Пример №2
1.Теплоёмкость газа. Как определяются массовая и объёмная теплоёмкости на основе киломольной теплоёмкости?
Теплоёмкость – это количество теплоты, которое необходимо сообщить телу (газу), чтобы повысить температуру какой-либо его количественной единицы на 1°С. В зависимости от количественной единицы рабочего тела различают молярную теплоёмкость μ·с [Дж/(моль·К)], массовую (удельную) теплоёмкость С [Дж/(кг·К)] и объёмную теплоёмкость с' [Дж/м3·К].
- Молярной теплоёмкостью μ·с называю величину, равную произведению массовой теплоёмкости на молярную массу данного вещества (рабочего тела).
- Массовой (удельной) теплоёмкостью с называют отношение теплоёмкости к его массе
2. По какому параметру состояния рабочего тела судят о совершении работы и почему? Ответить с помощью Р, v – диаграммы.
Математическое определение первого начала термодинамики[1,2,3]: изменение внутренней энергии тела или системы (ΔU=U2-U1) равно
3. Цикл Карно для идеального газа. Теорема Карно. Почему цикл Карно не применяется на практике.
Цикл Карно – это цикл идеального теплового двигателя, т.е. цикл, состоящий из обратимых термодинамических процессов (рис.2)
Цикл состоит из двух изотерм a-b (Т1) и c-d (Т2) и двух адиабат b-c и d-a. Идеальный газ (массой 1 кг) вначале расширяется по изотерме a-b (Т1=const) от va до vb, а затем по адиабате b-c от vb до vc. В изотермическом процессе a-b к газу подводится теплота +q1; вся подведённая теплота переходит в работу, численно равную площади a-b- b'- a'. При расширении по адиабате b-c без теплообмена с окружающей средой совершается работа, численно равная площади b-c-c'-b', за счёт уменьшения внутренней энергии, при этом температура падает от Т1 до Т2.
4. Как вычисляется работа сжатия в одноступенчатом и многоступенчатом компрессорах? Преимущества многоступенчатого сжатия в компрессоре по сравнению с одноступенчатым.
Компрессором называют машину, предназначенную для получения сжатых газов и паров.
Одноступенчатое сжатие показано на рис.3 в Р-V координатах.
Рис.3
Рабочим процессом называется процесс получения сжатого газа по замкнутой линии 1-2-3-4 (рис.3)
Работа, затрачиваемая на сжатие газа за один рабочий процесс в одноступенчатом компрессоре (за два хода поршня), определяется как
Многоступенчатое сжатие (трехступенчатое) показано на рис.4
Рис.4
В рабочем процессе (рис.4) по линии 12-1 происходит всасывание газа в первый цилиндр, в политропном процессе 1-2 производится сжатие от давления р1 до р2, в изобарном процессе 2-3 – охлаждение сжатого в первом цилиндре газа, в политропном процессе 3-4 газ сжимается от давления р2 до давления р3 во втором цилиндре, в изобарном процессе 4-5 – охлаждение, в политропном процессе 5-6 сжатие от давления р3 до давления р4 в третьем цилиндре. Газ с параметрами точки 6 направляется к потребителю.
Пример 1
Воздух массой М = 3 кг с начальными параметрами: давлением Р1 =1,0 МПа, и температурой t1 = 450°С, в результате термодинамического (изотермического) расширения при Т=cоnst изменяет свой объём в ε = 4,5 раз.
Определить:
- конечные параметры воздуха и его объём в начале и в конце процесса;
- количество тепла в процессе;
- количество совершенной работы;
- изменение внутренней энергии;
- изменение энтальпии;
- изменение энтропии.
Теплоёмкость считать постоянной.
Решение:
Определение конечных параметров воздуха и его объём в начале и в конце процесса.
Пример 3
Для идеального газового цикла ДВС при v = cоnst, с начальными параметрами рабочего тела: давлением Р1 = 0,096 МПа, температурой t1 = 27°С, конечным давлением Р2 = 0,12 МПа, с заданной степенью предварительного расширения
ρ = v_3/v_2 =1, и степенью повышения давления λ = Р_2/Р_1 = 1,8 , определить:
- количество подведённого и отведённого тепла;
- работу сжатия и расширения;
- полезную работу и термический КПД цикла.
Сравнить КПД заданного цикла с КПД цикла Карно, протекающего в тех же пределах температур Тmax и Тmin. Рабочее тело – воздух. Теплоёмкость считать постоянной. Показать цикл в Р-v и Т-s диаграммах.
Решение:
Товарищи (господа) студенты если у кого то возникли вопросы по решению или ответу на вопрос, пишите на почт: khb6804@mail.ru