КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА. В задаче 1 выполняется расчет параметров состояния смеси и процесса изменения состояния смеси идеальных газов с переменной теплоемкостью

 

В задаче 1 выполняется расчет параметров состояния смеси и процесса изменения состояния смеси идеальных газов с переменной теплоемкостью. Количество подведенной теплоты и изменение внутренней энергии и энтропии следует рассчитывать с использованием средних теплоемкостей смеси. Средние изобарная и изохорная теплоемкости в интервале температур от t₁ до t₂ могут быть определены для каждого из газов смеси по формуле

 

, (1)

 

где и – средние теплоемкости газов в интервале температур от 0°С до t₁ и от 0°С до t₂ соответственно, определяемые по таблице приложения А.1.

Средние теплоемкости смеси (изобарная и изохорная) определяются по формуле

 

, (2)

где и – средние теплоемкости водорода и диоксида углерода в интервале температур от t₁ до t₂; и – массовые доли газов.

Далее теплота Q, работа L, изменение внутренней энергии DU, энтальпии DH и энтропии DS вычисляются следующим образом:

 

, (3)

, (4)

, (5)

, (6)

,

где m _см – масса смеси.

В задаче 2 выполняется расчет процессов изменения состояния водяного пара. Все параметры состояния пара определяются по h-s диаграмме водяного пара, а параметры в начальном состоянии (υ, h, s) дополнительно вычисляются и с использованием таблиц теплофизических свойств воды и водяного пара [5]. Скорость пара на выходе из сопла Лаваля определяется по формуле

 

(7)

В задаче 3 выполняется расчет основных параметров многоступенчатого поршневого компрессора с охлаждением газа при постоянном давлении после сжатия в каждой ступени. Отношение давления на выходе p_вых и на входе p_вх каждой ступени принимается одинаковым и определяется как , где p₁ и p_z – давления на входе и выходе многоступенчатого компрессора; z – число ступеней сжатия. При этом теоретическая мощность привода многоступенчатого компрессора определяется как

 

N = z m l_к.ст, (8)

 

где m – массовый расход газа, кг/с;

l_к.ст – теоретическая работа, расходуемая на сжатие газа на каждой ступени, кДж/кг.

Количество теплоты, отводимое от газа через стенки цилиндров компрессора в окружающую среду, а также в промежуточном и конечном холодильнике (при охлаждении газа в них до температуры Т₁) определяется как

 

Q = zQ' + (z – 1) Q'', (9)

 

где Q' – количество теплоты, отводимое от газа в одной ступени компрессора через стенки цилиндра;

Q'' – количество теплоты, отводимое от газа в каждом холодильнике

 

, (10)

 

, (11)

 

где T₂ – температура газа после сжатия.

Газ считается идеальным с постоянной теплоемкостью. Теплоемкости идеального газа определяются по молекулярно-кинетической теории.

Удельная изобарная теплоемкость:

 

, (12)

 

Удельная изохорная теплоемкость:

 

(13)

 

 

где µ - молярная масса, кг / кмоль.

Молярные изобарная mc_p и изохорная mc_u теплоемкости зависят от числа атомов в молекуле газа и их значения даны в приложении А.2.

 

Задача 4 на расчет цикла воздушной холодильной машины. Массовый расход воздуха в системе холодильной машины и теоретическая мощность двигателя для привода машины N определяются как

 

Q₀ = mq₂ и N = ml_ц, (14)

 

где m – массовый расход воздуха;

q₂ –теплота, отводимая от охлаждаемого объекта одним килограммом воздуха;

l_ц – удельная работа цикла.

Теплоемкость воздуха принять не зависящей от температуры и равной c_p=1 кДж/(кг∙К), а показатель адиабаты k = c_p/c_u = 1,4.

В задаче 5 определяются основные параметры идеального цикла парокомпрессионной холодильной машины. Поскольку процессы подвода и отвода теплоты в цикле изобарно-изотермические, то удельная (на 1 кг аммиака) теплота, отводимая от охлаждаемого объекта, определяется как q₂ = h₁ – h₄, а теплота, отводимая в окружающую среду q₁ = h₂ – h₃. Так как процесс 3-4 – изоэнтальпийный (h=const), то h₄ = h₃. Энтропия на выходе из испарителя равна энтропии на выходе из компрессора s₁ = s₂, поскольку процесс 1-2 изоэнтропный. Энтальпия h₁ на выходе из испарителя находится как энтальпия влажного пара при степени сухости, которая, в свою очередь, определяется по известному значению энтропии s₁. Задачу решать при помощи таблиц термодинамических свойств аммиака на линиях кипения и конденсации (таблица приложения Б. 1).