Пояснительная записка Дисциплина «Термодинамика»

Методические указания Перед выполнением работы следует внимательно изучить указанные разделы в литературных источниках. Необходимо обратить внимание на то, что соотношения между параметрами в изохорном, изобарном и изотермическом процессе подчиняются законам Шарля, Гей-Люссака и Бойля-Мариотта соответственно. В адиабатном процессе все три основных параметра изменяются. Соотношения между ними описываются следующими уравнениями: k – показатель адиабаты. Кроме параметров состояния в практической работе рассчитываются: работа l, кДж/кг; теплота процесса q, кДж/кг и изменение внутренней энергии Δu, кДж/кг. Основные формулы расчета процессов приведены в табл.1. Таблица 1 Наименова-ние процесса Соотноше-ние между параметра-ми Формула работы L Количество теплоты Q График процессов P - диаграмма TS - диаграмма Изохорный процесс  = const L = 0 Q = U Q = cT Изобарный процесс P = const L = PV Q= cpT Изотермичес-кий процесс T = const P11 = P22 Q=L Адиабатный процесс Pk = const P11k = P22k Q = 0 Q= L+U Изменение внутренней энергии Δu можно найти из 1-го закона термодинамики применительно к соответствующему процессу. Примеры решения задач Задача №1. Сернистый газ (SO2) объемом V1=20 м3 сжимают при постоянной температуре Т=317 К от давления р1=3 кПа до давления р2=300 кПа. Определить: а) параметры состояния в начале и конце процесса; б) работу, затраченную на сжатие; в) количество тепла в процессе; г) изменение внутренней энергии. Построить процесс в pV-диаграмме. Решение: Конечный объем газа находим из соотношения между параметрами в изотермическом процессе (T=const) м3. Газовая постоянная SO2 Дж/(кг·К). Масса газа кг. Работа, затраченная на сжатие Дж. Количество тепла в процессе Т.к. процесс изотермический, изменение внутренней энергии ΔU=0, и по первому з-ну термодинамики Q=L=-277077.4 Дж. 6) по известным значениям р1, р2, V1 и V2 строим в масштабе процесс в pV-диаграмме. Задача №2. В баллоне объемом V=0,5 м3 находится кислород (О2) под давлением р1=10 кПа и температуре t1=17 °С. Газ нагревают при постоянном объеме до давления р2=20 кПа. Определить: 1) сколько тепла сообщено газу; 2)до какой температуры нагрелся кислород; 3)работу, совершенную газом; 4)изменение внутренней энергии. Построить процесс в pV-диаграмме. Решение: Конечная температура газа в изохорном процессе определяется из соотношения параметров Газовая постоянная кислорода Дж/(кг·К). Масса кислорода кг. Массовая изохорная теплоемкость кислорода определяется через киломольную теплоемкость с учетом атомности газа. Т.к. кислород двухатомный газ (О2), то кДж/(кг·К). Количество тепла в процессе кДж. В изохорном процессе работа сжатия L=0, т.к. объем постоянный. Отсюда по 1-му з-ну термодинамики кДж. по известным значениям р1, р2, V строим в масштабе процесс в pV-диаграмме. Задача №3. В цилиндре с поршнем, под постоянным давлением 4 бар, находится воздух при температуре t1=500 °C. От воздуха отводится тепло таким образом, что в конце процесса устанавливается температура t2=100 °C. Объем цилиндра, в котором находится воздух, 200 л. Определить количество отнятого тепла, конечный объем, изменение внутренней энергии и совершенную над газом работу сжатия. Решение: выполняем перевод внесистемных единиц измерения в единицы системы СИ: р=4 бар=4·105 Па; V1=200 л=0,2 м3. Конечный объем в изобарном процессе определяем по з-ну Гей-Люссака: м3. Газовая постоянная воздуха Дж/(кг·К). Масса воздуха кг. Массовая изобарная теплоемкость воздуха определяется через киломольную теплоемкость с учетом атомности газа. Т.к. воздух двухатомный газ, то =1,01 кДж/(кг·К). Количество тепла в процессе кДж. Работа сжатия Изменение внутренней энергии определим из 1-го з-на термодинамики кДж. Задача №4. m=10 кг азота, параметры которого р1=1,2 бар, t1=30 °С, сжимаются, причем объем уменьшается в 2.5 раза. Найти начальные и конечные параметры, количество тепла в процессе, работу и изменение внутренней энергии, если сжатие происходит по адиабате с показателем адиабаты k=1.4. Построить процессы сжатия в pV-диаграмме. Решение: Расчет адиабатного процесса. Выполняем перевод внесистемных единиц измерения в единицы системы СИ: р=1.2 бар=1,2·105 Па; Т1=30+273=303 К. Газовая постоянная азота Дж/(кг·К). Начальный объем определяем по уравнению состояния м3. Конечный объем м3 Конечное давление Па. Конечная температура определяется из уравнения состояния для точки 2 окончания процесса . Количество тепла в процессе Q=0, т.к. процесс адиабатный. Работа сжатия Дж. Изменение внутренней энергии по 1-му з-ну термодинамики Дж. Практическая работа № 3 РАСЧЁТ ЦИКЛА ПОРШНЕВОГО ДВС 1. Цель работы Приобретение практических навыков расчета цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания. 2. Требования к отчёту 5.1. Номер работы, тема, цель. 5.2. Записать условие задания. 5.3. Вычисления начинать с записи расчётных формул в общем виде. 5.4. Размеры величин указывать в системе СИ. 5.5. Необходимые схемы, графики и рисунки выполнять карандашом с применением чертежных принадлежностей. ЗАДАНИЕ Поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – с изохорно-изобарным подводом тепла (цикл Тринклера) работает при следующих условиях: начальные давление и температура р1, t1; степень сжатия ε; степень повышения давления λ; степень предварительного расширения ρ. Определить параметры состояния р, v, t в характерных точках цикла двигателя, подведенное и отведенное тепло и термический КПД. Рабочим телом считать воздух, полагая теплоемкость его постоянной. Масса рабочего тела – 1 кг. Изобразить цикл ДВС в pV-диаграмме. Исходные данные взять из табл. 3.1. Таблица 3.1 № вар-та р1, кПа t1, ºС ε λ ρ 1 95 40 16 1,5 1,5 2 98 30 13 1,6 1,4 3 96 25 14 1,5 1,4 4 97 27 15 1,7 1,3 5 98 17 16 1,4 1,6 6 100 25 17 1,5 1,6 7 96 30 18 1,6 1,3 8 97 40 19 1,7 1,2 9 98 27 16 1,5 1,4 10 99 17 18 1,6 1,3 Методические указания Перед выполнением работы следует внимательно изучить указанные разделы в литературных источниках. При выполнении работы используются уравнения газовых законов, термодинамических процессов. Кроме этого в условии заданы коэффициенты, характеризующие тип цикла: - степень сжатия; - степень предварительного расширения; - степень повышения давления. КПД цикла определяется с учетом количества подведенного и отведенного тепла, значения которых берутся по абсолютной величине: Цикл Тринклера. Рассчитать цикл ДВС: определить параметры в характерных точках цикла, рассчитать количество подведенного и отведенного тепла и КПД цикла, построить цикл в pV-диаграмме. Исходные данные: р1=1 МПа; Т1=315 К; λ=2,2; ε=14; ρ=1,9. Рабочее тело – воздух, массой 1 кг. Решение: 1.Определяем газовую постоянную. R = Точка 1 P1V1=RT1 V1 = Точка 2 (линия 1-2 – адиабатный процесс) T1V1k-1 = T2V2k-1 K = ; ; . K= ε = ; V2== T2 = T1 ()k-1= 315()1,3-1 =709,8 К P2V2=RT2 P2 = Точка 3 (линия 2-3 – изохорный процесс) V2 =V3 =0,006 λ = ; P3 =λP2 =2,2 ∙ 33,9 =74,58 МПа T3 = Точка 4 (линия 3-4 – изобарный процесс) ; P3=P4=74,58Мпа Точка 5 (линия 4-5 – адиабатное расширение) T4V4k-1 = T5V5k-1 Т.к. линия 5-1 – изохорный отвод тепла, то P5V5=RT5 Подведенное тепло Отведенное тепло Определяем КПД По рассчитанным значениям параметров строится цикл в pV-диаграмме.

Похожие:

	Пояснительная записка дисциплина «Экономика» Адаптирована для заочной формы обучения в филиале в г. Калининграде Власенко Р. Д		Пояснительная записка Дисциплина «Основы черчения и начертательной геометрии» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Моделирование систем» Пояснительная записка содержит 31 страницу, 3 таблицы, 24 рисунка, 4 библиографических источника, 1 фрагмента листинга		Пояснительная записка к годовой бухгалтерской отчетности Общества... Приложения 3 к Приказу Минфина РФ от 2 июля 2010 года №66н; 8 настоящая пояснительная записка
	Образовательная программа на 2011-2015 учебный год в рамках фгос ноо пояснительная записка Пояснительная записка к основной образовательной программе начального общего образования мбоу анно-Ребриковская сош		Пояснительная записка 1 Место курса в профессиональной подготовке... Дисциплина «Учет на предприятиях малого бизнеса» является одной из дисциплин специализации в подготовке студентов, обучающихся по...
	Пояснительная записка 3 Гражданин и собственность 4 Современная семья... Рекомендован методической комиссией областного государственного профессионального образовательного бюджетного учреждения «Технологический...		Форма 0503160 «Пояснительная записка» Форма 0503160 «Пояснительная записка» состоит из 22 выходных форм: (№№0503161, 0503162, 0503164, 0503166, 0503167, 0503168 –три формы,...
	Пояснительная записка к образовательной программе основного общего образования 3 Пояснительная записка к образовательной программе основного общего образования мбоу «Большемеминская средняя общеобразовательная...		Структура учебной программы организационно методический раздел Данная дисциплина изучается студентами в 6 семестре и является обязательной. Дисциплина включает в себя 13 тем