9 Адиабатные процессы

9.1 Воздух при температуре t1=25ºC адиабатно охлаждается до t2=-55ºC; давление при этом падает до 0,1 МПа.

Определить начальное давление и работу расширения 1 кг воздуха.

Ответ: р1=0,3 МПа, L=57,4 кДж/кг.


9.2 Объем воздуха при адиабатном сжатии в цилиндре двигателя внутреннего сгорания уменьшается в 13 раз. Начальная температура воздуха перед сжатием t1=77ºC, а начальное давление р1=0,09 МПа.

Определить температуру и давление воздуха после сжатия.

Ответ: t2=703ºC, р2=3,27 МПа.


9.3 Воздух массой m, кг при давлении р1 и температуре t1 расширяется по адиабате, при этом V2=5V1. Найти конечный объем V2, температуру t2, изменение внутренней энергии, работу расширения, изменение энтропии.

Таблица 1

Масса воздуха m, кгДавление р1, МПаТемпература t1, ºC
1550

Ответ: V1=0,019 м³,  t2=-103ºС, L=113 кДж, ΔU=-113 кДж, ΔS=0.


9.4 До какого давления нужно сжать адиабатически смесь воздуха и паров бензина от давления р1=1 бар и температуре t1=15ºC, чтобы от повышения температуры наступило самовоспламенение? Температура воспламенения приблизительно t2,ºC, k=1,39. Дать схему процесса в p-υ координатах.

Таблица 1

Вариантt2, ºC
2520

Ответ: р2=37,0 бар.

Варианты задачи: 345.


9.5 (Вариант 10) Расчет параметров и процессов изменения состояния идеального газа

Для процесса изменения состояния идеального газа 1-2 рассчитать:

— термические параметры р, υ, Т в начальном и конечном состояниях;

— изменение калорических параметров Δu, Δh, Δs;

— теплоту (q) и работу (ω, l).

Исходные данные для расчета приведены в табл.1 по вариантам.

Для двух — , трех — и многоатомных газов теплоемкость принять постоянной: для воздуха и азота (N2) μcυ=20,8 кДж/(кмоль·К); для углекислого газа (СО2) и метана (СН4) μcυ=29,1 кДж/(кмоль·К).

Результаты расчета представить в виде табл.3 и 4. Показать процессы в р-υ и T-s — диаграммах.

Таблица 1.1 — Варианты задания газовой смеси

Газμ, кг/кмольПроцессПараметры
t1, ºCр1, барt2, ºC
N228адиабатный503265,9

Варианты задачи: 13.


9.6 Определить параметры состояния 1 кг воздуха в конце адиабатного расширения от давления р1 до р2=0,1 МПа.

Определить также работу процесса и изменение внутренней энергии воздуха. Начальная температура газа t1=27ºC.

Таблица 1 — Исходные данные

Вариантр1, МПа
10,5

Ответ: υ1=0,172 м³/кг, t2=-84 ºC, υ2=0,542 м³/кг, l=79,6 кДж/кг, Δu=-79,6 кДж/кг.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.


9.7 1 кг воздуха при температуре t1=15 ºC и начальном давлении р1=0,1 МПа адиабатно сжимается до 0,8 МПа.

Найти работу, конечный объем и конечную температуру.

Ответ: t2=248 ºC, υ2=0,187 м³/кг, l=-167,2 кДж/кг.


9.8 1 кг воздуха при температуре t1=17 ºC сжимается адиабатно до объема, составляющего 1/5 начального, а затем расширяется изотермически до первоначального объема.

Определить работу, произведенную воздухом в результате обоих процессов.

Ответ: l=67 кДж/кг.


9.9 Воздух при температуре t1=20 ºC должен быть охлажден посредством адиабатного расширения до температуры t2=-60 ºC. Конечное давление воздуха при этом должно составлять 0,1 МПа.

Определить начальное давление воздуха p1 и удельную работу расширения l.

Ответ: р1=0,3 МПа, l=57,8 кДж/кг.


9.10 Воздух при температуре 127 ºС изотермически сжимается так, что объем его становится равным 1/4 начального, а затем расширяется по адиабате до начального давления.

Найти температуру воздуха в конце адиабатического расширения. Представить процесс расширения и сжатия воздуха в диаграмме pυ.

Ответ: t2=-4 ºC.