11 Комбинированные процессы
11.11 Газ массой М имеет начальные параметры — давление р1 и температуру t1. После политропного изменения состояния объем газа стал V2, а давление р2пол. Определите характер процесса (расширение или сжатие газа), показатель политропы n, конечную температуру t2, теплоемкость политропного процесса c, работу и теплоту в процессе, а также изменение внутренней энергии и энтропии газа. Определите эти же величины и конечное давление p2, если изменение состояния газа до того же объема V2 происходит: а) по изотерме и б) по адиабате. Составьте сводную таблицу результатов расчета. изобразите совмещено все процессы в pυ- и Ts- диаграммах.
Данные для решения задачи выберите из таблицы 2.
Таблица 2
Вариант 03 | |||||
Род газа | t1, ºC | р1, МПа | М, кг | р2пол, МПа | V2, м3 |
NH3 | 100 | 0,5 | 11,0 | 0,50 | 3,5 |
Примечание: Расчеты вести при постоянном значении теплоемкости, независимо от температуры.
Варианты задачи: 09, 17, 18, 20, 27, 28, 35, 36, 56, 78, 86, 93, 97, 98, 99.
11.12 (Вариант 00) Сухой газ массой 1 кг совершает ряд последовательных термодинамических процессов (1-2; 2-3; 3-4).
Определить:
— давление, удельный объем и температуру газа в каждой точке (1, 2, 3, 4);
— для каждого процесса определить:
1) изменение внутренней энергии;
2) изменение энтальпии;
3) теплоту процесса;
4) термодинамическую работу расширения;
5) потенциальную работу;
— суммарное количество подведенной и отведенной теплоты и работы;
— построить в р-υ — координатах графическое изображение процессов.
Исходные данные взять из таблиц 5 и 6. Теплоемкости газа считать не зависящими от температуры (приложение А, таблица А1). Удельную газовую постоянную для газа взять из приложения А (таблица А2). Изменение внутренней энергии и изменение энтальпии рассчитать по формулам, представленным в [5, 6].
Таблица 5 — Исходные данные для задачи №3
р1, МПа | Т1, °С | р2, МПа | р3, МПа | Т4, °С |
0,80 | 300 | 0,10 | 0,50 | 400 |
Таблица 6 — Исходные данные для задачи №3
Газ | Процесс 1-2 | Процесс 2-3 | Процесс 3-4 |
Воздух | k=1,4 | T=const | V=const |
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.
ВУЗ: УГНТУ
11.13 Воздух из начального состояния 1 (р1 = 0,1 МПа и t1 = 300ºС) в изохорном процессе нагревается до t2 = 1400ºС, а затем изотермически расширяется до состояния 3, в котором р3 = р1. Показать процесс 1-2-3 в рυ- и Ts – диаграммах. Определить значения p, t и υ в точках 1, 2 и 3. Вычислить удельные значения работы, теплоты, изменения внутренней энергии и энтропии воздуха в процессах 1-2, 2-3 и 1-2-3 в целом. Изохорный процесс рассчитать с учетом зависимости теплоемкости воздуха от температуры (см. табл. 2 приложения).
11.14 Газ с давлением р1, МПа и температурой t1, ºC изобарно нагревается до t2 и изотермически сжимается до υ3=υ1. Определить давление, объем, температуру и энтальпию во всех точках, суммарную работу, подвод тепла, изменение внутренней энергии и энтропии.
Построить процессы в p-υ, T-s, I-s диаграммах.
Таблица 2
№п/п | газ | р1, МПа | t1, ºC | t2, ºC |
1 | О2 | 0,1 | 54 | 254 |
11.15 Влажный пар хладагента из состояния 1 (t1 = 15ºС, х1 = 0,1) в изохорном процессе подвода теплоты нагревается до температуры t2 = 30ºС, а затем при постоянном давлении переходит в состояние 3, где его степень сухости х3 = 0,6. Определить значения p, υ, h, s и u в конечном состоянии, удельное количество теплоты и работу процесса 2-3. Показать процесс 1-2-3 в рυ-, Ts— и hs – диаграммах.
11.16 Воздух из начального состояния 1 изотермически сжимается до состояния 2, а затем в изобарном процессе расширяется до состояния 3, в котором υ3 = υ1. Параметры воздуха в точке 2 р2 = 0,5 МПа и t2 = 200ºС. Температура воздуха в точке 3 t3 = 1400ºС. Показать процесс 1-2-3 в рυ- и Ts – диаграммах. Определить значения t, p и υ воздуха в точках 1, 2 и 3. Вычислить удельные значения работы, теплоты, изменения внутренней энергии и энтропии воздуха в процессах 1-2, 2-3 и 1-2-3 в целом. Изобарный процесс рассчитать с учетом зависимости теплоемкости воздуха от температуры (см. табл. 2).
11.17 m кг воздуха с начальной температурой t1 сжимается от давления р1=0,1 МПа до давления р2. Сжатие происходит по изотерме, адиабате и политропе с показателем политропы n.
Определить для каждого из трех процессов сжатия конечную температуру воздуха, работу, отведенное тепло, изменение внутренней энергии и энтропии воздуха. Изобразить процессы сжатия в p,υ и T,s — диаграммах. Данные для решения приведены в таблице 8. Результаты расчетов свести в таблицу 7.
Таблица 8
Вариант | t1, ºС | n | р2, МПа | m, кг |
00 | 2 | 1,25 | 1 | 5 |
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.
ВУЗ: КемТИПП
Все задачи из: Архипова Л.М. Теплотехника КемТИПП Кемерово 2014
11.18 (Вариант 21) 1 кг газа изотермически сжимается от начального объема V1 до V2, после чего изобарно расширяется до начального объема V3=V1. Затем газ адиабатически расширяется до объема 1,5·V3. После чего газ охлаждается изохорно до температуры T5=0,5·T4.
Начальное состояние газа определяется параметрами p1 и T1.
Определить основные параметры газа (p, V, T) в начале и конце каждого процесса, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии газа, а также теплоту и работу газа в каждом процессе. Результаты расчетов свести в таблицы.
Изобразить все процессы в pV и Ts диаграммах в масштабе.
Исходные данные для расчета взять из таблиц 1 и 2 по двум последним цифрам номера задания.
Таблица 1 – Исходные данные
Газ | М, кг/кмоль | υ2, м3/кг | Т, К | р·105, Па |
CO2 | 44 | 0,4 | 299 | 1,5 |
11.19 2 кг азота с начальной температурой 12 ºС и абсолютным давлением 0,2 МПа изотермически сжимаются до давления 1 МПа, затем азот расширяется при постоянном давлении до первоначального объема. Определить параметры азота в конце изотермического сжатия и изобарного расширения, а также изменение внутренней энергии и энтропии, подведенное тепло и работу изобарного процесса. Изобразить процессы в PV- и TS — диаграммах.
11.20 Кислород с начальными параметрами t1=165 ºC, р1=2,1 бар адиабатно расширяется до υ2=2,2υ1, а затем в изохорном процессе давление понижается до р3=0,7р2. Определить параметры газа в рабочих точках, подведенную теплоту, изменение внутренней энергии, совершенную работу и изобразить процессы на (р-υ), (s-T) диаграммах.