Пояснительная записка Дисциплина «Термодинамика»

Областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение (ОГБПОУ «ТПТ») Практические работы по термодинамике и методические указания по их выполнению для студентов специальностей 21.02.01 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» и 21.02.02 «Бурение нефтяных и газовых скважин» заочной формы обучения Автор: А.В.Ти 2015 г. Пояснительная записка Дисциплина «Термодинамика» входит в состав профессиональных модулей: ПМ.02 «Обслуживание и эксплуатация бурового оборудования», МДК.02.01 «Эксплуатация бурового оборудования» для специальности 21.02.02 и ПМ.02 «Эксплуатация нефтегазопромыслового оборудования», МДК.02.01 «Эксплуатация нефтегазопромыслового оборудования» для специальности 21.02.01. В результате изучения дисциплины студенты должны знать: - основные понятия, законы и процессы термодинамики и теплопередачи; - методы расчета термодинамических и тепловых процессов; - классификацию, особенности конструкции, действия и эксплуатации котельных установок, поршневых двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных и теплосиловых установок. Студенты должны уметь: - производить расчеты требуемых физических величин в соответствии с законами и уравнениями термодинамики и теплопередачи. Изучение дисциплины базируется на знании материала дисциплин: «Физика», «Химия», «Математика», «Гидравлика», «Инженерная графика», «Метрология, стандартизация и сертификация». Настоящие методические указания ставят целью: Приобретение практических навыков и умений в выполнении термодинамических и теплотехнических расчетов; Закрепление теоретических знаний по содержанию учебной дисциплины; Приобретение навыков творческой самостоятельной деятельности. Методические указания составлены в соответствии с рабочими программами по профессиональным модулям для специальностей 21.02.01 и 21.02.02, утвержденными в Томском политехническом техникуме. Для выполнения практических заданий в методических указаниях приведены: Многовариантные задачи; Основные формулы из теории без доказательств; Порядок и примеры решения задач. Для решения предложенных задач требуется предварительное изучение теоретического материала. Правила выполнения практических работ Практические задания следует выполнять в отдельной тетради. Решение каждого задания следует начинать с новой страницы. Необходимые схемы и графики должны быть выполнены карандашом, с указанием элементов или величин, входящих в них. При решении задач необходимо последовательно излагать весь ход расчетов со ссылкой на соответствующие формулы. Все расчеты производятся в единицах измерений в системе СИ. Образец заполнения обложки тетради ТЕТРАДЬ для практических работ по термодинамике студента(ки) 2 курса гр.____ ФИО студента Практическая работа № 1 РАСЧЁТ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ 1. Цель работы Приобретение практических навыков расчета газовых смесей. 2. Требования к отчёту 5.1. Номер работы, тема, цель. 5.2. Записать условие задачи. 5.3. Вычисления начинать с записи расчётных формул в общем виде. 5.4. Размеры величин указывать в системе СИ. Задание Природный (или попутный) газ представляет собой смесь, состоящую из метана (СН4) и других предельных углеводородов, азота, углекислого газа и сероводорода. Для заданного вида топлива (см.табл.1.1) определить: Газовую постоянную смеси; Количество подведенного (отведенного) тепла, необходимое для нагрева (охлаждения) V, м3 смеси от температуры t1, ºС до температуры t2, ºС. Объемный состав газа указан в табл. П1. Молярные массы элементов определять при помощи периодической таблицы Менделеева (табл.П2). Таблица 1.1 № вар-та Вид топлива Месторождение V, м3 t1, ºС t2, ºС 1 Природный газ Северо-Ставропольское 800 5 62 2 Попутный газ Туймазинское 1000 65 14 3 Природный газ Березовское 1200 10 88 4 Попутный газ Ромашкинское 1600 -2 37 5 Природный газ Уренгойское 1800 86 19 6 Попутный газ Пермское 2000 13 70 7 Природный газ Медвежье 2200 25 93 8 Попутный газ Бавлинское 2500 0 45 9 Природный газ Оренбургское 1500 74 22 10 Попутный газ Узеньское 900 -10 50 Методические указания В практической работе №1 необходимо произвести расчет газовой смеси. При решении следует помнить, что методика расчета смеси зависит от способа задания смеси. Газовая смесь может задаваться 2-мя способами: 1) через массовые доли компонентов; 2) через объемные доли компонентов. Состав природного (попутного) газа задается объемными долями. Пример: Определить газовую постоянную природного газа Барсуковского месторождения состава: СО2=0,96%; СН4=80,78%; С2Н6=5,81%; С3Н8=4,8%; С4Н10=4,04%; С5Н12=1,81%; N2=1,8%. Какое количество тепла нужно подвести к 100 м3 этого газа, чтобы нагреть его от 20 до 85 ºС? Теплоемкость считать постоянной. Решение: Поскольку газовая смесь задана объемными долями, то расчет газовой постоянной смеси производим по формуле: Где - универсальная газовая постоянная; =8314 Дж/(кмоль·К); - молярная масса смеси. Молярная масса смеси определяется через объемные доли компонентов: Где - молярные массы компонентов, а - объемные доли компонентов. Обозначим: - молярная масса СО2; - молярная масса СН4; - молярная масса С2Н6; - молярная масса С3Н8; - молярная масса С4Н10; - молярная масса С5Н12 и - молярная масса N2, а - их объемные доли соответственно (заданы по условию). При помощи таблицы Менделеева (табл.П2) находим молярные массы компонентов: =44 кг/кмоль; =16 кг/кмоль; =30 кг/кмоль; =44 кг/кмоль; =58 кг/кмоль; =72 кг/кмоль; =28 кг/кмоль. кг/кмоль. Газовая постоянная смеси Дж/(кмоль·К). Для газовой смеси количество подведенного (отведенного) тепла определяется по формуле Где - объем газовой смеси, м3; - объемная изохорная теплоемкость смеси, Дж/(м3·К); - разность между начальной и конечной температурами. Объемная теплоемкость смеси рассчитывается по формуле Где - объемные теплоемкости компонентов смеси. Объемные теплоемкости компонентов определим в зависимости от атомности газов. Молекулярно-кинетическая теория теплоемкости, основанная на допущении о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекул и не учитывающая энергию внутримолекулярных колебаний, дает следующие значения мольных теплоемкостей:  для двухатомных газов кДж/(кмольК);  для трех– и многоатомных газов кДж/(кмольК). Метан, этан, пропан, бутан, пентан и углекислый газ – трех- и многоатомные газы, поэтому кДж/(м3·К). Азот – двухатомный газ, для него объемная теплоемкость кДж/(м3·К). кДж/(м3·К). Рассчитываем количество подведенного тепла по формуле Практическая работа № 2 РАСЧЁТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 1. Цель работы Приобретение практических навыков расчета основных термодинамических процессов. 2. Требования к отчёту 5.1. Номер работы, тема, цель. 5.2. Записать условия задач. 5.3. Вычисления начинать с записи расчётных формул в общем виде. 5.4. Размеры величин указывать в системе СИ. 5.5. Необходимые схемы, графики и рисунки выполнять карандашом с применением чертежных принадлежностей. Задание Задача 2.1. Изотермически сжимают V м3 газа с Р1= 2,0 кПа до Р2, кПа. Температура газа t, °С. Вычислить: 1) параметры газа в начале и конце процесса; 2) работу, затраченную на сжатие; 3) количество тепла, выделенное при сжатии. 4) построить процесс в pV-диаграмме. Исходные данные взять из табл. 2.1. Таблица 2.1. № вар-та Газ р2, кПа t, °С V, м3 1 Воздух 100 20 150 2 Водород 110 30 200 3 Кислород 120 40 250 4 Аммиак 130 50 300 5 Азот 140 60 350 6 Углекислый газ 150 50 400 7 Метан 160 40 450 8 Бутан 170 30 500 9 Пропан 180 20 550 10 Сероводород 190 10 600 Задача 2.2. В автоклаве объемом V находится газ под давлением P1 МПа и t1 °С. При нагревании (V=const) давление в автоклаве поднялось до Р2 МПа. Определить: 1) сколько тепла сообщено газу в автоклаве; 2) до какой температуры нагреется газ. 3) построить процесс в pV-диаграмме. Исходные данные взять из табл. 2.2. Таблица 2.2. № вар-та газ V, м3 р1, кПа t1, °С р2, кПа 1 H2S 0,06 20 10 120 2 NH3 0,05 25 15 130 3 CO 0,04 30 25 140 4 CO2 0,03 35 30 155 5 He 0,02 40 40 115 6 Ne 0,04 45 50 135 7 CH4 0,06 50 60 165 8 C2H2 0,08 55 70 205 9 C3H8 0,05 60 80 190 10 N2 0,1 65 30 180 Задача 2.3. Газ с начальным давлением р1, ат и начальной температурой t1, °С, расширяется при постоянном давлении от начального объема V1, м3 в n раз. 1) Определить: - конечные параметры газа; - работу, затраченную на расширение L; - тепло, участвующее в процессе Q; - изменение внутренней энергии ΔU. 2) Построить процесс pV-диаграмме. Исходные данные взять из табл. 2.3. Таблица 2.3 № вар-та Газ V1, м3 n р1, ат t1, °С 1 Воздух 0,1 2 20 48 2 Аргон 0,12 1,5 22 24 3 Бутан 0,14 1,7 24 39 4 Пропан 0,16 3,0 35 54 5 Сероводород 0,2 3,5 31 18 6 Углекислый газ 0,23 2,2 28 26 7 Аммиак 0,26 2,4 42 35 8 Азот 0,32 2,6 56 44 9 Водород 0,41 1,8 33 60 10 Кислород 0,58 4,0 10 74 Задача 2.4. Газ массой m, кг с начальным давлением р1, атм и начальной температурой Т1, К адиабатно сжимается и объем газа уменьшается в 2 раза. Определить: Начальные и конечные параметры газа; Количество тепла в процессе; Совершенную работу и изменение внутренней энергии. 4) Изобразить процесс в pV-диаграмме. Исходные данные взять из табл. 2.4. Таблица 2.4 № вар-та Газ m, кг р1, атм Т1, К 1 Воздух 2,5 0,5 288 2 Азот 5,0 0,8 302 3 Водород 3,6 1,1 290 4 Углекислый газ 4,1 0,3 314 5 Сероводород 1,8 0,4 295 6 Метан 2,7 0,6 306 7 Аргон 3,3 1,0 284 8 Гелий 5,6 0,2 310 9 Оксид углерода 1,5 0,7 325 10 Аммиак 7,4 0,9 300

Похожие:

	Пояснительная записка дисциплина «Экономика» Адаптирована для заочной формы обучения в филиале в г. Калининграде Власенко Р. Д		Пояснительная записка Дисциплина «Основы черчения и начертательной геометрии» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Моделирование систем» Пояснительная записка содержит 31 страницу, 3 таблицы, 24 рисунка, 4 библиографических источника, 1 фрагмента листинга		Пояснительная записка к годовой бухгалтерской отчетности Общества... Приложения 3 к Приказу Минфина РФ от 2 июля 2010 года №66н; 8 настоящая пояснительная записка
	Образовательная программа на 2011-2015 учебный год в рамках фгос ноо пояснительная записка Пояснительная записка к основной образовательной программе начального общего образования мбоу анно-Ребриковская сош		Пояснительная записка 1 Место курса в профессиональной подготовке... Дисциплина «Учет на предприятиях малого бизнеса» является одной из дисциплин специализации в подготовке студентов, обучающихся по...
	Пояснительная записка 3 Гражданин и собственность 4 Современная семья... Рекомендован методической комиссией областного государственного профессионального образовательного бюджетного учреждения «Технологический...		Форма 0503160 «Пояснительная записка» Форма 0503160 «Пояснительная записка» состоит из 22 выходных форм: (№№0503161, 0503162, 0503164, 0503166, 0503167, 0503168 –три формы,...
	Пояснительная записка к образовательной программе основного общего образования 3 Пояснительная записка к образовательной программе основного общего образования мбоу «Большемеминская средняя общеобразовательная...		Структура учебной программы организационно методический раздел Данная дисциплина изучается студентами в 6 семестре и является обязательной. Дисциплина включает в себя 13 тем