13. Прямой и обратимый цикл Корно.

Рабочие тело с начальными координатами в т1 вводиться в соприкосновение с нагревателем имеющую постоянную температуру и получает от него теплоту в кол Q1 при этом изотермически (Т) расширяется до состояния 2. Дальнейшее расширение рабочего тела происходит только за счет изменения внутренней энергии, при этом температура в т3 понижается. В т3 рабочие тело контактирует с холодильником имеющим пост. темп. И отдает ему теплоту в количестве q2, совершая при этом работу сжатия. Параметр т4 подбирается таким образом что бы цикл завершился адиабатным сжатием. , п1-2: , п3-4: , п2-3: , п4-1: . Термический КПД цикла Корно не зависит от вс-в рабочего тела, а зависит только от абсолютных температур, нагревателя и холодильника, при этом КПД тем выше, чем выше температура нагревателя или ниже темп. Холодильника. Но КПД всегда меньше 1 т.к. в обратном случае потребовалось бы Тmax=∞ или Тmin=0 град, что недостижимо. Термический КПД цикла Корно является критерием эффективности любого теплового цикла совершаемого в заданном интервале темп.. На практике цикл Корно не используется из-за низкой теплопроводности газов и наличия трения в реальных механизмах, что существенно понижает КПД цикла.

23. Паровые процессы и их расчет. 1) V=const – изохорный.

, , .

2) P=const, Изобарный.

, , .

3) T=const, Изотермический.

, .

4) S=const, Адиабатный. q=0.

5) X=const, Процесс при пост. сухости пара. Данный процесс возможен только в области насыщения.

.

9. Исследование политропного процесса идеальных газов. Политропный наз. Процесс походящий без изменения теплоемкости. c=const, c=-∞..+∞. , n=-∞..+∞ - показатель политропы. Является обобщенным термодинамическим процессом. Если теплоемкость не меняется то все процессы можно считать частными случаями политропного. Частные случаи: n=±∞ - изохорного, V=const; n=0, P= const – уравнение изобарного процесса; n=1, T= const – ур. изотермического процесса; n=k – адиабатного, S= const, . , , – изменение внутренней энергии.

– работа. ,

10. Круговые процессы. Термический КПД. Циклом наз. Замкнутый круговой процесс, состоящий из отдельных термодинамических процессов. Прямые круговые процессы в PV координатах изображаться по часовой стрелки, по этим процессам работают тепловые машины. Обратные изображаться против часовой стрелки циклы холодильных установок.

,

. .

,

, .

Тепловым двигателем наз. Непрерывно действующую систему, осуществляющую круговые процессы, в которой теплота превращается в работу. В Тепловом двигателе рабочее тело совершает положительную работу только при расширении. На сжатие должна быть затрачена работа из вне. Для получения полезной работы необходимо что бы . Термический КПД это отношение полезной работы цикла l_ц к полному количеству теплоты q_полн, подведенного к рабочему телу цикла. . Чем больше КПД цикла тем при одном и том же количестве подведённой к циклу теплоты производиться больше работы.

Для характеристики эффективности цикла холодильной машины вводиться понятие холодильного коэффициента , отношение теплоты отводимой от источника с низкой температурой, к работе, затраченной извне на привод машины.

В компрессор поступает воздух из окр. среды и адиабатно (S=const) сжимается в процессе 1-2, т2: Ɛ=V1/V2. Дальше воздух поступает в регенератор т.е. теплообменник в котором происходит нагревание воздуха и охлаждение продуктов сгорания. В случае придельной регенерации вся теплота отводиться от продуктов сгорания, передается в теплообменнике воздуху, воздух на выходе из теплообменника будет иметь такую же температуру как продукты сгорания на входе в теплообменник, а температура уходящих газов из регенератора будет такой же как температура воздуха на входе в теплообменник. Сжатый воздух поступает из регенератора в камеру сгорания куда из топливного бака непрерывно подается жидкое топливо. 3-4: Изобарный P=const, , . Продукты сгорания поступают в газовую турбину и адиабатно расширяясь совершают работу на лопатках турбины, процесс 4-5. Отработавшие продукты сгорания отводятся в регенератор. .

21. Водяной пар и его свойства. Водяной пар является рабочим телом в паровых машинах и турбинах, а также горячим теплоносителем в теплообменных аппаратах. Если пар находиться в термическом равновесии с жидкостью то его наз. Насыщенным, если в паре присутствуют взвешенные частицы то пар наз. Влажным насыщенным (ВНП). Если взвешенные частицы отсутствуют то пар сухой насыщенный (СНП). Если к СНП изобарно (Р) подвести теплоту то пар становиться перегретым (ПП). Основной характеристикой водяного пара является его степень сухости . х_кв=0, х_снп=1, 0<х_внп<1, х_пп-неопределяют. В первом приближении водяной пар можно считать реальным газом поэтому для определения его параметров было предложено исп. Уравнение Ван Дер Ваальса. . А-поправка на силу взаимодействия между молекулами. b-поправка на собственный объем молекул. Данное уравнение качественно описывает состояние пара но количественно дает больше погрешности. Он не учитывает св-во молекул пара к ассоциации т.е. объединению молекул в комплексы состоящих из 2-3 молекул. Поведение таких комплексов отличается от поведения обычных молекул, поэтому для определения параметров ВП исп. формула Вукаловича . Здесь С и m поправки на ассоциацию кот. зависит от рода вещества, хар. пара, давления и темп..

3. Теплоёмкость газов и газовых смесей. Теплоемкость – кол. теплоты кот. необходимо подвести к рабочему телу для повышения температуры на 1 градус. Удельная теплоемкость – теплоемкость единицы количества вещества . Объемная теплоемкость , Молярная теплоемкость . В зависимости от характера процесса различают изохорную С_V и изобарную С_Р теплоемкости, они связаны уравнением Майера С_V+R= С_Р. С_Vµ+8314= С_Рµ. С_Vµ- молярная теплоемкость.

С_Р/ С_V= С_Рµ/ С_Vµ=К. К-показатель адиабаты.

Истинная теплоемкость ,

Средняя теплоемкость ,

С_Vµ для 1 атомного газа = 3*4,19; 2х атомного газа 5*4,19; много атомного газа 7*4,19. С_Рµ для 1 атомного газа 5*4,19; 2х атомного газа 7*4,19; много атомного газа 9*4,19.

4. Первый закон термодинамики. Формулировки и математическое выражение. Закон представляет собой частный случай закона сохранения энергии применительно к термодинамическим явлениям. Пусть рабочее тело совершает произвольный процесс на элементарном участке которого к нему подводиться элементарное количество теплоты. Удельный объём V и температура t при этом повышаются на бесконечно малые значения.

При повышении t, повышается скорость молекул т.е. растет внутренняя кинетическая энергия. С повышением объема растет расстояние между молекулами т.е. увеличивается внутренняя потенциальная энергия . – полное изменение внутренней энергии. При повышении объема рабочие тело совершает работу по преодолению внешних сил. . Если в рабочем теле нет других видимых изминений то согласно закону сохранения энергии получим , Дж/кг – для идеальных характеристик. – для полных характеристик. Формулировки 1ого закона: 1) Создание вечного двигателя первого рода невозможно. 2) Теплота и работа являются 2мя возможными формами переходя энергии от одного рабочего тела к другому. 3) Энергия есть бесконечная функция состояния, а элементарное превращение энергии системы является полным дифференциалом. , , s-удельная энтропия Дж/кг*к. S-полная энтропия. Энтропия – однозначная функция состояния рабочего тела принимающая в каждой точке определенное значение.

Тело расширяется в адиабатном процессе 3-4. В процессе 4-1 продукты сгорания выбрасываются в окр. среду и давление понижается до атмосферного. 4-1: , , . т2: 1-2 S=const, . т3: 2-3 Р=const, . т4: 3-4 S=const, . . Повышается следовательно повышается Ɛ- степень сжатия, и понижается -степень предварительного или адиабатного расширения. Для подачи топлива в цикле дизеля исп. Компрессор на работу которого затрачивается до 15% общей мощности. Стремление устранить этот недостаток привило к созданию безкомпрессорного двигателя. Общий недостаток всех циклов ДВС заключается в том, что продукты сгорания расширяются до атмосферного давления за приделами установки – это приводит к потери работы работы кот. можно было бы получить осушествив расширение в самом двигателе.

18. ТДА цикла д.в.с. со смешанным подводом теплоты. Цикл Тринклера.

0-1,1-2 подача и сжатие чистого воздуха, . В т2 начинает работать форсунка обеспечивающая тонкое распыление топлива и часть топлива моментально сгорает изохорно (V). 2-3: , . В т3 форсунка продолжает работать и оставшаяся часть топлива догорает изобарно (Р). 3-4: , . Тело расширяется в адиабатном процессе 4-5, S=const, . В процессе 5-1 продукты сгорания выбрасываются в окр. среду и давление понижается до атмосферного, . Общий недостаток всех циклов ДВС заключается в том, что продукты сгорания расширяются до атмосферного давления за приделами установки – это приводит к потери работы работы кот. можно было бы получить осушествив расширение в самом двигателе.

27. Истечение газов и паров. При термодинамическом исследовании потока газов или пара принимают упрощения: 1) Все параметры хар. состояния раб. Тела в каждом поперечном сечении канала постоянны и изменяются только в доль оси канала. 2) С течением времени условия движения потока не изменяется. 3) Движение в канале осуществляется без теплообмена с окружающей средой. 4) Во всех точках каждого поперечного сечения скорость потока одинакова. Таким образом движение потока газа или пара удовлетворяет условию установившегося движения. G-массовый расход газа или пара, кг/с; f-площадъ поперечного сечения канала, м²; с-скорость потока, м/с; V,p-удельный объем, плотность газа или пара, кг/м³. Обычно при движении известно отношение давлений: , Р1-давл. Потока перед каналом; Р2-обсолютное давление среды в которой происходит истечение. . Если fкр ≤ f ≤ 1 истечение происходит в до звуковой области. Если 0≤ f ≤ fкр истечение происходит в сверх звуковой области.