Расчёт и анализ газового цикла ГТУ с регенерацией теплоты

Автор: Пользователь скрыл имя, 13 Января 2012 в 17:17, курсовая работа

Описание работы

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.

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 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

Работа содержит 1 файл

Курсовая Теплотехника (правильно).doc

— 961.50 Кб (Скачать)

    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 расширения и сжатия в  координатах вычислим параметры промежуточных точках в этих процессах.

    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.

  1. При увеличении степени предварительного расширения увеличивается термический КПД цикла.
  2. При уменьшении температуры в т. а и увеличении температуры в т. b увеличивается термический КПД цикла

      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 твердую  стенку:

    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 поверхности  паропровода с первой изоляцией:

     
     

     

    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