1 Описание математической модели политропного газового процесса

Политропным называется процесс, подчиняющийся уравнению .

При этом для идеального газа на основании уравнения состояния связь между его термическими свойствами выражается следующими соотношениями:

.

Принципиальная схема имитируемого математической моделью лабораторного стенда для исследования политропного газового процесса показана на рисунок 3.1.

Имитируемый стенд должен состоять из неподвижного герметичного цилиндра 1, могущего перемещаться под воздействием равнодействующей силы давления поршня 2 с указателем газового объема 3, манометра 4 и термометра 5, источника (приемника) теплоты 6 и источника (приемника) работы 7.

Рисунок 3.1 – Принципиальная схема лабораторного стенда для исследования особенностей политропного процесса: 1 - герметичный цилиндр; 2 - поршень; 3 - указатель газового объема; 4 - манометр; 5 - термометр; 6 - источник (приемник) теплоты; 7 - источник (приемник) работы

2 План выполнения лабораторной работы

Определить следующие термические характеристики.

Газовая постоянная

Изобарная теплоёмкость

Изохорная теплоёмкость

; .

Недостающие термические характеристики определяются из уравнения состояния идеального газа

Показатель политропы

.

Теплоёмкость в политропном процессе

Изменение удельных калорических характеристик

.

Изменение полных калорических характеристик газа

Количество теплоты

Деформационная работа

Работа перемещения:

.

Построить графики политропного процесса с ограждающими изолиниями в диаграммах и .

При самостоятельном схематичном построении графиков политропного изменения состояния газа в термических диаграммах студенты могут использовать выражения для угловых коэффициентов соответствующих политроп:

;

и

при

Составить схемы энергобаланса политропного процесса по I и II формах.

Исходные, а также полученные на математической модели данные о термических свойствах идеального газа в начальном и конечном состояниях заносятся в таблицу 1 для последующей их обработки.

Составить выводы по результатам работы.

Контрольные вопросы

1. Какой процесс называется политропным?

2. Что собой представляет показатель политропы, как он определяется?

3. Какая связь между термическими свойствами идеального газа в политропном процессе?

4. Как изменяются калорические свойства идеального газа в политропном процессе?

5. Как оцениваются энергетические результаты политропного процесса?

6. Какие особенности первой формы энергобаланса для политропных процессов с показателями политропы n < 1 ?

7. Какие особенности энергобаланса для политропных процессов при ?

8. Какие особенности энергобаланса для политропных процессов с показателем политропы ?

9. Что собой представляет угловой коэффициент политропы в координатах ?

10. Что собой представляет угловой коэффициент политропы в координатах ?

Таблица П 3.1 - Исходные данные для работы

Ва-ри-ант	Рабочее тело	Обозначе-ние началь-ного и ко-нечного состояния газа	Показания манометра, , кПа	Показания термо-метра, t, С	Объем газа, v	Давление газа, p, кПа	Темпера-тура газа, Т,К

Таблица П 3.2 - Исходные данные для группы

№ варианта	Состояние	Газ	, кг/кмоль	m, кг	p, кПа	V,	Т, К
1	1 2	O	32	4	200 -	- 1,5	370 200
2	1 2	N	28	6	- -	2 6	1200 300
3	1 2	CO	28	2	500 150	- -	470 200
4	1 2	CO	44	4	120 2000	- 1,6	300 -
5	1 2	CH	16	6	400 800	- -	300 460
6	1 2	H	2	2	- -	2 6	1200 300
7	1 2	He	4	4	1000 200	0,5 2	- -
8	1 2	SO	64	6	- -	2 0,5	900 450
9	1 2	NH	17	2	2500 100	- -	970 300
10	1 2	C H	30	4	800 400	- -	460 300
11	1 2	O	32	6	200 -	- 1,5	200 370
12	1 2	N	28	2	- -	6 2	1200 300
13	1 2	CO	28	4	500 150	- -	200 470
14	1 2	CO	44	6	120 2000	1,6 -	- 300
15	1 2	CH	16	2	400 800	- -	460 300
16	1 2	H	2	4	- -	2 8	1200 300

Продолжение табл. П 3.2

№ варианта	Состояние	Газ	, кг/кмоль	m, кг	p, кПа	V,	Т, К
17	1 2	H	4	6	200 1000	0,5 2	- -
18	1 2	SO	64	4	- -	2 0,5	450 900
19	1 2	NH	17	2	2500 100	- -	300 970
20	1 2	C H	30	6	800 200	- -	400 300
21	1 2	O	32	4	200 -	- 1,5	370 200
22	1 2	N	28	2	- -	2 7	300 1200
23	1 2	CO	28	6	150 500	- -	500 1100
24	1 2	CO	44	4	2000 120	- 1,6	300 -
25	1 2	CH	16	2	800 400	- -	350 520
26	1 2	H	2	6	- -	6 2	1100 400
27	1 2	He	4	4	200 1000	0,5 2	- -
28	1 2	SO	64	2	- -	2 0,5	800 420
29	1 2	NH	17	6	100 2500	- -	1000 370
30	1 2	C H	30	4	400 800	- -	660 320