10 Политропные процессы
10.1 Горючая смесь в цилиндре двигателя, имеющая температуру t1=100ºC 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 400ºС.
10.2 Расход газа в компрессоре составляет V при давлении р1=0,1 МПа и температуре t1. При сжатии температура газа повышается на 200ºC. Сжатие происходит по политропе с показателем n. Определить конечное давление, работу сжатия, изменение внутренней энергии.
Таблица 1
| Расход воздуха V, м3/мин | Температура t1, ºC | Показатель политропы n |
| 20 | 7 | 1,35 |
10.3 Расчет политропного процесса сжатия газовой смеси в компрессоре
Рабочее тело – газовая смесь, имеющая тот же состав, что и в задаче №1 (в процентах по объему). Первоначальный объем, занимаемый газовой смесью, — V1 (табл. 2). Начальные параметры состояния: давление р1=0,1 МПа, температура t1=27 ºC. Процесс сжатия происходит при показателе политропы n. Давление смеси в конце сжатия р2, МПа (табл. 3).
Определить:
1) массу газовой смеси;
2) удельные объемы смеси в начале и в конце процесса;
3) объем, занимаемый смесью в конце процесса;
4) температуру газовой смеси в конце процесса;
5) работу сжатия в процессе;
6) работу, затрачиваемую на привод компрессора;
7) изменение внутренней энергии газовой смеси;
8) массовую теплоемкость рабочего тела в данном процессе;
9) количество теплоты, участвующего в процессе;
10) изменение энтропии в процессе.
Таблица 3
| Показатели | Вариант |
| 00 | |
| Объем смеси, V1, м3 | 120 |
| Показатель политропы n | 1,14 |
| Давление р2, МПа | 1,4 |
Построить (в масштабе) рассмотренный процесс в координатах р-υ и T-s. Необходимые для решения задачи теплоемкости компонентов газовой смеси принять независимыми от температуры. Значения теплоемкостей газов можно принять при температуре равной 0 ºC из приложения данного методического указания.
Газовую постоянную смеси взять из решения задачи №1.
Ответить в письменном виде на следующие вопросы:
1 В каких пределах может изменяться показатель политропного процесса?
2 В каких пределах может изменяться теплоемкость рабочего тела в политропном процессе?
3 Как выглядит уравнение 1-го закона термодинамики применительно к рассмотренному в задаче процессу?
4 Как зависит работа, затрачиваемая на привод компрессора, от показателя политропы n, почему?
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
Методичка: Техническая термодинамика.pdf
Методичка: Техническая термодинамика и теплопередача.pdf
ВУЗ: ТОГУ
10.4 В политропном процессе подводится теплоты q=40 кДж/кг. При этом давление изменяется от р1=15 бар до р2=19 бар, а начальная температура t1=400ºC.
Найти изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии и работу процесса. Рабочее тело — воздух.
10.5 В процессе изменения состояния 1 кг газа внутренняя энергия его увеличивается на Δu. При этом над газом совершается работа, равная l. Начальная температура газа t1, конечное давление p2. Определить для заданного газа показатель политропы n, начальные и конечные параметры, изменение энтропии Δs и изменение энтальпии Δh. Представить процесс вpυ 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 1.
Таблица 1 — Данные для расчета
| Вариант | Δu, кДж/кг | L, кДж/кг | t1, ºC | р2, МПа | Род газа |
| 3 | 160 | -230 | 20 | 2,5 | воздух |
10.6 Определить показатель политропы сжатия воздуха в одноступенчатом компрессоре, если давление в процессе возрастает в β раз, а температура газа изменяется от t1=20 ºC до t2. Определить также теплоту процесса, работу процесса, изменение внутренней энергии и энтропии 1 кг газа.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы
| Предпоследняя цифра шифра | β | t2, ºC |
| 1 | 3 | 75 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
ВУЗ: МИИТ
Все задачи из: Термодинамика и теплопередача МИИТ 2013
10.7 2 кг воздуха с первоначальным давлением 0,1 МПа и температурой 20ºС сжимаются до уменьшения объема в 5 раз по политропе с показателем n=1,2.
Определить начальный и конечный объем газа, конечное давление и температуру, работу процесса, количество тепла, участвующего в процессе.
10.8 (Вариант 13) Расчет параметров и процессов изменения состояния идеального газа
Для процесса изменения состояния идеального газа 1-2 рассчитать:
— термические параметры p, υ, T 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
| Газ | μ, кг/кмоль | Процесс | р1, бар | t1, ºC | р2, бар |
| He | 4 | политропный n=0,8 | 10 | 10 | 30 |
10.9 Воздух в количестве 3 м³ расширяется политропно от р1=0,54 МПа и t1=45ºC до р2=0,15 МПа. Объем, занимаемый при этом воздухом, становится равным 10 м³.
Найти показатель политропы, конечную температуру, полученную работу и количество подведенной теплоты.
Ответ: m=1,064, t2=21,4 ºC, L=1875 кДж, Q=1575 кДж.
Все задачи из: Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике
10.10 Газ политропно расширяется. Объем газа увеличивается от V1 до 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 tос, давление окружающей среды рос=1 бар.
Изобразить процесс в р-υ и T-s — координатах и проанализировать его.
Таблица 1
| Вариант | 15 |
| Параметры | Значение |
| V2, м3 | 2,5 |
| t1, ºC | 70 |
| p1, бар | 6 |
| n | 0,4 |
| toc, ºC | 6 |
| V1, м3 | 0,6 |
| Газ | Гелий |
| Формула | Не |
| Молярная масса, кг/кмоль | 4,0 |
Варианты задачи: 54.
Все задачи из: Техническая термодинамика и теплотехника СПбГТИ(ТУ)
