15 Газовые циклы

15.1 1 кг воздуха совершает цикл Карно в пределах температур t₁=250ºC и t₂=30ºC. Наивысшее давление р₁=1 МПа, наинизшее — р₃=0,12 МПа.

Определить параметры состояния воздуха в характерных точках, количества подведенной и отведенной теплоты, работу и термический к.п.д. цикла.

Ответ: υ₁=0,15 м³/кг, υ₂=0,185 м³/кг, υ₃=0,725 м³/кг, υ₄=0,59 м³/кг, р₂=0,15 МПа, р₄=0,15 МПа, η_t=0,42, q₁=31,1 кДж/кг, q₂=18,0 кДж/кг, l₀=13,1 кДж/кг.

15.2 Найти термический к.п.д. цикла, изображенного на рис. 56.

Пользоваться при выводе следующими обозначениями:

υ₁/υ₂ = ε; р₃/р₂ = λ; υ₄/υ₃ = ρ; υ₅/υ₄ = δ.

Теплоемкость принять постоянной.

Ответ: η_t = 1 — 1/(ε^{k — 1})×(( ε^{k — 1}·λ·ρ·δ^{1 — k}  — 1)/( λ — 1 + k·λ·(ρ — 1)).

15.3 К газу в круговом процессе подведено 250 кДж теплоты. Термический к.п.д. равен 0,46.

Найти работу, полученную за цикл.

Ответ: L₀=115 кДж.

15.4 В результате осуществления кругового процесса получена работа, равная 80 кДж, а отдано охладителю 50 кДж теплоты.

Определить термический к.п.д. цикла.

Ответ: η_t=0,615.

15.5 1 кг воздуха совершает цикл Карно между температурами t₁=327ºC и t₂=27ºC; наивысшее давление при этом составляет 2 МПа, наинизшее — 0,12 МПа.

Определить параметры состояния воздуха в характерных точках, работу, термический к.п.д. цикла и количества подведенной и отведенной теплоты.

Ответ: υ₁=0,086 м³/кг, υ₂=0,127 м³/кг, υ₃=0,717 м³/кг, υ₄=0,486 м³/кг, р₂=1,36 МПа, р₄=0,18 МПа, η_t=0,50, q₁=67,4 кДж/кг, q₂=33,7 кДж/кг, l₀=67,4 кДж/кг.

15.6 1 кг воздуха совершает цикл Карно (рис.1) в пределах температур t₁=627ºC и t₂=27ºC, причем наивысшее давление составляет 6 МПа, а наинизшее — 0,1 МПа.

Определить параметры состояния воздуха в характерных точках цикла, работу, термический к.п.д. цикла и количество подведенной и отведенной теплоты.

Ответ: υ₁=0,043 м³/кг, υ₂₌0,055 м³/кг, υ₃=0,861 м³/кг, υ₄=0,671 м³/кг, р₂=4,68 МПа, р₄=0,128 МПа, η_t=0,667, q₁₌63,6 кДж/кг, q₂=21,5 кДж/кг, l₀=42,1 кДж/кг.

15.7 Расчет цикла Карно применительно к тепловому двигателю

Рабочее тело в цикле Карно — 1 кг сухого воздуха. Предельные температуры рабочего тела в цикле: наибольшая t₁, наименьшая t₃ (табл.1). Предельные давления рабочего тела в цикле: наибольшее p₁, наименьшее p₃ (табл.2).

Таблица 4

Определить:

1) основные параметры рабочего тела в характерных точках цикла;

2) количество теплоты, подведенное в цикле;

3) количество теплоты, отведенное в цикле;

4) полезную работу, совершенную рабочим телом за цикл;

5) термический КПД цикла;

6) изменение энтропии в изотермических процессах цикла.

Построить цикл (в масштабе) в координатах р-υ и T-s.

Ответить в письменном виде на следующие вопросы:

1. Из каких процессов состоит цикл Карно?

2. Что показывает термический КПД цикла теплового двигателя?

3. В какой диаграмме и какой площадью можно проиллюстрировать полезную работу, совершаемую рабочим телом в цикле?

4. В какой диаграмме и какой площадью можно проиллюстрировать количество теплоты, участвующее в процессе?

Пример оформления

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

15.9 Один моль одноатомного идеального газа участвует в циклическом процессе, график которого, состоящий из двух изохор и двух изобар, представлен на рисунке. Температуры в точках 1 и 3 равны Т₁ и Т₃. Известно, что точки 2 и 4 лежат на одной изотерме.

Определить работу, совершенную газом за цикл и КПД цикла.

Параметры выбрать из таблицы 6.

Таблица 6

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.

Методические указания.pdf