Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методическое пособие (Рабочие процессы).doc
Скачиваний:
20
Добавлен:
05.11.2018
Размер:
8.48 Mб
Скачать

6.2. Средние мольные теплоёмкости воздуха и количество тепловой энергии, подведенной к рабочему телу из окружающей среды в изохорном термодинамическом процессе c-y

При окислении топлива выделяется энергия в тепловой форме. Часть топлива окисляется (сгорает) в изохорном процессе c – y.

Подведенное к топливу тепло в этом процессе определим из определения теплоёмкости вещества (уравнение 4.7), уравнения 4.20 и используя аппроксимирующую зависимость для средней мольной изохорной теплоёмкости рабочего тела в диапазонах температур от 0°С до Tc и от 0° до Ty. Заметим, что средняя мольная изохорная теплоёмкость рабочего тела в диапазоне температур 0° - Tc была определена в предыдущем разделе.

MCv(Ty) = 20.0262 + 0.0020291*Ty = 20.0262 + 0.0020291*1264,

MCv(Ty) = 22.592 Дж/(моль*К)

MCv(Tc) = 21.737 Дж/(моль*К).

Тогда, подведенное к рабочему телу тепло из окружающей среды равно

Qc-y = Nмол*(MCv(Ty)* Ty - MCv(Tc)* Tc) =

0.06441*(22.592*1264 – 21.737*843),

Qc-y = 659.7 Дж

Среднюю мольную теплоёмкость рабочего тела в изохорном процессе подвода тепла c-y определим из уравнения

MCvm(Tс - Ty) = (MCv(Ty)* Ty - MCv(Tc)* Tc)/(Ty - Tc) =

= (22.592*1264 – 21.737*843)/(1264 - 843),

MCvm(Tс - Ty) = 24.302 Дж/(моль*К).

6.3. Средние мольные теплоёмкости воздуха и количество тепловой энергии, подведенной к рабочему телу из окружающей среды в изобарном термодинамическом процессе y z

Часть топлива, не сгоревшая ранее в изохорном процессе, окисляется в изобарном термодинамическом процессе y-z.

Как и в предыдущем случае, подведенное к топливу тепло в этом процессе рассчитаем из определения теплоёмкости вещества (уравнение 4.7) и уравнения 4.20. Предварительно из аппроксимирующей зависимости 4.24 определим среднюю мольную изобарную теплоёмкость рабочего тела в диапазонах температур от 0°С до Ty и от 0° до Tz..

MCp(Ty) = 28.340 + 0.002028*Ty = 28.340 + 0.0020291*1264,

MCp(Ty) = 30.906 Дж/(моль*К).

MCp(Tz) = 28.340 + 0.002028*Tz = 28.340 + 0.0020291*1770,

MCp(Tz) = 31.932 Дж/(моль*К).

Qy-z = Nмол*(MCp(Tz)* Tz - MCp(Ty)* Ty) =

= 0.06441*(31.932*1770 – 30.906*1264),

Qy-z = 1124 Дж

Среднюю мольную теплоёмкость рабочего тела в изобарном термодинамическом процессе y-z определим из уравнения 4.21

MCpm(Ty - Tz) = (MCp(Tz)* Tz - MCp(Ty)* Ty)/(Tz - Ty) =

= (31.932*1770 – 30.906*1264)/(1770 – 1264),

MCpm(Ty - Tz) = 34.498 Дж/(моль*К).

6.4. Средние мольные теплоёмкости воздуха и обмен тепловой энергией между рабочим телом и окружающей средой в процессе политропного расширения z-b рабочего тела

По аппроксимирующей зависимости 4.23 определим среднюю мольную изохорную теплоёмкость воздуха для двух диапазонов температур: 0°С –Tz. и 0°С –Tb. Температуры Tz и Tb –это начальная и конечная температуры рабочего тела в процессе политропного расширения

MCv(Tz) = 20.0262 + 0.0020291*Tz = 20.0262 + 0.0020291*1770,

MCv(Tz) = 23.62 Дж/(моль*К);

MCv(Tb) = 20.0262 + 0.0020291*Tb = 20.0262 + 0.0020291*1134,

MCv(Tb) = 22.326 Дж/(моль*К)

По зависимости 4.21 определим среднюю мольную теплоёмкость при постоянном объёме в процессе расширения рабочего тела

MCvm(Tz - Tb) = (MCv(Tz)* Tz -MCv(Tb)* Tb)/(Tz - Tb) =

=(23.62*1770 - 22.326*1134)/(1770 – 1134),

MCvm(Tz - Tb) = 25.918 Дж/(моль*К)

По полученному значению средней мольной теплоёмкости при постоянном объёме из уравнения 4.26а определяем средний показатель адиабаты в процессе расширения

к2 = 1 + R*/MCvm(Tz - Tb) = 1+8.314/25.918,

к2 = 1.32,

а из уравнения 4.25 определяем среднюю мольную теплоёмкость в политропном расширении

MCпm(Tz - Tb) = MCvm*(n2-k2)/(n2-1) = 25.918*(1.20 – 1.32)/0.20,

MCпm(Tz - Tb) = -15.65 Дж/(моль*К)

Отрицательное значение средней мольной теплоёмкости в политропном расширении z-b означает, что в этом процессе по мере расширения и при уменьшении температуры рабочего тела тепловая энергия подводится из окружающей среды к рабочему телу.

Действительно, используя уравнение 4.10, с учётом количества рабочего тела, участвующего в цикле, определяем тепловую энергию, которой рабочее тело обменивается с окружающей средой

Qz-b = N мол *MCпm2*(Tb – Tz) = -0.06441*15.65*(1134 – 1770),

Qz-b = 641.7 Дж

Итак, тепловая энергия, которой обмениваются рабочее тело и окружающая среда, положительна. Напомним, что этот знак соответствует условию n2 < k2. В реальных условиях такое возможно вследствие того, что в процессе расширения рабочего тела в цилиндре двигателя всё ещё догорает топливо, не сгоревшее в предыдущих изохорном и в изобарном процессах.