. Смесь идеальных газов задана объемными долями: r_CO2 0,2, r_N2 0,6, r_O2 0,2. Общая масса смеси m  10 кг. Объем смеси в начальном состоянии V₁  4 м3 , температура t₁  387˚C. В результате адиабатного расширения смеси ее давление уменьшается до значения p₂0,1 МПа. Определить давление смеси в начальном состоянии, температуру и объем смеси в конечном состоянии, работу расширения и изменение внутренней энергии смеси. Считать, что теплоемкость газов не зависит от температуры и определяется по табл. 1. Определить парциальные давления газов, входящих в смесь, в конечном состоянии. Изобразить процесс в p - и Ts - диаграммах.

Решение

Состояние исследуемой газовой смеси описывается уравнением Менделеева – Клайперона:



Применительно ко всему объему эти уравнения принимают вид:



Из структуры уравнение Менделеева-Клайперона следует, что, в начале необходимо определить газовую постоянную смеси Rсм.



Определим массовые доли компонентов смеси:







Для анализа процесса сжатия смеси необходимо найти показатель адиабаты k, для нахождения значения которого нужно рассчитать изобарную с_pсм и изохорную с_vсм теплоемкости смеси, по таблице определим значения мольных теплоёмкостей компонентов.













Переводим значения мольных теплоемкостей в массовые:

---

По найденным массовым долям компонентов и их теплоёмкостям найдем теплоёмкости смеси:





Определим значение показателя адиабаты:



Определим начальное давление:



Далее определим конечный объем смеси:



Рассчитаем конечную температуру смеси:





Найдём удельную работу расширения газовой смеси:



Применительно ко всей смеси работа расширения равна:



Определим изменение внутренней энергии:



Определим парциальные давления компонентов газовой смеси:









Рисунок 1 – Цикл в P-V и T-S координатах

13. Воздух из начального состояния 1 изотермически сжимается до состояния 2, а затем в изобарном процессе расширяется до состояния 3, в котором ₃  ₁ . Параметры воздуха в точке 2 p₂  0,5 МПа и t₂  200˚C. Температура воздуха в точке 3 t₃  1400 ˚C. Показать процесс 1-2-3 в p - и Ts - диаграммах. Определить значения t, p и  воздуха в точках 1, 2 и 3. Вычислить удельные значения работы, теплоты, изменения внутренней энергии и энтропии воздуха в процессах 1-2, 2-3 и 1-2-3 в целом. Изобарный процесс рассчитать с учетом зависимости теплоемкости воздуха от температуры (см. табл. 2).

---

Решение

Определим значение удельного объема в точке 2:



Определим параметры в точке 1, для этого найдем значение объема в точке 3:









Из условия:



Когда параметры во всех точках определены, найдем удельные значения работы, теплоты, изменения внутренней энергии и энтропии воздуха.

Процесс 1-2:

Удельная работа:



Теплота:



Изменение внутренней энергии:



Изменение энтропии:



Процесс 2-3:

Удельная работа:



Теплота:



Изменение внутренней энергии:



Изменение энтропии:



Работа цикла:





Рисунок 2 - Цикл в PV и TS координатах

29. Определить массовую и объемную (при начальных условиях) подачу двухступенчатого компрессора, в котором адиабатно сжимается воздух от давления p₁0,1 МПа (t₁ 20 C) до p₂2,2 МПа. Теоретическое значение мощности, затрачиваемой на привод компрессора, N100 кВт. Определить также количество теплоты, которое отводится от воздуха в промежуточном холодильнике. Изобразить процессы в p - и Ts - диаграммах.

---

Решение

Из формулы мощности при адиабатном сжатии определим объёмную подачу:



Где показатель адиабаты k=1.4, количество ступеней z=2



Найдем массовую подачу:



Так как процесс адиабатный отводимая теплота:



Определим значение объема в точке 1:



Определи температуру и объем в точке 2:







Рисунок 3 - Цикл в PV и TS координатах

39. Рассчитать цикл ГТУ с адиабатным сжатием в компрессоре, изобарным подводом теплоты и предельной регенерацией, если начальные параметры рабочего тела p₁0,1 МПа, t₁0˚C, температура воздуха на выходе из компрессора t₂200˚C, температура рабочего тела на выходе из турбины t₄450˚C. Определить параметры в характерных точках цикла, поведенное и отведенное количество теплоты, полезную работу и термический КПД цикла, а также термический КПД цикла Карно в том же интервале температур. Изобразить цикл в координатах p, и T,s . Рабочее тело – воздух.

Решение

Определим параметры в характерных точках:

Точка 1:



Точка 2:

Определим давление по уравнению адиабаты:



Определим объем:



Точка 3:





Определим температуру по уравнению адиабаты:



Определим объем:

---

Точка 4:

Определим объем:



Определим подведённое количество теплоты с учетом предельной регенерации:







Отведенное количество теплоты:



Работа цикла:



Термический КПД цикла:



Термический КПД цикла Карно в том же интервале температур:





Рисунок 4 - Цикл в PV и TS координатах

---

Смотрите также файлы

• становление экспериментальной психологии, развитие навыков всестороннего анализа и логического структурирования теоретического материала.doc

• Курсовая работа по дисциплине Разработка и эксплуатация месторождений природного газа.doc

• Математика физика химия.docx

• Отчет по производственной практике Сроки прохождения практики с 19 января 2023 г по 15 января 2023 г.docx

• Расчет тарифных ставок по страхованию жизни.doc