Оценка термодинамического совершенства цикла Брайтона с регенерацией тепла. Расчёт теплообменн (стр. 2 из 3)

;

Удельная теплоемкость при постоянном объеме:

(уравнение Майера );

(показатель адиабаты ).

Процесс 2-3:

Изменение внутренней энергии рабочего тела, Дж/кг:

;

Деформационная работа, Дж/кг:

;

Техническая работа, Дж/кг:

;

Изменение теплосодержания рабочего тела, Дж/кг:

;

Количество теплоты, участвующее в процессе:

;

Изменение энтропии рабочего тела:

.

Процесс 3-4:

Изменение внутренней энергии рабочего тела, Дж/кг:

;

Деформационная работа, Дж/кг:

;

Техническая работа, Дж/кг:

;

Изменение теплосодержания рабочего тела, Дж/кг:

;

Количество теплоты, участвующее в процессе:

;

Изменение энтропии рабочего тела:

;

Процесс 4–1:

Изменение внутренней энергии рабочего тела, Дж/кг:

;

Деформационная работа, Дж/кг:

;

Техническая работа, Дж/кг:

;

Изменение теплосодержания рабочего тела, Дж/кг:

;

Количество теплоты, участвующее в процессе:

;

Изменение энтропии рабочего тела:

;

3.2.3. Расчёт энергетических показателей цикла Брайтона без регенерации тепла:

а) - удельная работа сжатия, Дж/кг;

б) - удельная работа расширения, Дж/кг;

в) - работа цикла (свободная энергия на выходе из тепловой машины), Дж/кг;

г)

- количество тепла, подведенное к 1 кг рабочего тела в цикле, Дж/кг;

д)

- - количество тепла, отводимое от рабочего тела в окружающую среду, Дж/кг;

е)

- полезно использованное тепло в цикле, Дж/кг;

Совершенство термодинамического цикла Брайтона без регенерации тепла:

а)

- термический КПД цикла Брайтона;

б)

- термический КПД цикла Карно. Цикл Карно, состоящий из двух адиабатных и двух изотермических процессов (рис.2) и совершаемый в диапазоне температур Т₁ – Т₃, является базовым для любого термодинамического цикла;

в)

- совершенство заданного термодинамического цикла Брайтона

Рис.2. Цикл Карно в p,v координатах

«1 – 2» - адиабатический процесс сжатия;

«2 – 3» - изотермический процесс расширени –подвод теплоты к рабочему телу

«3 – 4» - адиабатический процесс расширения;

«4 – 1» - изотермический процесс сжатия – отвод теплоты от рабочего тела

;

3.2.5. Расчёт параметров состояния рабочего тела на входе и выходе из теплообменного аппарата:

а) холодный теплоноситель:

Вход (точка 2):

Па;

К;

;

К;

Па;

Выход (точка 2_та): ;

б) горячий теплоноситель:

Вход (точка 4):

Па;

;

К;

;

Выход (точка

): Па;

К;

;

;

3.2.6. Количество теплоты, полученное холодным теплоносителем в теплообменном аппарате:

;

3.2.7. Экономия топлива (в процентах) при использовании регенерации тепла составляет:

;

3.2.8. Совершенство термодинамического цикла Брайтона с регенерацией тепла:

а) ;

б)

;

в)

;

г)

;

3.2.9. Оценка возможности использования регенерации тепла в цикле Брайтона

а) Определяется максимальное значение степени повышения давления из условия (Т₄³Т₂):

Часть 2. Расчёт теплообменного аппарата.

Исходными данными для решения задачи являются:

1. Параметры состояния на входе в теплообменный аппарат холодного

и горячего теплоносителей.

2. Параметры состояния на выходе из теплообменного аппарата холодного

и горячего теплоносителей. Значения всех параметров состояния берутся из первой части контрольной работы при расчете цикла Брайтона с регенерацией тепла при оптимальном значении p_орт.

3. Массовый расход холодного и горячего теплоносителей G_хол=G_гор, кг/с.

4. Форма канала – равносторонний треугольник со стороной l₁ для холодного теплоносителя и l₂ для горячего теплоносителя.

5. Скорость течения холодного с₁ и горячего с₂ теплоносителей, м/с.

Значения исходных данных, перечисленных в п.3,4,5, берутся из табл. 3

Вариант	G, кг/с	, мм	, мм	, м/с	, м/с
25, 75	15	2,0	2,0	27	13

3.3.1. При расчете цикла Брайтона с заданной степенью регенерации s_р становятся известными параметры состояния холодного (точка «2» или точка «к» и точка «2_та» или точка «к_та») и горячего (точка «4» или точка «т» и точка «4_та» или точка «т_та») теплоносителей на входе и выходе из теплообменного аппарата.

Точка 2:

Па; Па;

К; К;

; ;

; ;

Точка 4:

Па; Па;

К; К;

; ;

;

3.3.2. Далее рассчитываются:

а) определяющая температура для горячего (Т_оп1) и холодного (Т_оп2) теплоносителей (для расчёта критериев подобия):

K;

К;