10 Политропные процессы
10.91 В процессе политропного сжатия 3 кг окиси углерода к нему подводится Q = 300 кДж тепла и затрачивается работа L = 450 кДж.
Определить показатель политропы, изменение внутренней энергии, а также конечные параметры газа, если начальная температура его t1 = 27ºC, абсолютное давление р1 = 0,1 МПа. Изобразить процесс в pυ- и Ts – диаграммах.
10.92 Газ массой m, кг, расширяется политропно, с показателем политропы n от начального состояния с параметрами р1, МПа, и t1, °С, до конечного давления р2, МПа. Определить теплоту Q, Дж, работу L, Дж, изменение внутренней энергии ΔU, Дж, энтальпии ΔH, Дж, и энтропии ΔS, Дж, в процессе. Считать, что теплоемкость в процессе остается неизменной (сn = const).
Исходные данные для расчета представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Исходные данные к задаче №2
| Вариант 83 | |||||
| Газ | m, кг | n | р1, МПа | t1, ºС | р2, МПа |
| СО2 | 40 | 1,3 | 1,8 | 120 | 18,0 |
ВУЗ: УГТУ
Все задачи из: Михайленко Е.В. Теплотехника Ухта УГТУ 2013
10.93 Кислород массой 1 кг при начальном давлении 2 МПа и температуре 300ºC расширяется политропно до давления 0,25 МПа. Конечный объём 0,35 м³/кг. Определить количество теплоты процесса, работу изменения объёма, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Изобразить процесс в p,v — и T,s — диаграммах.
Задачник: Бухмиров В.В. Теоретические основы теплотехники ИГЭУ 2013.pdf
10.94 Диаметр цилиндров тепловозного дизеля D = 318 мм, ход поршней s = 330 мм, степень сжатия ε = 12.
Определить теоретическую работу политропного сжатия воздуха в одном цилиндре, изменения удельных значений внутренней энергии и энтропии в процессе. Абсолютное давление воздуха в начале сжатия р1 = 95 кПа, температура t1 = 127ºС. Показатель политропы процесса сжатия n. Теплоемкость воздуха считать не зависящей от температуры.
Таблица 1 – Числовые данные к задачам контрольной работы №1
| Предпоследняя цифра учебного шифра | n |
| 1 | 1,22 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
ВУЗ: МИИТ
10.95 Азот массой 1 кг при начальных параметрах p1 = 1,5 МПа и t1 = 200 ºС расширяется до давления p2 – 0,3 МПа по политропе. Найдите начальные и конечные объемы v1, v2, конечную температуру t2, работу расширения l, количество теплоты указанных процессов. Изобразите на рисунке в pv — и Ts – координатах названные процессы и схемы их энергобаланса. Принять показатель политропы n = 1,2. Газовая постоянная азота 296,8 Дж/(кг·К).
10.96 Газ с массой М имеет начальные параметры — давление р1 и температуру t1. После политропного изменения состояния параметры газа стали V2 и р2. Определить характер процесса (сжатие или расширение), конечную температуру газа t2, показатель политропы n, теплоемкость процесса c, работу L, теплоту Q, изменение внутренней энергии ∆U и энтропии ∆S. Определить эти же параметры, а также конечное давление р2, если изменение состояния до того же конечного объема V2 происходит:
а) по адиабате;
б) по изотерме.
Изобразить на графике (без расчета и соблюдения масштаба) все процессы в PV- и TS- диаграммах (по 3 кривых в каждом графике). Составить сводную таблицу результатов расчета.
Таблица 2
| Вариант 45 | |||||
| Род газа | t1, ºС | р1, МПа | М, кг | р2, МПа | V2, м³ |
| Воздух | 350 | 0,75 | 9 | 1,12 | 1,0 |
10.97 Газ с массой G имеет начальные параметры — давление р1 и температуру t1. После политропного изменения состояния параметры газа стали V2 и ρ2. Определить характер процесса (сжатие или расширение), конечную температуру газа t2, показатель политропы n, теплоемкость процесса с, работу, тепло, изменение внутренней энергии и энтропии. Определить эти же параметры, а также конечное давление р2, если изменение состояния газа до того же конечного объема V2 происходит: а) по адиабате и б) по изотерме. Изобразить (без расчета) все процессы в рυ- и Ts — диаграммах. Составить сводную таблицу результатов расчета.
Таблица 2
| Вариант | Род
газа |
t1, °С | р1, бар | G, кг | р2, бар | V2, м³ |
| 03 | СО | 250 | 6,5 | 8 | 2,5 | 3,3 |
10.98 V1, м³ газа при абсолютном давлении р1, МПа и температуре t1, °С расширяется до увеличения объема в ε раз.
Определить параметры конечного состояния газа, количество теплоты, работу, а также изменения внутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессах: а) изотермическом, б) адиабатном при k = 1,4; в) политропном при показателе политропы n = 1,47.
Процессы изобразить (совместно) в p—v и T—s-диаграммах.
Данные для расчета выбрать из табл. 1.
Таблица 1
| Вариант 05 | ||||
| Газ | V1, м³ | ε | р1, МПа | t1, °С |
| Кислород | 0,1 | 14 | 5,5 | 1180 |
10.99 Воздух массой 1,5 кг сжимается политропно от р1 = 0,09 МПа и t1 = 18ºС до р2 = 1 МПа. Температура при этом повышается до t2 = 125ºС. Определить показатель политропы, конечный объем, затраченную работу и количество отведенной теплоты. Изобразить процесс в p,v – и T,s – диаграммах.
