15 Газовые циклы

15.14.7 (Вариант 4) Термодинамический цикл 6

1   кг   рабочей   смеси   объемного   состава (Приложение 1) совершает   цикл.

Приложение 1 

Известны   параметры (Приложение 2)

Приложение 2 

Определить:

1 Параметры в характерных   точках цикла р, υ, Т.

2 Средние массовые теплоемкости в процессах цикла.

3 Термодинамическую l и потенциальную работу ω, теплоту q, изменение внутренней энергии Δu, энтальпии Δh и энтропии Δs в процессах цикла, работу цикла l_ц, термический к.п.д. цикла η_t.

4 Построить цикл в координатах P-V и T-S.

15.15 (Вариант 16) 1 РАСЧЕТ ГАЗОВОГО ЦИКЛА

Газовый цикл задан следующим  образом: каждый из 4 процессов описан соответствующим показателем политропы (графы 2, 3, табл. 1 приложения); приведены термодинамические параметры некоторых точек цикла (графы 3–7, табл. 1 приложения); цикл отнесен к 1 кг воздуха.

Требуется произвести  расчет газового цикла  по законам и аналитическим зависимостям идеального газа.

Таблица 1.1 — Данные к курсовому заданию для газового цикла 

1 Для каждого процесса, входящего в цикл, используя данные задания и характеристические уравнения, определить  начальные и конечные  параметры: давление, удельный объем, температуру, энтальпию, энтропию. Полученные результаты внести  в таблицу 1.2.

2 Определить характеристики цикла, используя аналитические  зависимости  соответствующих  процессов и данные табл. 1.2. Полученные результаты внести в табл. 1.3 с учетом знака.

3 Для цикла в целом определить подведенное тепло, отведенное тепло, работу цикла.

4 Перенести цикл по результатам расчета в T-s и p-υ — координаты.

5 Определить термический к.п.д. цикла. Сравнить  полученный к.п.д. с термическим к.п.д. цикла Карно, совершенного при тех же крайних температурах.

15.17 Цикл отнесен к 1 кг воздуха. Принимаем: с_р=1,005 кДж/(кг·К); с_υ=0,718 кДж/(кг·К); R=287 Дж/(кг·К).

Требуется:

1 Определить параметры p, ∪, T, u, i для основных точек цикла;

2 Построить цикл:

а) в координатах lgυ-lgp;

б) в координатах p-υ;

в) в координатах T-s.

В координатах p-υ и T-s каждый процесс должен быть построен по двум-трем промежуточным точкам;

3) найти n, c, Δu, Δi, Δs, q, Al, l, φ, ξ для каждого процесса входящего в состав цикла;

4) дать схемы протекания каждого процесса, входящего в состав цикла в координатах T-s, и указать графические методы нахождения Δu, Δi, Δs, q, Al, Al₀. На схемах должны быть даны все цифровые данные, необходимые для графического определения указанных величин и найдены графически их значения по диаграмме T-s;

5) определить работу цикла Al_ц, l_ц, термический к.п.д. и среднее индикаторное давление p_t;

6) полученные данные поместить в таблицу 2.1 и 2.2. 

Таблица 2 – Исходные данные 

15.18 Сухой воздух массой 1 кг совершает прямой термодинамический цикл, состоящий из четырех последовательных термодинамических процессов.

Требуется:

1. Рассчитать давление р, удельный объем υ, температуру воздуха Т для основных точек цикла.

2. Для каждого из процессов определить значения показателей политропы n, теплоемкости c, вычислить изменение внутренней энергии Δu, энтальпии Δi, энтропии Δs, теплоту процесса q, работу процесса l, располагаемую работу l₀.

3. Определить суммарные количества подведенной q₁ и отведенной q₂ теплоты, работу цикла l_ц, термический КПД цикла η_t.

4. Построить цикл в υp- и sT- координатах.

Принять газовую постоянную R=287 Дж/(кг·К), теплоемкость при постоянном давлении с_р=1,025 кДж/(кг·К), что соответствует свойствам сухого воздуха при T=273 K.

Необходимые для выполнения задания данные приведены в таблице 2.

Таблица 2 

Продолжение таблицы 2 

15.19 Расчет газового цикла

Сухой воздух массой 1 кг совершает цикл, состоящий из четырех последовательных термодинамических процессов.

Данные, необходимые для расчета газового цикла в зависимости от номера варианта, приведены в прилагаемой таблице.

Требуется:

1) рассчитать все основные параметры (р, Т, υ, s) для основных точек цикла и свести их в единую таблицу 1.

2) построить цикл в рабочей (p,υ) и тепловой (T,s) диаграммах.

3) для каждого из процессов определить значения показателя политропы n, теплоемкости c, вычислить изменение внутренней энергииΔu , энтальпии Δi, энтропии Δs, теплоту процесса q, работу процесса l и свести их в единую таблицу 2.

4) определить суммарные количества теплоты подведенной q′ и отведенной q″, работу цикла l_c, термический к.п.д. цикла η и свести полученные данные в таблицу 3.

При расчетах считать воздух идеальным газом, а его физические свойства независящими от температуры, то есть принять: с_р=1,025 кДж/(кг·К); с_υ=0,738 кДж/(кг·К).

Таблица 1 – Исходные данные 

Продолжение таблицы 1 

15.21 «ГАЗОВЫЕ ПРОЦЕССЫ И ЦИКЛЫ»

Рассчитать основные параметры газового цикла по данным рисунка 2.

1 Определить значения давления р, удельного объема υ, температуры Т, внутренней энергии u, энтропии s, энтальпии h для основных точек цикла;

2 Найти изменения внутренней энергии Δu, энтропии Δs, количество теплоты q и работы l для каждого процесса, входящего в состав цикла;

3 Определить теплоту, работу цикла и термический коэффициент полезного действия ηt цикла.
По точкам построить цикл в  координатах υ-, p и s-, T.

В качестве дополнительных исходных данных рекомендуется принять:

— значение газовой постоянной R=287 Дж/(кг·град);

— теплоемкость при постоянном давлении с_р=1,005 Дж/(кг·град);

— теплоемкость при постоянном объеме с_υ=0,718 Дж/(кг·град);

— значение энтропии в точке 1 цикла, s₁=0.

Таблица 3 – Варианты заданий 

Варианты задачи: 13.

15.22 (Вариант 3.1) Для цикла, изображенного в р-υ  координатах

Требуется определить:

а) параметры  р, υ, t, s, u в характерных точках цикла;

б) работу l, изменения: внутренней энергии Δu, энтальпии Δh, энтропии Δs рабочего тела во всех процессах цикла;

в) теплоту q всех процессов цикла;

г) термический КПД цикла и термический КПД цикла Карно, построенного в том же интервале температур.

Полученные данные поместить в таблицы.

2. Построить цикл в р-υ и T-s координатах.

Таблица 1 — Исходные данные 

Варианты задачи: 10.6, 9.1, 16.1, 16.6, 21.3, 16.5.

15.23 (Вариант 33) 1 кг воздуха совершает работу в обратимом цикле Карно при температурах верхнего t₁ и нижнего t₃ источника тепла. Наивысшее давление составляет р₁, а наинизшее -р₃. Определить параметры в характерных точках цикла, работу цикла l_ц, количество подведенной q₁ и отведенной q₂ теплоты и термический к.п.д. цикла. Показатель адиабаты для воздуха принять равным k=1,41. Изобразить цикл на pυ- и Ts — диаграммах. Данные для расчета приведены в таблице 4.

Таблица 4