Условие и содержание задания
Идеальный газ (μ – 18,0 г/моль, к = 1,33) при V1; P1; T1 изохорно нагревается до T2, а затем изотермически до Р3. После изобарного и изоэнтропного сжатия рабочее тело возвращается в начальное состояние.
1. Определить термические и удельные калорические характеристики рабочего тела в переходных точках цикла (P; V; T; h; s; u).
2. Вычислить изменения калорических характеристик в каждом из составляющих циклов изопараметрических процессов (ΔH; ΔS; ΔU).
3. Вычислить количество теплоты, деформационной работы, работы перемещения для каждого из изопараметрических процессов (Q; L; Lп).
4. Выяснить энергетические особенности этих процессов и цикла в целом, составить для них схемы энергобаланса и кратко прокомментировать их особенности
5. Оценить эффективность тепломеханического цикла и эквивалентного ему цикла Карно.
Таблица 1
№ варианта | Начальный объем рабочего тела, V1, м3 | Начальное давление, P1, кПа | Начальная температура, T1, К | Конечная температура в изохорном процессе, T2, К | Конечное давление в изотермическом процессе, P3, кПа |
9 | 2,6 | 4000 | 573 | 723 | 100 |
|
|
Рабочее тело - идеальный газ
Предварительные вычисления
Удельная газовая постоянна
Удельная изобарная теплоемкость газа при к = 1,33
Удельная изохорная теплоемкость
Масса идеального газа
Определение характеристик термодинамического состояния идеального газа в переходных точках
На рис. 1 и 2 показан тепломеханический цикл в диаграммах Pv и Ts.
Расчет характеристик термодинамического состояния выполняется в соответствии с исходными данными табл.1 по следующему плану:
Состояние (точка) 1.
Известны: V1; P1; T1.
Определяется удельный объем
Удельные калорические характеристики для каждого из состояний вычисляются по расчетным соотношениям при Тб = 273,15 К и Рб = 100 кПа.
Удельная энтальпия
Удельная внутренняя энергия
Удельная энтропия
Состояние (точка) 2.
Известны: T2;
V2 = V1 (процесс 1-2 изохорный);
v2 = v1
Определяются:
Давление
Удельная энтропия
Удельная внутренняя энергия
Удельная энтропия
Состояние (точка) 3.
Известны: Р3;
Т3 = Т2 (процесс 2-3 изотермический).
Определяются:
Удельный объем
Объем
Удельная энтальпия
Удельная внутренняя энергия
Удельная энтропия
Состояние (точка) 4.
Известны: Р4 =Р3 (процесс 3-4 изобарный);
s4 = s1 (процесс 4-1 изоэнтропный).
Определяются:
Термодинамическая температура
Удельный объем
|
|
Объем
Удельная энтальпия
Удельная внутренняя энергия
Результаты расчета сведены в табл.2
Таблица 2
Номер точки | Р, кПа | Т, К | t°, °С | V, м3 | v, | h, | u, | s, |
1 | 4000 | 573 | 300 | 2,6 | 0,066 | 560 | 295 | -0,325 |
2 | 5061 | 723 | 450 | 2,6 | 0,066 | 837 | 502 | -0,0002 |
3 | 100 | 723 | 450 | 131,2 | 3,34 | 837 | 502 | 1,812 |
4 | 100 | 230 | -43 | 41,73 | 1,062 | -80 | -186 | -0,325 |
Характеристики термодинамического состояния идеального газа в переходных точках цикла