94

Zadanie 4.1.14

Obieg turbiny gazowej składa się z izentropy sprężania w sprężarce, izoba-rycznego ogrzewania w nagrzewnicy, izentropy rozprężania w turbinie i izoba-ry chłodzenia w chłodnicy. Maksymalna i minimalna temperatura obiegu wynosi odpowiednio 900 K i 300 K, spręż sprężarki równy jest 5, zaś moc turbiny I MW. Czynnikiem realizującym obieg jest dwuatomowy gaz doskonały. Jaka jest teoretyczna sprawność obiegu? Jaką moc dawałby silnik Carnota pracujący pomiędzy źródłami o temperaturach 900 K i 300 K i pobierający tę samą ilość ciepła?

Odpowiedź: 36,86%; 1808,65 kW.

Zadanie 4.1.15

W turbinie gazowej rozpręża się mieszanina C0₂ i N₂ w nieodwracalnej przemianie adiabatycznej. Stosunek udziałów molowych azotu i dwutlenku węgla równy jest 9, zaś molowy wydatek mieszaniny 0,1 kmol/s. Parametry czynnika przed turbiną wynoszą: ciśnienie 1 MPa i temperatura 500 K, zaś za turbiną odpowiednio 0,2 MPa i 350 K. Stosunek ciepeł właściwych k = 4/3 dla gazu trójatomowego. Zakładając, że mieszanina jest gazem doskonałym, obliczyć:

(1)    sprawność izentropową turbiny, zdefiniowaną jako stosunek mocy rozprężania adiabatycznego do mocy rozprężania izentropowego. Pominąć zmiany energii kinetycznej i potencjalnej czynnika;

(2)    przyrost entropii gazu w ciągu sekundy w nieodwracalnym procesie rozprężania.

Odpowiedź: 82,3%; 285,4 W/K.

Zadanie 4.1.16

5 moli mieszaniny C0₂ i N₂ o początkowej temperaturze 400 K i początkowym ciśnieniu p_{ podlega trzem kolejnym przemianom:

—    izotermicznemu rozprężaniu do ciśnienia 0,6 MPa;

—    politropowemu ochładzaniu do temperatury 300 K i ciśnienia 0,3 MPa;

—    pewnej przemianie nieodwracalnej, której końcowe parametry wynoszą: ciśnienie 0,6 MPa, temperatura 390 K.

Przyrost entropii czynnika w przemianie nieodwracalnej jest dwa razy mniejszy niż w przemianie izotermicznej. Zakładając, że mieszanina jest gazem doskonałym, obliczyć skład molowy (udziały molowe) mieszaniny oraz ciepło przemiany politropowej.

Odpowiedź: 76,9% N₂ i 23,1% C0₂ oraz -5,02 kJ ciepła.

Zadanie 4.1.17

Mieszanina o objętościowym składzie 60% He i 40% 0₂ została izentropo-wo sprężona od ciśnienia 0,1 MPa do 15 MPa, a następnie izochorycznie