Определение термического КПД цикла    

Расчет газовой смеси

Кажущаяся молярная массa газовой смеси, кг/кмоль,

где      - объемная доля i-ого газа;

 - молярная масса i-ого газа, кг/кмоль;

n - число газов в смеси.

 кг/кмоль

Удельная газовая постоянная смеси, Дж/(кг·К),

 Дж/(кг·К)

Удельная теплоемкость кДж/(кг·К), при постоянном давлении для газовой смеси

где     - массовая доля i-ого газа;

 - удельная теплоемкость i -ого газа, кДж / (кг·К),

 кДж/(кг·К)

Удельная теплоемкость кДж/(кг·К), при постоянном объеме равна

где  - удельная теплоемкость при V=const. Значения молярных теплоемкостей выбирают по таблице, не учитывая их зависимость от температуры

 кДж/(кг·К)

Проверка правильности вычисления удельных теплоемкостей, кДж/(кг·К), проводится по уравнению Майера :    1,0025-0,7455=0,257

Показатель адиабаты

Удельный объем при нормальных условиях, м³/ кг:

 м³/ кг

Параметры газовой смеси в характерных точках

1. Параметры первой точки:

удельный объем, м³/ кг

 м³/ кг

где    T₁ - абсолютная температура, Т₁=t₁ + 273=-5+273=268 К ;

р₁ - абсолютное давление, Па.

2. Параметры второй точки определяются в зависимости от харак­тера термодинамического процесса 1-2.

 При политропном процессе:

Удельный объем  м³/ кг

Абсолютная температуре К

Абсолютное давление МПа

3. Параметры третьей точки определяется в зависимости от характера процесса 2-3.

При изохорном процессе:

1. Удельный объем  

=0,1688 м³/ кг

2. Абсолютная температура

К.

3. Абсолютное давление 

МПа

4. Параметры четвертой точки:

Процесс 4-1 изобарный,  

Абсолютное объем и абсолютная температура равны при изотермическом процессе 3-4:                     м³/ кг

К

Удельную энтропию в характерных точках цикла можно определить по формуле

,

где с_v - удельная теплоемкость при постоянном объеме, Дж/(кг·К);

Т_i - абсолютная температура в начальной точке процесса, К;

Т_н - абсолютная температура при нормальных условиях,Т_н=273К;

R₀ - удельная газовая постоянная, Дж/(кг·К);

ν_i, - удельный объем в начальной точке процесса, м³/кг;

ν_H - удельный объем,  м³/кг, при р_H= 101325 Па; Т_H=273К

 Дж/(кг·К);

 Дж/(кг·К);

 Дж/(кг·К);

 Дж/(кг·К).

Изменение внутренней удельной энергии

Для всех процессов, кроме изотермического, изменение удель­ной внутренней энергии можно определить по формуле  

 Дж/кг:

 Дж/кг:

 Дж/кг:

Удельная работа газовой смеси в процессе, Дж/кг:

Для политропного процесса (1-2)

,

где р_i, р_i+1 - абсолютное давление в начальной и конечной точках процесса, Па;

ν_i, ν_i+1 - удельные объема в начальной и конечной точках процесса, м³/кг

 Дж/кг:

Для изотермического процесса (3-4)

,

где р_i, р_i+1 - абсолютное давление в начальной и конечной точках процесса, Па;

ν_i, ν_i+1 - удельные объема в начальной и конечной точках процесса, м³/кг

 Дж/кг:

Для изохорного процесса (2-3)

Для изобарного процесса (4-1)

,

где р_i - абсолютное давление в начальной точке процесса, Па;

ν_i, ν_i+1 - удельные объема в начальной и конечной точках процесса, м³/кг

 Дж/кг:       

Удельное количество теплоты, под­веденное или отведенное от газовой смеси, кДж/кг:

Для общего  политропного процесса (1-2)

 Дж/кг

Для изотермического процесса (3-4)

 Дж/кг

Для изобарного процесса (4-1)

 Дж/кг

Для изохорного процесса (2-3)

 Дж/кг:

Если в результате вычисления получается положительное число, то теплота подводится, а если отрицательное, то теплота отводится.

Определение термического КПД цикла    

где q₁ - удельное количество, подведенной теплоты в процессах цикла, определяется как сумма удельного количества теплоты отдельных процессов.

q₂ - удельное отведенное количество теплоты в процессах цикла, определяется как сумма удельного количества теплоты отдельных процессов. (В формуле термического КПД q₂ - абсолютная величина.) 

 Определение термического КПД цикла Карно для температурных пределов заданного цикла 

где Т_min , Т_max -минимальная и максимальная абсолютные температуры рабочего тела в заданном цикле, К.

Уменьшение термического КПД заданного цикла по сравнению с термическим КПД цикла Карно определяется по формуле