Условие задачи
Сухой воздух массой 1 кг совершает прямой термодинамический цикл, состоящий из четырех последовательных термодинамических процессов.
Требуется:
1) рассчитать давление р, удельный объем v, температуру Т воздуха для основных точек цикла;
2) для каждого из процессов определить значения показателей политропы n, теплоемкости с, вычислить изменение внутренней энергии Du, энтальпии Di, энтропии Ds, теплоту процесса q, работу процесса l, располагаемую работу l0;
3) определить суммарное количество подведенной q1 и отведенной q2 теплоты, работу цикла lц, располагаемую работу цикла lОц, термический к.п.д. цикла ht, среднее индикаторное давление рi;
4) построить цикл в координатах:
а) lgр - 1gv,
б) р-v, используя предыдущее построение для нахождения координат трех-четырех промежуточных точек на каждом из процессов;
в) Т — s, нанеся основные точки цикла и составляющие его процессы;
5) используя Т—s -диаграммы, графически определить изменение внутренней энергии Du и энтальпии Di, теплоту процесса q и сопоставить результаты графического и аналитического расчетов;
При расчетах считать воздух идеальным газом, а его свойства не зависящими от температуры.
Принять газовую постоянную равной 287 Дж/(кг-К), теплоемкость при постоянном давлении равной 1,025 кДж/(кг-К), что соответствует свойствам сухого воздуха при 473 К.
Результаты расчета представить в виде таблиц, указав в числителе значения, полученные аналитически, а в знаменателе — графически.
6) для всех процессов цикла привести схему его графического расчета по Т—s -диаграмме, изобразив на схеме линию процесса, вспомогательные линии изохорного и адиабатного процессов, значения температур в начале и в конце процесса, отрезки, соответствующие изменению энтропии в основном и вспомогательных процессах, площадки, соответствующие теплоте процесса, изменению внутренней энергии и энтальпии, и указать числовые значения величин, взяв их с Т—s -диаграммы.
Ответ
Заданы следующие параметры, принадлежащие основным точкам цикла:
1) Р1 = 5,0 МПа
2) Т1= 573 К
3) Р2 = 1,8 МПа
4) V3 = 0,2 м3/кг
Виды процессов:
1-2: Т = const
2-3: S = const
3-4: V = const
4-1: S = const
1. Изобразим схематично на P-v - диаграмме заданный термодинамический цикл, состоящий из изотермического (1-2, Т=const), адиабатного (2-3, S=const), изохорного (3-4, v = const) и адиабатного (4-1, S=const) термодинамических процессов (рис.1).
