5. Пояснення до розрахунків
Як робочі тіла можуть використовуватися суміші, що складаються з декількох газів. Якщо суміш складається з ідеальних газів, то для неї справедливі всі співвідношення, отримані для ідеального однорідного газу. Наприклад, рівняння стану ідеального газу для 1кг суміші
R0=8314 Дж/(кмоль·град) – універсальна газова стала;
v– питомий обсяг суміші, м3/кг;
µсм – «здається» молекулярна маса суміші, кг/кмоль.
Для визначенняRсм таµсм необхідно знати склад суміші, який може бути заданий масовими або об'ємними частками.
Визначення складу газової суміші у масових частках
,
де - масаi-го газу в суміші, кг; - маса суміші, кг.
Визначення питомої газової постійної сумішіRсм
і складу суміші в об'ємних частках
Якщо суміш задана масовими частками, то
,
де - характеристична газова сталаi-го компонента, Дж/(кг·град);- молекулярна масаi-го компонента, кг/кмоль.
Об'ємна частка, виражена через масову частку
.
Визначення «здається» молекулярної маси суміші
через масові та об'ємні частки
.
Визначення щільності та питомого обсягу суміші
за нормальних фізичних умов
Нормальні фізичні умови:
, м3/кг,
, кг/м3.
у характерних точках циклу та показників політропи
Відсутні (не задані) параметри стану в характерних точках циклу (1, 2, 3, 4, 5) визначаються рівнянням стану
і за відомими (заданими) співвідношеннями для характерних процесів циклу
;;.
для процесу 1-2
,
для процесу 4-5
.
Теплоємності суміші при постійному обсязі та тиску в кДж/(кг·град)
;,
де і - теплоємності кожного компонента у складі суміші. Знаходяться з урахуванням кількості атомів у молекулі та молекулярної маси за формулами (керуючись таблицею 8):
,.
Таблиця 8. Мольні теплоємності газів відповідно
з молекулярно-кінетичною теорією будови газів
Три- та багатоатомні
Показник адіабати.
Процесні теплоємності для:
процесу 1-2 ,
процесу 2-3 ,
процесу 3-4 ,
процесу 4-5 ,
процесу 5-1.
Примітка: для ізотермічних процесів теплоємність дорівнює ∞.
Визначення зміни внутрішньої енергії Δu, ентальпії Δh
Зміна внутрішньої енергії у будь-якому процесі
, кДж/кг.
Зміна ентальпії у будь-якому процесі
, кДж/кг.
Зміна ентропії у будь-якому процесі (крім ізотермічного)
, кДж/кг.
Зміна ентропії в ізотермічному процесі
, кДж/кг.
Визначення кількості роботи зміни обсягуl,
що здійснюється в кожному з процесів, і теплотиq,
підводиться (відводиться) у кожному з процесів, що становлять цикл
Для процесу 1-2:
, кДж/кг; кДж/кг.
Для процесу 2-3:
, кДж/кг; кДж/кг.
Для процесу 3-4:
, кДж/кг; кДж/кг.
Для процесу 4-5:
, кДж/кг; кДж/кг.
Для процесу 5-1:
, кДж/кг; кДж/кг.
Примітка: для ізотермічних процесів теплота та робота розраховуються за формулою, кДж/кг.
Кількість теплотиq1, що підводиться в циклі,>– це сумакількості теплоти тих процесів, у яких теплота бере участь зі знаком «+»;
кількість теплотиq2, що відводиться в циклі,>– це сума кількостей теплоти тих процесів, у яких теплота бере участь із знаком «-»;
корисна роботаlц- це алгебраїчна сума кількостей роботи у всіх процесах циклу;
термічний ККД циклу,
термічний ККД циклу Карно.
Примітка: при побудові циклу в діаграміs-Tрекомендується значення ентропії суміші в стані 1 умовно прийняти рівним нулю (s1=0). Тоді стан 2 на діаграмі знаходиться за значеннями температуриT2 і величини (з урахуванням знаку зміни етропії). Розрахунок проміжних точок у процесі 1-2 проводиться за довільно обраною температуроюTx в інтервалі (T1-T2) та зміною ентропії. Аналогічно будуються інші процеси циклу.