3. Умова завдання
Сухе повітря масою 1 кг робить прямий термодинамічний цикл, що складається із чотирьох послідовних термодинамічних процесів. Дані, необхідні для розрахунку залежно від варіанта, наведені в додатку Б.
Потрібно:
1. Розрахувати всі термічні параметри стану робочого тіла (p, [Па]; V, [м3/кг]; T, [К]) у характерних крапках циклу.
2. Для кожного із
процесів визначити значення показників
політропи n,
теплоємності
,
[кДж/(кг∙ К)], обчислити зміну внутрішньої
енергії
,
(кДж/кг), энтальпии
,
(кДж/кг), ентропії ∆S,
[кДж/(кг∙ К)], теплоту процесу
,
(кДж/кг), роботу процесу
,
(кДж/кг), розположену роботу
,
(кДж/кг) , коефіцієнти
і
.
3. Визначити
сумарні кількості теплоти підведеної
і відведеної
в циклі, роботу циклу lц,
розположену роботу циклу lоц,
термічний коефіцієнт корисної дії циклу
,
середній індикаторний тиск pi.
4 Побудувати цикл
у координатах:
.
Використовуючи цю побудову, знайти координати трьох- чотирьох проміжних крапок на кожному із процесів.
Використовуючи значення проміжних крапок, побудувати цикл у координатах p- V і T- S після нанесення основних крапок циклу і складових його процесів.
5. Використовуючи p- V і T- S діаграми, графічно визначити величини , зазначені в п. 2 і п. 3, і порівняти результати графічного і аналітичного розрахунків.
6. Для процесів циклу привести схему їхнього графічного розрахунку по T- S діаграмі, зобразивши на схемі лінію процесу, допоміжні лінії ізохорного і ізобарного процесів, значення температур на початку і наприкінці процесу, відрізки, що відповідають зміні ентропії в основному і допоміжному процесах, площини, що відповідають теплоті процесу, зміні внутрішньої енергії і энтальпії, і вказати числові значення величин, взявши їх з T- S діаграми.
Для полегшення розрахунків і їхнього аналізу пропонується роботу теплових двигунів деякою мірою ідеалізувати. Ця ідеалізація зводиться до того, що в ідеальних термодинамічних циклах:
процеси протікають у всіх стадіях з постійною кількістю робочого тіла, тобто цикл є замкнутим і робоче тіло за час одного циклу повертається у вихідний стан, а не викидається в атмосферу;
процес згоряння замінюється підведенням теплоти до робочого тіла крізь стінки циліндра від деякого фіктивного гарячого джерела теплоти;
видалення робочого тіла, що відробило, не враховується і заміняється відводом теплоти від робочого тіла через стінки циліндра до так званого холодного джерела теплоти (холодильника);
теплоємності робочих тіл приймаються не залежними від температури;
робочим тілом є ідеальний газ;
механічні втрати на тертя, гідравлічні втрати відсутні.
При таких припущеннях можна вважати, що теплові машини працюють по зворотних термодинамічних циклах.
Таким чином, при розрахунках будемо вважати повітря ідеальним газом, а його властивості не залежними від температури. Приймемо газову постійну Rв рівної
287 Дж/(кг∙К).
Результати розрахунку представити у вигляді таблиць, вказавши в чисельнику значення отримані аналітично, а в знаменнику - графічно.