РГР по теплотехнике

Рис. 1.7 – Схема изотермического процесса

Рис. 1.8 – Изотермический процесс

19

1.4.8. Теплоемкость

с = сv nn −−k1 = ±∞.

1.4.9. Учитывая п. 1.4.6, можно сразу записать α = 0 . Схема изотермического процесса дана на рис. 1.7.

Изображение изотермического процесса представлено на рис. 1.8. В P-v- координатах это равнобокая гипербола. В изотермическом процессе расширение газа связано с подводом к газу теплоты, причем внутренняя энергия его не изменяется. При сжатии газа теплота отводится.

1.5.Адиабатный процесс

Вэтом процессе система не обменивается теплотой с окружающей средой. Происходит в теплоизолированных технологических установках и устройствах,

атакже имеет место во всех идеальных циклах тепловых машин при расширении и сжатии.

1.5.1.Уравнение адиабатного процесса получаем из (10) при n = k :

в P-v-координатах

1.5.3. Работа расширения адиабатного процесса находится аналогично (19):

1.5.4.Изменение внутренней энергии вычисляется по уравнению (21).

1.5.5.Изменение энтальпии выражается по уравнению (22).

1.5.6.В адиабатном процессе δq = 0; q1−2 = 0 . Поэтому

δq = dU +δl = 0; δl = −dU;

l1−2 = −∆U.

Внешняя работа газа совершается за счет внутренней энергии (см. схему на рис. 1.9).

1.5.7. В адиабатном процессе по уравнению (24)

dS = 0 ;

поэтому S = const – в адиабатном процессе, в котором отсутствует теплообмен с внешней средой, энтропия газа не изменяется.

1.5.8. Теплоемкость в адиабатном процессе, вычисленная по выражению

(28), С = 0 .

21

1.5.9. Коэффициент распределения энергии по формуле (29)

α = ±∞.

Схема адиабатного процесса показана на рис. 1.9.

Изображение адиабатного процесса в P-v- и T-S-координатах приведено на рис. 1.10. Адиабата в P-v-координатах представляет неравнобокую гиперболу. Так как k >1, то адиабата проходит круче изотермы (см. пункт 1.4.1). В адиабатном процессе расширение газа происходит за счет внутренней энергии, при этом температура газа уменьшается. При сжатии внутренняя энергия увеличивается и температура возрастает.

Относительное расположение исследованных выше частных термодинамических процессов в P-v- и T-S-координатах видно на совмещенных графиках (рис. 1.11), а бесконечно большое количество остальных политропных процессов будет расположено между ними.

Проведенное исследование позволяет разбить все политропные процессы с

положительна. Подведенная к газу теплота расходуется на увеличение внутренней энергии и на совершение им работы расширения;

II группа: 1 < n < k . Как видно из рис. 1.11, для этой группы dT < 0 , а следовательно, dU < 0 и di < 0 ; dS > 0 и, следовательно, δq > 0 ; теплоемкость в

процессах отрицательная, так как c = dδTq < 0 . Термодинамические процессы

второй группы характерны тем, что работа расширения совершается как за счет подведенной к газу теплоты, так и за счет внутренней энергии;

III группа: k < n < +∞. Здесь при расширении газа все параметры состояния c = dTδq > 0 , т.е.

положительная. В процессах этой группы расширение газа происходит с уменьшением его внутренней энергии и отдачей теплоты в окружающую среду.

При сжатии газа все политропные процессы делятся на те же группы, но с противоположными знаками у параметров состояния и теплоты. Теплоемкость процесса в каждой группе, естественно, будет иметь те же знаки, как и при расширении газа.

Важно отметить, что для вычисления работы и количества теплоты, составляющих главное приложение технической термодинамики, не обязательно знать все особенности кинетики реального процесса. Достаточно, чтобы наряду с внешними условиями, в которых протекает процесс, были известны конечные и начальные состояния всех участвующих в процессе тел.

23

1.6 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ С ИДЕАЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ УГЛЕВОДОРОДНОЙ СМЕСЬЮ

Общие указания

К выполнению первой части курсовой работы следует приступать после изучения раздела 1 и разделов учебной литературы, перечисленных ниже:

•Основные понятия и определения технической термодинамики. Газовые смеси: способы задания, вычисление параметров, определение кажущейся молярной массы и газовой постоянной смеси.

•Первый закон термодинамики: сущность, аналитическое выражение, выражение работы и теплоты через параметры состояния, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, теплоемкость и зависимость ее от температуры, средняя теплоемкость, теплоемкость смеси идеальных газов.

•Второй закон термодинамики: сущность, термодинамическая шкала температур, аналитическое выражение.

•Термодинамические процессы: классификация процессов изменения состояния, общие методы исследования процессов изменения

состояния. Политропные процессы: уравнение политропы, определение показателя политропы, анализ процессов на основе

изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный.

Исходные данные для выполнения первой части курсовой работы выбираются из табл. 2 и 3 по последней цифре шифра (номера зачетной книжки) студента. Вариант работы должен соответствовать заданию и шифру студента.

Работы, выполненные не по своему варианту, не рассматриваются.

При выполнении курсовой работы необходимо соблюдать следующие условия:

−выписать условие задания и исходные данные;

−при расчете указать условное обозначение, расчетную формулу или способ получения для каждой величины;

−поместить подробный расчет величины для адиабатного процесса ( n = k ), при этом рекомендуется пользоваться микрокалькулятором;

−вычисления вести до третьего знака после запятой, проводить их в единицах СИ, подставлять размерности;

−до выполнения вычислений на ПЭВМ необходимо представить расчеты для проверки преподавателю;

−по результатам расчета для всех показателей необходимо представить сводную таблицу (форма, табл. 1);