0Zadania z termodynamiki procesowej i technicznej dla II r. kier.
Inżynieria chemiczna i procesowa. Semestr jesienny 2013/14.
Zestaw IV
Zad. IV-1.
Silnik cieplny, którego czynnikiem roboczym jest powietrze, pracuje zgodnie z
obiegiem Carnota między temperaturami 200 ºC i 50 ºC. Zużywa on ciepło w ilości
600 kJ/cykl. Traktując powietrze jak gaz doskonały należy obliczyć:
a. Sprawność silnika,
b. Ciepło odprowadzane w ciągu jednego cyklu do chłodnicy,
c. Pracę jaką może wykonać silnik w ciągu jednego cyklu.
Odp.: η = 32.7 %, Q
d
= 409.8 kJ/cykl, W = 190.2 kJ/cykl
Zad. IV-2.
W silniku Carnota użyto gazu doskonałego (wykładnik adiabaty γ=1.6), który
jest rozprężany adiabatycznie od objętości początkowej 2.5 m
3
do objętości końcowej
4 m
3
. Obliczyć sprawność tego silnika.
Odp.: η = 24.58 %
Zad. IV-3.
Sprawność silnikowego obiegu Carnota, którego czynnikiem roboczym jest
powietrze traktowane jak dwuatomowy gaz doskonały, wynosi 55 %. Temperatura
początkowa powietrza jest równa 600 ºC. Początkowe ciśnienie wynosi 5 MPa.
Pierwszą przemianą jest rozprężanie izotermiczne do ciśnienia 1 MPa. Obliczyć
wszystkie parametry (temperatura, ciśnienie i molowa objętość właściwa) we
wszystkich punktach obiegu. Zakładając, że w obiegu bierze udział 5 kg powietrza
obliczyć również dostarczone ciepło, ciepło oddane w chłodnicy i uzyskaną pracę w
jednym cyklu. Obieg naszkicować uwzględniając skalę w układach p – v i T – s.
Przyjąć, że masa molowa gazu wynosi 29 kg/kmol.
Odp.: v
1
=1.452 m
3
/kmol, v
2
=7.2598 m
3
/kmol, t
3
=t
4
=119.77
ºC, p
3
=0.13584 MPa,
v
3
=53.443 m
3
/kmol, p
4
=0.30564 MPa, v
4
=10.6886 m
3
/kmol, Q
g
=2.0145 MJ,
Q
d
=0.90653 MJ, W=1.108 MJ
Zad. IV-4.
Za pomocą powietrza (gaz doskonały) jest realizowany silnik cieplny. Powietrze
o temperaturze początkowej 300 K i ciśnieniu początkowym 5 bar jest ogrzewane
politropowo do temperatury 900 K. Po osiągnięciu tej temperatury następuje
izotermiczne rozprężanie do ciśnienia wyjściowego a następnie politropowe
chłodzenie do temperatury wyjściowej. Powrót do stanu wyjściowego następuje za
pomocą izotermicznego sprężania. Wykładnik politropy wynosi 3. Należy obliczyć
wszystkie brakujące parametry (T, p, v) w poszczególnych punktach zwrotnych cyklu i
zestawić je w tabeli. Dla wszystkich przemian należy obliczyć wielkości właściwe:
ciepło, pracę, pracę techniczną, zmianę energii wewnętrzne, zmianę entalpii i zmianę
