Исследование термодинамических процессов идеального газа

ТОТ ЛР 3.doc

Ульяновский государственный технический университет
Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция»
дисциплина: Техническая Термодинамика
Лабораторная работа № 3
«Исследование термодинамических процессов идеального газа»
Принял: преподаватель
Цель работы: экспериментальное определение показателя п политропного процесса знакомство с различными термодинамическими процессами и их изображением в диаграммах и .
Экспериментальная установка.
Сосуд 1 соединен с воздушным нагнетателем 2 через кран 3. С помощью крана 5 сжатый воздух из сосуда подается на турбинку 6 ротор которой вращаясь поднимает грузик 7 на высоту Н отсчитываемую на шкале 8. Давление воздуха в сосуде измеряется с помощью манометра 4.
Порядок проведения опыта.
Нагнетателем 2 при открытом кране 3 и закрытом кране 5 нагнетается воздух в сосуд 1. Давление отсчитывается по манометру 4. В конце сжатия закрывают кран 3 (изохорный процесс). После этого нужно быстро открыть кран 5. Как только давление воздуха в сосуде станет равным . После закрытия крана 5 начинается процесс изохорного нагрева воздуха.
Расчеты выполняем по опыту № 1
Рбар = 7495мм.рт.ст. = 999308 Па
0 дел.шк.=1ат=98066503 Па
дел.шк. = 392266 Па; Р изб = 392266 * дел.шкалы
Находим абсолютное давление:
(1) = 196133 + 999308 = 1195441 Па
(2) = 18005 + 999308 = 1179358Па
(4) = 372653 + 999308 = 1036573 Па
масса грузика m = 11гр = 0011 кг
газовая постоянная воздуха:
Объем цилиндра V = 00102 м3
- Удельный объем воздуха в т. 0
- Плотность воздуха в т. 0
- Показатель политропы n процесса:
- Температура Т1 в конце процесса:
- Техническая работа совершаемая над 1 кг воздуха в процессе:
- Удельный объем в т.1:
- Работа изменения объема совершаемая над 1 кг газа в процессе:
- М кг воздуха в процессе:
- Техническая работа совершаемая над М кг воздуха в процессе:
- Работа измеряемого объема совершаемая над М кг воздуха в процессе:
- Теплоемкость воздуха при 220С пологая С=const т.к. ее изменение в пределах эксперимента невелико:
- Измерение энтальпии в процессе:
- Изменение внутренней энергии в процессе:
- Количество теплоты в процессе:
- Значение энтальпии воздуха в т. 0:
- Значение внутренней энергии воздуха в т. 0:
- Изменение энтропии воздуха в процессе 0-1:
- Значение энтропии воздуха в т. 0:
- Значение энтропии s воздуха в точке 1:
- Значение внутренней энергии в точке 1:
- Значение энтальпии h воздуха в точке 1:
Изохорное (v=const) охлаждение воздуха от температуры Т1 до температуры окружающей среды Т0. В изохорном процессе dv=0. С учетом этого следует что
- Удельный объем воздуха в точке 1:
- Температура Т2 в конце процесса:
- Располагаемая техническая работа:
- Располагаемая техническая работа (всей массы газа):
- Работа изменения объема в процессе:
- Изменение энтальпии в процессе:
- Значение энтальпии воздуха в точке 2:
- Значение внутренней энергии воздуха в точке 2:
- Изменение энтропии воздуха в процессе:
; где v2 = v1 = 0719 м3кг
- Значение энтропии воздуха в точке 2:
В этом процессе при истечении воздуха происходит его политропное расширение (показатель политропы n2-3) с совершением полезной (положительной) работы.
- Показатель политропы процесса:
т.к. прочес 3-4 является изохорным причем т.2-4 лежат на изотерме Т0 можно записать:
- Удельный объем в точке 3:
- Температура Т3 в конце процесса:
- Располагаемая техническая работа (без учета потерь) процесса:
- Работа изменения объема 1 кг воздуха в процессе
- Располагаемая работа массы М кг (М = 0012кг) воздуха:
- Работа изменения объема массой М кг воздуха в процессе 2-3:
- Изменение энтальпии воздуха в процессе:
- Количество теплоты в процессе: (cн=-348)
- Значение энтальпии воздуха в точке 3:
- Значение внутренней энергии воздуха в точке 3:
- Значение энтропии воздуха в точке 3:
; где vн = 0774 м3кг
- КПД получения работы в процессе :
В этом процессе по аналогии с процессом 1-2 работа равна 0 (v = const) и теплота равна изменению внутренней энергии. Но в отличие от процесса 1-2 процесс 3-4 идет с подводом теплоты температура и внутренняя энергия газа возрастают.
- Удельный объем воздуха в точке 4:
- Температура Т4 в конце процесса:
- Техническая работа 1 кг воздуха в процессе:
- Работа изменения объема в изохорном процессе
- Техническая работа М кг воздуха в процессе:
- Изменение внутренней энергии воздуха в процессе:
- Количества теплоты процесса:
- Значение энтальпии воздуха в точке 4:
- Значение внутренней энергии воздуха в точке 4:
- Значение энтропии воздуха в точке 4:
Процесс адиабатного дросселирования.; ;
а поскольку газ считаем идеальным то и; ;
- Удельный объем воздуха в точке 0:v0 = 0848 м3кг
- Температура воздуха в точке 0:Т0 = 29515К
- Значение внутренней энергии в точке 0:u0 = 15874
- Значение энтальпии в точке 0:h0 = 22232
- Величина энтропии воздуха в точке 0:S0 = 00821
Сводная таблица результатов расчетов
k = 14 ; V = 00102 м3; R = 028714 кДжкгК; Мгаз = 0012 кг;
ср = 100368 кДжкгК; сv = 071668 кДжкгК
Параметр состояния (процесса)
L2-3(действ) = GгрН=m·98·H = 0011·98·0226 = 0024 кДжG = 11 гр = 0011 кг
66 кДжН = 226мм = 0226 м
46 %t0C = 220C = 29515 K
В процессе работы я научился определять показатель n политропного процесса. Познакомился с различными термодинамическими процессами и их изображением в диаграммах и . Научился производить анализы процессов с определением таких характеристик процесса как работа количество подведенной и отведенной теплоты.

ТОТ ЛР 3.dwg

Построенние следов плоскости α
Преподаватель Сидоров А.Б. Студент группы Федюнин Д.А.
Крепежные соединения
Масштаб: в 1 см 0.01 м кг (удельный объем) и 1961.33 Па (Р абс)
Изображение термодинамических процессов в диаграмме Ts
Масштаб: в 1 см 0.05 кДж(кг К) (энтропия) и 1 К (температура)
Изображение термодинамических процессов в диаграмме pv