Міністерство освіти Республіки Білорусь
УО В«Полоцький державний університет В»
Контрольна робота
з дисципліни В«ТепломасообмінВ»
Приклади рішення задач з курсу технічної термодинаміки
Новополоцьк 2010
Завдання № 1
Газова суміш G, задана об'ємними частками і займає вихідний обсяг V 1 , нагрівається при постійному тиску від температури t 1 до температури t 2 , а потім охолоджується при постійному обсязі до вихідної температури t 1 . Визначити кінцевий тиск і об'єм суміші, величину роботи та теплоти, що у процесах, і зміна ентропії 1 кг суміші. Показати обидва процесу в pv-і TS-діаграмах (Без масштабу). p> Дано: G = 22 кг, V 1 = 20 м 3 , t 1 = 125 Вє С, t 2 = 375 Вє С, N 2 = 50%, СО 2 = 20%, Н 2 = 30%
Рішення
Молярна маса газу
В
Молярна маса суміші
В В
Де r i -об'ємні частки
Ој i -молярна маса компонента
Газова постійна суміші
В
Початкова температура
В
Початковий тиск
В
Абсолютна температура після нагрівання
В
Кінцевий тиск
В
Кінцевий об'єм суміші
В
Для визначення кількості теплоти підведеної до газової суміші в процесі її ізобарного нагріву, знайдемо ізобарний молярний теплоємності при нагріванні:
В
Вуглекислий газ
В В В
Азот
В В В
Водень
В В В
ізобарний мольная теплоємність суміші:
В
Масова теплоємність
В
Кількість підведеної теплоти
В
Робота при изобарном нагріванні
В
Зміна ентропії в изобарном процесі нагрівання суміші
В
Охолодження при V = const
ізохорно мольна теплоємність суміші знайдеться з рівняння:
В
Об'ємна теплоємність суміші
В
Кількість відводиться теплоти:
В
Робота ізохоричного процесу L = 0, тому обсяг не змінюється.
Для розрахунку зміни ентропії знайдемо масову ізохорно теплоємність суміші
В
І тоді
В
Процеси в pv-і ТS-діаграмах див. на малюнку 1.
В
Завдання № 2
Для теоретичного циклу поршневого двигуна внутрішнього згоряння з ізохорно-ізобарний підведенням теплоти визначити параметри стану, р, v, t характерних точок циклу, корисну роботу і термічний ККД за заданим значенням початкового тиску р 1 і температури t 1 , ступеня стиснення Оµ, ступеня підвищення тиску О» і ступеня попереднього розширення ПЃ. Робочим тілом вважати повітря, вважаючи теплоємність його постійною. Зобразити цикл ДВС в pv-і TS-діаграмах (без масштабу). Визначити також ККД циклу Карно, проведеного в тому ж інтервалі температур t 1 -t 4 , що і цикл ДВС.
Дано: р 1 = 98 кПа, t 1 = 30 Вє С, Оµ = 16, О» = 1,5, ПЃ = 1,5.
Рішення
Зобразимо цикл ДВС в pv-і TS-діаграмах див. малюнок 2.
В
Параметри точки 1.
Тиск р 1 = 98 кПа, температура Т 1 = 273 +30 = 303 К.Удельний обсяг знайдемо з рівняння стану р. 1 v 1 = RT 1 , де R = 287 Дж/кг В· Вє С-газова стала повітря. br/>В
Параметри точки 2.
Ступінь стиснення, тому.
Температура в кінці адиабатного стиснення
В
Тиск в кінці адиабатного стиснення
В
Параметри точки 3.
Питома обсяг
Ступінь підвищення тиску тому абсолютна тиск
В
Для ідеального газу за законом Шарля тому абсолютна температура
В
Параметри точки 4.
Абсолютний тиск р 3 = р 4 = 7193,25 кПа.
Ступінь попереднього розширення тому питома обсяг
За законом Гей-Люссака для ідеального газу тому абсолютна температура
Параметри точки 5.
Питома обсяг.
Тиск в кінці адиабатного розширення визначимо з рівняння адіабати, звідси
.
За законом Шарля звідси абсолютна температура
В
Робота циклу визначається як різниця між роботою розширення та роботою стиснення.
Робота стиснення
В
Робота розширення
В
Робота циклу є алгебраїчна сума l 1 і l 2
L = l 1 - l 2 = -...
