Основные термодинамические процессы в газах

Задание №1

Основные термодинамические процессы в газах

м, кг газа с начальным давлением Р1, ат. и начальной температурой t1, °С расширяется до уменьшения давления в ε раз. Расширение происходит по изотерме и по политропе с показателем n. Определить начальный и конечный объёмы газа, конечные температуру и давление, затраченную работу, количество отведённой или подведённой теплоты, изменение энтропии и внутренней энергии газа. Процессы изобразить в Р-V и T-S координатах.

Решение

Производим расчеты для изотермического расширения газа

Определяем начальный объём воздуха

[pic 1]

[pic 2] 

[pic 3]

Давление воздуха после расширения

[pic 4].

Так как в изотермическом процессе

[pic 5], тогда конечный объём газа

[pic 6]

В изотермическом процессе Т2=Т1=302 К.

Работа расширения 7 кг газа

[pic 7]

Изменение внутренней энергии газа в изотермическом процессе

[pic 8]

Тогда, согласно первого начала термодинамики, Q=L=1087,09 кДж.

Находим изменение энтропии

[pic 9]

Производим расчеты для политропного расширения газа

Так как расширение газа по изотерме и по политропе происходит из одной начальной точки, тогда [pic 10], Р1=98066,5 Па, Т1=302 К.

Расширение в обоих процессах осуществляется до уменьшения давления в [pic 11] раз, т.е. Р2=16344,4 Па.

Конечный объём газа находим из уравнения

[pic 12]

Конечную температуру находим из характеристического уравнения          

 [pic 13]

Величину работы находим из уравнения

[pic 14]

Изменение внутренней энергии газа

[pic 15]

Находим количество тепла, сообщенного газу при расширении

[pic 16]

Находим изменение энтропии

[pic 17]

Находим начальную энтропию

[pic 18]    [pic 19] Дж/К,

[pic 20].

Изотермический процесс:

Энтропия в точке 2 [pic 21] Дж/К.

Политропный процесс:

Энтропия в точке [pic 22] [pic 23] Дж/(кг·К).

Для более точного изображения процессов находим значения Р, V, T в промежуточных точках

Изотермический процесс:

Принимаем

[pic 24], [pic 25] [pic 26],

тогда [pic 27],

          [pic 28],

           [pic 29].

Политропный процесс:

Принимаем

[pic 30], [pic 31],  

тогда  [pic 32],

          [pic 33].

  Процессы изобразим в Р-V и T-S координатах.

[pic 34]

Задание №2

Изменение параметров влажного воздуха

Для сушки используют воздух с температурой t1, °С и относительной влажностью φ1, %. В калорифере его нагревают до температуры t2, °С и направляют в сушилку, откуда он выходит с температурой t3, °С. Атмосферное давление Рбар=760 мм.рт.ст.

 Определить:

1. Начальное влагосодержание d и энтальпию h воздуха.
2. Относительную влажность φ, влагосодержание d и энтальпию h воздуха после калорифера.
3. Относительную влажность φ, влагосодержание d и энтальпию h воздуха после сушилки.
4. Температуру точки росы воздуха в начальном  и конечном состояниях.
5. Расход воздуха и количество теплоты, необходимые для испарения 1 кг влаги.
6. Изобразить протекающие процессы на h-d диаграмме.

Значения t1, °С и  φ1 ,%   выбираем из таблицы по последней цифре номера зачетной книжки.