Идеальный одноступенчатый одноцилиндровый поршневой компрес-сор одностороннего действия, рабочий объем цилиндра которого Vn = 5∙10-3 м3, сжимает воздух по политропе с показателем n = 1,2 от давления р1 = 90 кПа до абсолютного давления р2. Частота вращения вала компрессора n = 23 об/с. Оп-ределить секундную работу в процессе сжатия воздуха, мощность привода
компрессора и температуру газа в конце процесса сжатия, если начальная тем-пература воздуха t1 = 37 °С.
Воздух сжимается от начального абсолютного давления 100 кПа до давления 900 кПа в первом случае в идеальном одноступенчатом компрессоре, во втором – в двухступенчатом. Процесс сжатия политропный с показателем
политропы n. На сколько процентов изменится величина работы, затрачивае-
мой во втором случае в процессе сжатия 1 м3 всасываемого газа, если промежу-точное давление в двухступенчатом компрессоре равно 300 кПа, а охлаждение
воздуха после сжатия в первой ступени осуществляется до начальной темпера-туры t1 = 17 °С? Определить конечную температуру воздуха в первом и втором случаях. Изобразить идеальные рабочие процессы одноступенчатого и двух-ступенчатого компрессоров в рv-координатах.
Для идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при постоянном объеме определить значения основных па-раметров в переходных точках цикла, термический КПД, полезную работу, подведенную и отведенную теплоту, если начальное давление 100 кПа, началь-ная температура 37 °С, степень сжатия ε, степень повышения давления λ. Рабо-чее тело – 1 кг сухого воздуха. Теплоемкость воздуха считать не зависящей от температуры.
В идеальном цикле поршневого двигателя внутреннего сгорания к рабочему телу (1 кг сухого воздуха) подводится теплота в количестве q1 при постоянном давлении. Определить значения основных параметров в переход-ных точках, термический КПД и полезную работу, если начальные параметры
11
таковы: р1 = 80 кПа; t1 = 47 °С; степень сжатия ε. Теплоемкость воздуха считать не зависящей от температуры.
Для идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты определить значения основных параметров в переходных точках, термический КПД, полезную работу и подведенную тепло-
ту в изобарном процессе, если подведенная теплота в изохорном процессе рав-на q1v . Начальная температура t1 = 37 °С, абсолютное давление в точках цикла:
начальной – р1 = 0,1 МПа, в конце подвода теплоты – р4 – и конца процесса расширения – р5 = 0,25 МПа. Степень предварительного расширения ρ = 1,5. Рабочее тело – 1 кг сухого воздуха. Теплоемкость воздуха считать не зависящей от температуры.
Определить, во сколько раз термический КПД цикла Карно больше КПД идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подво-
дом теплоты при постоянном объеме, для которого степень сжатия ε, если оба цикла осуществляются в одном диапазоне изменения температуры tmax и tmin =
17 °С. Рабочее тело – 1 кг сухого воздуха. Теплоемкость воздуха считать не зависящей от температуры.
Для идеального цикла газотурбинной установки с подводом теплоты при постоянном давлении определить значения основных параметров в пере-
ходных точках, термический КПД, полезную работу, подведенную и отведен-ную теплоту, если в начальной точке цикла р1 = 0,1 МПа, t1 = 17 °С, температу-ра в конце подвода теплоты t3 и степень повышения давления λ. Рабочее тело – 1 кг сухого воздуха.
Определить термический КПД основного паросилового цикла (цикла Ренкина), если абсолютное давление пара перед паровым двигателем р1 и тем-пература t1 Давление в конденсаторе р2 = 4 кПа. Произвести сравнение с терми-ческим КПД цикла Карно, осуществленным между максимальной и минималь-ной температурой первого цикла.
Выбор недостающих данных осуществляется из табл. 2 для соответст-вующего номера задачи.
12
Т а б л и ц а 2
Исходные данные к задачам
Номер |
Величина, |
|
|
|
Предпоследняя цифра шифра |
|
|
|
|
|||||||||
зада- |
единица |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
7 |
|
8 |
9 |
0 |
|
||||||
чи |
измерения |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
8 |
9 |
|
10 |
11 |
12 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
рм, МПа |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
|
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
|
0,9 |
1,0 |
1,1 |
|
||||
рвак, мм рт. ст. |
600 |
550 |
500 |
|
450 |
400 |
350 |
300 |
|
280 |
260 |
250 |
|
|||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
2 |
р, МПа |
12 |
11 |
10 |
|
9 |
8 |
7 |
6 |
|
5 |
4 |
3 |
|
||||
t, ºС |
0 |
5 |
7 |
|
10 |
15 |
17 |
20 |
|
25 |
27 |
30 |
|
|||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
3 |
t, ºС |
300 |
350 |
400 |
|
450 |
500 |
550 |
600 |
|
650 |
700 |
750 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
4 |
t2, ºС |
800 |
750 |
700 |
|
650 |
600 |
550 |
500 |
|
450 |
400 |
350 |
|
||||
|
mСО, % |
18 |
17 |
16 |
|
15 |
14 |
15 |
16 |
|
17 |
18 |
16 |
|
||||
5 |
mО, % |
12 |
12 |
11 |
|
11 |
10 |
10 |
9 |
|
8 |
7 |
6 |
|
||||
|
mN2, % |
70 |
71 |
73 |
|
74 |
76 |
75 |
75 |
|
75 |
75 |
78 |
|
||||
6 |
t1, ºС |
1000 |
950 |
900 |
|
850 |
800 |
750 |
700 |
|
650 |
600 |
550 |
|
||||
|
G, кг |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
7 |
|
8 |
9 |
10 |
|
||||
7 |
р1, МПа |
1,5 |
1,4 |
1,3 |
|
1,2 |
1,1 |
1 |
0,9 |
|
0,8 |
0,7 |
0,6 |
|
||||
|
t2, ºС |
100 |
120 |
130 |
|
140 |
150 |
160 |
170 |
|
180 |
190 |
200 |
|
||||
8 |
V, м3 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
|
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
|
0,9 |
1 |
1,2 |
|
||||
t2, ºС |
800 |
750 |
700 |
|
650 |
600 |
550 |
500 |
|
450 |
400 |
350 |
|
|||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
9 |
р1, МПа |
4 |
3,3 |
3,6 |
|
3,4 |
3,3 |
3 |
2,8 |
|
2,6 |
2,4 |
2,2 |
|
||||
р2, МПа |
2,0 |
1,8 |
1,6 |
|
1,4 |
1,2 |
1 |
0,8 |
|
0,6 |
0,4 |
0,2 |
|
|||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
10 |
р1, МПа |
0,6 |
0,65 |
0,7 |
|
0,75 |
0,8 |
0,85 |
0,9 |
|
0,95 |
0,1 |
0,1 |
|
||||
|
р1, МПа |
2 |
2,5 |
2,6 |
|
2,4 |
2,2 |
2 |
1,8 |
|
1,6 |
1,4 |
1,2 |
|
||||
11 |
р2, МПа |
0,3 |
0,28 |
0,26 |
|
0,24 |
0,22 |
0,2 |
0,18 |
|
0,16 |
0,14 |
0,12 |
|
||||
|
V2, м3 |
30 |
29 |
28 |
|
27 |
26 |
25 |
24 |
|
23 |
22 |
20 |
|
||||
|
р1, МПа |
20 |
18 |
16 |
|
14 |
12 |
10 |
8 |
|
7 |
6 |
5 |
|
||||
12 |
v1, м3 |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
|
0,03 |
0,04 |
0,04 |
0,05 |
|
0,05 |
0,06 |
0,06 |
|
||||
|
р2, МПа |
0,1 |
0,35 |
0,35 |
|
0,5 |
0,18 |
0,16 |
0,35 |
|
0,55 |
0,4 |
0,5 |
|
||||
|
р, МПа |
9 |
10 |
9 |
|
10 |
8 |
8 |
6 |
|
6 |
5 |
5 |
|
||||
13 |
t2, ºС |
500 |
500 |
450 |
|
550 |
500 |
450 |
600 |
|
500 |
400 |
350 |
|
||||
|
q1, кДж/кг |
600 |
660 |
360 |
|
330 |
700 |
575 |
970 |
|
720 |
500 |
370 |
|
||||
|
t, ºС |
400 |
420 |
440 |
|
460 |
480 |
500 |
520 |
|
540 |
560 |
580 |
|
||||
14 |
р, МПа |
1 |
1,5 |
2 |
|
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
|
4,5 |
5 |
6 |
|
||||
|
х |
0,98 |
0,97 |
0,96 |
|
0,95 |
0,98 |
0,97 |
0,96 |
|
0,95 |
0,94 |
0,92 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
15 |
р1, МПа |
1 |
1,5 |
2 |
|
2,8 |
3 |
3,5 |
4 |
|
4,5 |
5 |
6 |
|
||||
р2, МПа |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
|
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
|
0,8 |
0,9 |
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
13
О к о н ч а н и е т а б л. 2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
р, МПа |
2 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-х |
0,20 |
0,18 |
0,16 |
0,14 |
0,12 |
0,10 |
0,08 |
0,06 |
0,04 |
0,02 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р1, МПа |
5 |
4,5 |
4 |
3,5 |
2 |
2,6 |
2 |
1,8 |
1,5 |
1 |
|
17 |
х |
0,95 |
0,96 |
0,97 |
0,98 |
0,98 |
0,98 |
0,97 |
0,96 |
0,95 |
0,96 |
|
|
р2, МПа |
0,2 |
0,18 |
0,18 |
0,14 |
0,12 |
0,1 |
0,2 |
0,18 |
0,16 |
0,14 |
|
18 |
р2, МПа |
6 |
5,5 |
5 |
4,5 |
4 |
3,5 |
3 |
2,5 |
2 |
2 |
|
t1, ºС |
500 |
480 |
480 |
440 |
420 |
400 |
410 |
430 |
450 |
470 |
|
|
|
|
|||||||||||
19 |
р1, МПа |
4 |
3,5 |
3 |
2,8 |
2,6 |
2,4 |
2,2 |
2 |
1,8 |
1,5 |
|
t1, ºС |
460 |
440 |
420 |
400 |
380 |
360 |
340 |
320 |
300 |
280 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
р1, МПа |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
7 |
8 |
|
20 |
t1, ºС |
450 |
400 |
500 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
350 |
400 |
|
|
р2, МПа |
0,3 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,5 |
|
21 |
р1, МПа |
1,5 |
1,4 |
1,3 |
1,2 |
1,1 |
1 |
0,2 |
0,3 |
0,7 |
0,6 |
|
22 |
р1, МПа |
0,6 |
0,65 |
0,7 |
0,75 |
0,5 |
0,35 |
0,9 |
0,95 |
1 |
1,1 |
|
t1, ºС |
200 |
210 |
220 |
230 |
240 |
250 |
260 |
270 |
280 |
290 |
|
|
|
|
|||||||||||
23 |
р2, МПа |
0,3 |
0,35 |
0,4 |
0,45 |
0,5 |
0,55 |
0,6 |
0,65 |
0,7 |
0,75 |
|
24 |
n |
1,16 |
1,18 |
1,2 |
1,22 |
1,24 |
1,26 |
1,28 |
1,3 |
1,32 |
1,34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
ε |
8 |
7,5 |
7 |
8,1 |
8,6 |
6,4 |
6,2 |
6 |
5,8 |
5,6 |
|
λ |
1,6 |
1,55 |
1,5 |
1,45 |
1,4 |
1,35 |
1,3 |
1,25 |
1,2 |
1,25 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
26 |
q1, кДж/кг |
1000 |
975 |
950 |
925 |
900 |
875 |
850 |
825 |
80 |
775 |
|
ε |
12 |
12,2 |
12,4 |
12,6 |
12,8 |
13 |
13,2 |
13,4 |
13,7 |
14 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27 |
q1v , кДж/кг |
255 |
250 |
245 |
240 |
235 |
230 |
225 |
220 |
215 |
210 |
|
р4, МПа |
7 |
6,8 |
6,6 |
6,4 |
6,2 |
6 |
5,9 |
5,8 |
5,7 |
5,6 |
|
|
|
|
|||||||||||
28 |
ε |
8 |
7,8 |
7,6 |
7,4 |
7,2 |
7 |
6,8 |
6,6 |
6,4 |
6,2 |
|
tmax |
2000 |
1980 |
1960 |
1940 |
1920 |
1900 |
1880 |
1860 |
1830 |
1800 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29 |
t3, ºС |
800 |
780 |
760 |
740 |
720 |
700 |
690 |
680 |
670 |
660 |
|
λ |
8 |
7,8 |
7,6 |
7,4 |
7,2 |
7 |
6,8 |
6,6 |
6,5 |
6,4 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
р1, МПа |
10 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4,5 |
4 |
3,5 |
3 |
|
t1, ºС |
550 |
530 |
500 |
480 |
450 |
400 |
420 |
440 |
460 |
480 |
|
|
|
|