Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Процессы изменения состояния вещества
Задача 1. 1 кг метана при постоянной температуре t1=20°C и начальном давлении Р1=3,0 МПа сжимается до давления Р2=5,8 МПа. Определить удельный конечный объем, количество тепла, отводимого в процессе сжатия, и затрачиваемую работу. Решение. По уравнению состояния находим удельный начальный объем газа, предварительно определив газовую постоянную метана: Дж/(кг×К), м3/кг. Так как процесс сжатия газа по условию протекания изотермический (при постоянной температуре), когда n=1, P1V1=P2V2, то конечный объем газа м3/кг. Работа, затрачиваемая на сжатие 1 кг газа, определяется из уравнения кДж/кг. Количество теплоты, отводимой от газа, численно равно работе, затраченной на сжатие. Следовательно, q= -100,1 кДж/кг. Задача 2. Метан массой 1 кг адиабатически расширяется от давления Р1=5,4 МПа и температуры 40°С до давления Р2=1 МПа. Найти конечный объем, температуру, потенциальную и термодинамическую работу, изменение внутренней энергии и энтальпии. Показатель адиабаты принять равным 1,4. Решение. Начальный удельный объем находится из уравнения Клапейрона. Газовая постоянная R=518,3 Дж/(кг×К). м3/кг. Для адиабатического процесса справедливы уравнения вида отсюда К. Конечный объем в процессе расширения равен: м3/кг. Определение удельных значений работ производим следующим образом: термодинамическая работа кДж/кг; потенциальная работа w1,2=K× l 1,2=1,4×155,4=217,6 кДж/кг. Изменение внутренней энергии и энтальпии в обратимом адиабатическом процессе соответственно равно термодинамической и потенциальной работам: q1,2=0; DU1,2=- l 1,2=-155,4 кДж/кг, Dh1,2=-w1,2=-217,6 кДж/кг. Термодинамические циклы Задача 1. Определить параметры состояния (Р, V, t) в крайних точках цикла ГТУ простейшей схемы, работающей при следующих исходных данных: начальное давление сжатия Р1=0,1 МПа; начальная температура t1=27°С; степень повышения давления в компрессоре p=7; температура газа перед турбиной t3=700°С. Определить для каждого процесса цикла работу, количество подведенного и отведенного тепла, изменение внутренней энергии, энтальпию и энтропию. Определить теоретическую мощность ГТУ при расходе воздуха G=35 кг/с, термический к.п.д. цикла. Рабочее тело ¾ 1 кг воздуха (R=0,287 кДж/(кг×К); Ср=1,004 кДж/(кг×К); Сv= =Ср-R=0,717 кДж/(кг×К)). Построить цикл в P-V и T-S координатах.
Рис. 3.21. Цикл ГТУ в P-V и T-S координатах (к задаче 1) Решение. 1. Определение параметров состояния в крайних точках цикла. Точка 1. Из уравнения состояния м3/кг. Точка 2. Р2=pР1=7×0,1 МПа, процесс 1-2 — адиабатное сжатие, поэтому м3/кг. К. Точка 3. Процесс 2-3 изобарный, следовательно, Р2=Р3=0,7 МПа; Т3=(700+273)=973 К по заданию. м3/кг. Точка 4. Процесс 4-1 изобарный, значит Р4=Р1=0,1 МПа. Процесс 3-4 адиабатный, поэтому V4 можно определить из уравнения адиабаты: м3/кг; К. 2. Определение работы, количества тепла, изменения внутренней энергии, изменения энтальпии и энтропии для каждого процесса цикла. Процесс 1-2 (адиабатное сжатие q1,2=0). Термодинамическая работа кДж/кг; потенциальная работа = -223,89 кДж/кг; изменение внутренней энергии DU1,2=Cvm(T2-T1)=0,717(523-300)=160 кДж/кг; DU1,2=- l 1,2; изменение внутренней энергии DS1,2=0; изменение энтальпии Dh1,2=-w1,2=223,89 кДж/кг. Процесс 2-3 (изобарный Р2=Р3). l 2,3=R(T3-T2)=0,287(973-523)=129 кДж/кг; w2,3=0; DU2,3=Cvm(T3-T2)=0,717(973-523)=323 кДж/кг; q2,3=Cpm(T3-T2)=1,004(973-523)=452 кДж/кг; кДж/кг; Dh2,3=q2,3=452 кДж/кг. Процесс 4-3 (адиабатное расширение). q3,4=0; DS3,4=0; кДж/кг; l 3,4= -DU3,4= -298,0 кДж/кг; кДж/кг. Процесс 4-1 (изобарный Р=idem). w4,1=0; l 4,1=R(T1-T4)=0,287(300-558)=-74,05 кДж/кг; DU4,1=Cvm(T1-T4)=0,717(300-558)=-185 кДж/кг; q4,1=Cpm(T1-T4)=1,004(300-558)=-259 кДж/кг; кДж/(кг×К); Dh4,1=q4,1=-259 кДж/кг. Данные вычислений по процессам сводим в таблицу результатов (см.) Условия замыкания круговых циклов выполнены: Суммарная термодинамическая работа кДж/кг; Таблица результатов вычислений по процессам
кДж/кг. Тепло в цикле, превращенное в полезную работу . Термический к.п.д. цикла 3. Построение цикла в P-V и T-S координатах. Процессы, изображенные в P-V и T-S координатах, необходимо строить не менее чем по трем точкам. Для нахождения параметров промежуточных точек вначале надо принять произвольно значение одного какого-либо параметра таким образом, чтобы это значение находилось между его численными значениями в крайних точках процесса.
Последующий параметр определяется из уравнения, характеризующего данный процесс, составленного для одной (любой) из крайних точек процесса и для промежуточной точки. По найденным значениям строится цикл в координатах P-V и T-S. Масштаб выбирается произвольно, исходя из численных значений параметров. Задача 2. 1 кг воздуха совершает цикл Карно в пределах температур t1=627°C и t3=27°C, причем наивысшее давление равно 6 МПа, а наинизшее составляет 0,1 МПа. Определить параметры состояния воздуха в характерных точках цикла, работу, количество подведенного и отведенного тепла, термический к.п.д.. Решение. 1. Находим параметры крайних точек цикла. Точка 1. Удельный объем точки 1 находим по уравнению состояния: м3/кг. Рис. 3.22. Цикл Карно в P-V и T-S координатах (к задаче 2) Точка 2. Процесс 1-2 изотермический (T=idem), поэтому Т1=Т2=900 К. Процесс 2-3 адиабатный (q2,3=0), поэтому Р2 находим по уравнению адиабатного процесса: МПа; из уравнения изотермы 1-2: м3/кг. Точка 3. Процесс 3-4 изотермический Т3=Т4=300 К. м3/кг. Точка 4. Т4=Т3=300 К. Из уравнения адиабаты (процесс 4-1) МПа; из уравнения изотермы 3-4 м3/кг. 2. Подведенное количество тепла (процесс 1-2) кДж/кг. 3. Отведенное количество тепла (процесс 3-4) кДж/кг. 4. Полезная работа цикла l 0=q1,2-q3,4=69,6-21,5=42,1 кДж/кг. 5. Термический к.п.д. цикла Задача 3. На рис. 1.23 показан процесс работы двигателя, в котором рабочим телом является сжатый воздух. Определить необходимый массовый расход воздуха, если теоретическая мощность воздушного двигателя 10 кВт. Начальные параметры воздуха: Р1=1 МПа, t1=15°С. Процесс расширения воздуха принять политропным с показателем n=1,3. Конечное давление воздуха Р2=0,1 МПа. Решение. 1. Работа 1 кг сжатого воздуха в двигателе изображается площадью 1234, т. е. 2. Значения удельных объемов V1 и V2 определяют из уравнений: м3/кг; Рис. 3.23. Расширение в двигателе
м3/кг. Таким образом, Дж/кг. 3. Массовый расход воздуха кг/ч. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-10-24; просмотров: 210; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.118.150.80 (0.019 с.) |