Воздух из начального состояния 1 изотермически сжимается до состояния 2, а затем в изобарном

Воздух из начального состояния 1 изотермически сжимается до состояния 2, а затем в изобарном процессе расширяется до состояния 3, в котором v3 = v1 . Параметры воздуха в точке 2 p2 = 0,5 МПа и t 2 = 200 0C. Температура воздуха в состоянии 3 t3 =1400 0C. Показать процесс 1-2-3 в pV - и TS -диаграммах. Определить значения p, t, и v кислорода в точках 1, 2, 3. Вычислить удельные работу, теплоту, изменение внутренней энергии и энтропии в процессах 1-2, 2-3, 1-2-3 в целом. Изобарный процесс рассчитать с учетом зависимости теплоемкости воздуха от температуры. Дано: p2=0,5 МПа t2=200 °C t3=1400 °C Найти: параметры в точках 1,2,3 l,Δs, Δu, q

Начнем определение параметров с точки 2:
p2υ2=RT2
где:
R = 260 Дж/(кг·К) – газовая постоянная кислорода
Тогда удельный объем в точке 2:
υ2=RT2p2=260·4730,5·106=0,246 м3кг
В точке 3:
Рассматриваем процесс 2-3
υ2T2=υ3T3
Отсюда удельный объем в точке 3:
υ3=T3·υ2T2=1673·0,246473=0,87 м3кг
Давление в точке 3:
p3=p2=0,5 МПа
проверка
p3=RT3υ3=260·16730,87=5·105 Па=0,5 МПа
В точке 1:
Температура:
T1=T2=200+273=473 К
Удельный объем:
υ1=υ3=0,87 м3кг
Так как процесс изотермический, то:
p1υ1=p2υ2
Отсюда давление:
p1=p2υ2υ1=5·105·0,2460,87=1,414·105 Па
Процесс 1-2:
Удельная работа:
lт12=R·T·lnp1p2=260·473·ln1,414·1055 ·105=-155,3 кДжкг
Изменение внутренней энергии:
Δu12=0
Изменение энтропии:
Δs12=R·lnp1p2=260·ln1,414·1055 ·105=-0,328 кДжкг К
Удельная теплота:
q12=lт12=-155,3 кДжкг
Процесс 2-3:
Удельная работа:
lт23=R·(T3-T2)=260·(1673-473)=312 кДжкг
Изменение внутренней энергии:
Δu23=cv·T3-T2=895·1673-473=1 МПа
где: cv=1155-260=895 кДжкг К
Изменение энтропии:
Δs23=cp·lnv3v2=1155·ln0,870,246=1,459 кДжкг К
где: cp=1155 кДжкг К
Удельная теплота:
q23=cp·T3-T2=1155·1673-473=1,386 МДж
Полное изменение энтропии:
Δs123=Δs12+Δs23=-0,328+1,459=1,131 кДжкг К
Строим процесс 1-2-3 в координатах p – v и T-S ( Рис.1 и Рис.2)
Рис

. 1 – Процесс в p – v координатах
Рис. 2 – Процесс в T – S координатах
Расчет параметров водяного пара
Теоретическая часть
Водяной пар – это газообразное состояние воды.
Влажным воздухом называется смесь сухого воздуха с водяным паром.
Различают следующие состояния водяного пара:
влажный пар;
сухой насыщенный пар;
перегретый пар.
Влажный пар – насыщенный пар, содержащий в себе одноименную жидкость в виде взвешенных мелкодисперсных частиц