MMVF01 Termodynamik och strömningslära Repetitionsfr˚agor ...

3 → 4 T ökar, s ökar, tillfört värme qin 34;
4 → 5 T ökar, s ökar, tillfört värme qin 45;
5 → 1 T 1 = T 5 , s ökar; tillfört värme qin 51.
Observera att isokoren 3 → 4 lutar mer (uppåt) än isobaren 4 → 5.
Termisk verkningsgrad: η th = 1 − q out /q in , där q in = qin 34 + q45 in + q51 in och q out = qout.
12
9.2 En arbetskrävande (cyklisk) kretsprocess med en perfekt gas består av följande internt reversibla
delprocesser:
1 → 2 isobar värmetillförsel,
2 → 3 adiabatisk kompression,
3 → 4 isobar värmeavgivning,
4 → 1 isoterm expansion.
(a) Rita upp processen i P -v– och T -s–diagram.
(b) Markera värmeutbyten samt ange med hjälp av dessa ett uttryck på processens köldfaktor.
Arbetskrävande process d.v.s. moturs rotation i både P -v– och T -s–diagram.
P -v–diagram:
1 → 2 P 2 = P 1 , v ökar, tillfört värme qin 12;
2 → 3 P ökar, v minskar;
3 → 4 P 4 = P 3 , v minskar, bortfört värme q 34
out;
in .
4 → 1 P minskar, v ökar; tillfört värme q 41
Observera att isentropen 2 → 3 lutar mer (nedåt) än isotermen 4 → 1.
T -s–diagram:
1 → 2 T ökar, s ökar, tillfört värme qin 12;
2 → 3 T ökar, s 3 = s 2 ;
3 → 4 T minskar, s minskar, bortfört värme q 34
4 → 1 T 1 = T 4 , s ökar, tillfört värme q 41
in .
Köldfaktor: COP R = q in /w net,in = q in /(q out − q in ), där q in = q 12
in + q41 in och q out = q 34
out.
out;
9.3 Ange de fyra antaganden (air-standard assumptions) som tillämpas vid de ideala förbränningsmotorprocesserna.
(1) Arbetsmediet antas vara ren luft som kontinuerligt cirkulerar i ett slutet system. Luften uppträder som
en ideal gas, (2) Alla delprocesser är internt reversibla, (3) Förbränningen (omvandling bunden kemisk
energi till inre energi) tänks ersatt med motsvarande värmetillförsel från en värmekälla, (4) Utblåsningen
tänks ersatt med en värmeavgivning som återställer arbetsmediet till sitt insugningstillstånd. (s. 502)
9.4 Betrakta en cylinder till en kolvmotor. Definiera och illustrera med figur:
(a) slaglängd
Sträckan mellan kolvens övre och undre vändläge. (Fig. 9-10, s. 503)
(b) slagvolym
Skillnaden mellan cylindervolymerna vid nedre och övre vändläget. (Fig. 9-11a, s. 503)
(c) dödvolym (skadligt rum).
Resterande volym i cylindern vid kolvens övre vändläge. (Fig. 9-11b, s. 503)
9.5 Definiera för förbränningsmotorerna
(a) kompressionsförhållande r
= kvot mellan cylinderns maximala och minimala volym, r = V BDC /V TDC . (s. 503, Fig. 9-19)
(b) insprutningsförhållande r c
= kvot mellan cylinderns volym efter och före förbränningen. (s. 511, Fig. 9-24)
(c) medeleffektivt tryck MEP
= kvot mellan nettoarbetet ut och skillnaden mellan cylinderns maximala och minimala volym, MEP =
W net,out /(V BDC − V TDC ). (s. 503/4, Fig. 9-12)
Illustrera med figur.
9.6 Betrakta den ideala Dieselcykeln med en perfekt gas som arbetsmedium i ett slutet system.
(a) Illustrera processen schematiskt i P -v- resp. T -s-diagram. Markera värmeutbyten.
(b) Härled ett uttryck på processens termiska verkningsgrad vid givet kompressionsförhållande
r, insprutningsförhållande r c och k = c p /c v . Isentropsamband, perfekt gas: P v k =
konst.
(a) Fig. 9-21: 1 → 2 isentrop kompression; 2 → 3 isobar värmetillförsel; 3 → 4 isentrop expansion; 4 → 1
isokor värmebortförsel. Isokoren lutar mer uppåt än isobaren i T -s–diagrammet.
(b) 1 → 2: T 1 /T 2 = 1/r k−1 , där r = v 1 /v 2 ; 2 → 3: q in = c p (T 3 − T 2 ), r c = v 3 /v 2 = T 3 /T 2 ; 3 → 4:
10