WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
Министерство образования Российской Федерации Ивановский государственный энергетический университет Кафедра теоретических основ теплотехники ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА ЧАСТЬ 2 Программа дисциплины, методические указания и задания для выполнения курсовой работы для студентов заочного факультета специальностей 100500 и 100700 Иваново 2000 Составители: И.М. Чухин М.И. Частухина Т.Е. Созинова Редактор А.А. Варенцов Данные методические указания предназначены для студентов специальностей 100500 и 100700 заочного факультета. Они включают программу дисциплины "Теоретические основы теплотехники" — раздел "Техническая термодинамика", часть 2, методические указания и задания для выполнения курсовой работы по теме "Циклы паротурбинных установок". Программа дисциплины содержит требования государственного образовательного стандарта (ГОС), перечень всех тем, их объем, формы занятий и список рекомендуемой литературы по данной дисциплине. Методические указания к выполнению курсовой работы содержат варианты заданий, порядок расчета и требования к ее оформлению. Расчет и анализ тепловой экономичности циклов ПТУ предлагается выполнять с последовательным их усложнением: от простого цикла до теплофикационного с регенерацией и вторичным перегревом пара. В заданиях присутствуют элементы оптимизации тепловой экономичности циклов ПТУ.

Методические указания утверждены цикловой методической комиссией ТЭФ.

Рецензент кафедра теоретических основ теплотехники Ивановского государственного энергетического университета -21. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ "ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ" раздел "ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА". Часть 2 1.1. СОДЕРЖАНИЕ ГОС ПО ДИСЦИПЛИНЕ Минимум содержания образовательной программы подготовки инженеров по специальностям 100500 — тепловые электрические станции и 100700 — промышленная теплоэнергетика:

Индекс Наименование дисциплин и их основные разделы Часов ОПД.00 Общепрофессиональные дисциплины направления ОПД.01 "Теоретические основы теплотехники" Техническая термодинамика Первый закон термодинамики; второй закон термодинамики; реальные газы; водяной пар; термодинамические свойства реальных газов; P,v- диаграмма; таблицы термодинамических свойств веществ; истечения из сопел; дросселирование;

циклы паротурбинных установок; тепловой и энергетический балансы паротурбинной установки; газовые циклы;

схемы, циклы и термический КПД двигателей и холодильных установок; основы химической термодинамики.

Теплообмен Способы теплообмена; дифференциальное уравнение теплопроводности; система дифференциальных уравнений конвективного теплообмена; применение методов подобия и размерностей к изучению процессов конвективного теплообмена;

теплоотдача и гидравлическое сопротивление при вынужденном обтекании трубы и пучка труб; расчет коэффициентов теплоотдачи; законы теплового излучения; массообмен; молекулярная диффузия, концентрационная диффузия; термодиффузия; поток массы; вектор плотности потока массы; математическое описание процессов массо-и теплообмена; теплогидравлический расчет теплообменных аппаратов.

Ко второй части технической термодинамики относится выделенный жирным шрифтом текст ГОС.

-3При составлении рабочей программы были учтены требования ГОС по данным специальностям, по математической и общим естественнонаучным дисциплинам — ЕН, общепрофессиональным дисциплинам – ОПД и по специальной подготовке — СП.

1.2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ КУРСА "ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА".

Часть Лите№ Объем, часы ратура темы Содержание курса Лекц. Прак. Лаб. Сам.

(л.) (пр.) (л.р.) раб.

1 2 3 4 5 6 6 семестр — экзамен 16 8 12 К.Р.

10 Техническая работа. Эксергия 4 2 — — 1,2,4,6,в потоке Подготовка и использование рабочего тела в теплоэнергетической установке. Понятие об индикаторной диаграмме. Работа проталкивания. Работа изменения объема, работа изменения давления в потоке, техническая работа.

Техническая работа при сжатии и расширении и ее изображение в диаграммах P,v, T,s, h,s для идеальных газов и водяного пара. Эксергия в потоке и ее определение. Представление эксергии в потоке в термодинамических диаграммах. Потери эксергии в потоке за счет трения.

1 2 3 4 5 6 11 Истечение газов и паров. Первый за- 3 л. 2 пр. 4 л.р. — 1,2,4, кон термодинамики для потока 6,Основные характеристики и допущения, принятые при изучении потока.

Уравнение неразрывности или сплошности. Закон сохранения энергии для потока. Аналитическое выражение первого закона термодинамики для потока. Анализ адиабатного процесса истечения через сопловой канал. Скорость -4истечения. Скорость звука. Критическая скорость и критические параметры при истечении через сопло. Суживающееся и комбинированное сопла. Расчет суживающегося и комбинированного сопел при идеальном истечении. Особенности расчета истечения водяного пара. Истечение с потерями, коэффициент потери энергии сопла, скоростной коэффициент, коэффициент расхода.

Особенности расчета истечения через сопло с начальной скоростью больше нуля. Течение по длинным трубам. Истечение через диффузор. Торможение потока: условия торможения и параметры заторможенного потока.

1 2 3 4 5 6 12 Дросселирование газов и паров 1 л. 1 пр. — — 1,2,4,6,Дросселирование при истечении. Эффект Джоуля–Томсона. Температура инверсии. Дросселирование водяного пара. Техническое применение процесса дросселирования. Потеря работоспособности рабочего тела при дросселировании.

1 2 3 4 5 6 13 Смешение газов и паров 1 л. 1 пр. 4 л.р. — 1,2,3,Методы смешения и определение параметров смеси: смешение в объеме, смешение в потоке, смешение при заполнении объема. Оценка необратимости процессов смешения при наличии и отсутствии теплообмена с внешней средой.



1 2 3 4 5 6 14 Циклы газовых двигателей 2 л. 4 л.р. 1,2,3,6,Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Цикл и индикаторная диаграмма ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме. Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении. Цикл со смешанным подводом теплоты. Оценка термодинамического совершенства циклов ДВС. Распределение эксергетических потерь в ДВС.

-5Циклы газотурбинных установок (ГТУ).

Принципиальная схема и цикл ГТУ с подводом теплоты при постоянном давлении. ГТУ с замкнутым и разомкнутым процессами. КПД идеальной ГТУ. Влияние необратимости процессов на КПД установки. Оптимальная степень повышения давления. Методы повышения тепловой экономичности ГТУ. Циклы ГТУ с регенерацией. Многоступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением и многоступенчатым подводом теплоты в ГТУ. Распределение эксергетических потерь в ГТУ.

Циклы реактивных двигателей.

Принцип использования реактивной силы. Циклы реактивных двигателей:

схема и цикл прямоточного реактивного двигателя, схема и цикл турбореактивного двигателя, схема и принцип работы реактивного двигателя на органическом топливе.

1 2 3 4 5 6 15 Циклы паротурбинных установок 3-л 2-пр — К.Р. 1,2,5,6,7,Принципиальная схема и цикл паротурбинной установки (ПТУ) на насыщенном водяном паре (цикл Карно). Практическая целесообразность использования цикла ПТУ на перегретом водяном паре и сжатии рабочего тела в жидкой фазе (цикл Ренкина). Идеальный цикл паротурбинной установки и ее КПД. Энергетический баланс идеальной паротурбинной установки. Цикл паротурбинной установки при необратимом адиабатном расширении пара и его тепловая экономичность. Влияние начальных параметров и конечного давления на тепловую экономичность ПТУ. Промежуточный перегрев пара и его влияние на экономичность ПТУ. Выбор оптимального давления вторичного перегрева пара. Циклы при сверхкритических параметрах. Предельный регенеративный цикл и его КПД. Регенеративные циклы ПТУ при постоянном количестве работающего тела и при отборах пара на регенерацию. Термиче-6ский и внутренний абсолютный КПД регенеративного цикла ПТУ. Удельные расходы пара и теплоты в ПТУ. Уменьшение относительных потерь теплоты в конденсаторе регенеративной ПТУ по сравнению с аналогичной ПТУ без регенерации. Выбор оптимальных давлений отборов пара на регенерацию.

Термодинамические основы теплофикации. Эксергетические потери цикла ПТУ. Особенности циклов атомных электростанций с паровым, газовым и другими рабочими телами.

1 2 3 4 5 6 16 Сложные циклы 1 л. — — — 1,2,5,6,Преимущества и недостатки водяного пара как рабочего тела. Двойные паро-паровые циклы. Цикл ртутно-водяной бинарной установки и его КПД.

Сравнение достоинств и недостатков паровых и газовых циклов. Задача повышения средней термодинамической температуры подвода теплоты. Комбинированные парогазовые циклы (ПГУ). ПГУ с котлом-утилизатором, с высоконапорным парогенератором, с низконапорным парогенератором, полузависимая схема ПГУ.

1 2 3 4 5 6 17 Циклы холодильных установок 1 л. — — — 1,2,5,6,Обратный цикл Карно. Идеальный цикл холодильной установки, холодильный коэффициент, холодопроизводительность. Схема и цикл воздушной холодильной машины. Циклы паровых компрессорных холодильных установок. Пароэжекторные холодильные установки.

Термодинамический принцип преобразования теплоты.

Три принципа установок преобразования теплоты. Термодинамические принципы преобразования теплоты. Трансформаторы теплоты: понижающие, повышающие, отопление при помощи тепловых насосов; цикл для совмест-7ного получения теплоты и холода.

1 2 3 4 5 6 18* Элементы химической термодинамики — — — — 1,* Разделы темы 18 изучаются в порядке ознакомления.

Первый закон термохимии. Химическая составляющая внутренней энергии. Тепловые эффекты реакции. Закон Гесса и его следствие. Зависимость теплового эффекта от температуры. Стандартный тепловой эффект. Второй закон термодинамики, химическое равновесие. Максимальная полезная работа. Уравнение максимальной работы. Закон действующих масс. Константа равновесия и степень диссоциации. Максимальная работа реакции и константа равновесия. Тепловая теорема Нернста. Вычислительные константы равновесия.

-8Практические занятия № Тема Число часов 1 Работа изменения давления в потоке при расширении и сжа- тии, эксергия в потоке.

Истечение газов и паров. Первый закон термодинамики для потока 2 Дросселирование газов и паров. Процессы смешения газов и паров 3 Циклы паротурбинных установок 4 Циклы парогазовых установок. Циклы холодильных установок Лабораторные работы № Название Число часов 1 Истечение воздуха через суживающееся сопло 2 Исследование процесса смешения двух потоков воздуха 3 Анализ тепловой экономичности циклов газотурбинных ус- тановок (на ЭВМ) СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Для теоретического курса 1. Коновалов В.И. Техническая термодинамика. – Иваново: Иван. гос. энерг.

ун-т, 1995. – 464 с.

2. Коновалов В.И. Элементарная техническая тнрмодинамика. – Иваново:

Иван. гос. ун-т, 1999. – 194 с.

3. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика.

– М.: Энергоиздат, 1983. – 416 с.

4. Коновалов В.И. Смешения и газовые циклы в теплоэнергетических установках: Учебное пособие / Иван. энерг. ин-т им. В.И. Ленина – Иваново, -91985. – 52с.

5. Коновалов В.И. Термодинамический анализ процессов в теплоэнергетических установках: Учебное пособие / Иван. энерг. ин-т им. В.И. Ленина – Иваново, 1980. – 64 с.





6. Коновалов В.И., Термодинамические циклы современных и перспективных паровых и парогазовых теплоэнергетических установок: Учебное пособие / Иван. энерг. ин-т им. В.И. Ленина – Иваново, 1982. – 68 с.

Для практических занятий 6. Коновалов В.И., Частухина М.И., Девочкина С.И. Техническая термодинамика: Учебное пособие / Иван. энерг. ин-т им. В.И. Ленина – Иваново, 1991. – 96 с. (шифр библиотеки ИГЭУ № 691) 7. Пакет практических задач к третьему и четвертому модулям курса "Техническая термодинамика": Методические указания для самостоятельной работы студентов в рамках системы РИТМ / Иван. энерг. ин-т им. В.И. Ленина; сост. И.М. Чухин, Е.Е. Мезина. – Иваново, 1994. – 40 с. (шифр библиотеки ИГЭУ № 972) Для выполнения курсовой работы 8. Циклы паротурбинных установок: Методические указания к самостоятельной работе. / Иван. энерг. ин-т им. В.И. Ленина; сост. И.М. Чухин. – Иваново, 1989. – 32 с. (шифр библиотеки ИГЭУ № 526) 9. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник. – М.: Энергоиздат, 1984. – 80 с. (возможны другие издания, последнее издание 1999 г.) -102. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ Проработку материала следует вести по темам, указанным в рабочей программе. Каждую тему рекомендуется изучать в следующей последовательности (в скобках указана рекомендуемая литература):

Изучение теоретического материала по учебным пособиям (3 - 5), если в этих пособиях по данной теме присутствуют все разделы и Вам все понятно, то к учебнику можно не обращаться;

Изучение теоретического материала по учебнику (1), при отсутствии в нем материала обращаться к учебнику (2);

Решение типовых задач по изучаемым темам. Это очень важный этап подготовки, и ему следует уделить особое внимания.

Рекомендуется решить следующие задачи (программа минимум):

Тема № Задачи из учебного пособия [6] Задачи из метод. указаний [7] 10 9.6, 9.5 3(1), 7(3) 11 10.2, 10.4, 10.5, 10.8 14(1), 15(1), 16(2), 19(3) 12 11.1, 11.3 21(1), 23(1), 24(2) 13 11.4, 11.5, 11.6 27(1), 30(2), 32(3) 14 12.2, 12.3, 12.5 37(2), 41(2), 43(3) 16 13.12 62(3) 17 14.1, 14.2 65(3), 66(3) Данные задачи присылать не требуется, они предложены для самостоятельного изучения курса.

Выполнение курсовой работы;

Разбор материала, вызвавшего затруднения, на плановых консультациях с преподавателем;

Прослушивание лекций, решение задач на практических занятиях, выполнение лабораторных работ в период сессии. Выяснение у преподавателя всех вопросов, которые возникли при самостоятельной подготовке;

Самопроверка в период сессии на тренажерах ЭВМ и решение типовых контрольных задач из пособия [6, 7];

Консультация с преподавателем перед экзаменом. Обязательно подготовьте к консультации список вопросов и задачи, которые вызвали у Вас затруднения при подготовке;

Экзамен (возможны письменная и устная формы).

-113. ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 3.1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Провести расчет и анализ тепловой экономичности циклов паротурбинных установок (ПТУ) при следующих исходных данных: электрическая мощность на клеммах генератора WЭ, давление и температура пара перед турбиной РО и tО, давление пара в конденсаторе РК, давление и температура на выходе из вторичного пароперегревателя РВП и tВП, число смешивающих регенеративных подогревателей n.

Исходные данные взять согласно Вашему варианту из табл. 1 (подробное пояснение дано после таблицы).

Таблица Варианты задания Ч N1 NИ последнее число номера зачетной книжки предпоследнее число номера С Л зачетной книжки О WЭ, РО, tО, РК, РВП, tВП, n о о МВт бар С бар бар С 0 60 100 480 0,04 РВПопт tО + 20 1 70 110 490 0,05 0,25 РО tО + 10 2 80 120 500 0,03 0,3 РО tВП = tО 3 90 130 510 0,035 РВПопт tО + 5 4 100 140 520 0,045 0,2 РО tО + 15 5 120 150 530 0,055 0,28 РО tО - 5 6 140 160 535 0,06 РВПопт tО + 10 7 160 170 540 0,04 0,32 РО tВП = tО 8 200 180 545 0,05 0,22 РО tО + 5 9 300 200 550 0,06 РВПопт tО - 5 Вариант Вашего задания определяется двумя последними цифрами номера Вашей зачетной книжки.

-12Образец — например, номер Вашей зачетной книжки 297009. Вариант Вашего задания 09. По этому набору чисел из табл.1, подставляя цифру 9 в колонку "Число", находят свои исходные данные в колонке N1, а подставляя цифру 0, берут исходные данные в колонке N2. По этому алгоритму для варианта 09 получаются следующие исходные данные:

из колонки N1 при числе 9 берутся WЭ = 300 МВт, РО = 200 бар, tО = 550 оС, РК = 0,06 бар, Из колонки N2 по числу 0 берутся:

РВП = РВПопт, tВП = tО +20, n = 2.

3.2. ПРОСТОЙ ЦИКЛ ПТУ Исходными данными являются величины: WЭ, РО и tО, РК.

Изобразить принципиальную схему ПТУ и ее цикл в T,s– и h,s– диаграммах. Изображение цикла в T,s– и h,s–авс диаграммах выполнить без соблюдения масштаба, но в качественном соответствии с исходными данными.

Для идеального (без внутренних потерь) цикла ПТУ определить:

1) количество теплоты, расходуемой на 1 кг рабочего тела:

а) на нагрев воды до температуры кипения (в экономайзере qэк), б) на процесс парообразования (в испарительной поверхности qисп), в) на перегрев пара (в пароперегревателе qпп), г) общее количество подведенной теплоты q1, д) количество теплоты, отданной паром охлаждающей воде в конденсаторе q2;

2) удельные работы: турбины lт, насоса lн, цикла lt в кДж/кг;

3) термический КПД цикла с учетом и без учета работы насоса tбр, tн, удельные расходы пара и теплоты dt и qt на выработанный кВтч;

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.