмена и возможности перегрева двигателя. Таким образом, при увеличении числа слоев стенки, возрастает полное термическое сопротивление стенки и уменьшается тепловой поток.
При этом
увеличивается температура в
цилиндрах двигателя и происходит
сгорание горюче – смазочного материала(масла),
что приводит к отложению нагара
на стенках цилиндра. Поэтому происходит
сильный нагрев и расширение деталей поршневой
группы, что может привести к заклиниванию
двигателя.
2.2. Расчет теплопередачи через цилиндрическую многослойную стенку
2.2.1. Исходные данные
, , , , ,
, , , ,
2.2.2. Определение линейного коэффициента теплопередачи
2.2.3. Определение линейной плотности теплового потока
2.2.4. Определение полного термического сопротивления
2.2.5. Определение температур поверхностей
Температуры поверхностей определим из уравнения плотности теплового потока:
Температура от пара к внутренней поверхности паропровода:
Температура
соприкосновения внешней
Температура соприкосновения изоляций:
Температура поверхности второго изолятора:
2.2.6. Определение термического сопротивления
От газа к поверхности трубы:
Сопротивление стенки:
Сопротивление первого изолятора:
Сопротивление второго изолятора:
От второго изолятора к окружающей среде:
Таблица 4
, C | , C | , C | , C | , | , | , | , | , | , | , | , |
712,3 | 711,1 | 438,3 | 271 | 0,070170 | 0,118948 | 23,866348 | 25,706940 | 0,772200 | 345,2115843 | 0,181719 | 5,503 |
Информация о работе Расчёт и анализ газового цикла ГТУ с регенерацией теплоты