Файл: Контрольная работа по дисциплинемеждисциплинарному курсумодулю Техническая термодинамика.docx

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Высшая школа энергетики, нефти и газа


КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине/междисциплинарному курсу/модулю		«Техническая термодинамика»
На тему	Расчет газового цикла

			Выполнила обучающаяся:
			Направление подготовки : 13.03.01 Теплотехника и теплоэнергетика
			Курс: 1
			Группа:
			Руководитель:
Отметка о зачете
Руководитель

ОГЛАВЛЕНИЕ

---

ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

В работе необходимо произвести расчет рабочего тела, состоящего из кислорода, азота, углекислого газа и водяного пара; определить параметры рабочего тела ( p,,T,s ) в характерных точках; определить изменение внутренней энергии, удельную работу и количество подведенной или отведенной теплоты в каждом процессе; определить термический коэффициент полезного действия в заданном цикле; построить заданный цикл в координатах p; T-S в выбранном масштабе и определить промежуточные точки в процессах, где это необходимо.

Выданы исходные данные, относительно которых необходимо произвести расчет.

Таблица 1 – Исходные данные

№ вар-та	Состав смеси, % по объему					PI∙10-5 Па		t1, 0C		Показатель процесса
	O2	N2	CO2	H2O	1-2					2-3	3-4	4-1
4	40	0	20	40	1,0		20		1,4		0	1,3	∞		17		1,0		2,2

---

1 РАСЧЕТ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Кажущаяся молярная масса газовой смеси, кг/кмоль:



(1)

где r_i - объемная доля i-ого газа;

_i - молярная масса i-ого газа, кг/кмоль;

n - число газов в смеси;



Удельная газовая постоянная смеси, Дж/(кг·К):



(2)



Массовая изобарная теплоемкость при постоянном давлении для газовой смеси, кДж/(кг·К):



(3)

где с_µpi – молярная теплоемкость i- ого газа, кДж/(моль∙К);

- массовая доля;



Значения молярных теплоемкостей выбирают по таблице 2, не учитывая их зависимость от температуры.

Таблица 2 – Значения молярных теплоемкостей для газов

Газы	Молярная теплоемкость, кДж/(кмоль∙К)
	C	Cð
Двухатомный	54,19	74,19
Трех- и многоатомный	74,19	94,19

Массовая изохорная теплоемкость смеси при постоянном объеме, кДж/(кг·К):



(4)

где с_µvi – молярная теплоемкость при  const,



Проверка правильности вычисления удельных теплоемкостей проводится по уравнению Майера:

,

,(5)

(1,193 – 0,902)∙10³ 291,

289 291.

В процентном соотношении,

---

(6)



Показатель адиабаты,



(7)


Удельный объем смеси при нормальных условиях, м3/ кг,



(8)

2 ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ТЕЛА В ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧКАХ

Изобразим цикл, соответствующий заданной газовой смеси. Для этого используем показатели процессов в точках: n_1-2 = 1,4; n_2-3 = 0; n_3-4 = 1,3; n_4-1 = ∞.



Рисунок 1 – Заданный цикл

На рисунке 1 можно выделить следующие виды процессов:

• 
  1-2 – политропный;
  
• 
  2-3 – изобарный;
  
• 
  3-4 – политропный;
  
• 
  4-1 – изохорный.
  

2.1 Параметры первой точки

Удельный объем, м³/кг,



(9)

где T₁ – абсолютная температура в точке 1, К ( по условию Т₁=293 К);

p₁ – абсолютное давление в точке 1, Па (по условию p₁=1,0∙10⁵ Па),

2.2 Параметры второй точки

Определяются в зависимости от характера термодинамического процесса 1-2, которому соответствует политропный процесс.

Удельный объем, м3/ кг,



(10)





Абсолютная температура, К,



(11)

где n – показатель политропы,



Абсолютное давление, МПа,



(12)

---

При проверке параметров второй точки должно выполняться равенство:

(13)







Равенство выполняется.

2.3 Параметры третьей точки

Определяются в зависимости от характера термодинамического процесса 2- 3, которому соответствует изобарный процесс.

Удельный объем, м3/кг,



(14)





Абсолютная температура, К,



(15)



Абсолютное давление, МПа,



(16)



При проверке параметров третьей точки должно выполняться равенство:



(17)

5,28 ∙ 10⁶ ∙ 0,1104 = 291 ∙ 2002,

582912 = 582582.

Равенство выполняется.

2.4 Параметры четвертой точки

Определяется в зависимости от характера термодинамического процесса 3-4, которому соответствует политропный процесс.

Удельный объем, м3/кг,

(18)





Абсолютное давление, МПа,



(19)





Абсолютная температура, К,



(20)

---