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 10.5 である。圧縮開始時の空気の温度は 310 K、サイクルの最高温度は 2200 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 = 10.5T1 = 310 KT3 = 2200 Kk = 1.4cv = 0.718 kJ/(kg·K)
w = kJ/kg
2.やさしい
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圧縮比 7.5 の理想オットーサイクルで、空気は 15 °C で圧縮行程に入る。 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。 圧縮終わりの温度 T2 を K で求めよ。

r = 7.5T1 = 15 °Ck = 1.4
T2 = K
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 = 2.5 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 = 17rc = 2.5k = 1.4
η = %
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 = 20、締切比は rc = v₃/v₂ = 2.2 である。 圧縮開始時の空気の温度は 320 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。 加熱終わりの温度 T3 を K で求めよ。

r = 20rc = 2.2T1 = 320 Kk = 1.4
T3 = K
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 18 のブレイトンサイクルで運転されている。空気は 295 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 = 18T1 = 295 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 300 K で圧縮機に入り、1200 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 = 1200 Kk = 1.4cp = 1.005 kJ/(kg·K)
wnet = kJ/kg

解答

  1. 1. w = 615.4 kJ/kg
  2. 2. T2 = 645.1 K
  3. 3. η = 60.03 %
  4. 4. T3 = 2333 K
  5. 5. wnet = 410.3 kJ/kg
  6. 6. wnet = 295.6 kJ/kg

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