Вход

Параметры выпрямительно-инверторного преобразователя, выполненного по шестипульсовой мостовой схеме

Курсовая работа по физике
Дата добавления: 07 сентября 2009
Язык курсовой: Русский
Word, rtf, 855 кб
Курсовую можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
11 Параметры и уравнения состояния . Краткая теоретическая часть Термодинамика, как общее учение об энергии, является ф ундаментальной общеинженерной наукой . Как и все научные дисциплины, термодинамика имеет свои понятия и свой математический аппарат . Перво очередным понятием является понятие термодинамической системы – то, с чем термодинамика работает . Термодинамическая система (ТС ) – эт о ограниченная область пространства (рабочего тела – РТ ), подлежащая рассмотрению, вне которой распол ожена окружающая среда . Параметры состояния ТС – это макроскопические переменные, характериз ующие состояние данной ТС, и зависящие от её свойств . К параметрам состояния ТС относятся : удельный объём – v, м3/кг ; температура по шкале Кельвина – T, К ; T = 273,15 + t, °C ; ( 1.1) абсолютное давление – PатА, Па ; PатА = PатИ + B ; ( 1.2) PатА = В – РВАК,( 1.3) где : PатА – абсолютное давление, PатИ – избыточное давление, В – барометрическое давление, PВАК – вакууммет рическое давление . Единицы измерения давления : в системе СИ – [ P ] = Па = Н/м2 (1 Н = 1 кгЧм/с2 ); в несистемных единицах – 1 бар = 105 Па = 750 ммHg ; в технической системе единиц – 1 ат = 1 кГ/см2 = 0,981 Ч 105 Па = = 735,6 ммHg = 10 мH2O кГ является единицей силы : 1 кГ = 9,81 Н . кг является единицей массы : 1 кг = 1000 г . Это эталонная величина . кГ означает, что на 1 кг силы приходится 9,81 Н . атмосфера физическая – 1 физ . ат . = 760 мм Hg = 101325 Па . Переводные соотношения : 1 мм Hg = 133,322 Па ; 1 мм H2O = 9,81 Па . Нормальными условиями состояния ТС являются : давление 101325 Па ; температура 273,15 К . Единицы измерения энергии : в системе СИ – 1 Дж = 1 Нм = 1 кгЧм2/с2 в технической системе единиц – 1 кал . Переводное соотношение : 1 кал = 4,184 Дж . К функциям состояния ТС относятся : внутренняя энергия – u ; [ u ] = Дж/кг ; энтальпия – h ; h = u + Pv ; [ h ] = Дж/кг ; энтропия – s ; [ s ] = Дж / кг Ч К . Внутренняя энергия ТС – это общий запас энергии ТС за вычетом кинетической энергии ТС в целом и её потенциальной энергии поло жения . Внутренняя энергия ТС зависит от природы вещества, его массы и от параметров состояния ТС . С увеличением массы пропорционально ей возр астает и внутренняя энергия, так как она является экстенсивным свойство м ТС . Таким образом, внутренняя энерг ия ТС является её функцией состояния . Энтальпия ТС – это энергия расширенной ТС, состоящая из внутренней энер гии и работы, которую следует совершить, чтобы ТС объёмом V переместить в о кружающую среду с давлением P . Как и вн утренняя энергия, энтальпия ТС является её функцией состояния . Каждая ТС, находящаяся в состоянии равновесия, характеризуется уравнен ием состояния вида : F(P, V, T ) = 0 . ( 1.4) Параметры состояния ТС должны быть одинаковыми по всему её объёму . В таком случае её состояние вполне опреде ляется заданием двух параметров, а третий является их функцией : P = F1(V, T ); V = F2(P, T ); T = F3(P, V ). ( 1.5) Уравнение состояния идеального газа : для единичной массы ТС : Pv = RT ; ( 1.6) для массы ТС : PV = MRT . ( 1.7) Уравнение состояния для реальной ТС : ,( 1.8) где : R – универсальная газовая посто янная ; a, b – постоянные для каждого га за . Универсальная газовая постоянная R может быть выражена следующим образ ом : [ R ] = Дж/(мольЧК ); [ Rм ] = Дж /(кгЧК ). ,( 1.9) где м – молярная масса ТС . Далее подстрочный индекс " м " опустим . Международный Комитет CODATA (The Committee on Data for Science and Technology ) рекомендует следующее значение универсальной газовой постоя нной (от 2002 года ): R = 8,314472 Дж/(мольЧК ). Задачи для самостоятельного решения . Задача № 1-1 . показывает давление РМ = 6 кгс/см2 при барометрическом давлении РБ = 752 ммHg . Ка ково будет абсолютное давление РА, если его выразить в Н/м2 , барах , кг с/м2 , в кгс/см2, в ммHg, в ммН2О ? Каково будет показание манометра, выраженно е в этих же единицах, при атмос ферном давлении РБ = 0,590 бар, если абсолютное давление останется неизменн ым ? Принять ускорение свободного пад ения равным g = 9,807 м/с2, плотность воды сВ = 1 г/см3, плотность ртути сРТ = 13,6 г/см3 . Задача № 1-2 . В конденсаторах турбины поддерживается абсолютное давление , равное РА1 = 0,03 кгс/см2 , РА2 = 3,807 кН/м2 . Определить вакуум в каждом конденсаторе и выразить его в процен тах от барометрического давления РБ = 753 ммHg . Задача № 1-3 . Микроманометр (см . рис.1.1), при соединенный к воздухопроводу, запол нен спиртом с плотностью сСП = 0,8 г/см3 . О пределить абсолютное давление в воздухопроводе, если длина столба жидк ости в трубке микроманометра, наклоненной под углом б = 30°, равна 180 мм, а баро метрическое давление РБ = 1,02 бар . Выраз ить абсолютное давление в барах, ммHg, и кг/см 2 . Рис.1.1 . Задача № 1-4 . Давление в паровом котле РМ = 0,4 бар при баромет рическом давлении РБ1 = 725 ммHg . Чему равн о будет избыточное давление в котле, если показание барометра повысится до РБ2 = 785 ммHg, а состояние пара в котле останется прежним ? Задача № 1-5 . Резервуар объемом 4м3 заполн ен углекислым газом . Определить масс у газа, если его избыточное давление равно РМ = 0,4 бар, а t = 80 °С . Давление воздуха по барометру составляет РБ = 780 ммHg . Задача № 1-6 . Азот массой m = 3,62 кг занимает при Р = 1 физ . ат ., Т = = 300 К, объем V = 3,29 нм3 . Опреде лить газовую постоянную R, пологая Pv = RT . Пример . Определить массу 5 м3 водорода при абсолютном давлении РА = 6 бар и температуре 100 °С . Решение . m = (PЧVЧм ) /(RЧT ) = (6Ч105 Ч 5 Ч 2Ч10– 3 ) /(8,314 Ч 373,15 ) = 1,93 кг . Задача № 1-7 . Плотность воздуха при нормальных условиях равна сВ = = 1,293 кг/м3 . Определите плотность воздуха при давле нии Р = 15 бар и температуре t = 20 °C . Первое начало термодинамик и . Краткая теоретическая часть Первый закон термодинамики является частным случаем более общего закона – закона сохранения энергии . Первый закон термодинамики устанавливает количественну ю взаимосвязь между тремя формами энергии : теплотой, внутренней энергией и работой . Теплота и работа – это две совершенно различающиеся между собой формы э нергообмена, проявляющиеся при переходе потоком энергии границы ТС . И теплота, и работа являются функциями п роцесса . Работа – это процесс направленной передачи энергии под действием силы . Относительно ТС под работой понимае тся действие силы на подвижные границы ТС . Теплота – это процесс хаотической передачи энергии под дейст вием градиента (разности ) интенсивно й величины (не зависящей от массы ТС ) – температуры (градиент в этом случае равен ДT ). Существует множество формулировок первого закона термодинамики, одна из которых : теплота, подведённая к ТС, расходуется на изменение внутренней энергии ТС и совершение ею работы . Математическая форма записи первог о закона термодинамики такова : Q = ДU + L . ( 2.1) Некоторые иные математические формы записи первого закона термодинами ки : дq = du + дl ; ( 2.2) дq = du + Pdv = dh – vdP . ( 2.3) Задачи для самостоятельного решения . Задача № 2- 1.1 ,5 л воды нагреваются электрическим кипятиль ником мощностью 300 Вт до температуры кипения . Определить время нагревания ф, если начальная температура вод ы Т = 293 К, а теплообмен со средой отсутствует . Задача № 2-2 . В котельной электрической станции за 20 часов работы сожжено 62 то нны каменного угля, имеющего теплоту сгорания 28900 кДж/кг (6907 ккал/кг ). Опред елить среднюю мощность станции, если в электрическую энергию превращен о 18% тепла, полученного при сгорании угля . Задача № 2-3 . Сколько кг свинца можно нагреть от температуры T1 = = 288 K до температуры его плавления TПЛ = 600 К посред ством удара молота массой 20 кг при падении его с высоты 2 м ? Предполагается, что вся энергия молота превр ащается в тепло, целиком поглощаемое свинцом . Теплоемкость свинца CP = 0,1256 кДж/(кгЧК ). Задача № 2-4 . На электростанции мощностью N = 100 МВт сжигается топливо с теплото й сгорания QPH = 30000 кДж/кг . Коэффициент по лезного действия станции зt = 33,0% . Опред елить часовой расход топлива G . Пример . Паросиловая установка мощно стью N = 4200 кВт имеет зt = = 0,33 . определить расход топлива в час, если его теплота сгорания QPH = = 25000 кДж/кг . Решение . G = N/(зtЧQPH ) = 4200/(0,33 Ч 25000 ) = 1833 кг/ч = 0,51 кг/с . Задача № 2-5 . Воздух в цилиндре занимает объем V1 = 0,25 дм3 и находится под давлени ем Р1 = 1 бар . Объем воздуха при изотермическом расширении становиться равн ым V2 = 1,5 дм3 . Определить конечное давлен ие Р2 и работу расширения . Задача № 2-6 . Жидкость, находящаяся в сосуде и сообщающаяся с атмосферой PБ = 1 б ар, в течении ф = 30 мин перемешивается мешалкой с постоянной частотой вращ ения n = 75 мин– 1 и крутящим моментом М = 12,2 кГм . Начальный объем жидкости V1 = 3,4 м3 увеличивается при этом на 3% . Определить работу расширения жидкости и работу вращения вала, результаты сравнить . Задача № 2-7 . Паровая турбина расходует 0,00110 кг пара на получение 1 кДж электроэ нергии . На производство 1 кг пара необ ходимых параметров затрачивается 3300 кДж . Определить КПД паротурбинной установки . Задача № 2-8 . Определить суточный расход топлива на станции мощностью N = 100000 кВ т, если ее КПД 35%, а теплота сгорания топлива QPH = 30000 кДж/кг . Определить также удельный расход топлива на 1МДж перер аботанной энергии . Задача № 2-9 . Какова стоимость энергии, необходимой для подъема 1000 кг оборудо вания на вершину башни высотой 516 м, если цена электроэнергии составляет 2 коп / (кВтЧ ч ), а КПД подъемного механизма з = = 0,85 ? Смеси идеальных газов . Краткая теоретическая часть Газовая смесь – это механическая смесь отдельных газов, не вступающих между собой ни в какие химические реакции . Газовая смесь может быть задана массовыми, объёмными и мольными долями : ( 3.1) ( 3.2) ( 3.3) Причём, имеют место быть условия : ( 3.4) Где k – количество газов, составляющих газовую смесь . Соотношения, связывающие вышеприведённые уравнения : ( 3.5) ( 3.6) Газовая постоянная смеси газов : ( 3.7) Средняя молекулярная масса смеси газов : ( 3.8) Парциальное давление газа : ( 3.9) Задачи для самостоятельного решения . Задача № 3-1 . В резервуаре ёмкостью 125 м3 находится коксовый газ, при давлении P = 5 бар и температуре Т = 291 К . Газ имеет следующий объемный состав : ф(H2O ) = 0,46, ф(CH4 ) = 0,32, ф(CO ) = 0,15 и ф(N2 ) = 0,07 . После отбора части газа его давление понизилось до 3 бар, а темпе ратура до 285 К . Определить массу израс ходованного газа . Задача № 3-2 . Газовая постоянная смеси водорода Н2 и азота N2 равна RСМЕСИ = 882,54 Дж/( кгЧК ). Определить массовые доли водо рода m(Н2 ) и азота m(N2 ), если давление смеси РСМЕСИ = 1,08 бар . Задача № 3-3 . Поток воздуха, имеющий часовой расход GВ = 300 кг/ч и температуру ТВ = 573 К, смешивается с потоком дымовых газов GГ = 400 кг/ч, ТГ = 873 К . Определить те мпературу смеси и объемные доли газов, если известно, что RГ = 289,277 Дж/(кгЧК ). Принять давление газов и воздуха одина ковыми, а теплоемкость газов равной теплоемкости воздуха . Пример . Воздух имеет примерно следую щий массовый состав m(O2 ) = 23,2% и m(N2 ) = 76,8% . Опред елить объемный состав воздуха, кажущуюся молекулярную массу, парциальн ое давление кислорода и азота, если давление воздуха по барометру РБ = 760 мм Hg . Решение . Объёмный состав воздуха : ф(N2 ) = 1 – ф(O2 ) = 1 – 0,21 = 0,79 . Кажущаяся молярная масса : Газовая постоянная смеси : Парциальные давления газов : P(O2 ) = ф(O2 ) Ч PБ = 0,21 Ч 760 = 159,6 ммHg . P(N2 ) = PБ – P(O2 ) = 760 – 159,6 = 600,4 ммHg . Задача № 3-4 . Три газовых потока смешиваются между собой (см . рис.3.1). Первый поток представляет собой поток кислорода с расходом G = 115 кг/ч и температурой Т = 573 К, второй – поток оксида у глерода с расходом G = 200 кг/ч и Т = 473 К . По тр етьему каналу течет воздух с температурой ТВ = 673 К . Рис.3.1 . В результате смешивания этих потоков образуется смесь с температурой ТСМ = 548 К . Определить часовой расход воздуха, если известно, что давление всех трех газов одинаково . Задача № 3-5 . Смесь, состоящая из одного киломоль кислорода и двух киломоль а зота при температуре Т1 = 303 К и давлении Р1 = 1 бар, охлаждается при постоянном объеме до температуры Т2 = 283 К . Определи ть изменение внутренней энергии смеси . Задача № 3-6 .0 ,3 м3 воздуха смешиваются с 0,5 кг углекислого газа . Оба газа до смешивания имели параметры Р = 6 ба р и Т = 318 К . Определить парциальное давление углекислого газа после смеши вания . Задача № 3-7 . Объемный состав горючего газа следующий : ф(CO ) = 10%, ф(N2 ) = 45%, ф(CH4 ) = 35%, ф (C2H4 ) = 4%, ф(H2 ) = 3% и ф(CO2 ) = 3% . Определить кажущуюся молекулярную массу, плотность, у дельный объем при нормальных условиях, газовую постоянную R и парциально е давление метана в процентах, а также массовую долю каждого компонента . Задача № 3-8 . Смесь газов состоит из 10 кг азота, 13 кг аргона и 27 кг диоксида углер ода . Определить мольный состав смеси ее удельный объем при нормальных условиях, кажущуюся молекулярную масс у смеси и газовую постоянную, отнесенную к одному нормальному кубическо му метру . Задача № 3-9 . Дымовые газы имеют массовый состав : m( CO 2 ) = 16,1%, m( O 2 ) = 7,5% и m( N 2 ) = 76,4% . Рассчитать энтальпию h СМЕСИ этих газов, отнесенную к одному килограмму смеси, при темпе ратуре 1073 К, отсчитанную от 273 К .
© Рефератбанк, 2002 - 2018