10 Политропные процессы
10.11 (Вариант 54) Процессы идеального газа
Газ политропно расширяется. Объем газа увеличивается V1 от V2. Начальная температура газа t1, начальное давление p1. Показатель политропы n.
Определить конечные температуру, давление, энтропию и эксергию газа, а также количество переданной теплоты, работу, совершенную газом, изменение внутренней энергии, энтропии и эксергии газа. Температура окружающей среды toc, давление окружающей среды рос=1 бар. Изобразить процесс в р-υ и t-s координатах и проанализировать его.
Исходные данные к контрольной работе №1 приведены в таблице 1.
Таблица 1 — Исходные данные к контрольной работе №1
| Параметры | Значение |
| V2, м3 | 4,5 |
| t1, ºC | 110 |
| p1, бар | 10 |
| n | 1,2 |
| toc, ºC | 10 |
| V1, м3 | 0,7 |
| Газ | Кислород |
| Формула | O2 |
| Молярная масса, кг/кмоль | 32,0 |
10.12 В процессе изменения состояния 1 кг газа внутренняя энергия его увеличивается (или уменьшается) на Δu. При этом над газом совершается работа (или газ совершает работу), равная l. Начальная температура газа t1, конечное давление p2.
Определить для заданного газа теплоту q процесса, показатель политропы n, начальные и конечные параметры газа, изменение его энтропии Δs и изменение его энтальпии Δh. Представить процесс в pυ- и Ts — диаграммах. Изобразить также (без расчета) изобарный, изохорный, изотермический и адиабатный процессы, проходящие через ту же начальную точку, и дать их сравнительный анализ. Данные для расчетов взять из таблицы 3.1.
Контрольный вопрос. Какова общая формулировка и математическое выражение первого закона термодинамики?
Таблица 3.1 — Данные для расчета
| Сумма двух последних цифр шифра 0 | ||||
| Δu, кДж/кг | l, кДж/кг | t1, ºC | р2, МПа | Род газа |
| 150 | -200 | 17 | 2,0 | N2 |
Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18.
ВУЗ: РГАЗУ
10.13 Осевой компрессор газовой турбины всасывает воздух при давлении 1,013 бар и температуре 303 ºК и подает его в камеру сгорания при давлении 7,3 бар и температуре 640 ºК. Определить показатель политропы процесса сжатия, его теплоемкость, количество тепла, изменение внутренней энергии, энтальпии и работу сжатия 1 кг воздуха в компрессоре.
10.14 Термодинамические процессы идеальных газов (Первый закон термодинамики)
Газ, массой m, кг, при начальном давлении р1, МПа и начальной температуре, расширяется по политропе до конечного давления р2, МПа и конечной температуры t2, ºС. Определить начальный и конечный объемы, показатель политропы, работу расширения, изменение внутренней энергии, количество подведенной теплоты, и изменение энтропии.
Таблица 1
| № задачи | Газ | m, кг | р1, МПа | р2, МПа | t1, ºC | t2, ºC |
| 12 | CO2 | 1,5 | 1,0 | 0,2 | 430 | 20 |
10.15 Горячая смесь в цилиндре двигателя, имеющая температуру t1=100 ºC и давление р1=0,09 МПа подвергается сжатию по политропе с показателем m=1,33.
Определить конечное давление и степень сжатия в момент, когда температура достигнет 400 ºС.
Ответ: ε=5,9, р2=0,95 МПа.
Все задачи из: Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике
10.16 Азот массой 1 кг при начальных параметрах p1 = 0,7 МПа и t1 = 140ºС расширяется до давления p2 = 0,2 МПа по изотерме и 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).
10.17 Политропно сжимается воздух до конечного давления р2. Начальная температура воздуха t1 и давление p1. Определить конечную температуру воздуха и работу, затраченную на сжатие 1 кг воздуха, если показатель политропы n=1,25.
Таблица 2 – Исходные данные
| Вариант | р1, МПа | р2, МПа | Т1, К |
| 6 | 0,0 | 0,5 | 330 |
10.18 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=127 ºC. Показатель политропы процесса сжатия n и теплоемкость воздуха считать не зависящей от температуры.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы
| Предпоследняя цифра шифра | n |
| 1 | 1,22 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
ВУЗ: МИИТ
Все задачи из: Термодинамика и теплопередача МИИТ 2013
10.19 В процессе изменения состояния 1 кг газа внутренняя энергия его увеличивается (или уменьшается) на Δu. При этом над газом совершается работа (или газ совершает работу), равная l. Начальная температура газа t1, конечное давление p2.
Определить для заданного газа теплоту процесса, показатель политропы n, начальные и конечные параметры газа, изменение его энтропии Δs и изменение его энтальпии Δh. Представить процесс в pυ и Ts — диаграммах. Изобразить также (без расчета) изобарный, изохорный, изотермический и адиабатный процессы, проходящие через ту же начальную точку, и дать их сравнительный анализ. Данные для расчетов взять из таблицы 3.1.
Контрольный вопрос. Какова общая формулировка и математическое выражение первого закона термодинамики?
Таблица 3.1 — Данные для расчета
| Δu, кДж/кг | l, кДж/кг | t1, ºC | р2, МПа | Род газа |
| -120 | 0 | 40 | 1,2 | SO2 |
10.20 В политропном процессе от 1 кг газа отведено Q количества теплоты, при этом температура изменилась до T2. Начальные параметры газа: давление p1, температура T1.
Определить: показатель процесса n; начальные и конечные параметры состояния газа; изменения внутренней энергии, энтальпии и энтропии; работу газа. Изобразить процесс в p-υ и T-s координатах, тут же на графиках изобразить (без расчета) основные термодинамические процессы, проходящие через одну и ту же точку.
Таблица 3.9
| Вариант | Состав | Т1, К | h1, Па | Т2, К | Q, кДж |
| 3 | H2 | 450 | 2,5·105 | 350 | 2,0·103 |
