Термодинамика и теплопередача ТюмГНГУ 2016

15.36 (Вариант 64) Газовая трехкомпонентная смесь, имеющая состав m₁, m₂, m₃ (в ), совершает в тепловом двигателе круговой процесс (цикл) по преобразованию теплоты в механическую работу. Ряд значений параметров состояния смеси в отдельных точках цикла задан таблично (табл. 1, 2).

Таблица 1 

Таблица 2 

В цикле предполагается, что:

1) процессы (2→3) и (5→1) — изохорные, (3→4) изобарный, (1→2) и (4→5) -политропные;

2) если по условиям варианта р₂=р₃ или р₅=р₁, то в цикле отсутствуют, соответственно, процессы (2→3) и (5→1);

3) при T=const политропный процесс превращается в изотермический (n=1);

4) если по результатам расчетов n=k (показатель политропы равен показателю адиабаты), то политропный процесс рассчитывается как адиабатный (dq=0).

Требуется

1) Определить удельную газовую постоянную смеси и её «кажущуюся» молекулярную массу.

2) Определить коэффициент полезного действия цикла.

3) Определить коэффициент полезного действия цикла Карно в интервале температур цикла (от T_max до T_min).

4) Построить цикл в p-υ и T-s диаграммах (с расчетом 2х — 3х промежуточных точек в каждом процессе).

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте и запишите основные законы, которым подчиняется идеальная газовая смесь.

2. Напишите аналитическое выражение Первого закона термодинамики для каждого процесса рассчитанного Вами цикла.

Варианты задачи: 93.

13.150 (Вариант 64) 1 кг водяного пара с начальным давлением р₁ и степенью сухости х₁ изотермически расширяется; при этом к нему подводится теплота q. Определить, пользуясь hs — диаграммой, параметры конечного состояния пара, работу расширения, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии. Решить также задачу, если расширение происходит изобарно. Изобразить процессы в рυ-, Ts- и hs — диаграммах. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы.

Таблица 1 – Исходные данные 

Контрольные вопросы

1. Дайте определение внутренней энергии реального и идеального газов. В чем отличие аналитической записи Первого закона термодинамики для изотермического процесса в идеальных и реальных газах?

2. В каком процессе (p=const или t=const) при заданных х₁, р₁ и q работа будет больше и за счет чего?

hs — диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче

Варианты задачи: 93.

21.132 (Вариант 64) Паровая компрессорная установка с дроссельным вентилем использует пары низкокипящих жидкостей. Компрессор всасывает влажный насыщенный пар степенью сухости х₁ и сжимает его адиабатно, превращая в сухой насыщенный пар при давлении, соответствующем температуре насыщения (конденсации) t₂=t₃. Из компрессора пар хладагента поступает в конденсатор, где он превращается в жидкость, которая затем проходит через дроссельный вентиль, вследствие чего жидкость частично испаряется, а температура понижается до t₄=t₁. При этой температуре хладагент поступает в охлаждаемое помещение (рефрижератор), где воспринимает тепло, испаряется, образуя влажный насыщенный пар со степенью сухости х₁, и снова направляется в компрессор.

Определить:

1. Удельную холодопроизводительность q_хол (кДж/кг).

2. Часовой расход хладагента G (кг/ч).

3. Теоретическую мощность компрессора N_k (кВт).

4. Тепло, отданное в конденсаторе, q (кДж/кг).

5. Холодильный коэффициент ε.

6. Холодильный коэффициент цикла Карно в интервале температур данного цикла, ε_К.
Значение величин t₁, t₃, Q_хол и наименование хладагента выбрать из таблиц 1, 2 по заданному шифру.

Таблица 1 – Исходные данные  

Результаты расчетов представить в таблице 3

Контрольные вопросы

1. Назовите типы существующих холодильных установок и способы передачи в них теплоты с более низкого температурного уровня на более высокий температурный уровень.

2. Почему в газокомпрессорной холодильной установке нецелесообразна замена детандера дросселем?

Варианты задачи: 93.