Пример решения задачи. Определить параметры рабочего тела (воздуха) в характерных точках цикла Карно, рассчитать работу и термический КПД цикла

Определить параметры рабочего тела (воздуха) в характерных точках цикла Карно, рассчитать работу и термический КПД цикла, если pмин = 0,1 МПа, Tмин = 300 К, pмакс = 25 МПа, Tмакс = 1200 К.

Рис. 7.7. Цикл Карно в pv- и Ts-диаграммах

Параметры рабочего тела в точке 1: p1 = pмакс = 25000000 Па, T1 = Tмакс = 1200 K. Отсюда м³/кг.

Параметры рабочего тела в точке 2: T2 = Tмакс = 1200 K.

Давление в точке 2 можно определить из уравнения адиабатного процесса

, отсюда ,

и так как p3 = pмин = 0,1 МПа, T3 = Tмин = 300 K, то

Па,

Удельный объем м³/кг.

Параметры рабочего тела в точке 3:

p3 = pмин = 0,1 МПа, T3 = Tмин = 300 K, м³/кг.

Точка 3:

T3=T4 = Tмин = 300 K;

Из уравнений адиабатного процесса 4-1:

, тогда Па.

Из уравнений изотермического процесса 3-4:

p4v4 = p3v3, откуда м³/кг.

Термический КПД цикла

.

Количество подведенного тепла

Дж/кг.

Количество отведенного тепла

Дж/кг.

Работа цикла

l = q1 – q2 = 229872 – 57800 = 172072 Дж/кг.

Проверяем термический КПД:

.

Контрольные вопросы

1. Опишите последовательный расчет термодинамических процессов.

2. Изобразите процессы подвода и отвода тепла в изохорном процессе в pv- и Ts–диаграммах.

3. Изобразите процессы подвода и отвода тепла в изобарном процессе в pv- и Ts–диаграммах. Какая часть теплоты расходуется на производство работы?

4. Почему изотермический процесс наиболее совершенен? Изобразите процессы подвода и отвода тепла в изотермическом процессе в pv- и Ts–диаграммах.

5. Что такое адиабатный процесс? Запишите основное уравнение адиабатного процесса, запишите расчетные зависимости между p и T, между v и T для адиабатного процесса.

6. Что такое прямой и обратный термодинамический цикл?

7. Охарактеризуйте второй закон термодинамики.

8. Охарактеризуйте цикл Карно, как рассчитать его термодинамический КПД?