解答つきガスサイクルワークシート

無料で印刷できるガスサイクルのワークシート:やさしい問題から試験レベルまで 6 問、解答つき。印刷するか PDF で保存できます。

先生方へ: 授業で自由に印刷・コピーしてお使いいただけます。新しいワークシートごとに数値が変わり、専用の解答が付きます。授業ページに ExamProblems へのリンクを載せていただけると嬉しいです。

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1.やさしい
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理想オットーサイクルの圧縮比は 6 である。圧縮開始時の空気の温度は 295 K、サイクルの最高温度は 2400 K である。 冷空気標準の仮定を用いる:空気は比熱一定の理想気体で、k = 1.4、cp = 1.005 kJ/(kg·K)、cv = 0.718 kJ/(kg·K) とする。 空気 1 kg あたりの正味仕事 w を kJ/kg で求めよ。

r = 6T1 = 295 KT3 = 2400 Kk = 1.4cv = 0.718 kJ/(kg·K)
w = kJ/kg
2.やさしい
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理想オットーサイクルの圧縮比は 12 である。 冷空気標準の仮定を用いる:空気は比熱一定の理想気体で、k = 1.4、cp = 1.005 kJ/(kg·K)、cv = 0.718 kJ/(kg·K) とする。 理論熱効率 η をパーセントで求めよ。

r = 12k = 1.4
η = %
3.ふつう
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理想ディーゼルサイクルの圧縮比は r = 17、締切比は rc = v₃/v₂ = 1.8 である。 圧縮開始時の空気の温度は 290 K である。 冷空気標準の仮定を用いる:空気は比熱一定の理想気体で、k = 1.4、cp = 1.005 kJ/(kg·K)、cv = 0.718 kJ/(kg·K) とする。 空気 1 kg あたりの加熱量 qin を kJ/kg で求めよ。

r = 17rc = 1.8T1 = 290 Kk = 1.4cp = 1.005 kJ/(kg·K)
qin = kJ/kg
4.ふつう
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理想ディーゼルサイクルの圧縮比は r = 19、締切比は rc = v₃/v₂ = 1.8 である。 冷空気標準の仮定を用いる:空気は比熱一定の理想気体で、k = 1.4、cp = 1.005 kJ/(kg·K)、cv = 0.718 kJ/(kg·K) とする。 理論熱効率 η をパーセントで求めよ。

r = 19rc = 1.8k = 1.4
η = %
5.むずかしい
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ガスタービン発電設備が、圧縮機の圧力比 8 のブレイトンサイクルで運転されている。空気は 300 K で圧縮機に入り、1400 K でタービンに入る。 圧縮機もタービンも等エントロピー的に作動する。 冷空気標準の仮定を用いる:空気は比熱一定の理想気体で、k = 1.4、cp = 1.005 kJ/(kg·K)、cv = 0.718 kJ/(kg·K) とする。 空気 1 kg あたりの正味仕事 wnet を kJ/kg で求めよ。

rp = 8T1 = 300 KT3 = 1400 Kk = 1.4cp = 1.005 kJ/(kg·K)
wnet = kJ/kg
6.むずかしい
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ガスタービン発電設備が、圧縮機の圧力比 8 のブレイトンサイクルで運転されている。空気は 310 K で圧縮機に入り、1300 K でタービンに入る。 圧縮機もタービンも等エントロピー的に作動する。 冷空気標準の仮定を用いる:空気は比熱一定の理想気体で、k = 1.4、cp = 1.005 kJ/(kg·K)、cv = 0.718 kJ/(kg·K) とする。 空気 1 kg あたりの正味仕事 wnet を kJ/kg で求めよ。

rp = 8T1 = 310 KT3 = 1300 Kk = 1.4cp = 1.005 kJ/(kg·K)
wnet = kJ/kg

解答

  1. 1. w = 659.8 kJ/kg
  2. 2. η = 62.99 %
  3. 3. qin = 724.2 kJ/kg
  4. 4. η = 64.88 %
  5. 5. wnet = 385.6 kJ/kg
  6. 6. wnet = 332.4 kJ/kg

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