Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

ГОУ ВПО Уральский Государственный Технический Университет – УПИ

кафедра теоретической теплотехники

Анализ политропного процесса смеси идеальных газов курсовая работа по технической термодинамике

Преподаватель Нейская С.А.

Студент Щелконогов А.С.

Группа Т-28023

Екатеринбург 2009 г.

Оглавление

1. Теоретический анализ обратимого политропного процесса………………………………………………………………………...2

   1. Определение политропного процесса…………………………………….…2

   2. Вывод уравнения политропного процесса в переменных………………....2

   3. Способы определения показателя политропы………………………….…6

   4. Вычисление параметров состояния в начале и в конце процесса………7

   5. Вычисление теплоемкости и количества теплоты процесса……….….7

   6. Вычисление работы изменения объема и внешней работы………….…..7

   7. Вычисление изменения термодинамических функций……………….…..6

2. Расчет политропного процесса…………………………………....9

   1. Расчет термодинамических свойств………………………………………9

      1. Расчет газовых постоянных и удельных массовых теплоемкостей..9

      2. Вычисление массовых долей компонентов смеси…………………….....9

      3. Удельные теплоёмкости смеси…………………………………………….10

      4. Газовая постоянная смеси…………………………………………………..10

      5. Показатель адиабаты смеси……………………………………………….10

   2. Определение параметров в начале и в конце процесса…………………..10

   3. Расчет удельных характеристик процесса………………………………11

      1. Удельная работа изменения объема………………………………………11

      2. Удельная внешняя работа……………………………………………..……11

      3. Удельное количество теплоты процесса…………………………..……11

      4. Расчёт изменения термодинамических функций………………………11

      5. Проверка расчётов по первому закону термодинамики………………12

Основные обозначения……………………………………………………13

Список использованной литературы.……………………………..14

1. Теоретический анализ обратимого политропного процесса.

1.1. Определение политропного процесса

По определению политропным процессом называется процесс с постоянной заданной теплоёмкостью c_n или, что то же, с постоянным заданным отношением работы процесса к теплоте процесса на любой стадии его протекания, т.е.

Анализ процесса включает

1. вывод уравнения политропного процесса в переменных ;

2. вычисление параметров состояния в начале и в конце процесса;

3. вычисление теплоемкости c_n и количества теплоты процесса q;

4. вычисление работы изменения объема l и внешней работы процесса l`.

5. вычисление изменения термодинамических функций:

a) внутренней энергии ,

b) энтальпии ,

c) энтропии .

6) изображение процесса на диаграммах и .

Рабочее тело – идеальный газ, подчиняющийся уравнению состояния

Анализ проводится для 1 кг рабочего тела при постоянных теплоёмкостях , вычисляемых с помощью молекулярно–кинетической теории.

1.2. Вывод уравнения политропного процесса в переменных (p,v)

Выражения первого начала термодинамики можно записать в двух эквивалентных формах (через внутреннюю энергию и через энтальпию):

Здесь

(два последние равенства представляют собой закон Джоуля: внутренняя энергия и энтальпия идеального газа не зависят только от температуры).

Подставив в уравнения и исключая из них , после простых преобразований получим

Постоянная величина

Называется показателем политропы.

Выражение записывается в виде дифференциального уравнения первого порядка с разделёнными переменными

решение которого имеет вид:

Или

(8)

Графическое изображение политропного процесса.

Зависимость для различных значений показателя политропы представлена на рис.1.

Рис.1. Изображение политропного процесса в диаграмме для различных значений показателя политропы .