15 Газовые циклы

15.31 7 кг углекислого газа участвуют в цикле Карно причем Т1=1200 К и t3=277 ºC, высшее давление цикла составляет 8,8·103 кПа, а низшее – 1020 мм рт. ст.

Определить параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла, количество подведенного тепла и работу цикла.

Ответ: V1=0,180 м³, V2=0,352 м³, V3=5,195 м³, V4=2,424 м³, р2=4,5·106 Па, р4=0,3 МПа, ηt=0,54, Q1=1064 кДж, Q2=554 кДж, L0=510 кДж.


15.32 Определить начальные конечные параметры состояния (р, υ, Т), теплоту q и работу l расширения  для каждого процесса, из которых состоит цикл. Для цикла в целом определить подведённую q1 и отведённую q2 теплоту, работу цикла lц и термический КПД ηt, считая рабочим телом воздух в идеально — газовом состоянии с постоянной теплоёмкостью. Изобразить цикл в p,υ — диаграмме.

Таблица 1 – Исходные данные

Процесс

1-2

p2/p1 Процесс

2-3

Процесс

3-1

p1, МПа t1, ºC
T=const 0,12 V=const q3-1=0 3 800

Ответ: υ1=0,103 м³/кг, р2=0,36 МПа, υ2=0,855 м³/кг, υ3=0,855 м³/кг, р3=0,155 МПа, Т3=462 К, q1=653 кДж/кг, q2=-442 кДж/кг, lц=211 кДж/кг, ηt=32 %.


15.33 Для цикла Карно определить параметры всех переходных точек цикла, подведенную и отведенную теплоту, а также термический КПД цикла, если заданы значения граничных абсолютных давлений pmax и pmin и температур tmax и tmin. Рабочим телом является 1 кг сухого воздуха.

Таблица 2 – Числовые данные к задачам

Последняя цифра номера зачетной книжки 0
pmax, МПа pmin, МПа tmax, ºC tmin, ºC
3 0,1 330 5

Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Методические указания.pdf


15.34  Один килограмм воздуха с начальными параметрами t1=0 ºC, р1=0,9 бар адиабатически сжимается до давления 8 бар, затем в изобарном процессе к нему подводится 800 кДж тепла, после чего воздух расширяется в политропном процессе до первоначальных параметров.

Определить показатель политропы, параметры в характерных точках, изменение энтальпии, энтропии, внутренней энергии, количества тепла и работу в каждом из процессов.

Определить также термический КПД и работу цикла.


15.35 В цикле Карно температура горячего источника t′=427 ºC, температура холодного источника t″=27 ºC, давление воздуха в начале цикла 2 МПа, а в конце адиабатного расширения – 0,1 МПа. Определить (в расчете на 1 кг воздуха) параметры состояния воздуха в характерных точках цикла, работу, термический КПД цикла и количество подведенной и отведенной теплоты.

Ответ: υ1=0,101 м³/кг, Т2=700 К, р2=1,9 МПа, υ2=0,106 м³/кг, р3=0,1 МПа, Т3=300 К, υ3=0,861 м³/кг, Т4=300 К, р4=0,103 МПа, υ4=0,836 м³/кг, ηt=57 %, q1=9,707 кДж/кг, q2=2,537 кДж/кг, l0=7,170 кДж/кг.


15.36 Расчет газового цикла

Вариант 3

Для цикла, изображенного в р-υ координатах

Требуется определить:

а) параметры  р, υ, Т 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 ηtK, построенного в том же интервале температур.

Полученные данные поместить в таблицы.

Построить цикл в р-υ и T-s координатах в масштабе с расчетом параметров процессов в 2-3 промежуточных точках.Для цикла, изображенного в р-υ координатах Требуется определить: а) параметры  р, υ, Т 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 ηtK, построенного в том же интервале температур. Полученные данные поместить в таблицы. Построить цикл в р-υ и T-s координатах в масштабе с расчетом параметров процессов в 2-3 промежуточных точках.

Таблица 1 — Исходные данные

р1, бар υ1, м³/кг р3, бар Т2, К раб. тело
1 2 0,45 13,2 517 возд.

Варианты задачи: 3, 4.

Методические указания.pdf

Оформление готовой работы

ВУЗ: ЮУрГУ


15.37 Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно, термический КПД которого 40%. Температура теплоприемника 0 градусов по Цельсию. Найти температуру теплоотдатчика и работу изотермического сжатия, если работа изотермического расширения 8 Дж.

Ответ: t1 = 182ºС, L2 = 4,8 Дж.


15.38 1 кг сухого воздуха в прямом обратимом цикле Карно совершает полезную работу l0. Максимальное абсолютное давление воздуха 10 МПа и соответствующая абсолютная температура 1200 К. В цикле к газу подводится теплота q1. Минимальное давление в цикле 0,1 МПа. Определить термический КПД и основные параметры во всех переходных точках цикла. Изобразить цикл в рυ— и Ts — координатах. Газовую постоянную принять R = 287 Дж/(кг·К).

Таблица 1 – Числовые данные к задачам 2.1. Термодинамика

Предпоследняя цифра учебного шифра q1, кДж/кг l0, кДж/кг
1 30 20

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

Методические указания.pdf

ВУЗ: ТОГУ


15.39 На рис. 62 показан процесс работы двигателя, в котором рабочим телом является сжатый воздух.

Определить необходимый массовый расход воздуха, если теоретическая мощность воздушного двигателя N = 10 кВт. Начальные параметры воздуха: р1 = 1 МПа и t1 = 15 ºС. Процесс расширения воздуха принять политропным с показателем m = 1,3. Конечное давление воздуха р2 = 0,1 МПа.На рис. 62 показан процесс работы двигателя, в котором рабочим телом является сжатый воздух. Определить необходимый массовый расход воздуха, если теоретическая мощность воздушного двигателя N = 10 кВт. Начальные параметры воздуха: р1 = 1 МПа и t1 = 15 ºС. Процесс расширения воздуха принять политропным с показателем m = 1,3. Конечное давление воздуха р2 = 0,1 МПа.

Ответ: М = 245 кг/ч.


15.40 (Вариант 11) Часть 1. Техническая термодинамика.

Расчет газового цикла

Цикл отнесен к 1кг воздуха. Принимаем:

ср=1,005 кДж/(кг·К);

сυ=0,718 кДж/(кг·К);

R=287 Дж/(кг·К);Расчет газового цикла Цикл отнесен к 1кг воздуха. Принимаем: ср=1,005 кДж/(кг·К); сυ=0,718 кДж/(кг·К); R=287 Дж/(кг·К); Требуется: 1) определить параметры р, υ, Т, u, h для основных точек цикла; 2) построить цикл: а) в координатах p-υ, б) в координатах T-s. Каждый процесс должен быть построен по двум - трем промежуточным точкам; 3) найти n, c, Δu, Δh, Δs, q, l для каждого процесса, входящего, в состав цикла; 4) определить работу цикла lw, термический к.п.д. и среднее индикаторное давление pi; 5) полученные результаты поместить в таблицах 1 и 2. Примечание: данные к заданию составлены в виде циклов, изображенных в координатах p-υ, без учета масштаба, в соответствии с номером варианта.

Требуется:

1) определить параметры р, υ, Т, u, h для основных точек цикла;

2) построить цикл: а) в координатах p-υ, б) в координатах T-s.

Каждый процесс должен быть построен по двум — трем промежуточным точкам;

3) найти n, c, Δu, Δh, Δs, q, l для каждого процесса, входящего, в состав цикла;

4) определить работу цикла lw, термический к.п.д. и среднее индикаторное давление pi;

5) полученные результаты поместить в таблицах 1 и 2.

Примечание: данные к заданию составлены в виде циклов, изображенных в координатах p-υ, без учета масштаба, в соответствии с номером варианта.

Таблица 1

Точки р, Па υ, м3/кг Т, К u, кДж/кг h, кДж/кг
1
2
3
4

Таблица 2

Пр-сы n с,

кДж/(кг·К)

Δu,

кДж/кг

Δh,

кДж/кг

Δs,

кДж/(кг·К)

q,

Дж/кг

l,

кДж/кг

1-2
2-3
3-4
4-1

Варианты задачи: 6.

Методические указания.pdf

Оформление готовой работы

ВУЗ: ТулГУ