15 Газовые циклы

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

15.24 (Вариант 6) Расчет газового цикла

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 η_tK, 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

15.25 Расчет цикла водяного пара

1.1. Определить параметры состояния для основных точек прямого термодинамического цикла, в котором рабочим телом является 1 кг водяного пара. Использовать i,s — диаграмму, а также изобразить цикл схематично в p,υ и T,s — координатах. Результаты представить в виде таблицы, каждая строка которой должна содержать номер точки и параметры: давление р, МПа, удельный объем υ, м³/кг, температуру t, ºC, энтальпию i, кДж/кг, энтропию s, кДж/(кг·К), внутреннюю энергию u, кДж/кг.

1.2. Для каждого процесса цикла определить изменение внутренней энергии Δu, кДж/кг, энтальпии Δi, кДж/кг, энтропии Δs, кДж/(кг·К), а также теплоту q, кДж/кг и работу l, кДж/кг. Результаты представить в виде таблицы.

1.3. Пользуясь результатами пункта 1.2, рассчитать следующие характеристики цикла: подведенную теплоту q₁ отведенную теплоту q₂, теплоту цикла q_ц, работу расширения l_расш, работу сжатия l_сж, работу цикла l, термический КПД η_t, термический КПД  цикла Карно η_t^К.

1.4. Для специально указанной точки в области влажного пара (например, т.4 в варианте 1), считая заданным давление (или температуру) насыщения и степень сухости х, определить параметры состояния согласно пункту 1.1, а также величины r_x, i_x и Δu_x для процесса парообразования от пограничной кривой жидкости. Получить два значения (по таблицам и по диаграмме), найти расхождение в процентах.

15.28 ИССЕЛДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА

ЗАДАНИЕ

Выполнить расчет газового цикла, рабочим телом которого является 1 кг идеального газа.

Вычислить параметры в характерных точках цикла. Для каждого из процессов определить изменение внутренней энергии; изменение энтальпии; изменение энтропии; теплоту, подведенную (отведенную)  в процессах; и работу, совершенную газом (средой над газом).

По данным расчета построить цикл в диаграммах рυ и Ts.

Рис. 2.15 – Процессы: 1-2 – изотермический; 2-3 – изобарный; 3-4 – адиабатный; 4-1 — изобарный

Таблица 1 – Исходные данные

15.29 ИССЕЛДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА

ЗАДАНИЕ

Выполнить расчет газового цикла, рабочим телом которого является 1 кг идеального газа.

Вычислить параметры в характерных точках цикла. Для каждого из процессов определить изменение внутренней энергии; изменение энтальпии; изменение энтропии; теплоту, подведенную (отведенную)  в процессах; и работу, совершенную газом (средой над газом).

По данным расчета построить цикл в диаграммах рυ и Ts.

Рис. 2.5 – Процессы: 1-2 – изотермический; 2-3 – изобарный; 3-4 – изохорный; 4-5 – изобарный; 5-1 – изохорный.

Таблица 1 – Исходные данные