ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ ПО ТЕРМОДИНАМИКЕ
Расчет
термодинамического цикла на идеальном газе.
И.В. Деревич
Москва 2002
Условия задания
Рассчитать цикл тепловой машины. В качестве рабочего тела принять один килограмм воздуха, считая его идеальным газом.
Определить все параметры цикла. Рассчитать теплоту и работу во всех процессах. Найти КПД. Построить диаграммы.
С х е м а ц и к л а в P - V к о о р д и н а т а х
3 |
n 3 4 |
4 |
|
|
n |
2 3 |
|
|
|
2 |
|
|
|
n 4 5 |
|
|
|
|
5 |
|
|
n |
|
n 5 1 |
|
|
1 2 |
1 |
|
|
|
|
|
Исходные данные задания
Начальные температура и давление (объем) в точке 1.
Отношение объемов в процессе 1-2.
Отношение давлений в процессе 2-3.
Отношение объемов в процессе 4-3.
Показатели политроп процессов 1-2 и 4-5.
Показатели политроп других процессов одинаковы.
Расчет средней интегральной теплоемкости идеального газа
Мольная теплоемкость
при постоянном давлении, J/mol.K
CPid(T) CPA CPB T CPC T2 CPD T3
Расчет средней интегральной теплоемкости на интервале [TL, TR]
CP_Int(TL TR) |
1 |
|
TR |
CPid_M(T) dT |
|
|
|||
|
|
|||
|
|
|
||
|
TR |
TL TL |
|
|
P – V диаграмма |
|
|
|||
P, atm |
|
|
|
P1 = 1 atm |
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
|
|
|
|
|
|
t1 = 30 C |
|
|
|
|
|
V1/V2 = 13 |
|
30 |
|
|
|
P3/P2 = 1.4 |
|
|
|
|
|
V4/V3 = 1.4 |
|
20 |
|
|
|
n12 = 1.38 |
|
|
|
|
n45 = 1.28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
V, m3 |
0.0 |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
|
T – S диаграмма |
|
|
||||
T, K |
|
|
|
|
|
|
1600 |
|
|
|
|
|
P1 = 1 atm |
|
|
|
|
|
|
t = 30 oC |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
V /V = 13 |
1200 |
|
= 0.55 |
|
P31/P22= 1.4 |
||
|
|
|
V /V = 1.4 |
|||
|
|
|
Carnot |
= 0.807 |
|
n124 =31.38 |
800 |
|
|
|
|
n45 = 1.28 |
|
|
|
|
|
|
||
400 |
|
|
|
|
|
|
0 |
200 |
400 |
600 |
800 |
S, J/kg.K |
|
Дополнительные источники выполнения работы
Программа в среде MathCAD 2001, представленная в виде электронной книги. Название книги “Термодинамика цикла на идеальном газе”.
Программа на FORTRAN в DOS с визуализацией результатов расчета в виде диаграмм.
ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ РАБОТЫ
Показать на диаграммах точки цикла.
Как влияют на КПД цикла отношение объемов V1/V2 и V3/V4 и давлений P3/P2 ?
Объяснить, что произойдет с диаграммами цикла, если показатель n45 > n12 ?
Как связаны КПД цикла и значение отношения теплоемкостей Cp/Cv ?