15 Газовые циклы

15.1 1 кг воздуха совершает цикл Карно в пределах температур t1=250ºC и t2=30ºC. Наивысшее давление р1=1 МПа, наинизшее — р3=0,12 МПа.

Определить параметры состояния воздуха в характерных точках, количества подведенной и отведенной теплоты, работу и термический к.п.д. цикла.

Ответ: υ1=0,15 м³/кг, υ2=0,185 м³/кг, υ3=0,725 м³/кг, υ4=0,59 м³/кг, р2=0,15 МПа, р4=0,15 МПа, ηt=0,42, q1=31,1 кДж/кг, q2=18,0 кДж/кг, l0=13,1 кДж/кг.


15.2 (Вариант 24) Один моль одноатомного идеального газа участвует в циклическом процессе, график которого, состоящий из двух изохор и двух изобар, представлен на рисунке. Температуры в точках 1 и 3 равны T1 и T3. Известно, что точки 2 и 4 лежат на одной изотерме.

Определить работу, совершенную газом за цикл и КПД цикла.

Параметры выбрать из таблицы 6.

Таблица 6

T1, KT3, K
420660

Ответ: Lц=224,478 Дж, ηt=0,55.

Варианты задачи: 33, 44, 74, 55, 41, 71, 94, 97, 56, 60, 38, 31, 95, 02.


15.3 К газу в круговом процессе подведено 250 кДж теплоты. Термический к.п.д. равен 0,46.

Найти работу, полученную за цикл.

Ответ: L0=115 кДж.


15.4 В результате осуществления кругового процесса получена работа, равная 80 кДж, а отдано охладителю 50 кДж теплоты.

Определить термический к.п.д. цикла.

Ответ: ηt=0,615.


15.5 1 кг воздуха совершает цикл Карно между температурами t1=327ºC и t2=27ºC; наивысшее давление при этом составляет 2 МПа, наинизшее — 0,12 МПа.

Определить параметры состояния воздуха в характерных точках, работу, термический к.п.д. цикла и количества подведенной и отведенной теплоты.

Ответ: υ1=0,086 м³/кг, υ2=0,127 м³/кг, υ3=0,717 м³/кг, υ4=0,486 м³/кг, р2=1,36 МПа, р4=0,18 МПа, ηt=0,50, q1=67,4 кДж/кг, q2=33,7 кДж/кг, l0=67,4 кДж/кг.


15.6 1 кг воздуха совершает цикл Карно (рис.1) в пределах температур t1=627ºC и t2=27ºC, причем наивысшее давление составляет 6 МПа, а наинизшее — 0,1 МПа.

Определить параметры состояния воздуха в характерных точках цикла, работу, термический к.п.д. цикла и количество подведенной и отведенной теплоты.

Ответ: υ1=0,043 м³/кг, υ2=0,055 м³/кг, υ3=0,861 м³/кг, υ4=0,671 м³/кг, р2=4,68 МПа, р4=0,128 МПа, ηt=0,667, q1=63,6 кДж/кг, q2=21,5 кДж/кг, l0=42,1 кДж/кг.


15.7 (Вариант 00) Расчет цикла Карно применительно к тепловому двигателю

Рабочее тело в цикле Карно — 1 кг сухого воздуха. Предельные температуры рабочего тела в цикле: наибольшая t1, наименьшая t3 (табл.1). Предельные давления рабочего тела в цикле: наибольшее p1, наименьшее p3 (табл.2).

Таблица 4

t1, ºCt3, ºCр1, МПар3, МПа
2701630,17

Определить:

1) основные параметры рабочего тела в характерных точках цикла;

2) количество теплоты, подведенное в цикле;

3) количество теплоты, отведенное в цикле;

4) полезную работу, совершенную рабочим телом за цикл;

5) термический КПД цикла;

6) изменение энтропии в изотермических процессах цикла.

Построить цикл (в масштабе) в координатах р-υ и T-s.

Ответить в письменном виде на следующие вопросы:

1. Из каких процессов состоит цикл Карно?

2. Что показывает термический КПД цикла теплового двигателя?

3. В какой диаграмме и какой площадью можно проиллюстрировать полезную работу, совершаемую рабочим телом в цикле?

4. В какой диаграмме и какой площадью можно проиллюстрировать количество теплоты, участвующее в процессе?

Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20.

Методичка по технической термодинамике

Заказать решение другого варианта этой задачи !


15.8 Тепловой двигатель мощностью N=480 кВт работает по обратимому циклу Карно. Температуры подвода и отвода тепла равны 490ºС и 23ºС соответственно. Определить количества подводимой и отводимой теплоты в двигателе и его термический КПД.

Ответ: ηt=61%, Q1=787 кДж, Q2=307 кДж.


15.9 Один моль одноатомного идеального газа участвует в циклическом процессе, график которого, состоящий из двух изохор и двух изобар, представлен на рисунке. Температуры в точках 1 и 3 равны T1 и T3. Известно, что точки 2 и 4 лежат на одной изотерме.

Определить работу, совершенную газом за цикл и КПД цикла.Один моль одноатомного идеального газа участвует в циклическом процессе, график которого, состоящий из двух изохор и двух изобар, представлен на рисунке. Температуры в точках 1 и 3 равны T1 и T3. Известно, что точки 2 и 4 лежат на одной изотерме.  Определить работу, совершенную газом за цикл и КПД цикла.

Параметры выбрать из таблицы 1.

Таблица 1

T1,KT3,K
330840

Ответ: Lц=973 кДж, ηt=0,06.


15.10 (Вариант 54) Расчет газового цикла

Исходные данные:

1 Рабочее тело обладает свойствами воздуха, масса равна 1 кг.

2 Газовый цикл состоит из четырёх процессов, определяемых по показателю политропы. Известны начальные параметры в точке 1 (давление и температура), а также безразмерные отношения параметров в некоторых процессах. Варианты исходных данных РГР приведены в таблице 1.
Требуется:

1 Определить параметры p, υ, t, u, h, s для основных точек цикла.

2 Определить для каждого процесса: Δu, Δh, Δs, q, l, l’, Δu/q=φ, l/q=ψ.

3 Определить работу газа за цикл lц, термический к.п.д. и среднецикловое давление pi.

4 Построить в масштабе цикл в координатах р-υ и T-s.

Расчет произвести при постоянной теплоемкости c≠f(t).1 Рабочее тело обладает свойствами воздуха, масса равна 1 кг. 2 Газовый цикл состоит из четырёх процессов, определяемых по показателю политропы. Известны начальные параметры в точке 1 (давление и температура), а также безразмерные отношения параметров в некоторых процессах. Варианты исходных данных РГР приведены в таблице 1.
Таблица 1 — Исходные данные для расчета

1-22-33-44-1р1,105, Паt1, ºCp3/p2p2/p1
n=kn=∞n=1,35n=01,0651,94