Расчетно–графическая работа № 1

Термодинамический расчет газового цикла

1. Задание

1.1.  Общие положения

Все тепловые машины (тепловые двигатели, теплосиловые установки, компрессоры, холодильные установки) работают по круговым процессам или циклам.

Для термодинамического анализа работы таких машин важно знать условия, при которых осуществляется процесс преобразования теплоты в работу.

Циклом называют круговой замкнутый процесс, совершающийся в тепловой машине. В термодинамике циклы образуют из термодинамических процессов и графически изображают в системе координат, например, в системе  или  -, где по оси абсцисс откладываются, в масштабе соответственно удельный объем и энтропия, а по оси ординат - абсолютное давление и температура.

Таким образом, термодинамический цикл, изображенный графически, представляет собой замкнутую фигуру, состоящую из ряда линий, каждая из которых отражает термодинамический процесс.

Точки пересечения линий процессов называют характерными точками цикла. Характерная точка графически изображает конечное состояние газа одного процесса и начальное состояние следующего процесса.

Перед выполнением задания необходимо изучить темы: «Параметры состояния газа», «Законы идеальных газов», «Первый и второй законы термодинамики». Студент должен твердо знать физическую сущность параметров состояния, единицы измерения параметров состояния, их связь, понять смысл газовых законов и уметь пользоваться этими знаниями в термодинамических расчетах.

1.2. Содержание задания

Для заданного термодинамического газового цикла, в котором рабочим телом является 1кг идеального  газа, необходимо:

1.2.1. Определить недостающие параметры в характерных точках цикла.

1.2.2. По заданным термодинамическим процессам цикла рассчитать изменения внутренней энергии , работу , количество тепла , изменения энтальпии , энтропии .

1.2.3. Для цикла определить полезно использованное тепло , работу цикла , термический к.п.д .

1.2.4. Изобразить в выбранном масштабе термодинамический цикл в  диаграммах.

2. Исходные данные и варианты к расчетно-графической работе

Исходные данные расчетно-графической работы: изображение газового цикла в  – диаграмме; рабочее тело -  1кг идеального газа; термодинамические параметры состояния (р, v, Т).

В методических указаниях предусмотрено 52 варианта,  различающихся вышеперечисленными исходными данными, приведенными для всех вариантов в приложении 1.

3. Расчет термодинамического газового цикла

Методические указания

3.1 Недостающие параметры состояния в характерных точках цикла можно определить, используя основные законы идеальных газов (Шарля, Гей-Люссака, Бойля Мариотта).

Уравнение состояния для идеальных газов – уравнение Клапейрона

,

где - абсолютное давление газа, Па;  - удельный объем газа, ; Т - абсолютная температура газа, К;  - индивидуальная газовая постоянная, .

Индивидуальную газовую постоянную можно  определить по формуле:

,

где  универсальная газовая постоянная, = 8314 ;

m -  молекулярная масса заданного газа, .

3.2. Результаты определения параметров состояния приводятся в виде табл. 1.

Таблица 1

 Параметры состояния идеального газа в характерных точках цикла

            Параметр

Характерная

точка

, МПа

, м3/кг

, К

Примечание 1 2 3 4 5

3.3. ............