Методические указания по проведению практических работ по учебной дисциплине Гидравлические и пневматические системы

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ЛИПЕЦКОЙ ОБЛАСТИ

ГОАПОУ «Липецкий металлургический колледж»

для специальности (группы специальностей):

Липецк-2015

Практические работы направлены на освоение следующих практических умений и знаний согласно требованиям ФГОС СПО специальности 15.02.01 Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям), рабочей программы дисциплины «Гидравлические и пневматические системы».

уметь:

пользоваться термодинамическими диаграммами и таблицами для определения состояния рабочих тел

знать:

законы термодинамики; основные газовые процессы.

Методические указания по проведению практических работ содержат теоретическую часть, который кратко представляет основной материал, необходимый для освоения коммуникативных умений и знаний; практические задания; контрольные вопросы для самопроверки.

Методические указания по проведению практических работ могут быть использованы студентами для самостоятельной работы, преподавателями на учебных занятиях по данной дисциплине.

Методические указания к выполнению

практической работы для студентов

1.  К выполнению практической работы необходимо подготовиться до начала учебного занятия.

2.  При подготовке к практической работе используйте рекомендованную литературу, предложенную в данных методических указаниях, конспекты лекций.

3.  К выполнению работы допускаются студенты, освоившие необходимый теоретический материал.

4.  Выполняя практические задания, пишите орфографически и стилистически грамотно, четко и кратко в рабочей лекционной тетради по дисциплине.

5.  По окончании выполнения практической работы проверьте себя, ответив на контрольные вопросы для самопроверки.

6.  Если практическая работа не сдана в указанные сроки (до выполнения следующей практической работы) по неуважительной причине, оценка снижается.

Практическая работа

Теоретическая часть

Определение параметров водяного пара по I-S диаграмме воды и водяного пара.

Основной расчётной диаграммой для водяного пара является I-S диаграмма (рискнок1), по оси ординат которой откладываются значения энтальпии, а по оси абсции - значение энтропии.

На диаграмме нанесены пограничные кривые и ряд линий, характеризуемых постоянным значением того или иного параметра. Линия 1-К представляет левую пограничную кривую; линия К-2 –правую пограничную кривую. Между пограничными кривыми находится область влажного пара, выше – область перегретого пара. Область жидкости расположена слева от пограничной кривой кипящей жидкости 1 – К.

На диаграмме наносятся линии постоянства давлений (изобары), линии постоянства температур (изотермы). Линии постоянных объёмов (изохоры).

Кроме того в области влажного пара наносятся линии постоянной сухости пара х=соnst.

Изобары в области влажного пара совпадут с изотермами и представляют собой расходящийся пучёк прямых линий, идущих из левого нижнего углавверх до правой пограничной кривой.

Изотермы при низких давлениях проходят почти параллельно оси абсцисс, что указывает на достаточное приближение свойств перегретого пара в этой области к свойствам идеального газа, для которого энтальпия зависит только от температуры.

В области влажного пара наносятся линии постоянной сухости.

Расчёты процессов водяного пара по диаграмме

проводят в следующем порядке:

1.  по заданным параметрам пара, учитывая характер процесса, на I-S диаграмме находят начальные и конечные точки рассматриваемого процесса и определяют недостающие параметры в начале и конце процесса.

2.  по формулам, приведенным в таблице вычисляют тепло процесса, изменение внутренней энергии и работу

Особенность расчёта изотермического процесса водяного пара

В данном процессе водяного пара внутренняя энергия не будет неизменной, а будет возрастать при расширении пара и уменьшаться при его сжатии, следовательно расчёт проводится в последовательности:

1. определяется тепло;

2. изменение внутренней энергии;

3. вычисляется работа.

4. представление основных процессов водяного пара в I-S диаграмме.

Задания практической работы № 4

1. Пар из котла при абсолютном давлении P1 = 1,6 МПа и степени сухости X = 0,97 поступает в пароперегреватель, в котором ему сообщается дополнительное тепло при неизменном давлении. Температура пара при этом повышается до t2 = 350 С.

Определить и рассчитать недостающие параметры водяного пара при помощи I,S-диаграммы.

2. К начальному состоянию пара, которое характеризуется параметрами P1 = 1 МПа и Х = 0,85, подводится теплота, которая приводит к повышению температуры тела до t2 = 300 С. Процесс изохорный.

Определить и рассчитать недостающие параметры водяного пара при помощи I,S-диаграммы.

3. Пар с начальными параметрами Р1 = 1,2 МПа, Х = 0,95 изотермически расширяется до Р2 = 0,1 МПа.

Определить и рассчитать недостающие параметры водяного пара при помощи I,S-диаграммы.

4. Перегретый пар с давлением Р1 = 3 МП и t1 = 350 C адиабатно расширяется до давления Р2 = 0,2 МПа.

Определить и рассчитать недостающие параметры водяного пара при помощи I,S-диаграммы.

Задание повышенной трудности

Дросселирование (мятие) – необратимый процесс течения рабочего тела, когда вся работа потока затрачивается на преодоление различных сопротивлений, т. е. трения. Примером может служить суживающее устройство в потоке. Изобразить его в I, S-диаграмме можно лишь условно. Часто встречается случай адиабатного процесса дросселирования (теплообмен с внешней средой пренебрегается). Процесс описан уравнением

Сумма кинетической энергии и энтальпии в любом сечении канала есть величина постоянная.

Условно считаем, что процесс протекает без изменения энтальпии и температуры.

Изобразить схематично дросселирование водяного перегретого пара.

Вариант 1

Определить массу 2 м3 водяного пара при давлении 4 мПа и температуре 460 С.

Вариант 2

Определить теплоту необходимую для перегрева водяного пара, имеющего параметры Р=1,6 мПа, степень черноты х=0,98, температура перегрева 450 С.

Вариант 3

Адиабатно расширяется 1 кг водяного пара, в результате чего давление падает от 10 до 1 мПа. Начальная температура 470 С. Определить полезную внешнюю работу процесса (теплоперепад) и конечное состояние пара.

Вариант 4

Пар с начальным давлением 40 кПа и температурой 100 С расширяется адиабатно до давления 4 кПа.

Определить конечное состояние пара и внешнюю полезную работу расширения.

Вариант 5

Пар из котла при абсолютном давлении 1,5 мПа и степени сухости 0,96 поступает в пароперегреватель, в котором ему сообщается дополнительное тепло при неизменном давлении. Температура пара увеличивается до 450 С.

Определить количество тепла, сообщенное 1 кг пара и изменение внутренней энергии.

Вариант 6

Начальное состояние пара Р1=4 мПа, х=0,91. Процесс изохорный. Какое количество тепла необходимо подвести к пару, чтобы температура пара повысилась до 520 С.

Вариант 7

1 кг пара с начальными параметрами р1=1,3 мПа, х=0,82 изотермически расширяется до р2=0,3 мПа.

Определить количество тепла, сообщенное пару, произведенную работу и изменение внутренней энергии.

Вариант 8

Определить массу 3 м3 водяного пара при давлении 5 мПа и температуре 500 С.

Вариант 9

Определить теплоту необходимую для перегрева водяного пара, имеющего параметры Р=1,9 мПа, степень черноты х=0,93, температура перегрева 500 С.

Вариант 10

Адиабатно расширяется 1 кг водяного пара, в результате чего давление падает от 13 до 1,5 мПа. Начальная температура 510 С. Определить полезную внешнюю работу процесса (теплоперепад) и конечное состояние пара.

Вариант 11

Пар с начальным давлением 55 кПа и температурой 150 С расширяется адиабатно до давления 4,8 кПа.

Определить конечное состояние пара и внешнюю полезную работу расширения.

Вариант 12

Пар из котла при абсолютном давлении 1,8 мПа и степени сухости 0,98 поступает в пароперегреватель, в котором ему сообщается дополнительное тепло при неизменном давлении. Температура пара увеличивается до 480 С.

Определить количество тепла, сообщенное 1 кг пара и изменение внутренней энергии.

Вариант 13

Начальное состояние пара Р1=8 мПа, х=0,93. Процесс изохорный. Какое количество тепла необходимо подвести к пару, чтобы температура пара повысилась до 560 С.

Вариант 14

1 кг пара с начальными параметрами р1=1,6 мПа, х=0,86 изотермически расширяется до р2=0,6 мПа.

Определить количество тепла, сообщенное пару, произведенную работу и изменение внутренней энергии.

Вариант 15

Определить массу 4 м3 водяного пара при давлении 6 мПа и температуре 520 С.

Вариант 16

Определить теплоту необходимую для перегрева водяного пара, имеющего параметры Р=1,9 мПа, степень черноты х=0,99, температура перегрева 490 С.

Вариант 17

Адиабатно расширяется 1 кг водяного пара, в результате чего давление падает от 12 до 1,8 мПа. Начальная температура 488 С. Определить полезную внешнюю работу процесса (теплоперепад) и конечное состояние пара.

Вариант 18

Пар с начальным давлением 49 кПа и температурой 156 С расширяется адиабатно до давления 5,5кПа.

Определить конечное состояние пара и внешнюю полезную работу расширения.

Вариант 19

Пар из котла при абсолютном давлении 2 мПа и степени сухости 0,98 поступает в пароперегреватель, в котором ему сообщается дополнительное тепло при неизменном давлении. Температура пара увеличивается до 460 С.

Определить количество тепла, сообщенное 1 кг пара и изменение внутренней энергии.

Вариант 20

Начальное состояние пара Р1=5 мПа, х=0,93. Процесс изохорный. Какое количество тепла необходимо подвести к пару, чтобы температура пара повысилась до 560 С.

Вариант 21

1 кг пара с начальными параметрами р1=1,6 мПа, х=0,89 изотермически расширяется до р2=0,5 мПа.

Определить количество тепла, сообщенное пару, произведенную работу и изменение внутренней энергии.

Вариант 22

Определить массу 5 м3 водяного пара при давлении 4 мПа и температуре 520 С.

Вариант 23

Определить теплоту необходимую для перегрева водяного пара, имеющего параметры Р=1,96 мПа, степень черноты х=0,91, температура перегрева 520 С.

Вариант 24

Адиабатно расширяется 1 кг водяного пара, в результате чего давление падает от 13 до 2 мПа. Начальная температура 525 С. Определить полезную внешнюю работу процесса (теплоперепад) и конечное состояние пара.

Вариант 25

Пар с начальным давлением 60 кПа и температурой 160 С расширяется адиабатно до давления 5кПа.

Определить конечное состояние пара и внешнюю полезную работу расширения.

Вариант 26

Пар из котла при абсолютном давлении 1,9 мПа и степени сухости 0,99 поступает в пароперегреватель, в котором ему сообщается дополнительное тепло при неизменном давлении. Температура пара увеличивается до 490 С.

Определить количество тепла, сообщенное 1 кг пара и изменение внутренней энергии.

Вариант 27

Начальное состояние пара Р1=9 мПа, х=0,96. Процесс изохорный. Какое количество тепла необходимо подвести к пару, чтобы температура пара повысилась до 570 С.

Вариант 28

1 кг пара с начальными параметрами р1=1,9 мПа, х=0,89 изотермически расширяется до р2=0,66 мПа.

Определить количество тепла, сообщенное пару, произведенную работу и изменение

внутренней энергии.

Вариант 29

Термический КПД цикла теплового двигателя равен 0,4 и отводимая теплота 120 кДж. Определить подведенную в цикле теплоту и полезную работу.

Вариант 30

Цикл Карно совершается с 1 кг воздуха в пределах температур 927 С и 27 С. Подводимая в цикле теплота 30 кДж. Определить термический КПД и полезную работу, если минимальное давление в цикле 0,1

Вариант 31

Водяной пар, параметры которого р1=18 бар и температура 250 С, подвергается мятию до давления 10 бар. Определить температуру пара в конце процесса.

Контрольные вопросы для самопроверки

1  Законы идеального газа.

2  Теплоёмкость газов.

3  Законы термодинамики.

4  Понятие об энтропии и энтальпии.

5  Термодинамические процессы.

6  Понятие о круговом цикле.

7  Цикл Карно.

8  Водяной пар и способы его получения.

9  I-S диаграмма водяного пара.

Список использованных источников

Черняк, теплотехники и гидравлики: учебник для техникумов/ , . – М.: Высшая школа, 2010. -357 с.

Методические указания к лабораторным работам по гидравлике. – Липецк 2006.

Интернет-ресурсы:

1  Техническая литература [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http//www. tehlit. ru, свободный. – Загл. с экрана.