1.2. Расчет теплоемкостей газовой смеси

Для заданной газовой смеси рассчитываются теплоемкости.

Т р е б у е т с я о п р е де л и т ь:

● средние массовые, объемные и мольные теплоемкости смеси при постоянных давлении и удельном объеме в пределах температур от t₁ и до t₂;

● по полученным значениям средних массовых теплоемкостей величину показателя адиабаты k;

● теплоту, отданную М, кг, V, нм³, и N, молями газов в изобарном процессе от t₁ до t₂.

1.3. Расчет термодинамического цикла

В процессе, с помощью которого моделируется работа теплового двигателя, эта газовая смесь совершает цикл, начинающийся в точке 1 с параметрами:

р₁ = р_н = 101325 Па = 760 мм рт.ст. и Т₁ = Т_н = 273,15 К.

Цикл состоит из пяти процессов:

● адиабатного 1 – 2; ● изохорного 2 – 3; ● изобарного 3 – 4;

● адиабатного 4 – 5; ● изохорного 5 – 1.

Рабочее тело – 1 кг заданной газовой смеси. При расчетах считать газовую смесь идеальным газом, все процессы – равновесными (обратимыми), а теплоемкость – постоянной и равной средней теплоемкости смеси в интервале температур от t₁ до t₂.

Газовая смесь совершает цикл с характеристиками (степень сжатия ε, степень повышения давления λ и степень предварительного расширения ρ), которые выбираются из табл. 2 в соответствии с номером шифра.

Требуется определить:

● значения параметров состояния (р, υ, Т) в характерных точках цикла и заполнить табл. 4;

● изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии; удельную работу, удельную теплоту в каждом процессе цикла;

● подведенную и отведенную теплоту на 1 кг газовой смеси в цикле, работу цикла;

● рассчитать термический КПД цикла η_t. Показать, что η_t зависит от характеристик цикла: степени сжатия ; степени повышения давления ; степени предварительного расширения (вывести формулу для η_t).

● определить термический КПД цикла Карно, который совершается в том же интервале температур и сравнить его с η_t цикла;

● построить графики зависимости термического КПД заданного цикла от характеристик цикла, т.е. проиллюстрировать зависимость η_t от:

― степени сжатия, изменяя ε от 10 до 14 при заданных λ и ρ;

― степени повышения давления, изменяя λ от 1,2 до 1,7 при заданных ε и ρ;

― степени предварительного расширения ρ для значений от 1,1 до 1,5 при неизменных и заданных ε и λ.

На основании рассчитанных параметров построить цикл в координатах р – υ (с соблюдением масштаба). Указать название каждого термодинамического процесса.

Оформить курсовую работу и подготовиться к защите.

Т а б л и ц а 1

Исходные данные к курсовой работе

Последняя цифра шифра	Химический состав смеси, объемные %*						Предпоследняя цифра шифра	Интервал температур		Масса смеси M, кг	Объем смеси V, нм3	Число молей смеси N, моль
	СО2	СО	Н2О	О2	N2	Н2		t1, оС	t2, оС
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
0	7	2	15	6	70	―	0	100	500	5	9	2
1	8	1	17	―	69	5	1	200	600	6	8	3
2	9	2	19	2	68	―	2	300	700	7	7	4
3	5	―	20	3	66	6	3	400	800	8	6	5
4	―	1	21	4	67	7	4	500	900	9	5	6
5	6	―	16	5	65	8	5	600	500	10	4	7
6	10	2	17	7	64	―	6	700	400	11	3	8
7	11	1	25	―	60	3	7	800	300	4	2	9
8	12	2	13	8	63	2	8	900	200	3	10	2
9	4	1	18	5	72	―	9	1000	100	2	11	3

Примечание: Объемные проценты компонентов определяются путем умножения объемных долей, умноженных на 100. Например, для водорода: ,

где – объемная доля водорода, , (безразмерная величина);

– приведенный объем водорода в смеси, нм³; V_см – объем смеси, нм³.

Т а б л и ц а 2