Массовые теплоемкости газовой смеси

Содержание

Задание

1. Расчет начальных параметров

1.1 Молярная масса газовой смеси

1.2 Газовая постоянная рабочего тела (смеси газов)

1.3 Массовые теплоемкости газовой смеси

1.4 Показатель адиабаты.

2. Определение параметров рабочего тела в точках цикла

3. Расчет процесса цикла

3.1 Процесс адиабатного состояния

3.2 Процесс подвода теплоты по изохоре

3.3 Процесс подвода теплоты по изобаре

3.4 Процесс адиабатного расширения

3.5 Процесс отвода теплоты по изохоре

4. Расчет характеристик цикла

5. Исследование цикла

5.1 Влияние степени сжатия на термический КПД цикла

5.2 Влияние степени повышения давления на термический КПД цикла

5.3 Влияние степени изобарного расширения на термический КПД цикла

5.4 Анализ

Список используемой литературы

Приложение 1

Приложение 2

Задание

 

1 - Рассчитать идеальный цикл ДВС со смешанным подводом теплоты, который в соответствии с рисунком 1 включает следующие термодинамические процессы изменения состояния рабочего тела:

а) 1-2 - адиабатное сжатие;

б) 2-3 - подвод теплоты по изохоре;

в) 3-4 - подвод теплоты по изобаре;

г) 4-5 - адиабатное расширение;

д) 5-1 - отвод теплоты по изохоре.

 

q^”₁

Р 3 4

q^’₁

2

 

5

q₂

1

V

 

Определить:

1.1 газовую постоянную рабочего тела;

1.2 значение давления, удельного объёма, температуры и энтропии во всех точках цикла;

1.3 для каждого из процессов, составляющих цикл, изменение внутренней энергии и энтальпии, значений теплоёмкости, теплоты и рабочего процесса;

1.4 характеристики цикла, в целом: количество подведенной и отведенной теплоты, среднее давление и термический КПД.

2 – Исследовать влияние степени сжатия, степени повышения давления и степени предварительного (изобарного) расширения на термодинамический КПД цикла.

Исследовать:

2.1 влияние степени повышения давления на термический КПД;

2.2 влияния степени сжатия на термический КПД;

2.3 влияние степени изобарного расширения на термический КПД.

 

Исходные данные для расчетов цикла ДВС.

Состав компонентов рабочего тела,%					ε	λ	ρ
СО2	СО	Н2О	N2	O2	18,5	1,5	2
8,5	6,5	10	75	-

 

Расчет начальных параметров

Молярная масса газовой смеси

μ=Σr_i*μ_i (1)

 

где n – число компонентов рабочего тела, n=4;

r_i – объемная доля i-ого компонента в составе смеси;

μ_i – молярная масса i-ого компонента, кг/кмоль.

Рассчитываем молярную массу каждого компонента смеси:

 

μСО₂=12+16*2=44 кг/кмоль

μСО=12+16=28 кг/кмоль

μN₂=14*2=28 кг/кмоль

μН₂О=1*2+16=18 кг/кмоль

 

Подставляя значения молярных масс каждого компонента в формулу (1), получаем общую молярную массу для газовой смеси:

 

μ=0,085*44+0,065*28+0,75*28+0,1*18

μ=28,36 кг/кмоль.

 

Газовая постоянная рабочего тела (смеси газов)

 

R=8314/μ (2)

 

где 8314 – постоянный коэффициент (константа);

μ – молекулярная масса газовой смеси, кг/кмоль

 

R=8314/28,36

R=293,1594 Дж/(кг*К)

R=0,293 кДж/(кг*К).

 

Массовые теплоемкости газовой смеси

-при постоянном объеме С_v вычисляют по формуле:

 

С_v=1/μ*Σr_i*μc_vi (3)

 

где μc_vi – молярная теплоемкость i-oro компонента смеси, при постоянном объеме, зависящая от атомности газа, кДж/(кг*К)

Определяем молярную теплоёмкость каждою из компонентов:

СО₂ – трехатомный газ, μc_v=29,3 кДж/(кмоль*К);

СО – двухатомный газ, μc_v=20,8 кДж/(кмоль*К);

N₂ – двухатомный газ, μc_v=20,8 кДж/(кмоль*К);

Н₂О – трехатомный газ, μc_v=29,3 кДж/(кмоль*К);

Полученные значения подставляем в формулу (3)

 

С_v=1/28,36*(0,085*29,3+0,065*20,8+0,75*20,8+0,1*29,3);

С_v=0,7889 кДж/(кг*К).

 

-при постоянном давлении С_р вычисляют по формуле:

 

С_р=1/μ*Σr_i*μc_pi  (4)

 

где μc_p – молярная теплоемкость i-ого компонента смеси, при постоянном давлении, зависящая от атомности газа, кДж/(кг*К)

Определяют молярную теплоемкость каждого из компонентов:

СО₂ – трехатомный газ, μc_р=37,6 кДж/(кмоль*К);

СО – двухатомный газ, μc_р=29,12 кДж/(кмоль*К);

N₂ – двухатомный газ, μc_р=29,12 кДж/(кмоль*К);

Н₂О – трехатомный газ, μc_р=37,6 кДж/(кмоль*К);

Полученные значения подставляем в формулу (4):

 

С_р=1/28,36*(0,085*37,6+0,065*29,12+0,75*29,12+0,1*37,6);

С_р=1,0821 кДж/(кг*К).

Показатель адиабаты

 

k=С_р/С_v     (5)

 

где С_р – массовая теплоемкость газовой смеси, при р=const, кДж/(кг*К);

С _v – массовая теплоемкость газовой смеси, при v= const, кДж/(кг*К).

 

k=1,0821/0,7889

k=1,3717