Лекции.Орг
 

Категории:


Построение спирали Архимеда: Спираль Архимеда- плоская кривая линия, которую описывает точка, движущаяся равномерно вращающемуся радиусу...


Нейроглия (или проще глия, глиальные клетки): Структурная и функциональная единица нервной ткани и он состоит из тела...


Поездка - Медвежьегорск - Воттовара - Янгозеро: По изначальному плану мы должны были стартовать с Янгозера...

Формулы для расчета газовых смесей



САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ И ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТЕХНИКЕ

 

Методические указания к курсовой работе

по дисциплине «Математическое моделирование энергетических процессов и систем»

 

 


Курсовая работа выполняется в соответствии с выданным заданием и включает в себя расчетную и графические части.

Расчетная часть состоит из трех разделов:

1. Математическое моделирование процессов теплообмена в газовоздушном подогревателе.

2. Математическое моделирование процессов теплообмена в двигателях внутреннего сгорания.

3. Математическое моделирование тепловых и гидравлических процессов в теплообменных аппаратах.

Графическая часть работы содержит изображение цикла двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в р-v и T-s диаграммах, изображение водо-водяного подогревателя и графика изменения температур теплоносителей по длине подогревателя.

Характерные точки циклов наносятся в соответствии с результатами расчетов в выбранном масштабе.

 

Математическое моделирование процессов теплообмена в газовоздушном подогревателе

 

Для выполнения первого раздела задания необходимо изучить следующие вопросы: параметры состояния рабочего тела, газовые смеси, теплоемкость газов.

Под газовыми смесями понимают механическую смесь нескольких газов, химически между собой не взаимодействующих. Состав газовой смеси определяется количеством каждого из газов, входящих в смесь, и может быть задан массовыми mi или объемными ri долями:

 

mi = Mi / M; ri = Vi / V, (1.1)

 

где Mi – масса i-го компонента, Vi – объем i-го компонента, а M и V – масса и объем всей смеси соответственно.

Очевидно, что

М1 + М2 +…+Мn = M; m1 + m2 +…+mn = 1, (1.2)

 

а также

V1 + V2 +…+ Vn = V; r1 + r2 +…+rn = 1. (1.3)

 

Для удобства решения практических задач со смесями газов введено понятие о кажущейся молекулярной массе смеси газов, которая представляет собой среднюю массу из действительных молекулярных масс отдельных компонентов смеси.

Уравнение состояния смеси газов имеет вид:

 

p·V = M·Rсм·Т. (1.4)

 

На смеси газов распространяется понятие универсальной газовой постоянной

mсм·R = 8314 Дж/(кмоль×К). (1.5)

 

Связь между давлением газовой смеси р и парциальным давлением отдельных компонентов рi, входящих в смесь, устанавливается законом Дальтона:

. (1.6)

 

Если заданы состав газовой смеси, а также характеристики составляющих смесь газов, то можно рассчитать необходимые характеристики смеси по приводимым в таблице 1 формулам.

Таблица 1

Формулы для расчета газовых смесей

Задание состава смеси Перевод из одного состава в другой Удельный объем и плотность смеси Кажущаяся молекуляр-ная масса смеси Газовая постоян-ная смеси Парциаль-ное давление
Мас-совыми долями
Объем-ными долями  

В таблице 1: mi – молекулярная масса i-го компонента; 8314 Дж/(кмоль×К) – значение универсальной газовой постоянной; Ri – газовая постоянная i-го компонента.

Для вычисления количества теплоты полученного или отданного газом в процессе его энергетического взаимодействия с окружающей средой введено понятие теплоемкости. Под удельной теплоемкостью понимают количество теплоты, которое необходимо сообщить телу, чтобы повысить температуру какой-либо его количественной единицы на 1 0С (К). В зависимости от выбранной количественной единицы различают теплоемкости:

мольную , кДж/(кмоль×К);

массовую с, кДж/(кг×К);

объемную с/, кДж/(м3×К). (1.7)

Эти теплоемкости связаны между собой следующими соотношениями:

с = mс/m ; с/ = mс/22,4 ; с/ = с×rн , (1.8)

 

где rн – плотность газа при нормальных условиях.

1 м3 газа имеет различную массу в зависимости от давления и температуры. В связи с этим объемную теплоемкость всегда относят к массе газа, заключенной в 1 м3 при нормальных условиях (ρн = 101325 Па, Тн = 273 К). При этом объем 1 кмоля различных газов равен 22,4 м3/кмоль, а универсальная газовая постоянная - mR = 8314 Дж/(кмоль×К). В зависимости от способа подвода тепла к газу (р = const или V = const) различают изобарную ср и изохорную сv теплоемкости. Отношение этих величин носит название показателя адиабаты

 

k = mcp/mcv = cp/cv. (1.9)

 

Теплоемкости ср и сv связаны также соотношением Майера

 

p - mcv = mR = 8,314, кДж/(кмоль×К). (1.10)

 

Теплоемкость газов меняется с изменением температуры, причем эта зависимость имеет криволинейный характер. Значения истинных и средних теплоемкостей в интервале от 00 до t берутся непосредственно из таблиц, причем в необходимых случаях производится интерполяция. Количество теплоты, которое необходимо затратить в процессе нагревания 1 кг газа в интервале температур от t1 до t2:

 

(1.11)

 

где: cm1 и cm2 – соответственно средние теплоемкости в пределах 00t1 и 00t2 .

Если в процессе участвуют М (кг) или Vн3) газа, то:

 

QV = M(cvm2 t2 – cvm1t1) = Vн(c/vm2 t2 – c/vm1 t1) , кДж; (1.12)

 

QP = M(cpm2 t2 – cpm1 t1) = Vн(c/pm2 t2 – c/pm1 t1) , кДж. (1.13)

 

Теплоемкость газовой смеси следует определять по формулам:

 

массовая - ;

объемная - ;

мольная - . (1.14)





Дата добавления: 2016-12-06; просмотров: 1955 | Нарушение авторских прав


Рекомендуемый контект:


Похожая информация:

Поиск на сайте:


© 2015-2019 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.004 с.