Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине \" Техническая термодинамика\" для студентов энергетических специальностей icon

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине " Техническая термодинамика" для студентов энергетических специальностей




НазваМетодические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине " Техническая термодинамика" для студентов энергетических специальностей
Сторінка1/4
Дата06.06.2013
Розмір0.64 Mb.
ТипМетодические указания
  1   2   3   4

Министерство образования и науки Украины

Сумский государственный университет


К печати и в свет

Разрешаю на основании

"Единых правил", п. 2.6.14


Заместитель первого проректора-

начальник организационно -

методического управления В.Б. Юскаев


^ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсовой работы по дисциплине

Техническая термодинамика”


для студентов энергетических специальностей

дневной формы обучения

Все цитаты, цифровой,

фактический материал

и библиографические

сведения проверены,

написание едениц

соответствует стандартам


Составители: В.Н. Марченко,

С.С. Мелейчук

Ответственный за выпуск Г.А. Бондаренко

И.о.декана инженерного факультета А.Г. Гусак


Сумы

Изд-во СумГУ

2008

Министерство образования и науки Украины

Сумский государственный университет


^ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсовой работы по дисциплине

Техническая термодинамика”


для студентов энергетических специальностей

дневной формы обучения

Сумы

Изд-во СумГУ

2008

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Техническая термодинамика»/ Составители:
В.Н. Марченко, С.С. Мелейчук.- Сумы: Изд-во СумГУ, 2008.-
45 с.


^ КАФЕДРА ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕПЛОФИЗИКИ


СОДЕРЖАНИЕ





Общие указания………………………………………….

4

1

Определение параметров природного газа в
магистральном трубопроводе………………….………

5

2

Расчет процессов сжатия в нагнетателе компрессорной станции (КС)……................................

13

3

Выбор оптимальных параметров цикла и расчет показателей газотурбинной установки (ГТУ)……….

18

4

Определение параметров утилизационного

парогенератора (УПГ), расчет цикла и показателей паротурбинного блока в составе когенерационной энергоустановки………………………………………..

25

5

Расчет параметров системы охлаждения природного газа на КС.……………………………………………..

31




Приложение ……………………………………….

38




Список литературы……………………..……….

44

^ ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ


Методические указания предназначены для выполнения курсовой работы студентами энергетических специальностей при изучении дисциплины «Техническая термодинамика».

Курсовая работа посвящена изучению термодинамических методов расчета реальных процессов на примере решения общей прикладной задачи транспортировки природного газа по магистральному трубопроводу. В состав работы включены пять функционально связанных частей (разделов) по изучению процессов течения газа по каналу, сжатия в нагнетателе на компрессорной станции (КС), преобразования энергии в теплоэнергетических установках, термотрансформаторах и теплообменных системах.

Методические указания содержат основные исходные зависимости, необходимые для построения расчетных моделей и справочные данные в виде диаграмм и таблиц состояния рабочих тел, приведенных в приложении.

Задания составлены по стовариантной системе, где исходные данные выбираются по последней и предпоследней цифрам шифра зачетной книжки студента.


^ 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРИРОДНОГО ГАЗА В
МАГИСТРАЛЬНОМ ТРУБОПРОВОДЕ




    1. Постановка задачи


Объект исследования (термодинамическая система) – участок газопровода между двумя компрессорными станциями, по которому осуществляется подача природного газа (рис.1.1). Необходимо определить изменение термодинамических параметров газа (р, Т, ρ, w) по длине трубопровода.




Рисунок 1.1 – Принципиальная схема газопровода

Задача разбивается на несколько этапов, которые выполняются в виде отдельных заданий (подразделов).


Исходные данные:

D – диаметр трубопровода, м;

– начальная скорость течения газа, (выбирается предварительно );

р1 – давление газа на входе в трубопровод, МПа;

t1 – температура газа на входе в трубопровод, 0С;

– степень падения давления газа по длине трубопровода;

– длина трубопровода, м;

р2 – давление газа в конце трубопровода, МПа;

– коэффициент гидравлического трения в трубопроводе.

Расчетный состав природного газа [4] и необходимые термодинамические свойства его компонентов приведены в таблице 1.1.


Таблица 1.1 – Термодинамические свойства составляющих компонентов природного газа


Название

Мольный состав

Химическая

формула

Мольная масса,

кг/кмоль

Критический параметр







рКР,

МПа

ТКР,

К

ZКР

Метан

0,9781

СН4

16,043

4,626

190,77

0,290

Этан

0,0050

С2Н6

30,070

4,872

305,33

0,385

Пропан

0,0018

С3Н8

44,097

4,246

370,00

0,277

Н-бутан

0,0016

4Н10

58,124

3,789

425,16

0,274

Н-пентан

0,0003

5Н12

72,151

3,376

469,77

0,269

Н-гексан

0,0001

6Н14

86,171

2,988

507,31

0,264

Двуокись

углерода

0

СО2

44,010

7,383

304,20

0,274

Азот

0,0131

N2

28,013

3,400

126,20

0,291


Численные значения исходных данных выбираются по таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Варианты исходных данных

Последняя цифра зачетки

D, м

t1,0С




0

1,02

30

1

1,02

30

2

1,02

30

3

1,22

30

4

1,22

30

5

1,22

25

6

1,42

25

7

1,42

25

8

1,42

25

9

1,42

25




Предпоследняя цифра зачетки

р1, МПа










0

12,0

2,00

0,015

1

11,5

1,95

0,014

2

11,0

1,90

0,013

3

10,5

1,85

0,012

4

10,0

1,80

0,011

5

9,5

1,75

0,010

6

9,0

1,70

0,011

7

8,5

1,65

0,012

8

8,0

1,60

0,015

9

7,5

1,55

0,014

    1. Термодинамическая модель процесса



Используя общую систему уравнений одномерного стационарного течения газа [1, 2]

(1.1)

, (1.2)

, (1.3)

(1.4)

, (1.5)

а также уравнение Вейсбаха-Дарси для гидравлического сопротивления

, (1.6)

получите интегральную модель поточного процесса 1-2 для участка газопровода между КС в следующем виде:

(1.7)

(1.8)

(1.9)

(1.10)

. (1.11)

Здесь и – соответственно теплота процесса и энергия диссипации, Дж/кг; h – энтальпия, Дж/кг; s – энтропия, Дж/кг?К; – техническая работа, совершаемая внешними объектами над газом, Дж/кг; – работа, затрачиваемая на преодоление трения в пограничном слое потока, Дж/кг; Н – уровень сечения потока, отсчитанный от нулевой горизонтали, м; G – массовый расход газа, кг/с; z – коэффициент сжимаемости; – средняя температура газа, К.

Проанализируйте два предельных случая течения газа: адиабатного (теплоизолированного) и изотермического (бесконечно большая скорость теплообмена между газом и окружающей средой при ).

Преобразуйте модель (1.7) - (1.11) применительно к газу в идеальном состоянии (z=1) для двух указанных процессов течения.


    1. Расчет параметров газа


Используя h-s диаграмму природного газа, построенную по табличным данным [4] для природного газа указанного состава, найдите для адиабатного или изотермического течений значения параметров в конце газопровода 2, t2, ρ2, ), а также, – изменение и .

Определите плотность ρ1 газа в начальном сечении.

Рассчитайте массовый расход G газа по газопроводу.

Для изотермического течения найдите тепловой поток , Вт, между окружающей средой и газом на всем участке трубопровода . Определите приращение энтропии в процессе. Определите потери эксергии в процессе.


    1. Расчет и выбор длины трубопровода



По известным параметрам газа в начале и в конце трубопровода определите его потребную длину для рассматриваемого течения. Уточните численное значение скорости , при которой расстояние составит 140-160 км. По этому значению определите расчетный расход газа .

Установите, какой из процессов экономически более выгоден для газоперекачивающих агрегатов (ГПА).

Предложите пути повышения экономичности ГПА.


    1. Оценка погрешности идеально-газового приближения


Считая природный газ смесью идеальных газов (z=1,0), повторите все расчеты и оцените погрешность такого приближения для величин , ρ12, t2, , G.


Методические рекомендации


Для получения модели (1.7) - (1.11) следует принять следующие допущения: участок газопровода горизонтальный, течение «медленное» и квадрат числа Маха , техническая работа на участке отсутствует, трубопровод на всем участке имеет одинаковое проходное сечение f, состав газа в процессе не изменяется.

Под анализом предельных случаев течения (адиабатного и изотермического) понимают конкретизацию уравнения (1.7) для изображения процессов в h-s диаграмме.

Задача преобразования модели (1.7) - (1.11) применительно к газу в идеальном газовом состоянии сводится к использованию калорического уравнения состояния в виде

, (1.12)

где – изобарная массовая теплоемкость идеального газа, Дж/(кг?К).

Изменение энтропии определяется интегрированием объединенного уравнения термодинамики (см. (1.2) и (1.4)

. (1.13)

Плотность природного газа определите как плотность газовой смеси по уравнению состояния (1.10), коэффициент сжимаемости – по z,π-диаграмме с использованием принципа псевдокритических констант [7]. Для рассматриваемой смеси можно рекомендовать правило Кэя:

, (1.14)

, (1.15)

где – мольная доля к-го компонента в смеси.

Состав каждого к-го компонента смеси и его критические параметры указаны в табл. 1.1.

Газовую постоянную, Дж/(кг?К), рассчитайте по следующей зависимости:

, (1.16)

где – мольная масса смеси, кг/кмоль;

. (1.17)

Массовый расход газа G определите, используя уравнение (1.9).

Плотность вычислите по методике, изложенной выше, а скорость течения – по уравнению (1.9).

Для расчета теплового потока , в соответствие с моделью (1.7) – (1.11), получите расчетную формулу:

, (1.18)

которая справедлива для стационарного процесса течения.

Мощность потерь эксергии (Вт) в процессе течения

, (1.19)

где разность удельных эксергий (Дж/кг)

. (1.20)

Здесь – температура окружающей среды ().

Для определения потребной длины газопровода, обусловленной заданной степенью падения давления β, используйте уравнение (1.8).


Результаты расчетов представьте в табличной форме (таблице 1.3).

Таблица 1.3 – Результаты численных расчетов


Течение в газо-проводе

Термодинамические параметры




р1,

МПа

р2,

МПа

t1,

0С

t2,

0С

z1

z2

ρ1,

кг/м3

ρ2,

кг/м3

w1,

м/с

G*,

кг/с

,

МВт

h2-h1,

кДж/кг

,

кДж/кг?К

,

км

Адиабат-ное или изотер-мическое











































Идеаль-но-газовое

прибли-женное













































^ Содержание раздела:

– постановка задачи;

– необходимые доказательства и выводы;

– порядок теплотехнических расчетов по всем пяти заданиям;

– схемы процессов в h,s- координатах;

– таблица результатов расчетов поточного процесса;

– анализ результатов с обоснованием путей повышения экономичности газопроводов.

  1   2   3   4

Схожі:

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине \" Техническая термодинамика\" для студентов энергетических специальностей iconИ в свет Разрешаю на основании "Единых правил", п. 14 Заместитель первого проректора начальник организационно методического управления В. Б. Юскаев методические указания
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Техническая термодинамика»/ Составители
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине \" Техническая термодинамика\" для студентов энергетических специальностей iconК выполнению курсовой работы по курсу
Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Финансовый менеджмент» (для студентов 6 курса экономических специальностей...
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине \" Техническая термодинамика\" для студентов энергетических специальностей iconМетодические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине "Программирование в Unix" для студентов специальности "Информатика"
move to 0-20604619
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине \" Техническая термодинамика\" для студентов энергетических специальностей iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине "Физика" для студентов всех специальностей
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине “Физика” для студентов всех специальностей (Разделы: “Механика”,...
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине \" Техническая термодинамика\" для студентов энергетических специальностей iconМетодические указания и исходные данные к выполнению курсовой работы (ргз) по дисциплине "Механика грунтов, основания и фундаменты"
Ргз) по дисциплине “Механика грунтов, основания и фундаменты”(для студентов специальностей ов,вв )
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине \" Техническая термодинамика\" для студентов энергетических специальностей iconМетодические указания к выполнению лабораторного практикума по дисциплине «Коррозия и защита металлов» для студентов всех специальностей
Методические указания к выполнению лабораторного практикума по дисциплине «Коррозия и защита металлов» для студентов всех специальностей....
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине \" Техническая термодинамика\" для студентов энергетических специальностей iconМетодические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Основы программирования и алгоритмические языки»
Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Основы программирования и алгоритмические языки» для студентов...
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине \" Техническая термодинамика\" для студентов энергетических специальностей iconМетодические указания
Методические указания к выполнению курсовой работы по фотограмметрии и дистанционному зондированию (для студентов 4 курса дневной...
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине \" Техническая термодинамика\" для студентов энергетических специальностей iconМетодические указания
Методические указания к выполнению лабораторного практикума по дисциплине «Коррозия и защита металлов» для студентов всех специальностей....
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине \" Техническая термодинамика\" для студентов энергетических специальностей iconМетодические указания по организации выполнения контрольной работы рисунок 1 Пример оформления таблицы
Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Локальные информационные сети» для студентов специальности 090803...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи