МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЮГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт нефти и технологий (филиал) федерального государственного

Бюджетного образовательного учреждения

высшего образования «Югорский государственный университет»

Контрольная работа

по предмету:
Основы термодинамики


Выполнил: Шарко А.В

Проверил

Преподаватель: Деревинская Е.Л.

2022г

1. Предмет термодинамики. Основные понятия и определения (термодинамическая система, рабочее тело, термодинамический процесс).


Термодинамика наука о превращениях различных видов энергии из одного в другой, и о наиболее общих макроскопических свойствах материи.  Она изучает различные как физические, так и химические явления, обусловленные превращениями энергии. Применение закономерностей термодинамики позволяет анализировать свойства веществ, предсказывать их поведение в различных условиях. Термодинамика дает возможность исследовать различные процессы от простых в однородных средах до сложных с физическими и химическими превращениями, биологических и др.

Слово «термодинамика» происходит от греч. «therme» – тепло и «dynamis» – сила. Название науки возникло в период ее основания – в начале XIX в. В настоящее время слово «термодинамика» трактуют так: наука «о силах, связанных с теплотой».

Термодинамика основана на двух, экспериментально установ­ленных законах (началах).

Первый закон (начало) является по существу законом преобразования и сохранения энергии применительно к процессам, изучаемым в термодинамике; невозможен процесс возникновения или исчезновения энергии.

Второй закон (начало) – определяет направление течения реальных (неравновесных) процессов; невозможен процесс, имеющий единственным своим результатом превращение теплоты в работу.

Термодинамический метод исследования основан на законах (началах) термодинамики и представляет собой их логическое и математическое развитие.

---

Объект исследования в термодинамике называют термодинамической системой или, в простом случае, термодинамическим телом. Одна из особенностей метода термодинамики состоит в том, что система (тело) противопоставляется всем другим телам, которые называют окружающей средой. Термодинамика построена дедуктивно: частные выводы получены из общих законов (начал).

Принято разделять термодинамику на физическую, или общую, химическую и техническую.

Физическая термодинамика разрабатывает метод термодинамики и применяет его для изучения фазовых превращений термоэлектрических и магнитных явлений, излучения, поверхностных явлений и т. п.

Химическая термодинамика изучает процессы с физическими и химическими превращениями с помощью метода термодинамики.

Техническая термодинамика устанавливает закономерности взаимного преобразования теплоты и работы, для чего изучает свойства газов и паров (рабочих тел) и процессы изменения их состояния; устанавливает взаимосвязь между тепловыми, механическими и химическими процессами, протекающими в тепловых двигателях и холодильных установках. Одна из основных ее задач – отыскание наиболее рациональных способов взаимного превращения теплоты, и работы

2. Циклы ДВС со смешанным подводом теплоты

Цикл со смешанным подводом теплоты – цикл Тринклера – характерен для так называемых бескомпрессорных двигателей тяжелого топлива.

Особенности: механическое распыление горючего (с помощью плунжерного насоса), внутреннее смесеобразование, самовоспламенение от сжатого до высокой температуры воздуха.

Это теоретический цикл всех современных транспортных и стационарных дизелей.

Изобразим цикл на рабочей и тепловой диаграмме (рис.3).



Рис.3. Цикл Тринклера. Рабочая (p-v) и тепловая (T-s) диаграммы.

Рассмотрим термодинамические процессы цикла:

1-2 – адиабатное сжатие,

2-3 – изохорный подвод теплоты,

3-4 – изобарный подвод теплоты

---

,

4-5 – адиабатное расширение,

5-1 – изохорный отвод теплоты.

Характеристики цикла:

 - степень сжатия (отношение объемов в начале и конце процесса сжатия 1-2).

 - степень повышения давления (отношение давлений в процессе изохорного подвода теплоты).

 - степень предварительного расширения (отношение объемов в процессе изобарного подвода теплоты).

При анализе считают известными: состояние рабочего тела в т.1( Т₁, p₁) и характеристики цикла ε, λ, ρ. Вместо одной из характеристик может быть задана максимальная температура или максимальное давление.
Задача №1.

Дано:	CИ
р = 100 кПа	100 . 103 Па
t = 200C	Т = 273 + t = 293K
V = 110 м3
Рабочее тело - кислород	μ=28
m - ?
v-?
G-?

Решение:

1. Определяем универсальную газовую постоянную, :

,

2. Определяем массу газа m, кг :

.

Удельный объем вещества, :



Cила тяжести вещества, Н:



где - ускорение свободного падения,

Задача 2.

Дано:	CИ	Решение:
V=0.1 м3		Масса воздуха:
р1=0,2 Мпа	0,2 . 106 Па
t1 = 22 0C Q=105 кДж	Т1= 273+ t1 =295 К	Если не учитывать зависимость теплоемкости сv от температуры, то:
р2 - ?	Универсальная газовая постоянная:
T2-?	R=287 Дж/кг.К.

---

Повышение температуры в изохорном процессе:



откуда
Давление воздуха в конце процесса изохорного нагревания:



Задача 3.

Дано :	СИ
р1=5 МПа	5. 106 Па
р3= 0,1 МПа	0,1 . 106 Па
t1 =628 С	=273+628 = 901K
t2 =27 С	=273+27 =300К
v1, 2,3,4-? р2,4-? l, q1,2-? η-?

Рис. Цикл Карно в p-v, T-s диаграммах.


Прямой цикл Карно состоит из: 1-2, 3-4 –изотермы, 2-3, 4-1-адиабаты.

Параметры рабочего тела в т.1: р₁= р_max = 5^. 10⁶ Па. T₁ = T_max = 973К. Отсюда:

v₁ = RT₁/p₁ = 308^.901/5^. 10⁶ = 0,5м³/кг.

Параметры рабочего тела в т.2: T₂ = T_max = 300K.

Давление в т. 2 определяем из уравнения адиабатного процесса:

р₃ /р₂ = (Т₃/Т₂ )^k/(k-1), отсюда р₂ = р₃ (Т₂/Т₃ )^k/(k-1)

и т.к. р₃ = р_min = 0,1 ^. 10⁶ Па, T₃ = T_min = 333 K, то

р₂ = 0,1 ^. 10⁶ (901/333)^1,4/1,4-1 =0.27^. 10⁶ Па.

удельный объем:

v₂ = RT₂/p₂ = 303^.901/0.27 ^. 10⁶ = 1 м³/кг.

параметры рабочего тела в т.3:

р₃ = р_min = 0,1 ^. 10⁶ Па, T₃ = T_min = 333 K, то

v₃ = RT₃/p₃ = 287^.333/0,1 ^. 10⁶ = 0,9 м³/кг.

т.3: T₃ = T_min = T₄ = 333 K.

из уравнений адиабатного процесса 4-1:

р₄ /р₁ = (Т₄/Т₁ )^k/(k-1), отсюда

р₄ = р₁ (Т₄/Т₁ )^k/(k-1)=8^. 10⁶ (333/813)^1,4/1,4-1 = 0,3 ^. 10⁶ Па.

из уравнений изотермического процесса 3-4:

р₄

---

v₄ = р₃ v₃

откуда:

v₄ = р₃ v₃/p₄ = 0,1^. 10^{6 .} 0,9 /0,2 ^. 10⁶ = 0,45 м³/кг.

Термический КПД цикла:

η = 1- T_min/ T_max = 1- 333/901=0,3.

Количество подведенного тепла:

q₁ = RT₁ln v₂ / v₁=300 ^. 901^. ln 0.013/0.04 = 270300Дж/кг.

Количество отведенного тепла: q₂ = RT₃ln v₃ / v₄ =300 ^. 333 ^. ln 0.191/0.497 = 90900Дж/кг.

Работа цикла: l = q₁ - q₂ = 270300- 90900= 179 400Дж.

проверяемый термический КПД: η =1- q₂/ q₁ = l/ q₁ =90900/270300 ͌ 0.33
Задача № 4.

Дано:	СИ	Решение: 1. Отношение давлений при истечении кислорода: =0,8> - режим истечения дозвуковой. 2.Удельный объем газа на входе в сопло: =0,018 . 3.Теоретическая скорость истечения:
р1 = 5 МПа	5 . 106 Па
р2 = 4 МПа	4 . 106 Па
t1 = 90 0C	Т1 = 273+ t1=363 К
f = 20 мм2	20 . 10-6 м2
сt - ?	Постоянные для кислорода:
mt -?	R = 260 Дж/(кг.К); k=14; .

.

4. Расход:



Список литературы

1. 
   Брюханов, О. Н. Основы гидравлики и теплотехники: учебник / О. Н. Брюханов, В. И. Коробко, А. Т. Мелик-Аракелян. - Москва: ИНФРА-М, 2020.- 254 с. - ISBN 978-5-16-102480-5. - URL: http://znanium.com/bookread2.php?book=1046933 - Текст: электронный.
   

2. 
   Кудинов, В. А. Техническая термодинамика и теплопередача: учебник для СПО / В. А. Кудинов, Э. М. Карташов, Е. В. Стефанюк. - Москва: Юрайт, 2019. – 454 с. – ISBN 978-5-534-12196-4. – URL:https://www.biblio-online.ru/viewer/tehnicheskaya-termodinamika-i-teploperedacha-447045#page/2 - Текст: электронный.
   

---

Смотрите также файлы

• Филиппинская борьба.docx

• Тема делегирование полномочий практика и нерешенные вопросы.doc

• Тема управленческие решения. Модели и методы принятия решений.doc

• Тк 14. Задание Задание Почему увеличение доли наличных денег в денежной массе ведёт к снижению величины денежного мультипликатора Денежный мультипликатор.docx

• Теоретические основы развития игровой деятельности дошкольников Общие представления об игровой деятельности.doc