Задачи по "Термодинамике"

Задачи по термодинамике

22. Для идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изобарным подводом теплоты определить основные параметры рабочего тела в переходных точках цикла, термический КПД, полезную работу, если заданы начальные параметры цикла p1 = 0,1 МПа и t1 = 47 °С, степень сжатия ε и количество подведенной теплоты q1. Рабочее тело – 1 кг сухого воздуха. Теплоемкость принять не зависящей от температуры.

[pic 1]

Рис.1. Идеальный цикл поршневого двигателя в Тs - и рv – диаграммах.

Дано:

[pic 2]; [pic 3];

[pic 4]; [pic 5]

Найти:

[pic 6]; [pic 7];[pic 8]; [pic 9];

[pic 10]; [pic 11]; [pic 12];

[pic 13]; [pic 14]; [pic 15];

[pic 16]; [pic 17]

Решение:

Параметры рабочего тела в точке 1:

[pic 18]

[pic 19]

Определим удельный объем:

[pic 20]

Параметры рабочего тела в точке 2:

Определим удельный объем:

[pic 21]

Определим температуру:

[pic 22]

Определим давление:

[pic 23]

Параметры рабочего тела в точке 3:

Определим температуру из уравнения количества подведенного тепла:

[pic 24]

Так как процесс 2-3 изобарный то давление:

[pic 25]

Определим удельный объем:

[pic 26]

Параметры рабочего тела в точке 4:

Удельный объем [pic 27]

Определим температуру из уравнения адиабатного процесса 3-4:

[pic 28]

Определим давление:

[pic 29]

Определим количество отведенного тепла:

[pic 30]

Определим работу цикла:

[pic 31]

Определим термический КПД:

[pic 32]

        2. Анализ продуктов сгорания показал следующий объемный состав, %: CO2 – 12,2; O2 – 7,1; CO – 0,4; N2 – 80,3. Определить массовый состав входящих в смесь газов, газовую постоянную, удельный объем и плотность смеси при абсолютном давлении p и температуре t. Определить также парциальные давления компонентов смеси.

        Дано:

        [pic 33]; [pic 34]; [pic 35]; [pic 36];

        [pic 37]; [pic 38]

        Найти:

        [pic 39]; [pic 40]; [pic 41]; [pic 42];

        [pic 43]; [pic 44]; [pic 45]

        [pic 46]; [pic 47]; [pic 48]; [pic 49];

        Решение:

        Определим молярную массу смеси:

        [pic 50]

        [pic 51]

        Определим массовый состав входящих в смесь газов:

        [pic 52]

        [pic 53]

        [pic 54]

        [pic 55]

        [pic 56]

        Определим газовую постоянную смеси:

        [pic 57]

        Определим плотность смеси при абсолютном давлении 0,9МПа и температуре 50С из уравнения Клапейрона:

        [pic 58]

        Определим удельный молярный объем смеси:

        [pic 59]

        Парциальные давления отдельных компонентов газа определяем по закону Дальтона:

        [pic 60]

        [pic 61]

        [pic 62]

        [pic 63]

        [pic 64]

8. Начальные параметры 1 м3 азота – p1 и t1. Определить конечные параметры газа (V2, p2, t2), если в процессе адиабатного расширения газа его внутренняя энергия уменьшилась на ΔU, кДж. Определить удельное значение изменения энтальпии газа в процессе. Теплоемкость азота принять не зависящей от температуры.