2.6.2. Средние мольные теплоёмкости воздуха и количество тепловой энергии, подведенной к рабочему телу из окружающей среды в изохорном термодинамическом процессе
При окислении топлива выделяется
энергия в тепловой форме. Часть топлива
окисляется (сгорает) в изохорном процессе
.
Подведенное к топливу тепло в этом
процессе определим из определения
теплоёмкости вещества (уравнение 4.7),
уравнения 4.20 и используя аппроксимирующую
зависимость для средней мольной изохорной
теплоёмкости рабочего тела в диапазонах
температур от
до
и от
до
.
Заметим, что средняя мольная изохорная
теплоёмкость рабочего тела в диапазоне
температур 0° –
была определена в предыдущем разделе.
,
.
Тогда, подведенное к рабочему телу тепло из окружающей среды равно
Среднюю мольную теплоёмкость рабочего тела в изохорном процессе подвода тепла определим из уравнения
.
2.6.3. Средние мольные теплоёмкости воздуха и количество тепловой энергии, подведенной к рабочему телу из окружающей среды в изобарном термодинамическом процессе
Часть топлива, не сгоревшая ранее в изохорном процессе, окисляется в изобарном термодинамическом процессе .
Как и в предыдущем случае, подведенное
к топливу тепло в этом процессе рассчитаем
из определения теплоёмкости вещества
(уравнение 4.7) и уравнения 4.20. Предварительно
из аппроксимирующей зависимости 4.24
определим среднюю мольную изобарную
теплоёмкость рабочего тела в диапазонах
температур от
до
и от
до
.
,
.
,
.
Среднюю мольную теплоёмкость рабочего тела в изобарном термодинамическом процессе определим из уравнения
2.6.4. Средние мольные теплоёмкости воздуха и обмен тепловой энергией между рабочим телом и окружающей средой в процессе политропного расширения рабочего тела
По аппроксимирующей зависимости 4.23
определим среднюю мольную изохорную
теплоёмкость воздуха для двух диапазонов
температур: от
до
.
и от
до
.
Температуры
и
– это начальная и конечная температуры
рабочего тела в процессе политропного
расширения
,
;
,
По зависимости 4.21 определим среднюю мольную теплоёмкость при постоянном объёме в процессе расширения рабочего тела
По полученному значению средней мольной теплоёмкости при постоянном объёме из уравнения 4.26а определяем средний показатель адиабаты в процессе расширения
,
,
а из уравнения 4,25 определяем среднюю мольную теплоёмкость в политропном расширении
,
Отрицательное значение средней мольной теплоёмкости в политропном расширении означает, что в этом процессе по мере расширения и при уменьшении температуры рабочего тела тепловая энергия подводится из окружающей среды к рабочему телу.
Действительно, используя уравнение 4.10, с учётом количества рабочего тела, участвующего в цикле, определяем тепловую энергию, которой рабочее тело обменивается с окружающей средой
Итак, тепловая энергия, которой
обмениваются рабочее тело и окружающая
среда, положительна. Напомним, что этот
знак соответствует условию
.
В реальных условиях такое возможно
вследствие того, что в процессе расширения
рабочего тела в цилиндре двигателя всё
ещё догорает топливо, не сгоревшее в
предыдущих изохорном и в изобарном
процессах.