Исследование термодинамических процессов

В технической термодинамике сначала рассматриваются основные частные случаи процессов: изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный, а затем обобщающий политропный процесс.

Политропный процесс – это любой термодинамический процесс, протекающий с постоянной теплоёмкостью и имеющий определённый показатель политропы процесса. Из уравнения политропного процесса можно pv = const легко получить уравнение любого термодинамического процесса. Важно уяснить связь между показателем политропы и характером изменения состояния газа. Это удобно сделать путём графического анализа политропного процесса в системах координат p-v и T-s, т. к. в этом случае можно наглядно проследить характер процесса про изменении показателя политропы в пределах от – до +. Обратите при этом особое внимание на политропные процессы, протекающие с отрицательными теплоёмкостями.

 Литература: 2, с. 32-36; 3.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение политропного процесса. При каких значениях показателя политропы имеют место основные термодинамические процессы.

2. Как определяются теплота, изменение внутренней энергии и работа в политропном процессе.

3. Как определяется теплоёмкость идеального газа в политропном процессе.

4. Охарактеризуйте процесс, в котором работа совершается за счёт уменьшения внутренней энергии рабочего тела. Изобразите его в p-v и T-s- координатах.

5. Покажите в p-v и T-s- координатах политропные процессы, протекающие с отрицательными теплоёмкостями. Дайте их характеристику.

 

Идеальные циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания.

  Термодинамические основы компрессорных машин.

Рассмотрите циклы, по которым работают поршневые двигатели внутреннего сгорания и компрессоры; проведите аналитический и графический (в системах координат p-v, T-s) анализы этих циклов.

Обратите особое внимание на цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты, т.к. по этому циклу осуществляется рабочие процессы подавляющего большинства современных двигателей с воспламенением от сжатия.

 При одинаковых степенях сжатия цикл Д.В.С. с изохорным подводом теплоты является наиболее экономичным по сравнению с циклом с изобарным подводом теплоты и с циклом со смешанным подводом теплоты.

 Экономичность циклов Д.В.С. зависит от их степени сжатия, степени повышения давления и степени предварительного расширения.

Литература: 2, с. 56-58; 60-63; 3.

Вопросы для самопроверки

Покажите относительную эффективность циклов Д.В.С. при одинаковых степенях сжатия.

1. Покажите относительную эффективность циклов Д.В.С. при одинаковых наивысших температурах.

2. Покажите в p-v- координатах рабочий процесс одноступенчатого поршневого компрессора.

3. Приведите термодинамическое обоснование многоступенчатого сжатия газов в компрессоре.

 

Водяной пар. Влажный воздух.

Значительное место в технической термодинамике отводится изучению свойств паров (главным образом водяного пара).

Пары могут менять своё состояние, превращаться в жидкость. При этом законы, котором они подчинялись, в области, близкой к снижению, очень сильно отклоняются от законов идеального газа. Это исключает возможность применения законов идеальных газов для паров.

Аналитическое определение параметров состояния паров затруднено тем, что зависимость между этими параметрами получается очень сложной. Поэтому параметры состояния определяются по таблицам или диаграммам. Особенно большое значение имеет h-s -диаграмма для водяного пара, которая в практике используется очень широко. Каждый студент должен уметь пользоваться этой диаграммой, т. е. определять параметры состояния рабочего тела и строить в h-s- диаграмме основные термодинамические процессы (изобарный, изохорный, изотермический и адиабатный).

Знание свойств влажного воздуха имеет большое значение. Особое внимание нужно уделить диаграмме H-d влажного воздуха, т. к. с помощью этой диаграммы ведутся расчёты процессов сушки различных продуктов, кондиционирования воздуха, воздухообмена в животноводческих помещениях и другие процессы.

Литература: 2, с. 36-42; 44-47; 3.

Вопросы для самопроверки

1.  Изобразите в p-v- координатах процесс парообразования и разберите его особенности.

2. Как определяются параметры влажного насыщенного пара.

3. Изобразите в T-s и h-s-координатах процесс превращения воды в перегретый пар, покажите в них количества теплоты, подведённые воде и пару.

4. Что называется абсолютной и относительной влажностью влажного воздуха.

5. Что понимаем под влагосодержанием влажного воздуха.

6. Как определяется энтальпия влажного воздуха.