Расчет термодинамического газового цикла

Параметры и функции состояния (P, V, T, h, u, s) в крайних точках цикла. Энтальпию и внутреннюю энергию определить относительно состояния Т₀=0 К, энтропию определить относительно состояния при нормальных условиях (Т₀=273 К, Р₀=0,101 ГПа).

2.  Построить цикл в Р, V - и T, S- координатах. Для построения кривых найти промежуточные точки.

3.  Для каждого процесса определить работу, количество подведенного и отведенного тепла, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии.

4.  Определить работу цикла, количество подведенного и отведенного тепла, термический к.п.д. цикла. Сравнить последний с к.п.д. цикла Карно, имеющего одинаковые с расчетным циклом максимальное и минимальное значение температуры.

Рабочее тело – 1 кг газовой смеси.

Газовая смесь подчиняется уравнению состояния идеального газа.

При расчете теплоемкость принять постоянной.

Исходные данные для расчета принять в соответствии с номером задания.

Дано:

V₁=1,1 м³/кг;  t₁=80ºC;

; q_2-3=840 кДж/кг      

1-2 P₂>P₁; dq=0

2-3 Р=const;    

3-4 Т=const;

4-1 V=const;

Объемный состав газовой смеси: СО₂=17, N₂=74; Н₂О=5; О₂=4.

Молекулярные массы газов в смеси μ₁(СО₂)=44,0079 кг/моль,    μ₂(N₂)=28,013 кг/моль; μ₃(Н₂О)=18,014 кг/моль; μ₄(О₂)=31,996 кг/моль.

Удельная изобарная теплоемкость газов в смеси для 80ºC:                     С_Р1(СО₂)=0,8972 кДж/(кг·К); С_Р2(N₂)=1,0411 кДж/(кг·К);               С_Р3(Н₂О)=1,8815 кДж/(кг·К); С_Р4(О₂)=0,9278 кДж/(кг·К);

Реферат

В данной работе рассчитывается термодинамический газовый цикл. В результате расчета построен цикл в Р, V- и T, S- координатах. Для каждого процесса определена работа, количество подведенного и отведенного тепла, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Найдены суммарные значения изменения внутренней энергии, энтальпии и энтропии для всего цикла равны нулю. Суммарные значения работы и количества тепла подчиняются первому закону термодинамики q=L, при ΔU=0. Термический к.п.д. расчетного цикла меньше к.п.д. цикла Карно и меньше единицы, значит рассчитанный цикл подчиняется второму закону термодинамики.

Содержание

Введение- 5

1 Определение газовой постоянной и теплоемкости газовой смеси- 6

2 Определение параметров состояния в крайних точках цикла- 7

3 Построение цикла в Р, V- и T, S- координатах- 8

4 Расчет процессов- 9

5 Расчет работы цикла- 10

6 Количество тепла в цикле- 10

7 Расчет термического КПД цикла- 10

Библиографический список- 12

Введение

Циклы. Термический КПД.

Циклом называется замкнутый круговой процесс, состоящий из отдельных термодинамических процессов. Различают циклы тепловых двигателей и холодильных машин.

Тепловым двигателем называют непрерывно действующую систему, осуществляющую круговые процессы (циклы), в которой теплота превращается в работу. Вещество, за счет изменения состояния которого получают работу в цикле, называется рабочим телом.

В тепловом двигателе рабочее тело совершает положительную работу только при расширении. Возвращение рабочего тела после расширения в начальное состояние возможно только путем сжатия извне.

Направление кругового процесса по часовой стрелке характерно для двигателей, вырабатывающих механическую энергию. Такой цикл носит название прямого. Для получения положительной работы этого цикла, согласно первому закону термодинамики, требуется затрата теплоты извне.

Для оценки эффективности цикла или степени его совершенства вводится понятие термического КПД – это отношение полезной работы цикла к полному количеству теплоты, подведенной к рабочему телу цикла.

Чем больше термический КПД цикла, тем производится больше работы при одном и том же количестве подведенной к циклу теплоты.

1 Определение газовой постоянной и теплоемкости газовой смеси

Для определения газовой постоянной смеси необходимо рассчитать весовую долю каждого компонента

;  ;  

Находим значение газовой постоянной для каждого компонента