Порядок решения задачи

1. Для первой точки известны 2 параметра, третий параметр состояния определяется по уравнению Клапейрона.

2. Рассчитываются недостающие параметры для точек 2,3,4.5. Для этого используются соотношения ме­жду основными параметрами в каждом процессе.

3. Найденные значения P,v,T заносятся в табл. 4.1. На основании этих данных строится цикл в масштабе в Pv- и Ts диаграммах. Так как абсолютные значения энтропии (s) в точках не рассчитываются, то числен­ное значение энтропии в точке 1 выбирается произ­вольно.

6. Так как внутренняя энергия и энтальпия являются функция­ми состояния, то их изменения в любом термодинамическом процессе рассчитываются по формулам:

∆u=с_v(Т₂-Т₁); ∆i=c_p(T₂-T₁)

где, c_p , c_v - соответственно, средние массовые изобарная и изохорная теплоемкости, кДж/кг*К. Т₁. T₂ - температуры в начале и в конце процесса, К.

7. Изменение энтропии в зависимости от вида процесса рас­считывается по одной из формул:

∆s=c_v ℓn(T₂/T₁)+Rℓn(v₂/v₁); ∆s=c_p ℓn(T₂/T₁)-Rℓn(р₂/р₁); ∆s=c_v ℓn(р₂/р₁)+ c_p ℓn(v₂/v₁).

8. Определяется работа изменения объема рабочего тела (воздуха) для каждого процесса.

9. Опре­деляется количество подведенной или отведенной теплоты в каждом процессе

10. Используя результаты расчетов, заполните табл. 4.2.

По табл. 4.2 осуществляется проверка правильности произведенных расчетов. Если задание выполнено верно, то:

а) изменение внутренней энергии в цикле равно сумме изменений внутренней энергии каждого процесса и равно 0:

∆ u_ц =∑∆ u_i = 0

b) изменение энтальпий в цикле равно сумме изменений энтальпий каждого процесса и равно 0:

∆i_ц=∑ i_i =0

c) изменение энтропии в цикле равно сумме изменений энтропий каждого процесса и равно 0:

∆s_ц=∑s_i=0

d) количество теплоты в процессе должно быть равно сумме изменений внутренней энергии и работы (I закон термодинамики):

q=∆u+l.

e) полезная теплота равна алгебраической сумме под­веденной (q₁) и отведенной (q₂) теплоты, а работа цикла равна алгебраической сумме работ всех про­цессов:

q_пол = q₁ – q₂

l_ц=∑l_i

Так как во всех вариантах заданы прямые циклы, то полез­ная теплота и работа цикла должны иметь положительный знак и равняться друг другу.

11. Эффективность работы цикла определяется путем нахож­дения его термического к.п.д

ή_t= 1- q₂/q₁

Вопросы для самоподготовки

Для успешного решения задачи необходимо изу­чить следующие разделы термодинамики:

1. Параметры состояния.

2. Основные законы идеальных газов.

3. Теплоемкость.

4. I закон термодинамики.

5. П закон термодинамики .

6. Исследование термодинамических процессов.

Усвоение раздела можно проконтролировать по ответам на следующие вопросы:

1. Какие термодинамические параметры относятся к основным, их размерности?

2. Понятие об идеальном газе.

3. Законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля.

4. Адиабатный и политропный процессы, соотно­шения между основными параметрами в этих процессах.

5. Уравнение Клапейрона для произвольного количества газа.

6. Размерность газовой постоянной и ее физический смысл.

7. Физический смысл универсальной газовой по­стоянной, ее численное значение и размерность.

8. Что называется удельной теплоемкостью, единицы из­мерения?

9. Что такое изохорная и изобарная, истинная и средняя теп­лоемкости?

10. Напишите уравнение Майера и объясните смысл входя­щих в него величин.

11. Что понимается под внутренней энергией идеального газа и от каких параметров состояния она зависит?

12. Чему равно изменение внутренней энергии в круговом процессе?

13. Формулировки и аналитическое выражение I закона тер­модинамики.

14. Что называется круговым процессом (циклом)?

15. Основные формулировки П закона термодинамики.

16. Можно ли превратить в круговом процессе всю подведен­ную теплоту в работу?

17. Что называется термическим к.п.д. и как он определяется?

18. Что называется энтропией и каково изменение энтропии в цикле?

19. Что называется энтальпией и чему равно ее изменение в цикле?

20. Как определяется полезная работа в цикле?

21. Дать определение основным термодинамическим процес­сам, написать их уравнения.

22. Написать формулы работы изменения объема газа и теп­лоты для каждого процесса.

23. По каким уравнениям вычисляется изменение энтропии в каждом процессе?

24. Как определяются изменения внутренней энергии и эн­тальпии в любом термодинамическом процессе?

Задача №2 Определить параметры (p,v,T,i, s) в характерных точках цикла Ренкина, количество подведенной и отведенной теплоты, термический КПД и работу при адиабатном расширении пара в турбине, если давле­ние перегретого пара при входе в турбину р₁ температура его t₁, давление в конденсаторе р₂ Изобразить цикл в pv - и Ts - диаграммах. Задача решается с помощью термодинамической таблицы и is –диаграммы водяного пара, которые приведены в приложении 1 и 2. Данные для расчета выбрать из табл. 4.4, по двум последним цифрам шифра.

Таблица 4.4 -Исходные данные для решения задачи

Последняя цифра шифра	Р1, МПа	t1 0С	Предпоследняя цифра шифра	Р2, кПа
9	3,0	375	9	5,0
8	3,5	400	8	4,0
7	4,0	425	7	5,0
6	4,5	450	6	3,0
5	5,0	500	5	5,0
4	6,0	525	4	6,0
3	7,0	550	3	5,0
2	8,0	575	2	4,0
1	9,0	600	1	5,0
0	10,0	625	0	4,0