Методические указания и задания к выполнению контрольных работ для студентов инженерного факультета по специальностям 110301 и 110304

Тема 7. Термодинамический анализ процессов в компрессорах Программа Назначение я классификация компрессоров. Техническая работа в комп­рессоре. Работа, затрачиваемая на привод компрессора. Изотермическое и по-литропное сжатие. Индикаторная диаграмма. Отличие индикаторной диаграм­мы действительного цикла от теоретического. Понятие о многоступенчатом сжатии. Изображение в  диаграммах процессов в компрессорах для одно- и многоступенчатого сжатия. Определение эффективной мощности, за­трачиваемой на привод компрессора, и понятие о внутреннем относительном к. п. д. Методические указания Из-за широкого распространения в промышленности компрессоров термо­динамический анализ работы компрессоров имеет большое значение в подго­товке студентов-технологов. Ознакомившись с конструктивной схемой и рабо­той поршневых и центробежных компрессоров, необходимо обратить внима­ние на то, что процессы всасывания и выталкивания, изображенные на инди­каторной диаграмме горизонтальными линиями, нельзя рассматривать как изо­барные, так как в этих процессах не происходит изменения состояния, а про­исходит изменение количества всасываемого или выталкиваемого рабочего те­ла. Необходимо уделить должное внимание изображению термодинамических процессов в диаграммах. Сравнить изотермическое, адиабатное и политропное сжатие рабочего тела. Уяснить влияние вредного пространства на работу поршневого компрессора. В связи с применением высокого давления в некоторых технологических аппаратах разобрать принципы работы много­ступенчатых компрессоров. Литература: [1], с. 217—228. Вопросы для самопроверки 1. Назначение компрессоров. 2. Классификация компрессоров. 3. Принцип действия поршневого компрессора и изображение работы компрессора в рv-диаграмме. 4. Какой процесс сжатия в поршневом компрессоре наиболее выгод­ный? 5. Можно ли получить газ высокого давления в одноступенчатом комп­рессоре? 6. Как определяется работа, затрачиваемая на привод компрессора? 7. Как определяется техническая работа компрессора? 8. Чем вызвано приме­нение нескольких ступеней сжатия в многоступенчатом компрессоре? 9. Чем отличаются центробежные компрессоры от поршневых? 10. Приведите описа­ние многоступенчатого компрессора. 11. Как влияет вредное пространство на работу компрессора? 12. Как определяется эффективная мощность, затрачи­ваемая на привод компрессора? 13. Как определяется внутренний относитель­ный к. п. д. компрессора? 1.8 Циклы двигателей внутреннего сгорания. Циклы газотурбинных установок Программа Классификация поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Изо­бражение циклов ДВС в pv- и Ts-диаграммах. Анализ и сравнение циклов поршневых двигателей внутреннего сгорания. Определение термического к. п. д. и влияние параметров цикла ДВС на увеличение к. п. д. Преимущества газо­турбинных установок по сравнению с поршневыми ДВС. Циклы газотурбин­ных установок. Цикл газотурбинной установки с подводом теплоты при посто­янном давлении. Цикл газотурбинной установки с подводом теплоты при по­стоянном объеме. Изображение циклов в диаграммах. Анализ и сравнение циклов газотурбинных установок. Определение термического к. п. д. и методы повышения к. п. д. газотурбинных установок. Методы анализа цик­лов теплоэнергетических установок. Эксергетический метод анализа циклов. Методические указания Термодинамический анализ циклов двигателей внутреннего сгорания про­водится при допущении термодинамической обратимости процессов, составля­ющих цикл. Для простоты анализа циклов ДВС в качестве рабочего тела применяют идеальный газ с постоянной теплоемкостью. Разность температур между источником теплоты и рабочим телом счи­тают бесконечно малой, а подвод теплоты к рабочему телу осуществляют от внешних источников теплоты, а не за счет сжигания топлива. Научиться ана­лизировать различные циклы, пользуясь при этом  диаграммами. При рассмотрении действительных процессов обратить внимание на отличие инди­каторных диаграмм от теоретического идеального цикла. Проанализировать уравнение для определения термического к. п. д. различных циклов и влияние основных параметров на величину термического к. п. д. Следует разобраться в вопросе об экономичности циклов ДВС. При сравне­нии экономичности рассматриваемых циклов при одинаковых степенях сжатия следует помнить, что наиболее экономичным будет цикл с изохорным подво­дом теплоты. Если же сравнение экономичности производить при одинаковых максимальных давлениях и температурах, то максимальный к. п. д. имеет цикл с изобарным подводом теплоты, а наименьший — цикл с изохорным подводом теплоты. При рассмотрении газотурбинных установок (ГТУ) обратить внимание на преимущества их перед поршневыми двигателями внутреннего сгорания. Разо­брать принцип работы газотурбинных установок, знать схемы установок и уметь анализировать их работу, используя диаграммы pv и Ts. Понять прин­цип получения уравнения термического к. п. д., внутреннего относительного к. п. д. и эффективного к. п. д. газотурбинных установок, обратить внимание на физический смысл этих понятий. Запомнить, что при сравнении циклов ГТУ при различных степенях повышения давлений и одинаковых максимальных температурах наибольший к. п. д. имеет цикл с изобарным подводом теплоты. Разобрать методы повышения термического к. п. д. и помнить, что регенера­ция теплоты, ступенчатое сжатие и ступенчатый подвод теплоты значительно повышают к. п. д. газотурбинной установки, а идеальный цикл при этом при­ближается к обобщенному циклу Карно. Литература: [1], с. 230—241, 244—254. Вопросы для самопроверки 1. Приведите определение понятия «двигатель внутреннего сгорания». 2. Как классифицируются теоретические циклы двигателей внутреннего сгора­ния? 3. Изобразите тепловой процесс цикла ДВС с подводом теплоты при v = const в диаграммах pv и Ts. 4. Как определяется термический к. п. д цикла ДВС с подводом теплоты при v = const? 5. Почему в циклах ДВС с под­водом теплоты при v = const нельзя применять высокие степени сжатия? 6. Изобразите идеальный цикл двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при р = const в pv- и Ts-диаграммах. 7. Как определяется термиче­ский к. п. д. цикла ДВС с подводом теплоты при р = const? 8. Изобразите идеальный цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты в pv- и Ts-диаграммах. 9. Как определяется термический к. п. д. и полезная работа в цикле? 10. Почему термический к. п. д. цикла ДВС при р = const больше, чем в цикле при v = const? 11. Какие преимущества имеют газотурбинные установки по сравнению с двигателями, внутреннего сгорания? 12. Приведите принципиальную схему газотурбинной установки с подводом теплоты при v = const. Изобразите тепловой процесс в pv- и Ts-диаграммах. 13. Приведите принципиальную схему газотурбинной установки с подводом теплоты при р = const. Изобразите тепловой процесс в pv- и Ts-диаграммах. 14. Что называется внутренним относительным к. п. д. газотурбинной установ­ки и как он определяется? 15. Что называется эффективным к. п. д. газотур­бинной установки и как он определяется? 16. Назовите методы повышения термического к. п. д. газотурбинной установки. 17. Приведите сравнительную характеристику идеальных циклов газотурбинных установок. 18. В чем сущ­ность эксергетического метода анализа циклов? 1.9 Циклы паросиловых установок Программа Основной цикл паросиловой установки — цикл Ренкина. Принципиальная схема паросиловой установки. Изображение идеального цикла Ренкина в pv-, Ts- и ts-диаграммах. Определение термического к. п. д. цикла Ренкина. Влия­ние основных параметров на термический к. п. д. цикла Ренкина. Способы по­вышения экономичности паросиловых установок. Цикл со вторичным перегре­вом пара, регенеративный цикл, бинарные и парогазовые циклы. Основы теп­лофикации. Понятие о внутреннем, относительном и эффективном к. п. д. паро­силовых установок. Понятие о циклах атомных силовых установок. Методические указания Циклы паросиловых установок являются основой советской теплоэнерге­тики. Поэтому повышению эффективности паросиловых установок в настоя­щее время уделяется большое внимание. Прежде всего необходимо изучить историю развития теории циклов паросиловых установок, ее современное со­стояние и перспективы развития. Особое внимание следует уделить основному циклу паросиловой установки. Разобрать принципиальную схему установки. Следует знать, что за основной цикл принят идеальный цикл Ренкина. В этом цикле осуществляется полная конденсация рабочего тела в конденсаторе, по­этому для подачи питательной воды в паровой котел вместо громоздкого ма­лоэффективного компрессора используется питательный насос, который имеет малые габариты и высокий к. п. д. Исследование основного цикла осуществ­ляется с помощью pv-, Ts- и hs-диаграмм. Умение анализировать циклы с по­мощью диаграмм является обязательным. Разобрать вывод уравнения для опре­деления термического к. п. д. цикла Ренкина. Исследование термического к. п. д. при различных начальных и конечных состояниях пара позволяет сделать вы­вод, что увеличение начального давления и температуры, а также снижение давления в конденсаторе приводят к росту к. п. д. паросиловой установки, и в итоге — значительная экономия топлива. Повышение к. п. д. достигается путем изменений в самом цикле. Эти изменения приводят к созданию циклов, из которых наибольший интерес представляют: с вторичным перегревом пара, регенеративный, парогазовый и бинарные. Несмотря на снижение термического к. п. д. в теплофикационном цикле, метод комбинированной выработки тепло­вой энергии является наиболее прогрессивным. Комбинированное производство теплоты и электроэнергии значительно снижает расход топлива по сравнению с раздельной выработкой, поэтому развитие теплофикации в РФ имеет большое народнохозяйственное значение. При изучении темы ознакомиться с общими понятиями термодинамических циклов атомных установок. Этой отрасли народного хозяйства при­надлежит будущее. Литература: [1], с. 259—277, 280—287. Вопросы для самопроверки 1. В чем принципиальное отличие паросиловой установки от двигателей внутреннего сгорания? 2. Приведите принципиальную схему паросиловой уста­новки. 3. Изобразите идеальный цикл Ренкина в ри-диаграмме. 4. Изобразите идеальный цикл Ренкина в Ts-диаграмме. 5. Изобразите идеальный цикл Рен­кина в ts-диаграмме. 6. В чем отличие цикла Ренкина от цикла Карно? 7. Как определить термический к. п. д. цикла Ренкина? 8. Как и почему изменяется термический к. п. д. цикла Ренкина при увеличении начальных параметров во­дяного пара? 9. Каково влияние конечных параметров водяного пара на величину термического к. п. д. цикла Ренкина? 10. Покажите с помощью hs-диаграммы, как изменяется влажность пара в конце адиабатного расшире­ния при повышении начального давления при неизменной начальной темпе­ратуре и конечном давлении пара? 11. Для каких целей в паросиловой уста­новке используют вторичный перегрев пара? 12. Объясните работу регенера­тивного цикла паросиловой установки с помощью ts-диаграммы. 13. Приведи­те описание бинарного цикла. 14. Что такое внутренний относительный к. п. д. паросиловой установки и как его определяют? 15. В чем преимущество ком­бинированной выработки теплоты и электроэнергии? 16. Как определяют удель­ный расход пара в паросиловой установке? 17. Как определяют эффек­тивный к. п. д. паросиловой установки? 18. В чем сущность парогазо­вого цикла? 1.10. Прямые преобразователи энергии Программа Общие понятия о солнечных теплогенераторах, солнечных электрических парогенераторах. Лазерные теплогенераторы. Циклы установок с магнитогидро-динамическими генераторами. Методические указания Рассматриваемая тема посвящена новым источникам получения тепловой и электрической энергии. В связи с истощением запасов органических ископае­мых, используемых в качестве топлива для получения теплоты и электроэнер­гии, в СССР с середины XX в. начинается быстрое развитие новой энерго­техники. Создаются энергоустановки, позволяющие вырабатывать электроэнер­гию: топливные элементы, термоэлектрогенераторы магнитогазодинамические электрогенераторы, солнечные электрогенераторы. Интенсивно ведутся работы по теплофикационному использованию солнечной энергии, использованию тер­моядерной реакции для получения тепловой и электрической энергии. Большое значение придается использованию низкотемпературной плазмы для получения электроэнергии. Следует знать, что магнитогидродинамический (МГД) генератор основан на принципе движения ионизированного потока газа (при высокой температуре) между полюсами сильного электромагнита. Более детальный анализ работы установок по прямому преобразованию энергии рас­сматривается в части HHH, посвященной теплоэнергетическим установкам. Литература: [1], с. 287—290. Вопросы для самопроверки 1. Каковы новые методы получения тепловой и электрической энергии? 2. Каким образом можно использовать энергию Солнца для получения элект­роэнергии? 3. Можно ли использовать солнечную энергию для работы элект­рических парогенераторов? 4. Приведите определение понятия низкотемпера­турной плазмы. 5. На каком принципе основана работа магнитогидродинами-ческих генераторов? 1.11 Циклы холодильных машин, теплового насоса и термотрансформаторов (обратные термодинамические циклы) Программа Основные понятия о работе холодильных установок. Классификация холо­дильных установок. Понятие о холодильном коэффициенте и холодопроизво-дительности. Циклы воздушных, пароэжекторных и абсорбционных холодиль­ных установок. Принципиальные схемы установок и изображение циклов в pv-и Ts-диаграммах. Цикл паровой компрессорной холодильной установки, прин­ципиальная схема и изображение цикла в Ts-диаграмме. Общие понятия о глу­боком охлаждении. Принципиальная схема теплового насоса. Понятие о ко­эффициенте теплоиспользования. Требования, предъявляемые к рабочим телам холодильных установок. Методические указания В этой теме студент изучает термодинамические основы холодильных ус­тановок, осуществляющих производство холода. Вопросы, рассматриваемые в данной теме, представляют большой практический интерес для будущих ин­женеров-технологов. Холодильные установки работают по обратному циклу. Знание классификации и принципиальных схем холодильных установок позво­ляет правильно выбирать соответствующий тип холодильной установки при расчете охлаждения. Несмотря на то, что воздушные холодильные установки в промышленности используют редко, изучение схемы и принципа действия такой установки позволит студенту изучить термодинамические основы холо­дильного цикла. Усвоив учебный материал темы, студент сможет анализиро­вать с помощью Ts-диаграммы работу холодильных циклов, определять холо­дильные коэффициенты и холодопроизводительность установок. Особое внима­ние обратить на работу паровой компрессорной холодильной установки, полу­чившей наибольшее распространение в промышленности. Уяснить принципи­альное отличие паровых компрессорных установок от воздушных. Запомнить, что в паровой компрессорной холодильной установке не применяется расшири­тельный цилиндр (детандер), а рабочее тело дросселируется в регулировочном вентиле. Несмотря на то что это приводит к потере холодопроизводительности, замена упрощает установку и дает возможность легко регулировать давление пара и получать низкую температуру в охладителе. По обратному циклу ра­ботают не только холодильные машины, но и тепловые насосы, в которых теплота, забирваемая от окружающей среды, с помощью затраченной работы повышает энергетический уровень рабочего тела и при более высокой темпе­ратуре отдается внешнему потребителю. Уяснить понятие коэффициента теп­лоиспользования и разобрать принципиальную схему и работу теплового на­соса. Литература: [1], с. 290—302. Вопросы для самопроверки 1. Какие машины называются холодильными? 2. Назовите отрасли про­мышленности, в которых большое применение находят холодильные установки. 3. Как классифицируются холодильные установки? 4. Чем отличается холо­дильная установка от теплового двигателя? 5. Что называется холодильным коэффициентом? 6. Приведите определение понятия «холодопроизводитель­ность». 7. Приведите принципиальную схему воздушной холодильной установ­ки и описание ее работы. 8. Изобразите идеальный цикл воздушной холодиль­ной установки в pv- и Ts-диаграммах. 9. Принцип работы пароэжекторных хо­лодильных установок. 10. Объясните понятие «абсорбция». 11. Приведите прин­ципиальную схему абсорбционной холодильной установки и описание ее ра­боты. 12. Почему наибольшее распространение получили паровые компрессор­ные холодильные установки? 13. Приведите принципиальную схему работы паровой компрессорной установки и описание ее работы. 14. Чем отличается работа теплового насоса от работы холодильных установок?

Похожие:

	Методические указания к выполнению контрольных работ по дисциплине “ Методические указания к выполнению контрольных работ по дисциплине “Основы внешнеэкономической деятельности” для студентов экономических...		Методические указания по его изучению и по выполнению контрольных... Л. К. Коростелёва Фармацевтическая технология: Методические указания, программа и контрольные задания для студентов заочного отделения...
	Методические указания к выполнению контрольных работ по дисциплине «Информатика» Задания и методические указания к выполнению контрольных работ по дисциплине «Информатика». Екатеринбург, фгаоу впо «Российский государственный...		Методические указания по выполнению контрольных работ для студентов... Методические указания предназначены для выполнения самостоятельных работ на I, II, III курсах гуманитарных специальностей заочного...
	Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольных... Педагогика: Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольных работ /Университет га. С. – Петербург, 2012		Методические указания по выполнению контрольных работ по дисциплине Методические указания по выполнению контрольных работ по дисциплине «Правовые основы российского государства» для студентов по специальности...
	Методические указания по изучению курса и выполнению контрольных... География воздушного транспорта : Методические указания по изучению курса и выполнению контрольных работ/ Университет га. С. – Петербург,...		Методические указания по изучению курса и выполнению контрольных работ Для студентов зф Автоматизированные системы бронирования и продажи авиационных услуг: Методические указания по изучению курса и выполнению контрольных...
	Методические указания по выполнению контрольных работ №1,2 Для самостоятельной... Английский язык. Методические указания по выполнению контрольных работ №1, 2 для самостоятельной работы студентов-заочников первого...		Методические указания по выполнению контрольных работ для экономических специальностей Методические указания по выполнению контрольных работ по дисциплине "Экономическая теория" для студентов экономических специальностей–...
	Методические указания по выполнению контрольных работ для студентов... Данные методические указания по выполнению контрольных работ по иностранному языку (английскому, немецкому, французскому) предназначены...		Методические указания для студентов заочного обучения Настоящие методические указания ставят своей целью ознакомить студентов с объемом знаний, которые им необходимо усвоить; требованиями,...
	Методические указания по дисциплине «Рынок ценных бумаг» по выполнению... Методические указания составлены на основании требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования...		Методические указания по их выполнению для студентов экономического... Задания для контрольной работы и методические указания по их выполнению для студентов
	Методические указания по выполнению контрольных работ общие положения... Методические указания и задания контрольной работы по дисциплине для студентов специальностей 080301 – Коммерция (торговое дело);...		Методические указания по выполнению контрольных работ… Задания для... Для специальности: 080502 «Экономика и управление на предприятии (ресторанно-гостиничного бизнеса, туризма)»