4. Расчет

1. Определение недостающих параметров в характерных точках цикла

Индивидуальная газовая постоянная

R = = = = 259,82 Дж/(кг· К),

где - молекулярная масса кислорода (приложение 3, табл. 7).

Точка 1. = R; P₁ = = = 0,0784 ^. 10⁶ Па = 0,0784 МПа ;

Точка 2. = , P₂ = = = 0,784^. 10⁶ Па = 0,784 МПа ;

Точка 3. = , Т₃ = = = 1600 К;

Точка 4. = , V₄ = = = 0,397 м³/кг;

Точка 5. = R, Р₅ = = = 0,235 ^. 10⁶ Па = 0,235 МПа.

Таблица 1

Параметры состояния в характерных точках газового цикла

№ варианта	Точка цикла параметры	1	2	3	4	5
0	P, МПа	0,078	0,784	1,569	1,569	0,235
	V, м3/кг	2,65	0,265	0,265	0,397	2,65
	Т, К0	800	800	1600	2400	2400
	Рабочее тело	Кислород О2

Заданные параметры газового цикла выделены.

2. Определение изменения внутренней энергии, работы, количества тепла, изменения энтальпии и энтропии процессов цикла

Определение массовых изохорной и изобарной теплоемкостей (табл. 2 , п. 3.3. метод. указаний).

C_p = = = 0,915 кДж/(кг·К),

C_v = = = 0,654 кДж/(кг·К).

Процесс 1-2 изотермический (сжатие).

= , Т₁ = Т₂=const.

Работа сжатия для процесса

l = R·T ln ( ) = 259,82·800· ln ( ) = - 478,61 кДж/кг.

Изменение внутренней энергии

∆u = 0.

Количество отводимого тепла

q = l = - 478,61 кДж/кг.

Изменение энтальпии

∆h= 0.

Изменение энтропии

∆S = R· ln ( ) = 259,82 ·ln ( ) = - 0,598 кДж/(кг·К).

Процесс 2-3 изохорный (нагрев).

= , V₂ = V₃= const.

Изменение внутренней энергии

= 0,654 ^. (1600 – 800) = 523,43 кДж/кг.

Работа процесса

l = 0.

Изменение энтальпии

∆h = (Т₃- Т₂) = 0,915 ^. (1600 – 800) = 733,08 кДж/кг.

Изменение энтропии

∆S = ·ln ( ) = 0,654· ln ( ) = 0,453 кДж/(кг·К).

Процесс 3-4 изобарный (расширение)

= , Р₃ = Р₄= const.

Работа в процессе

l = R· (T₄-T₃) = R· (T₄-T₃) = 260 · (2400 – 1600) = 207,74 кДж/кг.

Количество подведенной теплоты

(T₄-T₃) = 0,915 (2400 – 1600) = 730,78 кДж/кг.

Изменение внутренней энергии

∆u = (T₄-T₃) = 0,654 (2400 – 1600) = 523,01 кДж/кг.

Изменение энтальпии

∆h= (T₄-T₃) = 0,915 ·(2400 – 1600) = 732,42 кДж/кг.

Изменение энтропии

∆S = ln ( ) = 0,915· ln ( ) = 0,36 кДж/(кг·К).

Процесс 4-5 изотермический (расширение)

= , Т₄ = Т₅= const.

Работа сжатия для процесса

l = P₄V₄ ln ( ) = 1,569 ·10^3. 0,397· ln ( ) = 1183,14 кДж/кг.

Изменение внутренней энергии

∆u = 0.

Изменение энтальпии

∆h= 0.

Изменение энтропии

∆S = R ln ( ) = 259,82· ln ( ) = 0,492 кДж/(кг·К).

Процесс 1-5 изохорный (охлаждение)

= , V₅ = V₁= const.

Изменение внутренней энергии

∆u = ^. (Т₁- Т₅) = 0,654 ^. (800 - 2400) = - 1046,50 кДж/кг.

Работа процесса

l = 0.

Изменение энтальпии

∆h= (Т₁ – Т₅) = 0,915 ^. (800 - 2400) = -1465,50 кДж/кг.

Изменение энтропии

∆S = · ln ( ) = 0,654 ln ( ) = - 0,718 кДж/(кг·К).

Таблица 2