Исследование термодинамических процессов и расчет теплообменного аппарата

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение высшего образования

"Уфимский государственный нефтяной технический университет"

Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

И РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА

Курсовая работа

Вариант 99

Уфа2021

Содержание

1 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРОЦЕССОВ С ИДЕАЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ УГЛЕВОДОРОДНОЙ СМЕСЬЮ.        3

2 РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА        13

Выводы        21

Список использованной литературы        22

1 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРОЦЕССОВ С ИДЕАЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ УГЛЕВОДОРОДНОЙ СМЕСЬЮ.

Задание:

Газовую смесь в количестве 1 кг в распределительной газовой сети (в ёмкости хранения сжиженных нефтяных газов, в газовом пространстве резервуара для нефти) в зависимости от состава совершает термодинамические процессы от состояния 1 до состояния 2 с показателями n1 = 0; n2 = 0,2 ; n3 = 1,0 ; n4 = 1,1 ; n5 = К ; n6 = 1,5 . Объём газовой смеси во всех процессах изменяется в ε = V2/V1 = 1,5 раз. Смесь обладает свойствами идеального газа.

Начальное (в состояии 1) давление Р1 = 2000·103 Па, начальная температура Т1 =320 К. Определить основные параметры газовой смеси в состоянии 1 (V1) и состоянии 2 (T2,V2, P2), изменение внутренней энергии (Δu), энтальпии (Δi), энтропии (ΔS) смеси, работу (I3, I0), внешнюю теплоту процесса (q), коэффициент распределения энергии в процессах (α).

Исходные данные для варианта 5 принять по двум последним цифрам шифра зачётной книжки по табл.2 и 3. Шифр 99.

Исходные данные: Состав газовой смеси по объёму,%

V(CH4) –94;         V(C2H6) – 1;        V(C3H8) –2;        V(H2O) –2;        VN2 –1.  

Порядок расчета политропного процесса

Молярная масса смеси, кг/кмоль

[pic 1]

Газовая постоянная смеси, Дж/(кг·К)[pic 2]

Т.к. рассматриваемый газ считается идеальным, можно для определения начального объёма использовать уравнение состояния:

[pic 3]

Параметры V1, T1 и Р1 для всех процессов будем считать начальными.

Из условия                ε = V2/V1 = 1,5:

[pic 4]

При      n1 = 0 процесс является изобарным

Конечное давление P2 = P1 / εn  = 2000*103 Па

Конечная температура Т2 = Т1 *V2 / V1 = 320* 1,5  =480 К

Теплоемкость смеси определяем по средней температуре процесса из графиков.

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

Для углеводородных газов tm= (t,+ t2)/2=400 К.

H2О        [pic 9]

N2    [pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

Термодинамическая работа

L =RCM · (Т2 - Т,) = 0,492· (480 -320)= 78.8 кДж/кг

Изменение внутренней энергии

ΔU=CVCM · (Т2- Т1) = 1.864 · (480-320)= 298. кДж/кг

Теплота процесса

qp= Cp· (Т2- Т1) = 2.357 · (480 -320)= 377.2 кДж/кг

Изменение энтальпии