Создан заказ №2574128
29 декабря 2017
Контрольная работа Исследование показателей термодинамического цикла со смешанным подводом теплоты Вариант № 07 Исходные данные
Как заказчик описал требования к работе:
Прикрепляю само задание и аналог моей работы
Мой вариант - 07
Фрагмент выполненной работы:
Контрольная работа
Исследование показателей термодинамического цикла со смешанным подводом теплоты
Вариант № 07
Исходные данные:
давление рабочего тела в начале процесса сжатия,
pa=0,13 МПа=0,13·106 Па;
температура рабочего тела в начале процесса сжатия, Ta=310 K;
степень сжатия, ε=22;
степень повышения давления, λ=2,3;
степень предварительного расширения, ρ=1,9.
Рабочее тело – воздух.
Рисунок 1. Схема термодинамического цикла со смешанным подводом теплоты
На основе исходных данных выполнить следующие расчеты (все расчеты выполняются применительно к 1 кг рабочего тела):
Рассчитать параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла (точки a, c, y, z, b на схеме цикла).
Определить внешнюю работу, затраченную на процесс сжатия (процесс а-с на схеме цикла), считая процесс адиабатным с показателем К1=1,40.
Определить количество теплоты, подведенной к рабочему телу в изохорном процессе (процесс c-y).
Определить количество теплоты, подведенной к рабочему телу в изобарном процессе (процесс y-z).
Рассчитать полезную работу, совершенную рабочим телом в процессе расширения (Lp=Lyz+Lzb), считая процесс адиабатным с показателем К2=1,40.
Определить количество теплоты, отведенной от рабочего тела в изохорном процессе (процесс b-a).
Определить термический КПД цикла ηt и среднее термическое давление цикла Pt.
Построить цикл в координатной системе P-v.
Газовая постоянная для воздуха, R=287,5 Дж/(кг·К);
Молярная масса воздуха, М=28,9 г/моль=28,9·10-3 кг/моль.
Решение:
Расчет параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла (точки a, c, y, z, b на схеме цикла).
Рассмотрим термодинамические процессы цикла:
a-c – адиабатное сжатие,
c-y – изохорный подвод теплоты,
y-z – изобарный подвод теплоты,
z-b – адиабатное расширение,
b-a – изохорный отвод теплоты.
Характеристики цикла:
Точка а:
Начальный удельный объем Va находим, воспользовавшись уравнением состояния для 1 кг идеального газа (уравнение Клайперона):
pa·Va=R·Ta, откуда получаем: Va=R·Ta/pa
Подставим исходные данные и вычислим:
Va=287,5∙3100,13∙106=0,685577≈0,686 м3/кг
Размерность:
Джкг∙К∙КПа=Джкг∙Па=Н∙мкг∙Нм2=м3кг
Точка с:
Процесс адиабатного сжатия a-c характеризует степень сжатия:
ε=VaVc, откуда Vc=Vaε
Vc=0,68622=0,031181≈0,031 м3/кг
Используя соотношения между параметрами состояния рабочего тела в начале и конце адиабатного процесса (pVk=const, где k - показатель адиабаты):
pcpa=VaVck;VcVa=papc1k;TcTa=pcpak-1k;TcTa=VaVck-1
определим давление pс:
pcpa=VaVck→pc=pa∙VaVck
Подставим исходные и рассчитанные данные, получим:
pc=0,13∙106Па∙0,686 м3кг0,031 м3кг1,4=9928662 Па≈9,93∙106 Па=9,93 МПа
Tc=pc∙VcR=9,93∙106∙0,031287,5=1070,5969≈1071 К
Размерность:
Па∙м3кгДжкг∙К=Па∙м3∙КДж=Нм2∙м3∙КН∙м=К
Точка y:
Vy=Vc, т.к. (работа была выполнена специалистами author24.ru) процесс изохорный (V=const); Vy=0,031 м3/кг
Степень повышения давления:
λ=pypc, откуда py=λ∙pc
py=2,3∙9,93∙106 Па=22,839∙106 Па=22,839 МПа
Ty=py∙VyR=22,839∙106∙0,031287,5=2462,64≈2462 К
Точка z:
pz=py, т.к. процесс изобарный (p=const); pz=22,839 МПа
Степень предварительного расширения, ρ=1,9:
ρ=VzVy, откуда Vz=ρ∙Vy
Vz=1,9∙0,031 м3/кг=0,0589 м3/кг
Tz=pz∙VzR=22,839∙106∙0,0589287,5=4679,016≈4679 К
Точка b:
Vb=Va, т.к. процесс изохорный (V=const); Vb=0,686 м3/кг
Для адиабатного расширения z-b:
pb=pz∙VzVbk
pb=22,839∙106Па∙0,0589 м3/кг0,686 м3/кг1,4=734488,1 Па≈0,73 МПа
Tb=pb∙VbR=0,73∙106∙0,686287,5=1752,552≈1753 К
Для вычисления внутренней энергии будем использовать формулу:
U=i2∙mM∙RT
где i – число степеней свободы. Учитывая, что воздух состоит из кислорода и азота, число степеней свободы равно 5, как у всех двухатомных газов.
R – универсальная газовая постоянная, R=8,31 Дж/(моль·К).
Uа=52∙128,9∙10-3∙8,31∙310=222846 Дж
Размерность:
кг∙Джмоль∙К∙Ккгмоль=Дж
Аналогично, в других точках цикла:
Uc=52∙128,9∙10-3∙8,31∙1071=769897,1 Дж
Uy=52∙128,9∙10-3∙8,31∙2462=1769828,7 Дж
Uz=52∙128,9∙10-3∙8,31∙4679=3363537,2 Дж
Ub=52∙128,9∙10-3∙8,31∙1753=1260158,3 Дж
Результаты расчетов обобщим в таблице 1.
Таблица 1. Параметры характерных точек цикла
Характерные точки Параметры точек цикла
Давление
р, МПа Удельный объем
V, м3/кг Температура
Т, К Внутренняя энергия
U, Дж
а 0,13 0,686 310 222846
с 9,93 0,031 1071 769897,1
y 22,839 0,031 2462 1769828,7
z 22,839 0,0589 4679 3363537,2
b 0,73 0,686 1753 1260158,3
Определить внешнюю работу, затраченную на процесс сжатия (процесс а-с на схеме цикла), считая процесс адиабатным с показателем К1=1,40.
Работу рассчитаем двумя способами.
I-ый способ.
В соответствии с первым законом термодинамики, количество теплоты, подведенное к системе, идет на изменение внутренней энергии системы при переходе из одного состояния в другое и работе внешних сил, действующих на нее:
Q=∆U+A
Процесс а-с – адиабатный, следовательно, Q=0.
Следовательно,
Aac=-∆Uac=-(Uс-Uа)=-769897,1-222846=-547051,1 Дж
Величина отрицательная, так как работа затрачивается.
II-ой способ.
Для адиабатного процесса pVk=const, где k - показатель адиабаты.
Работа, использованная для сжатия воздуха на адиабатном процессе а-с, может быть рассчитана как площадь фигуры, ограниченной графиком давления на диапазоне от Va до Vc и осью абсцисс, т.е...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
200 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
30 декабря 2017
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Контрольная работа
Исследование показателей термодинамического цикла со смешанным подводом теплоты
Вариант № 07
Исходные данные.docx
2019-03-05 06:03
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
4
Положительно
Заказывала 2 контрольных....одна сделана на 4 вторая на 3...В зачетку оценка не шла поэтому переделывать не отправила. Выполнено было раньше срока
Хочешь такую же работу?
300 ₽
