1.4. Построение газового цикла в масштабных
T–S-координатах
Газовый цикл в
масштабных T–S-координатах
строится по значениям температур в
характерных точках цикла (см. табл. 1) и
значениям изменения энтропии
S
в процессах (табл. 2).
Масштаб выбирается таким образом, чтобы цикл максимально заполнил рабочее пространство между осями координат. Рекомендуем длины осей: ось Т – 200 мм, S – 150 мм. Выбор точки «условного нуля» по оси абсцисс производится так, чтобы оптимально расположить график цикла и не допустить пересечения его с осью ординат.
На оси абсцисс выбиратся «условный нуль» отсчета энтропии и проводится линия, параллельная оси ординат. На оси ординат откладывается температура точки 1 и проводится линия, параллельная оси абсцисс. На пересечении линий значения температуры в точке 1 и линии «условного нуля» получаем точку 1.
Для нахождения точки 2 от выбранного «условного нуля» энтропии откладывается изменение энтропии ΔS1-2, причем, если изменение энтропии положительно – вправо, если отрицательно – влево от «условного нуля» и проводится вертикальная линия до пересечения с линией Т2. Соединяя точки 1 и 2, получаем линию процесса 1-2.
Откладываем последовательно изменение энтропии от предыдущей точки и, зная температуру следующей точки, последовательно строим точки цикла.
Газовый цикл в T–S-координатах изображен на рис. 2.1-2.4.
На выносках для каждого процесса указываются: изменение внутренней энергии ΔU, изменение энтальпии Δi, работа газа в процессе l и подведенное q1 или отведенная q2 теплота.
1.5. Проверка результатов расчета характеристик процесса
1. Сумма изменений внутренней энергии в замкнутом газовом цикле должна быть равной нулю:
,
где p
– количество процессов в цикле;
–
изменение внутренней энергии в i-м
процессе.
2. Сумма изменений энтальпии в замкнутом газовом цикле должна быть равна нулю:
,
где
–
изменение энтальпии в i
-м процессе.
3. Сумма изменений энтропии в газовом цикле должна быть равна нулю:
,
–
изменение энтропии
в i-м
процессе.
1.6. Определение основных характеристик цикла
1. Теплота, участвующая в цикле:
а) теплота, подводимая к рабочему телу:
где
–
количество тепла, подводимое к рабочему
телу в i-м
процессе;
б) теплота, отводимая от рабочего тела:
.
где
-
количество теплоты, отводимой от рабочего
тела в i-м
процессе.
2. Полезная работа цикла
.
3. Термический КПД цикла
.
4. Среднее индикаторное давление
.
1.7. Проверка расчета параметров газового цикла
Работа цикла должна быть равна алгебраической сумме работ по каждому из процессов цикла:
;
.
1.8. Исходные данные для расчета газового цикла
Вариант |
Характеристики циклов процесса |
Параметры газа в характерных точках цикла |
1 |
1-2 dq=0 3-4 dq=0 2-3 T =const 4-1 V =const |
P1=8ат P2=20ат Р3=12ат V1=0,12м3/кг |
2 |
1-2 T =const 2-3 dq=0 3-4 T =const 4-1 dq=0 |
P1=13ат P2=5ат t3=17 ˚C t1=300 ˚C |
3 |
1-2 dq=0 2-3 V =const 3-4 dq=0 4-1 P =const |
P1=2ат P2=12ат t1=300 ˚C V1=0,45м3/кг |
4 |
1-2 P =const 2-3 PVn=const 3-4 P =const 4-1 V =const |
P1=35ат P3=25ат t1=210 ˚C t2=300 ˚C n=1,2 |
5 |
1-2 PVn=const 2-3 P =const 3-4 PVn=const 4-1 P =const |
P1=1ат P2=5ат t1=0 ˚C t3=200 ˚C n=1,3 |
6 |
1-2 PVn=const 2-3 P =const 3-4 PVn=const 4-1 V =const |
P1=0,9ат P2=4ат t1=30 ˚C t3=200˚C n=1,2 |
7 |
1-2 PVn=const 3-4 PVn=const 2-3 V =const 4-1 P =const |
P1=1,6ат P3=25ат t2=150 ˚C V1=0,5м3/кг n=1,2 |
8 |
1-2 PVn=const 3-4 PVn=const 2-3 T =const 4-1 V =const |
P1=1,8ат P3=3ат t1=30 ˚C V2=0,1м3/кг n=1,1 |
9 |
1-2 PVn=const 3-4 PVn=const 2-3 P =const 4-1 P =const |
P1=3ат P2=20ат t3=300 ˚C V1=0,3м3/кг n=1,3 |
10
|
1-2 P =const 3-4 V =const 2-3 dq=0 4-1 T =const |
P1=20ат t1=200 ˚C t2=350 ˚C V4=0,12м3/кг
|
Продолжение |
||
11
|
1-2 T =const 3-4 T =const 2-3 P = const 4-1 P = const |
P1=2ат P2=20ат t1=50 ˚C t3=200 ˚C |
12
|
1-2 dq=0 3-4 dq=0 2-3 T =const 4-1 P =const |
P1=4ат P2=16ат P3=6ат t1=100 ˚C |
13 |
1-2 T =const 3-4 T =const 2-3 V = const 4-1 V = const |
P1=3ат P2=8ат t1=27 ˚C t3=200 ˚C |
14 |
1-2 T =const 3-4 T =const 2-3 P = const 4-1 P = const |
P1=12ат P2=30ат t3=200 ˚C t1=100 ˚C |
15 |
1-2 T =const 3-4 V =const 2-3 dq=0 4-1 dq=0 |
P1=50ат P2=18ат t1=300 ˚C V3=0,2м3/кг |
16 |
1-2 dq=0 3-4 dq=0 2-3 P =const 4-1 T =const |
P1=7ат P2=20ат t3=300 ˚C V1=0,12м3/кг |
17 |
1-2 dq=0 3-4 dq=0 2-3 V =const 4-1 T =const |
P1=3ат P2=6ат t3=250˚C t1=30 ˚C |
18 |
1-2 T =const 3-4 T =const 2-3 P = const 4-1 P = const |
P1=1,2ат V1=0,7м3/кг t3=150 ˚C V2=0,2м3/кг |
19 |
1-2 T =const 3-4 dq=0 2-3 P =const 4-1 P =const |
P1=4ат P2=10ат t3=300 ˚C V1=0,3м3/кг |
20 |
1-2 P =const 3-4 V =const 2-3 T =const 4-1 dq=0 |
P1=7ат t1=200 ˚C t2=300 ˚C V4=0,4м3/кг |
21 |
1-2 dq=0 3-4 T =const 2-3 P =const 4-1 P =const |
P1=3ат P2=10ат t3=250 ˚C t1=25 ˚ C |
Продолжение
22
|
1-2 dq=0 3-4 T =const 2-3 V =const 4-1 P =const |
P1=3ат t3=200˚C P2=10ат V1=0,3м3/кг |
23
|
1-2 P =const 3-4 V =const 2-3 dq=0 4-5 P =const 5-1 V=const |
P1=10ат P4=6ат t1=250 ˚C t2=300 ˚C V3=0,2м3/кг |
24 |
1-2 V =const 3-4 V =const 2-3 P =const 4-1 P =const |
P1=12ат t3=150 ˚C P2=14ат V1=0,08м3/кг |
25 |
1-2 dq=0 3-4 P =const 2-3 T =const 4-1 P =const |
P2=25ат t1=50 ˚C t3=300 ˚C V1=0,12м3/кг |
26 |
1-2 dq=0 3-4 dq=0 2-3 q, P =const 4-1 V =const |
P1=12ат P2=8ат q=24ккал/ч t1=10 ˚C |
27 |
1-2 T =const 3-4 dq=0 2-3 V =const 4-1 V =const |
P1=0,8ат t1=20 ˚C t3=300 ˚C V1=0,4м3/кг |
28 |
1-2 dq=0 3-4 dq=0 2-3 P =const 4-1 V =const |
P1=12ат P2=60ат t3=320 ˚C t1=50 ˚C |
29 |
1-2 dq=0 3-4 PVn=const 2-3 V =const 4-1 V =const |
P1=1ат t2=160 ˚C t4=65 ˚C t1=0 ˚C |
30 |
1-2 dq=0 3-4 dq=0 2-3 V =const 4-1 P =const |
P1=3ат P2=18ат t3=330 ˚C t1=20 ˚C |