Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы

Уравнение политропного процесса. Политропными называют процессы, протекающие при постоянной теплоемкости: с = const.

Выше были рассмотрены простейшие процессы, в которых один из параметров состояния (р, v, Т и л) оставался постоянным. В общем же случае при процессах, протекающих в тепловых двигателях с подводом или отводом теплоты, изменяются все параметры состояния.

Выведем уравнение для такого общего процесса, воспользовавшись уравнением первого закона термодинамики в виде

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

или Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Подставляя в это уравнение значение dT из продифференцированного уравнения состояния, получаем

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

После приведения подобных с учетом уравнения Майера (1.27) получим

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Разделив обе части полученного равенства на — сг.) pv и обозначив

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

После интегрирования и потенцирования получим

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Уравнение (2.18а) является искомым уравнением общего термодинамического процесса, называемого политропным. Величину п в этом уравнении называют показателем политропы.

Таким образом, политропным называют процесс с произвольным подводом или отводом теплоты, подчиняющийся уравнению pv n = const.

Политропных процессов может быть бесконечное множество, и у каждого будет свое значение п. Оно может быть произвольным в пределах -оо , но постоянным в рассматриваемом процессе.

При некоторых частных значениях п уравнение pv n = const превращается в уравнение рассмотренных четырех простых процессов:

  • • при п = k —>pv k = const (адиабатный процесс);
  • • при п = 1 —>pv = const (изотермический процесс);
  • • при п = 0 —»р = const (изобарный процесс);
  • • при п —» ± оо —>v = const (изохорный процесс).

Внешнее сходство уравнения политропы с уравнением адиабаты позволяет использовать формулы, полученные из уравнения адиабаты, для поли- тропных процессов с заменой в них k на п. Зависимости между параметрами состояния в политропном процессе выражаются следующими формулами: Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Удельная работа изменения объема в политропном процессе определяется следующим образом.

Уравнение первого закона термодинамики для политропного процесса при переходе рабочего тела из состояния 1 в состояние 2

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Значение теплоемкости в политропном процессе может быть найдено из (2.17):

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Отсюда следует, что теплоемкость политропного процесса зависит от свойств рабочего тела и показателя политропы п. Тогда

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

С учетом уравнения Майера ср!, + И (1.27) и ранее выведенного соотношения при определении работы адиабатного процесса

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

очевидно, что формулы для работы в политропном процессе аналогичны (2.16) выведенным для адиабатного процесса и имеют вид

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Изменение внутренней энергии и энтальпии в политропном процессе рассчитывается соответственно по (2.2) и (2.6).

Значение теплоемкости в политропном процессе может быть найдено с помощью (2.17):

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Из (2.21) следует, что теплоемкость политропного процесса зависит от свойств рабочего тела и показателя политропы п.

Количество теплоты, участвующей в политропном процессе, определяется по формуле

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Интегрируя это выражение, получаем

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Все политропные процессы в зависимости от показателя политропы п могут быть разделены на три группы:

Взаимное расположение политроп расширения и сжатия с различными значениями п, проходящими через точку 1, на диаграмме pv приведено на рис. 2.7, а.

Уравнение политропного процесса в координатах Ts получим, если подставим в формулу для ds значение с из (2.21):

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Интегрируя это уравнение, найдем

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Взаимное расположение политроп с различными значениями п, проходящими через точку 1, на диаграмме Ts дано на рис. 2.7, 6.

Исследование политропных процессов. Доля теплоты х, расходуемой в политропном процессе на изменение внутренней энергии, может быть определена из следующего соотношения:

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

а доля теплоты, расходуемой на механическую работу, — по формуле

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Зная эти соотношения и показатель п, можно составить баланс энергии в процессе.

Политропные процессы можно исследовать графически с помощью диаграмм pv и Ts и аналитически по формулам, приведенным выше. При графическом исследовании всю координатную плоскость pv и Ts разбивают на области по признаку знака у величин /, q и Дм (см. рис. 2.7). Любой процесс, идущий вправо от изохоры, является процессом расширения, влево — процессом сжатия. Все процессы, идущие вправо от адиабаты, сопровождаются подводом теплоты, а влево от нее — отводом теплоты. Процессы, идущие вверх по отношению к изотерме, характеризуются повышением температуры и, следовательно, внутренней энергии, а идущие вниз — уменьшением температуры и внутренней энергии.

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Рис. 2.7. Взаимное расположение политропных процессов

При исследовании политропных процессов задаются показатель политропы п, показатель адиабаты к, характеризующий свойство рабочего тела, и указывается, происходит ли процесс расширения (с/г> > 0) или сжатия

(dv 0; dT > 0. Теплота dq = Tds > 0, работа dl = pdv > 0, внутренняя энергия du = cvdT> 0; c > 0.

II группа политроп: 1 0; dp 0. Теплота dq = TdS > 0, работа dl = pdv > 0, внутренняя энергия газа du = cvdT > 0. Так

как dq > 0, и dT > 0, то с = k, dv > 0; dp 0, внутренняя энергия du = cvdT 0.

Схемы преобразования энергии в рассмотренных политропных процессах расширения показаны на рис. 2.8. В процессах сжатия знаки составляющих и направление преобразования энергии изменяются в обратном направлении. Если задан показатель политропы, то может быть найдено процентное соотношение между составляющими энергетического баланса.

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Рис. 2.8. Схемы трансформации энергии в политропных процессах

Рассмотрим примеры процессов расширения воздуха при показателях политропы пЛ = 0,6; п2 = 1,2; и3= 1,6.

Для воздуха показатель адиабаты =1,4.

Доля участвующей в процессе теплоты, идущая на изменение вну тренней энергии, рассчитывается как

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Подставляем вычисленные значения в формулу первого начата термодинамики, представив ее в виде следующих отношений:

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Тогда для процесса с пх = 0,6 получаем баланс энергии в виде 1 = 0,5 + 0,5, т.е. теплота, подводимая к рабочему телу, на 50% преобразуется в работу тела над средой, а на 50% — в увеличение внутренней энергии тела.

При п2 = 1,2 получаем 1 = -1 + 2, т.е. работа тела над средой на 1/2, т.е. на 50%, производится за счет подводимой к телу теплоты и па 50% — за счет уменьшения внутренней энергии тела.

При п3 = 1,6 получаем 1 = 3-2, т.е. внутренняя энергия тела уменьшается на 1/3 за счет отвода теплоты, а на 2/3 — за счет производства телом работы над средой.

Применение уравнения политропы к исследованию действительных процессов. Для исследования действительных процессов сжатия и расширения, протекающих в энергетических установках, производят замену этих процессов близкими к ним политропами. Подобная замена позволяет использовать весь математический аппарат термодинамического исследования.

Применяя представление индицированных реальных процессов в логарифмической системе координат <логарифмическую анаморфозу),действительную кривую линию заменяют прямой. Политропа в этой системе координат выражается прямой

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

с угловым коэффициентом, равным показателю политропы п (рис. 2.9), определяемым как

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

где а — острый угол, образованный прямой процесса с осью абсцисс.

Приближенно величина показателя политропы может быть вычислена и по формуле

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Рис. 2.9. Политропный процесс

В целях повышения точности индикаторная линия может быть заменена рядом отрезков ломаной линии, для каждого из которых определяется свой показатель политропы.

На рис. 2.10 показана кривая сжатия 1— 1’—2, полученная при испытаниях двигателя внутреннего сгорания. Участки 1—1′ и 1’—2 кривой с достаточной степенью приближения могут быть заменены отрезками прямых, образующих углы оц и ос2 с осью абсцисс. Измерением определено: tg с^ = = 1,53 и tg а2 = 1,17.

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Рис. 2.10. Действительная кривая сжатия

Таким образом, действительная кривая сжатия может быть заменена на участке от р< до р’ политропой pv i > 53 = const, а на участке от р’ до р2 политропой рт 1 ’!? = const.

Если возможна меньшая точность расчетов, то вся кривая может быть заменена одной политропой pv x 37 = const, проходящей через начальную и конечную точки процесса.

Содержание
  1. Блог об энергетике
  2. энергетика простыми словами
  3. Основные термодинамические процессы
  4. Изохорный процесс
  5. Изобарный процесс
  6. Изотермический процесс
  7. Адиабатный процесс
  8. Политропный процесс
  9. Политропный процесс | 20+ важных часто задаваемых вопросов и числовых значений
  10. Content
  11. Политропный процесс
  12. Определение политропный процесс
  13. Политропное уравнение | Политропное уравнение состояния
  14. Политропный индекс
  15. Политропные работы
  16. Политропная теплопередача
  17. Политропный против изэнтропического процесса
  18. Политропный процесс против адиабатического процесса
  19. Политропная эффективность
  20. Политропная голова
  21. Политропный процесс для воздуха | Политропный процесс для идеального газа
  22. Примеры политропных процессов
  23. 1. Рассмотрим политропный процесс с индексом политропы. п = (1.1). Начальные условия: P1 = 0, В1 = 0 и заканчивается на P2= 600 кПа, В2 = 0.01 м 3 . Оцените проделанную работу и теплоотдачу.
  24. 2. Поршневой цилиндр содержит кислород при 200 кПа объемом 0.1 м. 3 и при 200 ° С. Масса добавляется так, чтобы газ сжимался с PV. 1.2 = постоянная до конечной температуры 400 ° C. Подсчитайте проделанную работу.
  25. 3. Рассмотрим аргон при 600 кПа, 30 ° C, сжатый до 90 ° C в политропном процессе с n = 1.33. Найдите проделанную работу на Газе.
  26. 4. Предположим, что масса 10 кг ксенона хранится в баллоне при 500 К, 2 МПа, расширение представляет собой политропный процесс (n = 1.28) с конечным давлением 100 кПа. Посчитайте проделанную работу. Учтите, что система имеет постоянную удельную теплоемкость.
  27. 5. Рассмотрим цилиндр-поршень с начальным объемом 0.3, содержащий 5 кг газообразного метана при давлении 200 кПа. Газ сжимают политропно (n = 1.32) до давления 1 МПа и объема 0.005. Рассчитайте теплопередачу во время процесса.
  28. 6. Примите во внимание цилиндр-поршень, содержащий 1 кг метана при 500 кПа, 20 ° C. Газ политропно сжимают до давления 800 кПа. Рассчитайте теплопередачу с показателем n = 1.15.
  29. 7. 1 кг гелия хранится в системе поршень-цилиндр при 303 К, 200 кПа сжимается до 400 К в обратимом политропном процессе с показателем степени n = 1.24. Гелий является идеальным газом, поэтому удельная теплоемкость будет фиксированной. Найдите работу и теплопередачу.
  30. 8. Предположите, что воздух хранится в баллоне объемом 0.3 литра при 3 МПа, 2000 К. Воздух расширяется в соответствии с обратимым политропным процессом с показателем степени n = 1.7, объемное соотношение в этом случае составляет 8: 1. Рассчитайте политропную работу для процесса и сравните ее с адиабатической работой, если процесс расширения следует за обратимым адиабатическим расширением.
  31. 9. В закрытом контейнере содержится 200 л газа при 35 ° C, 120 кПа. Газ сжимается в политропном процессе до температуры 200 ° C, 800 кПа. Найти политропную работу, совершаемую воздухом для n = 1.29.
  32. 10. Масса 12 кг газообразного метана при 150 ° C, 700 кПа подвергается политропному расширению с n = 1.1 до конечной температуры 30 ° C. Найти теплопередачу?
  33. 11. Узел цилиндр-поршень содержит R-134a при 10 ° C; объем 5 литров. Охлаждающая жидкость сжимается до 100 ° C, 3 МПа в соответствии с обратимым политропным процессом. рассчитать проделанную работу и теплоотдачу?
  34. 12. Является ли политропный процесс изотермическим по своей природе?
  35. 13. Обратим ли политропный процесс?
  36. 14. Адиабатический политропный процесс?
  37. 14. Что такое политропная эффективность?
  38. 15. Что такое гамма в политропном процессе?
  39. 16. что такое политропный процесс?
  40. 17. Какие выводы можно сделать для политропного процесса с n = 1?
  41. 18. Что такое неполитропный процесс?
  42. 21. В политропном процессе, когда PV n = константа, температура тоже постоянна?

Видео:30. Политропические процессыСкачать

30. Политропические процессы

Блог об энергетике

Видео:Физика. Термодинамика: Адиабатный процесс. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»Скачать

Физика. Термодинамика: Адиабатный процесс. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»

энергетика простыми словами

Видео:Термодинамика Л3.1. Политропический процесс. Термодинамические циклы и КПДСкачать

Термодинамика Л3.1. Политропический процесс. Термодинамические циклы и КПД

Основные термодинамические процессы

Основными процессами в термодинамике являются:

  • изохорный, протекающий при постоянном объеме;
  • изобарный, протекающий при постоянном давлении;
  • изотермический, происходящий при постоянной температуре;
  • адиабатный, при котором теплообмен с окружающей средой отсутствует;
  • политропный, удовлетворяющий уравнению pv n = const.

Изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы являются частными случаями политропного процесса.

При исследовании термодинамических процессов определяют:

  • уравнение процесса в pv иTs координатах;
  • связь между параметрами состояния газа;
  • изменение внутренней энергии;
  • величину внешней работы;
  • количество подведенной теплоты на осуществление процесса или количество отведенной теплоты.

Изохорный процесс

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts Политропные процессы уравнение процесса в pv и tsПолитропные процессы уравнение процесса в pv и ts

При изохорном процессе выполняется условие v = const.

Из уравнения состояния идеального газа (pv = RT) следует:

т. е. давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре:

Работа расширения в изохорном процессе равна нулю (l = 0), так как объем рабочего тела не меняется (Δv = const).

Количество теплоты, подведенной к рабочему телу в процессе 1-2 при cv = const определяется по формуле:

Т. к.l = 0, то на основании первого закона термодинамики Δu = q, а значит изменение внутренней энергии можно определить по формуле:

Изменение энтропии в изохорном процессе определяется по формуле:

Изобарный процесс

Политропные процессы уравнение процесса в pv и tsПолитропные процессы уравнение процесса в pv и tsПолитропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Изобарным называется процесс, протекающий при постоянном давлении p = const. Из уравнения состояния идеального газа слуедует:

т. е. в изобарном процессе объем газа пропорционален его абсолютной температуре.

Работа будет равна:

Количество теплоты при cp = const определяется по формуле:

Изменение энтропии будет равно:

Изотермический процесс

Политропные процессы уравнение процесса в pv и tsПолитропные процессы уравнение процесса в pv и tsПолитропные процессы уравнение процесса в pv и ts

При изотермическом процессе температура рабочего тела остается постоянной T = const, следовательно:

т. е. давление и объем обратно пропорциональны друг другу, так что при изотермическом сжатии давление газа возрастает, а при расширении – снижается.

Работа процесса будет равна:

Так как температура остается неизменной, то и внутренняя энергия идеального газа в изотермическом процессе остается постоянной (Δu = 0) и вся подводимая к рабочему телу теплота полностью превращается в работу расширения:

При изотермическом сжатии от рабочего тела отводится теплота в количестве, равном затраченной на сжатие работе.

Изменение энтропии равно:

Адиабатный процесс

Политропные процессы уравнение процесса в pv и tsПолитропные процессы уравнение процесса в pv и tsПолитропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Адиабатным называется процесс изменения состояния газа, который происзодит без теплообмена с окружающей средой. Так как dq = 0, то уравнение первого закона термодинамики для адиабатного процесса будет иметь вид:

В адиабатном процессе работа расширения совершается только за счет расходования внутренней энергии газа, а при сжатии, происходящем за счет действия внешних сил, вся совершаемая ими работа идет на увеличение внутренней энергии газа.

Обозначим теплоемкость в адиабатном процессе через cад, и условие dq = 0 выразим следующим образом:

Это условие говорит о том, что теплоемкость в адиабатном процессе равна нулю (cад = 0).

и уравнение кривой адиабатного процесса (адиабаты) в p, v-диаграмме имеет вид:

В этом выражении k носит название показателя адиабаты (так же ее называют коэффициентом Пуассона).

kвыхлопных газов ДВС = 1,33

Из предыдущих формул следует:

Техническая работа адиабатного процесса (lтехн) равна разности энтальпий начала и конца процесса (i1 i2).

Адиабатный процесс, происходящий без внутреннего трения в рабочем теле, называется изоэнтропийным. В T, s-диаграмме он изображается вертикальной линией.

Обычно реальные адиабатные процессы протекают при наличии внутреннего трения в рабочем теле, в результате чего всегда выделяется теплота, которая сообщается самому рабочему телу. В таком случае ds > 0, и процесс называется реальным адиабатным процессом.

Политропный процесс

Политропным называется процесс, который описывается уравнением:

Показатель политропы n может принимать любые значения в пределах от -∞ до +∞, но для данного процесса он является постоянной величиной.

Из уравнения политропного процесса и уравнения Клайперона можно получить выражение, устанавливающее связь между p, vи Tв любых двух точках на политропе:

Работа расширения газа в политропном процессе равна:

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

В случае идеального газа эту формулу можно преобразовать:

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Количество подведенной или отведенной в процессе теплоты определяется с помощью первого закона термодинамики:

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

представляет собой теплоемкость идеального газа в политропном процессе.

При cv, k и n = const cn = const, поэтому политропный процесс иногда определят как процесс с постоянной теплоемкостью.

Политропный процесс имеет обобщающее значение, ибо охватывает всю совокупность основных термодинамических процессов.

Графическое представление политропа в p, v координатах в зависимости от показателя политропа n.

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

pv 0 = const (n = 0) – изобара;

pv = const (n = 1) – изотерма;

p 0 v = const, p 1/∞ v = const, pv ∞ = const – изохора;

n > 0 – гиперболические кривые,

n По материалам моего конспекта лекций по термодинамике и учебника «Основы энергетики». Автор Г. Ф. Быстрицкий. 2-е изд., испр. и доп. — М. :КНОРУС, 2011. — 352 с.

Видео:Обобщение политропных процессовСкачать

Обобщение политропных процессов

Политропный процесс | 20+ важных часто задаваемых вопросов и числовых значений

Видео:Политропный процессСкачать

Политропный процесс

Content

Видео:Лекция №7. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВСкачать

Лекция №7. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ

Политропный процесс

Видео:Физика. МКТ: Графики газовых процессов. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»Скачать

Физика. МКТ: Графики газовых процессов. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»

Определение политропный процесс

Видео:О.Я. Савченко 5.6.28* | Вывод уравнения политропыСкачать

О.Я. Савченко 5.6.28* | Вывод уравнения политропы

Политропное уравнение | Политропное уравнение состояния

Политропный процесс можно определить уравнением

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

показатель степени n называется индексом политропы. Он зависит от материала и варьируется от 1.0 до 1.4. Это метод постоянной удельной теплоемкости, при котором учитывается поглощение тепла газом из-за повышения температуры на единицу.

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Видео:СПРАВОЧНАЯ ЭНТРОПИЯ и удельная теплоемкость за 12 минут!Скачать

СПРАВОЧНАЯ ЭНТРОПИЯ и удельная теплоемкость за 12 минут!

Политропный индекс

  • п nd закон термодинамики. Эти частные случаи используются в тепловом взаимодействии для астрофизики и химической энергии.
  • п = 0: Р = С: Представляет собой изобарический процесс или процесс постоянного давления.
  • n = 1: PV = C: Согласно предположению об идеальном газовом законе, PV = C представляет постоянную температуру или изотермический процесс.
  • 1 0). Как и в циклах сжатия пара, тепло теряется в горячее окружение.
  • п = γ: В предположении закона идеального газа, представляет собой постоянную энтропию, изэнтропический процесс или обратимый адиабатический процесс.
  • γ

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

………………………. Связь между давлением [P] и температурой [T]

Видео:PV-диаграммы термодинамических циклов и политропных процессовСкачать

PV-диаграммы термодинамических циклов и политропных процессов

Политропные работы

Уравнение идеального газа для политропного процесса дается формулой

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Видео:ЧК_МИФ_ФМЛ_30 _ 2_2_5_3. ПОЛИТРОПНЫЕ ПРОЦЕССЫСкачать

ЧК_МИФ_ФМЛ_30 _ 2_2_5_3.   ПОЛИТРОПНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Политропная теплопередача

По данным 1 st закон термодинамики,

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Видео:Политропный процесс / Частные случаи политропного процесса / Термодинамические процессы на pV-диаграммеСкачать

Политропный процесс / Частные случаи политропного процесса / Термодинамические процессы на pV-диаграмме

Политропный против изэнтропического процесса

Политропный процесс — это термодинамический процесс, который подчиняется уравнению

Этот процесс учитывает потери на трение и фактор необратимости процесса. Это реальный процесс, за которым следует газ в определенных условиях.

Изэнтропический процесс, также известный как обратимый адиабатический процесс, представляет собой идеальный процесс, в котором не происходит передача энергии или тепла через границы системы. В этом процессе предполагается, что система имеет изолированную границу. Т.к. теплопередача равна нулю. дQ = 0

Согласно первому закону термодинамика,

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропный процесс против адиабатического процесса

Политропный процесс — это термодинамический процесс, который подчиняется уравнению

Этот процесс учитывает потери на трение и фактор необратимости процесса. Это реальный процесс, за которым следует газ в определенных условиях.

Адиабатический процесс — это особое и специфическое состояние политропного процесса, при котором.

Подобно изэнтропическому процессу, в этом процессе также не происходит передачи энергии или тепла через границы системы. В этом процессе предполагается, что система имеет изолированную границу.

Политропная эффективность

«Политропический КПД, точно определяемый как отношение идеальной работы сжатия для изменения перепада давления в многоступенчатом компрессоре к фактической работе сжатия при изменении перепада давления в многоступенчатом компрессоре».

Проще говоря, это изоэнтропическая эффективность процесса для бесконечно малой ступени многоступенчатого компрессора.

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Где, γ = индекс адиабаты

Pd = Давление нагнетания

Ps = Давление всасывания

Td = Температура подачи

Политропная голова

Политропный напор можно определить как напор, создаваемый центробежным компрессором при политропном сжатии газа или воздуха. Величина развиваемого давления зависит от плотности сжатого газа, и это зависит от изменения плотности газа.

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

γ = индекс адиабаты

zсредний = Средний коэффициент сжимаемости

η = политропная эффективность

Pd = Давление нагнетания

Ps = Давление всасывания

S = удельный вес газа

Ts = Температура всасывания

Политропный процесс для воздуха | Политропный процесс для идеального газа

Считается, что воздух является идеальным газом, и поэтому законы идеального газа применимы к воздуху.

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

………………………. Соотношение между давлением [P] и объемом [V]

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

………………………. Связь между объемом [В] и температурой [Т]

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

………………………. Связь между давлением [P] и температурой [T]

Примеры политропных процессов

1. Рассмотрим политропный процесс с индексом политропы. п = (1.1). Начальные условия: P1 = 0, В1 = 0 и заканчивается на P2= 600 кПа, В2 = 0.01 м 3 . Оцените проделанную работу и теплоотдачу.

Ответ: Работы, выполненные политропным процессом, предоставлены

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Теплопередача определяется выражением

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

2. Поршневой цилиндр содержит кислород при 200 кПа объемом 0.1 м. 3 и при 200 ° С. Масса добавляется так, чтобы газ сжимался с PV. 1.2 = постоянная до конечной температуры 400 ° C. Подсчитайте проделанную работу.

Ответ: Выполненная политропная работа определяется

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

3. Рассмотрим аргон при 600 кПа, 30 ° C, сжатый до 90 ° C в политропном процессе с n = 1.33. Найдите проделанную работу на Газе.

Ответ: Выполненная политропная работа определяется

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

для аргона при 30 ° C составляет 208.1 Дж / кг. K

Принимая m = 1 кг

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

4. Предположим, что масса 10 кг ксенона хранится в баллоне при 500 К, 2 МПа, расширение представляет собой политропный процесс (n = 1.28) с конечным давлением 100 кПа. Посчитайте проделанную работу. Учтите, что система имеет постоянную удельную теплоемкость.

Ответ: Выполненная политропная работа определяется

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

для ксенона при 30 ° C — 63.33 Дж / кг. K

Принимая m = 10 кг

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

5. Рассмотрим цилиндр-поршень с начальным объемом 0.3, содержащий 5 кг газообразного метана при давлении 200 кПа. Газ сжимают политропно (n = 1.32) до давления 1 МПа и объема 0.005. Рассчитайте теплопередачу во время процесса.

Ответ: политропный Теплопередача дан кем-то

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

6. Примите во внимание цилиндр-поршень, содержащий 1 кг метана при 500 кПа, 20 ° C. Газ политропно сжимают до давления 800 кПа. Рассчитайте теплопередачу с показателем n = 1.15.

Ответ: Политропная теплопередача определяется

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Мы знаем, что R для метана = 518.2 Дж / кг. K

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

7. 1 кг гелия хранится в системе поршень-цилиндр при 303 К, 200 кПа сжимается до 400 К в обратимом политропном процессе с показателем степени n = 1.24. Гелий является идеальным газом, поэтому удельная теплоемкость будет фиксированной. Найдите работу и теплопередачу.

Ответ: Выполненная политропная работа определяется

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

R для гелия составляет 2077.1 Дж / кг.

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропная теплопередача определяется выражением

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

8. Предположите, что воздух хранится в баллоне объемом 0.3 литра при 3 МПа, 2000 К. Воздух расширяется в соответствии с обратимым политропным процессом с показателем степени n = 1.7, объемное соотношение в этом случае составляет 8: 1. Рассчитайте политропную работу для процесса и сравните ее с адиабатической работой, если процесс расширения следует за обратимым адиабатическим расширением.

Ответ: Нам дается

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Соотношение между давлением [P] и объемом [V]

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Выполненная политропная работа определяется выражением

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Проделанная адиабатическая работа определяется выражением

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Для процесса расширения Работа, выполняемая посредством обратимого адиабатического процесса, больше, чем Работа, выполняемая посредством обратимого политропного процесса.

9. В закрытом контейнере содержится 200 л газа при 35 ° C, 120 кПа. Газ сжимается в политропном процессе до температуры 200 ° C, 800 кПа. Найти политропную работу, совершаемую воздухом для n = 1.29.

Ответ: соотношение между давлением [P] и объемом [V]

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Выполненная политропная работа определяется выражением

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

10. Масса 12 кг газообразного метана при 150 ° C, 700 кПа подвергается политропному расширению с n = 1.1 до конечной температуры 30 ° C. Найти теплопередачу?

Ответ: Мы знаем, что R для метана = 518.2 Дж / кг. K

Политропная теплопередача определяется выражением

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

11. Узел цилиндр-поршень содержит R-134a при 10 ° C; объем 5 литров. Охлаждающая жидкость сжимается до 100 ° C, 3 МПа в соответствии с обратимым политропным процессом. рассчитать проделанную работу и теплоотдачу?

Ответ: Мы знаем, что R для R-134a = 81.49 Дж / кг. K

Выполненная политропная работа определяется выражением

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропная теплопередача определяется выражением

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

12. Является ли политропный процесс изотермическим по своей природе?

Ответ: Когда n становится 1 для политропного процесса: согласно предположению об идеальном газовом законе, PV = C представляет постоянную температуру или изотермический процесс.

13. Обратим ли политропный процесс?

Ответ: политропные процессы внутренне обратимы. Вот несколько примеров:

п = 0: Р = С: Представляет собой изобарический процесс или процесс постоянного давления.

n = 1: PV = C: Согласно предположению об идеальном газовом законе, PV γ = C представляет постоянную температуру или Изотермический процесс.

п = γ: В предположении закона идеального газа, представляет собой постоянную энтропию, изэнтропический процесс или обратимый адиабатический процесс.

n = Бесконечность: Представляет собой изохорный процесс или процесс постоянного объема.

14. Адиабатический политропный процесс?

Ответ: когда п = γ: В предположении закона идеального газа PV γ = C, представляет постоянную энтропию или изэнтропический процесс или обратимый адиабатический процесс.

14. Что такое политропная эффективность?

Ответ: Политропический КПД можно определить как отношение идеальной работы сжатия к фактической работе сжатия при изменении перепада давления в многоступенчатом компрессоре. Проще говоря, это изоэнтропическая эффективность процесса для бесконечно малой ступени многоступенчатого компрессора.

Проще говоря, это изоэнтропическая эффективность процесса для бесконечно малой ступени многоступенчатого компрессора.

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

Где, γ = индекс адиабаты

Pd = Давление нагнетания

Ps = Давление всасывания

Td = Температура подачи

Ts = Температура всасывания

15. Что такое гамма в политропном процессе?

Ответ: В политропном процессе, когда п = γ: В предположении закона идеального газа PV γ = C, представляет постоянную энтропию или изэнтропический процесс или обратимый адиабатический процесс.

16. что такое политропный процесс?

Ответ: Политропный процесс можно определить уравнением

показатель степени n называется индексом политропы. Он зависит от материала и варьируется от 1.0 до 1.4. Его также называют процессом с постоянной удельной теплотой, при котором тепло, поглощаемое газом, учитываемое из-за повышения температуры на единицу, является постоянным.

17. Какие выводы можно сделать для политропного процесса с n = 1?

Ответ: когда п = 1: PV n = C : Согласно предположению об идеальном газе, закон становится PV = C представляет собой постоянную температуру или изотермический процесс.

18. Что такое неполитропный процесс?

Ответ: Политропный процесс можно определить уравнением PV n = C показатель степени n называется индексом политропы. Когда,

  1. п 0). Как и в циклах сжатия пара, тепло теряется в горячее окружение.
  2. п = γ: В предположении закона идеального газа PV γ = C представляет постоянную энтропию или изэнтропический процесс или обратимый адиабатический процесс.
  3. γn

Политропные процессы уравнение процесса в pv и ts

После появления γ n 0). Как и в циклах сжатия пара, тепло теряется в горячее окружение. Изменение температуры происходит из-за изменения внутренней энергии, а не подводимого тепла. Произведенная работа превышает количество поданного или добавленного тепла. Таким образом, даже если при политропном расширении добавляется тепло, температура газа снижается.

21. В политропном процессе, когда PV n = константа, температура тоже постоянна?

Ответ: В политропном процессе, когда PV n = постоянная, температура остается постоянной только при показателе политропы n = 1. Для n = 1: PV = C: Согласно предположению об идеальном газовом законе, PV = C представляет постоянную температуру или изотермический процесс.

Чтобы узнать о просто поддерживаемой балке (нажмите сюда)и консольная балка (Кликните сюда)

О Хакимуддине Бавангаонвале

Политропные процессы уравнение процесса в pv и tsЯ Хакимуддин Бавангаонвала, инженер-механик, имеющий опыт проектирования и разработки в области механики. Я получил степень магистра технических наук в области проектирования и 2.5 года исследовательского опыта. К настоящему времени опубликованы две исследовательские работы по твердой токарной обработке и конечноэлементному анализу приспособлений для термообработки. Сфера моих интересов — проектирование машин, прочность материалов, теплопередача, теплотехника и т. Д. Владею программным обеспечением CATIA и ANSYS для САПР и CAE. Помимо исследований.
Подключитесь в LinkedIn — https://www.linkedin.com/in/hakimuddin-bawangaonwala

Поделиться или сохранить к себе: