Анализ термодинамических процессов и циклов в тепловых двигателях и установках. Определение начальных параметров газа

Новосибирская государственная академия водного транспорта

КАФЕДРА ТЕРМОДИНАМИКИ И СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Анализ термодинамических процессов и циклов

в тепловых двигателях и установках

КУРСОВАЯ РАБОТА

студент:                                                                 

руководитель:                                                       

Содержание:

1        Задача 1	3
2        Задача 2	10
3        Задача 3	20
4        Задача 4	30
5        Задача 5	39
6        Список литературы	43

Задача 1. кг газа сжимается по изобаре, изотерме, адиабате и политропе с показателем . Определить для всех случаев: конечное давление, конечную температуру, начальный и конечный объём, работу, теплоту, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, изобразить в масштабе процессы на диаграммах    и   .

 

Дано:

 

Решение:

1 Определение начальных параметров газа

1.1 Начальный объём газа , , может быть найден из уравнения состояния идеаль-ного газа

, где:

- газовая постоянная ,

 - температура, К

1.2 Конечный объём газа , , вычисляется из соотношения, определяющего понятие степени сжатия

, откуда получаем следующее

2 Изобарный процесс сжатия

2.1 Так как давление в изобарных процессах постоянно, то , Па

2.2 Температура , K, в конце сжатия определяется из соотношения для изобарного процесса (закон Гей-Люссака)

, отсюда

 или

2.3 Работа изменения объёма , Дж, в процессе сжатия

2.4 Располагаемая работа в процессе .

2.5 Теплота , Дж, в изобарном процессе согласно первому закону термодинамики равна разности энтальпий

, где:  - удельная средняя массовая изобарная теплоёмкость, ,

2.6 Изменение внутренней энергии , Дж,

, где:  - удельная средняя массовая изохорная теплоёмкость, ,

2.7 Изменение энтропии , ,

2.8 Расчетные точки, для построения графика процесса в  координатах

3 Изотермический процесс сжатия

3.1 Поскольку процесс изотермический , то температура в конце сжатия будет равна начальной , К

3.2 Конечное давление , Па, находится из уравнения изотермического процесса (закон Бойля-Мариотта)

, отсюда

 или

3.3 Расчетные точки, для построения графика процесса в  координатах

3.4 Работа изменения объема в процессе , Дж, может быть определена, по следующему выражению

3.5 Изменение внутренней энергии , а так же изменение энтальпии , так как .

3.6 Теплота в процессе , т.к. .

3.7  Изменение энтропии , Дж/К,

4 Адиабатный процесс сжатия

4.1 Давление в конце сжатия, Па, определяется по уравнению адиабатного процесса

, отсюда

 или , где:  - показатель адиабаты, зависит от атомности газа,

4.2 Расчетные точки, для построения графика процесса в  координатах

4.3 Температура , К, в конце сжатия определяется из соотношений адиабатногопроцесса

, отсюда

 или

4.4 Работа  и изменение внутренней энергии , Дж

4.5 Так как в адиабатном процессе теплообмена нет, то теплота , а следовательно, и изменение энтропии .

4.6 Изменение энтальпии, , Дж, может быть определено по выражению:

5 Политропный процесс сжатия

5.1 Конечное давление , Па, находится из уравнения политропного процесса

, отсюда

 или

5.2 Расчетные точки, для построения графика процесса в  координатах

5.3  Температура газа в конце сжатия , К, определяется изсоотношений для  политропного процесса

, откуда

 или

5.4 Изменение внутренней энергии , Дж,    

5.5 Работа процесса , Дж,

5.6 Теплота процесса , Дж,

, где:  - удельная средняя массовая теплоёмкость политропного процесса, ; определяющаяся по выражению

, тогда

5.7 Изменение энтропии , Дж/К,

5.8 Расчетные точки, для построения графика процесса в  координатах