2. Процес 2-3

Далі йде процес 2-3 – процес ізотермічного розширення. Для цього ізотермічного процесу простежується різниця властивостей ідеального газу та водяної пари. Для водяної пари U=ƒ(T,p) і H=φ(T,p), тобто ∆U та ∆H не будуть мати нульового значення:

_∆U_2-3 = m·(u₃ – u₂) = 3·(3016.2 – 2887.5) = 386.1 кДж

_∆H_2-3 = m·(h₃ – h₂) = 3·(3348 - 3306) = 126 кДж

Зміна ентропії в процесі 2-3 відмінна від нуля

_∆S_2-3= m·(s₃ – s₂) = 3·(8.263 – 6.925) = 4.014 кДж/К

За формулою розрахуємо кількість теплоти, що відводиться у процесі

кДж

Згідно І закону термодинаміки

Q = _∆U + L → L_2-3=Q - _∆U_2-3= 2447.784 кДж

Q = _∆H + L_н → L_н2-3=Q - _∆Н_2-3=2707.882 кДж

На основі останніх рівнянь складемо схему енергобалансу.

Зобразимо процес 2-3 у hs-, Ts-, i pv- координатах.

Занесемо отримані дані в таблицю 4.

2. Процес 3-4

Далі йде процес 3-4 – процес ізохоричного відведення теплоти. Здійснимо розрахунок процесу 3-4 подібно до попередніх.

_∆U_3-4 = m·(u₄ – u₃) = 3·(2842 - 3016.2) = -522.6 кДж

_∆H_3-4 = m·(h₄ – h₃) = 3·(3122 - 3348) = -678 кДж

_∆S_3-4= m·(s₄ – s₃) = 3·(8 - 8.263) = -0.789 кДж/К

Особливістю процесу, що протікає при сталому об’ємі, є те, що робота зміни об’єму дорівнює нулю. Враховуючи це, за І законом термодинаміки визначимо теплоту процесу: , Q_3-4 = _∆U_3-4 + L_3-4 → Q_3-4 = _∆U_3-4 = -522.6 кДж

Наявну роботу визначимо із загальної формули:

кДж

Побудуємо схему енергобалансу ізохоричного процесу.

Зобразимо процес 3-4 у hs-, Ts-, i pv- координатах.

Занесемо отримані дані в таблицю 4.

2. Процес 4-5

Наступним процесом циклу є процес ізобарного стиснення 4-5. По аналогії обрахуємо _∆U_4-5, _∆H_4-5,_∆S_{4-5 :}

_∆U_4-5 = m·(u₅ – u₄) = 3·(2614 - 2842) = -684 кДж

_∆H_4-5 = m·(h₅ – h₄) = 3·(2820 - 3122) = -906 кДж

_∆S_4-5= m·(s₅ – s₄) = 3·(7.415 - 8) = -1.755 кДж/К

Особливістю ізобарного процесу є те, що наявна робота процесу має нульове значення. Роботу зміни об’єму знайдемо, використовуючи загальну формулу: , якщо p=const, то:

кДж

Теплоту ізобарного процесу найпростіше обчислити за І законом термодинаміки:

, то Q_4-5 = _∆Н_4-5 + L_н4-5 → Q_4-5 = _∆Н_4-5 = -906 кДж

Схема енергобалансу ізобарного процесу водяної пари нагадує схему енергобалансу ідеального газу.

При зображенні процесу 4-5 кінцева точка 5 визначається на перетині ізобари p₅ і s₅. Знаючи напрям ізобарного процесу, точку 4 знайдемо на перетині лінії процесу з об’ємом v₄. Покажемо цей процес у термодинамічних діаграмах.

Занесемо отримані дані в таблицю 4.

2. Процес 5-1

Ізотерма 5-1 – процес стиснення водяної пари. Здійснимо розрахунок процесу 5-1.

_∆U_5-1 = m·(u₁ – u₅) = 3·(2610 - 2614) = -12 кДж

_∆H_5-1= m·(h₁ – h₅) = 3·(2810 - 2820) = -30 кДж

Обчислимо зміну ентропії в цьому процесі. Вона буде від’ємною.

_∆S_5-1= m·(s₁ – s₅) = 3·(6.925 - 7.415) = -1.47 кДж/К

Розрахуємо кількість теплоти, що відводиться в процесі:

кДж

Згідно І закону термодинаміки

Q = _∆U + L → L _5-1=Q - _∆U _5-1= -646.56 кДж

Q = _∆H + L_н → L_{н 5-1}=Q - _∆Н _5-1=-628,56 кДж

Побудуємо схему енергобалансу ізотермічного процесу.

Зобразимо процес 5-1 у hs-, Ts-, i pv- координатах.

Занесемо отримані дані в таблицю 4.

Дані таблиці 4 свідчать про те, що незалежно від природи робочого тіла властивості параметрів стану та характеристики процесів зберігаються:

_∆U_ц = 0, _∆Н_ц = 0, _∆S_ц = 0, Q_ц ≈ L_ц ≈ L_нц