Решение. Определить изменение энтропии 10 кг двуокиси углерода в процессе сжатия

П-7.3

Решение.

П-7.2

Решение.

П-7.1

Примеры

Определить изменение энтропии 10 кг двуокиси углерода в процессе сжатия. Начальные параметры углекислоты: t₁= 40 ºС,
р₁ =0,2 МПа, конечные: t₂ = 253 ºС, р₂ = 4,5 МПа. При расчете теплоемкости углекислого газа использовать молекулярно-кинетическую теорию.

Принимая теплоемкость двуокиси углерода по молекулярно-кинетической теории и учитывая, что молекула имеет линейную структуру СО₂, имеем (таблица 4):

кДж/(кг·К).

1 кг кислорода при температуре t₁ = 127 ºС расширяется до пятикратного объема, температура его при этом падает до t₂ = 27 ºС.

Определить изменение энтропии. Теплоемкость считать постоянной.

По уравнению (таблица 4):

кДж/(кг·К).

Определить максимальную полезную работу, которая может быть произведена 1 кг кислорода, если его начальное состояние характеризуется параметрами t₁ = 400 ºС и р₁ = 0,1 МПа, а состояние среды – параметрами t₀ = 20 ºС и р₀ = 0,1 МПа.

Представить процесс в диаграммах p-v и T-s.

Максимальная работа, которую произведет при данных условиях кислород, может быть получена лишь при условии перехода его от начального состояния к состоянию среды обратимым путем. Так как температура кислорода в начальном состоянии выше температуры среды, то прежде всего необходимо обратимым процессом снизить температуру кислорода до температуры среды. Таким процессом может явиться только адиабатное расширение кислорода (рис. 5 и 6). При этом конечный объем и конечное давление получают из следующих соотношений:

м³/кг;

м³/кг;

МПа.

После адиабатного расширения необходимо обратимым путем при t = const сжать кислород от давления 0,00542 МПа до давления окружающей среды, т.е. осуществить изотермическое сжатие кислорода до 0,1 МПа. При этом конечный объем кислорода (2.6)

м³/кг.

Максимальную полезную работу находят по формуле (7.6):

=124800 кДж/кг=124,8 кДж/кг.

Рис. 5 Рис. 6

Задача может быть решена также и другим способом. Как видно из рис., величина максимальной полезной работы изображается заштрихованной площадью 1-а-2. эта площадь может быть определена как разность площадей 1-а-b-c и 2-а-b-c.

Пл. 1-а-b-c=пл. 1-a-d-f+пл. с-1-f-0-пл. а-b-0-d =

кДж/кг.

Пл. 2-а-b-c=пл. 2-a-d-e+пл.2- с-0-e-пл.a-b-0-d=а_из= 221,8кДж/кг.

Следовательно,

l_{max(полезн)} =345,8-221,8=124 кДж/кг.

Дата добавления: 2015-05-09