Термодинамика теплофизических свойств воды и водяного пара

Условие и содержание задания

Идеальный газ (μ – 18,0 г/моль, к = 1,33) при V₁; P₁; T₁ изохорно нагревается до T₂, а затем изотермически до Р₃. После изобарного и изоэнтропного сжатия рабочее тело возвращается в начальное состояние.

1.  Определить термические и удельные калорические характеристики рабочего тела в переходных точках цикла (P; V; T; h; s; u).

2.  Вычислить изменения калорических характеристик в каждом из составляющих циклов изопараметрических процессов (ΔH; ΔS; ΔU).

3.  Вычислить количество теплоты, деформационной работы, работы перемещения для каждого из изопараметрических процессов (Q; L; L_п).

4.  Выяснить энергетические особенности этих процессов и цикла в целом, составить для них схемы энергобаланса и кратко прокомментировать их особенности

5.  Оценить эффективность тепломеханического цикла и эквивалентного ему цикла Карно.

Таблица 1

№ варианта	Начальный объем рабочего тела, V1, м3	Начальное давление, P1, кПа	Начальная температура, T1, К	Конечная температура в изохорном процессе, T2, К	Конечное давление в изотермическом процессе, P3, кПа
9	2,6	4000	573	723	100

1 Рабочее тело - идеальный газ

1.1  Предварительные вычисления

Удельная газовая постоянна

Удельная изобарная теплоемкость газа при к = 1,33

Удельная изохорная теплоемкость

Масса идеального газа

1.2  Определение характеристик термодинамического состояния идеального газа в переходных точках

На рис. 1 и 2 показан тепломеханический цикл в диаграммах Pv и Ts.

Расчет характеристик термодинамического состояния выполняется в соответствии с исходными данными табл.1 по следующему плану:

Состояние (точка) 1.

Известны: V₁; P₁; T₁.

Определяется удельный объем

Удельные калорические характеристики для каждого из состояний вычисляются по расчетным соотношениям при Т_б = 273,15 К и Р_б = 100 кПа.

Удельная энтальпия

 

Удельная внутренняя энергия

Удельная энтропия

Состояние (точка) 2.

Известны: T₂;

V₂ = V₁ (процесс 1-2 изохорный);

v₂ = v₁

Определяются:

Давление

Удельная энтропия

Удельная внутренняя энергия

Удельная энтропия

Состояние (точка) 3.

Известны: Р₃;

Т₃ = Т₂ (процесс 2-3 изотермический).

Определяются:

Удельный объем

Объем

Удельная энтальпия

Удельная внутренняя энергия

Удельная энтропия

Состояние (точка) 4.

Известны: Р₄ =Р₃ (процесс 3-4 изобарный);

s₄ = s₁ (процесс 4-1 изоэнтропный).

Определяются:

Термодинамическая температура

Удельный объем

Объем

Удельная энтальпия

Удельная внутренняя энергия

Результаты расчета сведены в табл.2

Таблица 2

Номер точки	Р, кПа	Т, К	t°, °С	V, м3	v,	h,	u,	s,
1	4000	573	300	2,6	0,066	560	295	-0,325
2	5061	723	450	2,6	0,066	837	502	-0,0002
3	100	723	450	131,2	3,34	837	502	1,812
4	100	230	-43	41,73	1,062	-80	-186	-0,325

Характеристики термодинамического состояния идеального газа в переходных точках цикла