 |
|
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»
ВОЛГОДОНСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ-
ФИЛИАЛ НИЯУ МИФИ
ТЕРМОДИНАМИКА
Методические указания к индивидуальному домашнему заданию
по курсу «Термодинамика и тепло− и массообмен»
 | |||
 | |||
Волгодонск 2011
УДК 621.039.51
Рецензенты:д-р. техн. наук, проф. И.А. Бубликов
д-р. техн. наук. проф. С.Н. Егоров
Кузин С.А., Термодинамика [Текст]: Методические указания к индивидуальному домашнему заданию по курсу «Термодинамика и тепло− и массообмен»/ Сост. С.А. Кузин, Р.П. Заика, П.А. Бударин, С.А. Леонтьев, И.Н. Веселова;М-во образования и науки РФ, Волгодонский институт НИЯУ МИФИ. Волгодонск: ВИТИ НИЯУ МИФИ, 2011. − 60 с. − 50 экз.
Приведены необходимые теоретические сведения для расчета термодинамических циклов и тепловых схем. Дан пример расчета тепловой схемы. Приведены варианты домашних заданий.
Методические указания предназначены для организации самостоятельной работы студентов 3 курсов дневной и вечерней форм обучения специальностей: 14010165 «Тепловые электрические станции»; 14050265 «Котло− и реакторостроение» при выполнении индивидуальных домашних заданий и для проведения практических занятий по дисциплине «Термодинамика».
Ó Волгодонский институт НИЯУ МИФИ, 2011
Ó Кузин С.А., Заика Р.П., Бударин П.А.,
Леонтьев С.А., Веселова И.Н., 2011
СОДЕРЖАНИЕ
| 1. | Введение………………………………………………………………. | |
| 2. | Термодинамические циклы……………………………………… | |
| 2.1 Циклы двигателей внутреннего сгорания…………………….. | ||
| 2.2 Циклы газотурбинных установок…………………………….. | ||
| 2.3 Циклы паротурбинных установок……………………………. | ||
| 2.4 Циклы парогазовых установок………………………………... | ||
| 2.5 Обратные циклы холодильных установок и теплового насоса | ||
| 3. | Теоретические основы расчета тепловых схем………………… | |
| 3.1 Расчет тепловых схем ТЭС и АЭС ……………………………... | ||
| 3.2 Расчет КПД теплосилового цикла……………………………… | ||
| 3.3 Пример решения задач…………………………………………... | ||
| 4. | Содержание, объем и оформление домашнего задания……… | |
| 4.1 Термодинамика…………………………………………………... | ||
| 4.2 ТЭС, АЭС………………………………………………………… | ||
| Исходные данные……………………………………………………. | ||
| Библиографический список ………………………………………… | ||
| Приложение 1 ……………………………………………………….. | ||
| Приложение 2……………………………………………………….. |
Введение
Индивидуальное домашнее задание является обязательным для студентов дневной и вечерней форм обучения специальностей 14010165 «Тепловые электрические станции»; 14050265 «Котло− и реакторостроение».
Методические указания посвящены изучению термодинамических циклов и тепловых схем с целью закрепления знаний по курсам «Термодинамика», «ТЭС и АЭС». В рамках занятий по курсу «Термодинамика» проводятся лабораторные работы и практические занятия.
При выполнении домашнего задания по дисциплине «ТЭС и АЭС» достигаются следующие цели:
- выработать устойчивые навыки расчета тепловых схем ТЭС и АЭС;
- обеспечить усвоение и понимание основных теоретических положений курса «ТЭС и АЭС» на основе анализа результатов расчета типовой тепловой схемы с паротурбинной установкой;
- подтвердить основные принципы оптимального построения тепловых схем электростанций на основе проведенных расчетных оценок;
- получить опыт оценки экономичности теплосилового цикла, выполнить анализ влияния параметров цикла на экономичность;
- упрочить навыки пользования справочной литературой;
- установить связь дисциплины «ТЭС и АЭС» с изученными ранее курсами «Термодинамика» и «Тепло− и массообмен».
Методические указания включают в себя схему и варианты параметров исходных данных, а также необходимые теоретические сведения для расчета термодинамических циклов и тепловых схем. Приведен пример расчета тепловой схемы. Представленный объем материала и его построение позволяет использовать методические указания, как для аудиторной, так и для самостоятельной работы студентов.
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ
Термодинамическим циклом называется непрерывная последовательность термодинамических процессов, в результате которых рабочее тело возвращается в исходное состояние. Различаются прямые и обратные циклы.
В прямом цикле (рис. 1,а)к рабочему телу подводится большее количество теплоты q1(в процессе 1-а-2) при большей температуре и отводится меньшее количество теплоты q2 (в процессе 2-b-1) при более низкой температуре; разность этих значений теплоты равна совершенной работе цикла:
.
В основе теплосиловых установок лежат прямые термодинамические
циклы: за счет подвода теплоты q1совершается полезная работа 
ц.
 |
а) б)
Рис. 1. Прямой (а) и обратный (б) циклы
В обратных циклах (рис. 1,б)к рабочему телу подводится меньшее количество теплоты q2 (в процессе 1-b-2), а отводитсябольшее количество теплоты q1 (в процессе 1-а-2)при более высокой температуре. Обратные циклы лежат в основе холодильных установок и тепловых насосов.
Процессы, из которых состоит цикл, могут быть обратимыми и необратимыми. Если все процессы в цикле обратимы, цикл называется обратимым. Если хотя бы один процесс необратим, то и цикл называется необратимым. Эффективность обратимых циклов оценивается:
•для прямых циклов теплосиловых установок − термическим КПД −
;
•для обратимых циклов холодильных установок − холодильным коэффициентом −
;
•для обратных циклов тепловых насосов − отопительным коэффициентом −
.
Для реализации прямых и обратных циклов необходимы два источника теплоты, одним из которых, как правило, является окружающая среда.
На рис. 2 на примере цикла Карно − цикла, состоящего из двух изотерм и двух изоэнтроп, показано, в каком температурном интервале работают теплосиловые (а), холодильные (б) установки, тепловой насос (в).На рис. 2 Tгор и Tхол − температуры тепловых источников, Т0−температура окружающей среды. Заштрихованные площади на рис. 2 равны величине полезного эффекта. В обратимом цикле Карно изотермические процессы осуществляются при температурах верхнего и нижнего источников.
Для обратимого цикла Карно:
- термический КПД
;
- холодильный коэффициент
;
- отопительный коэффициент
.
Перечисленные параметры не зависят от свойств рабочего тела.
 |
|
|
|
Рис 2. Цикл Карно – цикл теплосиловой (а) и холодильной (б) установок,
теплового насоса (в)