Гидравлика и теплотехника ТТ.128

Помощь он-лайн только по предварительной записи

ТТ.128

Часть задач есть решенные, контакты

 Задача № 1

Задан объемный состав газовой смеси: , , . Определить массовый и мольный составы смеси, кажущуюся молекулярную массу, газовую постоянную, удельный объём и плотность смеси при давлении смеси p и температуре смеси t. Определить также массовую, объемную и мольную теплоемкость смеси. При этом считать теплоемкость не зависящей от температуры, а мольные теплоемкости компонентов соответственно равны:

 Задача № 2

Для отопления гаража используют трубу, по которой протекает горячая вода. Рассчитать конвективный коэффициент теплоотдачи и конвективный тепловой поток от трубы к воздуху в гараже, если наружный диаметр и длина трубы соответственно равны dн и l. Температура поверхности трубы tc, при этом температура воздуха в гараже должна составлять tв. Данные для расчета принять по табл. 2.1. Теплофизические свойства воздуха определить по табл. 2.2.

 Задача № 3

Задан состав твердого топлива на рабочую массу в %. Определить теоретически необходимое количество воздуха для горения, а также по формуле Д.И. Менделеева  низшую и высшую теплоту сгорания топлива, объемы и состав продуктов сгорания при αв, а также энтальпию продуктов сгорания при температуре . Данные для расчета принять по табл. 3.1.

 Задача № 4

Определить литровую мощность и удельный индикаторный расход топлива четырехцилиндрового (i = 4) четырехтактного (τ = 4) двигателя, если среднее индикаторное давление равно Pi (Па). Диаметр цилиндра D = 0,12 м, ход поршня S = 0,1 м, угловая скорость вращения коленчатого вала ω, (рад/с), механический ηм и удельный расход топлива g = 0,008 кг/с.

Данные для расчета принять по табл. 4.1.

 Задача № 5

Одноцилиндровый одноступенчатый поршневой компрессор сжимает воздух от атмосферного давления p1 = 0,1 МПа до требуемого давления р2. Определить эффективную мощность привода компрессора и необходимую мощность электродвигателя с запасом 10 % на перегрузку, если диаметр цилиндра D (м), ход поршня S (м), частота вращения вала N (об/с), относительный объем вредного пространства δ = 0,05, показатель политропы расширения остающегося во вредном объеме газа m, коэффициент, учитывающий, уменьшение давления газа при всасывании, ηp =0,94 и эффективный адиабатный КПД компрессора ηе.ад = 0,75.

Данные для расчета принять по табл. 5.1.

Часть задач есть решенные, контакты


Рубрика: Гидравлика, Задачи, Термодинамика и теплотехника | Метки: , , , , | Добавить комментарий

Гидравлика Р.176

Р.176

Есть готовые решения этих задач, контакты

 Задание 1.2

Горизонтальный цилиндрический резервуар длиной L, днища которого представляют собой полусферы радиусов r= D/2, заполнен водой под давлением (рис. 1.4).

1.4

Задание 1.5

Вертикальный щит (рис. 1.9), составленный из шести досок одинаковой ширины а, сдерживает столб воды высотой h. Ширина щита равна b.

1.9

Задание 2.7

Рассчитать водопроводную сеть из новых стальных труб, показанную на рисунке 2.11,и определить высоту водо­напорной башни при условии, что скорости в трубах должны быть 1,2 υ1,5 м/с. Геодезические отметки принять ратными:А=9, В=5, С=6,D=11, Е=10,F=10, а удельные расходы на участках АВ и СD соответственно qав =0,12 л/с* м и qcд =0,08 л/с* м. Свободный напор в точках водопотребления должен быть не менее 8 м.

Необходимые данные для расчета приведены в таблице 2.14.

1.7

Задание 2.10

Рассчитать водопроводную сеть из стальных труб (рис. 2.14), если напор насоса, установленного в начале сети, равен Hδ=40 м.

1

Задание 3.5

В резервуар, имеющий в боковой стенке отверстие диа­метром d (рис. 3.5), поступает Q м3/ч воды.

Определить, до какой высоты Н будет подниматься вода в резервуаре. За какое время резервуар опорожнится на полови­ну, если приток воды в него прекратится. Дно резервуара квадратное со стороной с=400 мм.

Исходные данные для расчета взять из таблицы 3.12.

3.5

Задание 3.9

Рассчитать кривую подпора, возникающую в трапецеи­дальном канале, при следующих исходных данных: Q =6,6 м3/с, b=5,0 м, т=1,5, i=0,0006, n=0,025, h1, h2 Числовые значения глубин h1и h2 взять из таблицы 3.25.

Задачу решить по способу Б. А. Бахметьева.

Задание 4.5

Определить расход при истечении из-под щита, установ­ленного в канале прямоугольного сечения, если Н, с, b и hб за­даны. Скорость подхода υ0=0,85 м/с.

Есть готовые решения этих задач, контакты

Рубрика: Гидравлика, Задачи | Метки: , , , , , | Добавить комментарий

Теория горения и взрыва 2

Теория горения и взрыва 2

АГПС МЧС России

Часть задач есть решенные, контакты

  • 1.1. Расчет количества воздуха, необходимого для горения веществ

Пример  1. Определить теоретические массу и объем воздуха, необходимого для горения 1 м3 метана при нормальных условиях.

Пример  2. Определить теоретический объем воздуха, необходимого для горения 1 кг бензола.

Пример 3. Определить объем и массу воздуха, необходимого для горения 1 кг органической массы состава: С – 60%, Н – 5%, О – 25%, N – 5%, W – 5% (влажноcть), если коэффициент избытка воздуха α = 2,5; температура воздуха 305 К, давление 99500 Па.

Пример 4. Определить объем воздуха, необходимого для горения 5 м3 смеси газов, состоящих из 20% СН4; 40% C2H2; 10% CO; 5% N2 и 25% O2, если коэффициент избытка воздуха равен 1,8.

Пример 5. Определить коэффициент избытка воздуха при горении уксусной кислоты, если на горение 1 кг поступило 3 м3 воздуха.

Пример 6. Определить объем воздуха, пошедшего на окисление 1 м3 аммиака, если в продуктах горения содержание кислорода составило 18%.

Пример 7. Определить объем окислительной среды, состоящей из 60% O2 и 40% N2, необходимый для горения 1 кг изопропилового спирта, если ее температура равна 295 К, давление 62,0 кПа.

Пример 8. Определить массу динитротолуола, C7H6(NO2)2, сгоревшего в герметичном объеме 100 м3, если содержание кислорода в продуктах горения составило 12%.

  1. Определить массу и объем (теоретический) воздуха, необходимого для горения 1 кг метилового, этилового, пропилового и амилового спиртов. Построить график зависимости объема воздуха от молекулярной массы спирта.
  2. Определить теоретический объем воздуха, необходимого для горения 1 м3 метана, этана, пропана, бутана и пентана. Построить график зависимости объема воздуха от положения вещества в гомологическом ряду (содержания углерода в молекуле вещества).
  3. Определить теоретическую массу воздуха, пошедшего на горение 1 кг метана, метилового спирта, муравьиного альдегида, муравьиной кислоты. Объяснить причину влияния состава вещества на объем воздуха, требуемого для их горения.
  4. Определить объем и массу воздуха, пошедшего на горение 1 кг древесины состава: С – 47%, Н – 8%, O – 40%, W – 5%, если коэффициент избытка воздуха равен 2,8; давление 900 ГПа, температура 285 К.
  5. Сколько воздуха, кг, поступило на горение 1 кг углерода, если в продуктах горения содержание кислорода составило 17%?
  6. Сколько воздуха, кг, требуется подать на сжигание 200 м3 генераторного газа состава: СО – 29%, Н2 – 14%, СН4 – 3%, СО2 — 6,5%, N2 — 45%, О2 — 2,5%, если коэффициент избытка воздуха равен 2,5?
  7. Определить количество сгоревшего толуола, кг, в помещении объемом 400 м3 если после пожара при отсутствии газообмена установлено, что содержание кислорода снизилось до 17%.
  8. Сколько хлора, м3, поступило на горение 300 м3 водорода, если в продуктах горения избыток окислителя составил 80 м3?
  9. Определить избыток воздуха в продуктах горения газовой смеси состава: СО – 15%, С4H10 – 45% О2 – 30%, N2 –10%, если коэффициент избытка воздуха равен 1,9.
  10. Сколько окислительной среды, м3, состоящей из 50% кислорода и 50% азота, необходимо для горения 8 кг этилацетата, если коэффициент избытка равен 1,2; температура 265 К, давление 850 ГПа.
  11. Определить коэффициент избытка окислительной среды, состоящей из 70% кислорода и 30% азота, если при горении серы содержание кислорода снизилось до 55%. Определить количество сгоревшей серы (кг), если объем помещения равен 180 м3.
  12. Сколько антрацита (принять, что содержание углерода равно 100%) сгорело в помещении объемом 150 м3, если прекращение горения наступило при снижении кислорода до 13%. Газообмен не учитывать.
  13. Рассчитать массовый и объемный расход воздуха, необходимый для горения газового фонтана дебитом 30 млн. м3/сут., состоящего из СН4 – 80%, СО2 – 10%, H2S – 5%, O2 – 5% при температуре воздуха 27°С и давлении 105 кПа.

1.2. Расчет объема и состава продуктов горения

Пример 1. Какое количество продуктов горения выделится при сгорании 1 м3 ацетилена в воздухе, если температура горения составила 1450 К.

Пример 2. Определить объем продуктов горения при сгорании 1 кг фенола, если температура горения 1200 К, давление 95 000 Па, коэффициент избытка воздуха 1,5.

Пример 3. Определить объем продуктов горения при сгорании 1 кг органической массы состава: С – 55%, O – 13%, Н – 5%, S – 7%, N – 3%, W – 17%, если температура горения 1170 К, коэффициент избытка воздуха – 1,3.

Пример 4. Рассчитать объем продуктов горения при cгорании 1 м3 газовой смеси, состоящей из С3Н6 – 70%, С3Н8 – 10%, СО2 – 5%, О2 – 15%, если температура горения 1300 К, коэффициент избытка воздуха 2,8. Температура окружающей среды 298 К.

Пример 5. Определить состав продуктов горения метилэтилкетона.

Пример 6. Определить объем и состав (% об.) продуктов горения 1 кг минерального масла состава: С — 85%, H — 15%, если температура горения 1450 К, коэффициент избытка воздуха 1,9.

Пример 7. Определить количество сгоревшего ацетона, кг, если объем выделившейся двуокиси углерода, приведенный к нормальным условиям, составил 50 м3.

Пример 8. Определить количество сгоревшей органической массы состава: С – 58%, O – 22%, Н – 8%, N – 2%, W – 10% в помещении объемом 350 м3, если содержание двуокиси углерода составило 5%.

Пример 9. Определить время, когда содержание двуокиси углерода в помещении объемом 480 м3 в результате горения древесины (С – 45%, Н – 50%, O – 42%, W – 8%) составило 8%, если удельная массовая скорость выгорания древесины 0,008 кг/(м2 · с), а поверхность горения 38 м2. При решении газообмен с окружающей средой не учитывать, разбавлением в результате выделения продуктов горения пренебречь.

  1. Определить объем и состав (% об.) продуктов горения 1 м3 этилена, пропилена, бутилена, если температура горения 1800 К, давление 98 000 Па. Построить график зависимости объема продуктов горения и содержания отдельных компонентов от молекулярной массы горючего.
  2. Определить объем продуктов горения и содержание паров воды и кислорода при горении 1 кг гексана, гептана, октана, декана, если температура горения 1300 К, давление 10 1325 ГПа, коэффициент избытка воздуха при горении 1,8. Построить график зависимости объема продуктов горения и содержания кислорода от молекулярной массы горючего.
  3. Определить объем и состав продуктов горения 10 кг древесины состава C – 49%, H – 6%, O – 44%, N – 1%, если температура горения 1250 К, коэффициент избытка воздуха 1,6.
  4. Сколько продуктов горения, приведенных к нормальным условиям, образуется в результате сгорания 25 м3 газовой смеси состава Н2 – 45%, C4H10 – 20%, CO – 5%, NH3 – 15%, O2 – 15%, если горение протекало при коэффициенте избытка воздуха, равном 3,2?
  5. Определить, сколько сырой нефти состава: С – 85%, H – 10%, S – 5% выгорело в объеме 2500 м3, если содержание сернистого газа составило 2,5 м3. Рассчитать, при каком содержании кислорода наступило прекращение горения.
  6. Через какое время содержание СО2 в помещении объемом 300 м3 в результате горения гексанола с поверхности 8 м2 составит 7%? Массовая скорость выгорания гексана 0,06 кг/(м2 · с).
  7. Определить содержание SO2 (% об.) в объеме 1200 м3 на 0,5 м2 и 4 мин горения нефти состава: C – 82%, H – 8%, S – 10%, если ее скорость выгорания с площади 5 м2 составила 0,4 кг/(м2 · с). Построить график зависимости содержания сернистого газа от времени горения.
  8. Определить объем выделившихся на 5-й мин после воспламенения продуктов горения газовой смеси состава: С2H2 – 30%, H2 – 22%, O2 – 15%, H2S – 18%, CO2 – 15% и содержание двуокиси углерода, если коэффициент избытка воздуха – 1,5, температура горения 1300 К. Расход газа 5 м3/с, температура газа 295 К.
  • 1.3. Расчет теплоты сгорания веществ

Пример 1. Определить низшую теплоту сгорания уксусной кислоты, если теплота ее образования 485,6 кДж/моль.

Пример 2. Рассчитать низшую теплоту сгорания органической массы состава: С – 62%, H — 8%, O – 28%, S – 2%.

Пример 3. Определить низшую теплоту сгорания газовой смеси, состоящей из СН4 – 40%, С4Н10 – 20%, O2 – 15%, H2S – 5%, NH3 – 10%, CO2 – 10%.

Пример 4. Рассчитать теплоту сгорания 1 м3 стехиометрической гексановоздушной смеси.

Пример 5. Определить интенсивность тепловыделения на пожаре органической массы (состав в примере 2), если скорость выгорания 0,015 кг/(м2 · с), а площадь пожара 150 м2.

  1. Определить низшую теплоту сгорания 1 м3 этана, пропана, бутана, пентана и гексана. Построить зависимость Qн от молекулярной массы горючего. Теплота образования горючих веществ: этана 88,4 кДж/моль, пропана 109,4 кДж/моль, бутана 232,4 кДж/моль, пентана 184,4 кДж/моль, гексана 211,2 кДж/моль.
  2. Рассчитать теплоту сгорания 1 м3 ацетилено-воздушной смеси на нижнем и верхнем концентрационных пределах воспламенения, а также при стехиометрической концентрации. Концентрационные пределы воспламенения (КПВ) ацетилена равны 2,0-81,0%.

П р и м е ч а н и е. Построить график зависимости низшей теплоты сгорания от концентрации горючего в воздухе. При расчете теплоты сгорания смеси на ВКПВ необходимо учесть, что только часть горючего способна полностью окислиться в воздухе, остальное количество горючего не вступит в реакцию горения вследствие недостатка окислителя.

  1. Определить низшую теплоту сгорания 1 кг древесины состава С – 49%, Н – 8%, O – 43%. Какова удельная интенсивность тепловыделения на пожаре, если массовая скорость выгорания составляет 0,01 кг/(м2 · с)?
  2. Для условия предыдущей задачи определить изменение теплоты сгорания и удельной интенсивности тепловыделения при содержании влаги в древесине (сверх 100%) в количестве 3,5, 10 и 15%. Скорость выгорания влажной древесины соответственно снизится до 0,009, 0,008, 0,006 и 0,005 кг/(м2 · c). Построить график зависимости Qн и q от содержания влаги в горючем материале.

П р и м е ч а н и е. Для решения задачи необходимо пересчитать состав древесины о учетом влаги таким образом, чтобы содержание всех компонентов равнялось 100%.

  1. Определить интенсивность тепловыделения, кВт, при горении газовой смеси состава: СО – 15%, С4H8 – 40%, O2 – 20%, Н2 –14%, CO2 – 11%, если скорость истечении 0,8 м3/с.
  • 1.4. Расчет температуры горения и взрыва

Пример 1. Определить адиабатическую температуру горения этилового спирта в воздухе.

Пример 2. Определить адиабатическую температуру горения органической массы, состоящей из С – 60%, Н – 7%, О – 25%, W – 8%.

Пример 3. Рассчитать действительную температуру горения фенола (ΔHобр = 4,2 кДж/моль), если потери тепла излучением составили 25% от Qн, а коэффициент избытка воздуха при горении 2,2.

Пример 4. Рассчитать температуру взрыва метановоздушной смеси стехиометрического состава.

  1. Определить, как изменяется адиабатическая температура горения в гомологическом ряду предельных углеводородов (на примере метана, пропана, пентана и гептана). Построить график зависимости температурыгорения от молекулярной массы горючего вещества.
  1. Определить, как изменяется адиабатическая температура горения древесины состава: C – 49%, H – 8%, O – 43%, если содержание влаги (сверх 100%) cоставляет 0,5, 15%. Построить график зависимости температуры горения от влажности горючего.

П р и м е ч а н и е. При решении задачи необходимо состав древесины пересчитать так, чтобы количество всех компонентов (в том числе и воды) составляло 100%.

  1. Определить, как изменится адиабатическая температура горения бензола в воздухе и окислительной среде, содержащей 25, 30, и 40% кислорода. Построить график зависимости температуры горения от содержания кислорода.
  2. Рассчитать действительную температуру горения газовой смеси, состоящей из 45% H2, 30% C3H8, 15% O2, 10% N2, если потери тепла составили 30% от QН, а коэффициент избытка воздуха при горении равен 1,8.
  3. Определить количество сгоревшего антрацита (С = 100%) в помещении объемом 180 м3, если среднеобъемная температура возросла с 305 до 625 К.
  4. Рассчитать действительную температуру горения бутановоздушной смеси стехиометрической концентрации на нижнем концентрационном пределе воспламенения (1,9% бутана и 98,1% воздуха), если потери тепла излучением составили 20% от низшей теплоты сгорания.
  5. Определить, как изменится температура горения ацетилена при разбавлении его азотом в количестве 10, 20, 30%, если потери тепла излучением составляют 25% от низшей теплоты сгорания, коэффициент избытка воздуха 1,2. Построить график зависимости температуры от содержания азота в ацетилене.
  6. Определить время горения толуола, при котором температура в помещении объемом 400 м3 повысится с 295 до 375 К, если скорость его выгорания 0,015 кг/(м2 · с), а площадь пожара 50 м2. При расчете пренебречь приращением объема продуктов горения над расходуемым воздухом.

Глава 2. Концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения)

Пример 1. По предельной теплоте сгорания определить нижний концентрационный предел воспламенения бутана в воздухе.

Пример 2. Определить концентрационные пределы воспламенения этилена в воздухе.

Пример 3. Определить концентрационные пределы воспламенения насыщенных паров метанола в воздухе, если известно, что его температурные пределы составляют 280 312 К. Атмосферное давление нормальное.

Пример 4. Определить концентрационные пределы воспламенения газовой смеси, состоящей 40% пропана, 50% бутана и 10% пропилена.

Пример 5. Каково минимальное количество диэтилового эфира, кг, способное при испарении в емкости объемом 350 м3 создать взрывоопасную концентрацию?

Пример 6. Определить, возможно ли образование взрывоопасной концентрации в объеме 50 м3 при испарении 1 кг гексана, если температура окружающей среды 300 К.

Пример 7. Определить, образуется ли взрывоопасная концентрация насыщенных паров над поверхностью резервуара, содержащего 60% диэтилового эфира (ДЭ) и 40% этилового спирта (ЭС), при температуре 245 К?

Пример 8. Рассчитать безопасную концентрацию кислорода при разбавлении углекислым газом смеси паров ацетона в воздухе.

Пример 9. Рассчитать параметры точки флегматизации (МФК, МВС, концентрацию горючего) при разбавлении бутановоздушной смеси диоксидом углерода. Расчет проведем по уравнениям (2.11)÷(2.13). Запишем уравнение химической реакции окисления бутана до СО и Н2О С4Н10 + 4,5О2 + 4,5 · 3,76 N2 = 4СО + 5Н2О + 4,5 · 3,76N2.

  1. По предельной теплоте сгорания определить, как изменится нижний концентрационный предел воспламенения в воздухе от положения предельных углеводородов (этан, пропан, бутан, гептан, гексан) в гомологическом ряду. Построить график зависимости НКПВ от молекулярной массы горючего.
  2. По аппроксимационной формуле рассчитать, как изменяются концентрационные пределы жирных спиртов (метилового, этилового, гексилового, октилового) в воздухе. Построить график зависимости нижнего и верхнего пределов воспламенения от молекулярной массы горючего.
  3. Определить концентрационные пределы восплеменения сероуглерода при атмосферном давлении, равном 99000 Па, если его температурные пределы составляют 223-299 К.
  4. Рассчитать концентрационные пределы воспламенения бензола, если его температурные пределы составляют 259–283 К. Определить ошибку расчета.
  5. Определить концентрационные пределы воспламенения парогазовой смеси, состоящей из 20% этана, 60% этилена 20% паров этилового спирта.
  6. Определить концентрационные пределы воспламенения в воздухе смеси паров, состоящей из 50 % бензола, 35% толуола и 15% фенола при увеличении температуры с 298 до 373 К.
  7. Определить, образуется ли взрывоопасная концентрация при испарении в помещении объемом 220 м3 15 кг деканола, если температура 310 К, давление 110500 Па.
  8. Определить, возможно ли образование взрывоопасной концентрации при температуре 298 К над поверхностью жидкой фазы, состоящей из 25% уксуснометилового эфира, 40% уксусного альдегида и 35% амилового спирта.
  9. Определить состав двухкомпонентой газовой смеси, cостоящей из паров аммиака и сероводорода, если известно, что ее нижний концентрационный предел воспламенения в воздухе составляет 5,8%.
  10. Определить безопасную концентрацию кислорода при разбавлении паров уксуснопропилового эфира (Δ= 513,7 · 103 кДж/моль) в воздухе двуокисью углерода, водяным паром и азотом. Объяснить причину различной флегматизирующей эффективности инертных газов.

Глава 3. Температурные показатели пожарной опасно

  • 3.1. Расчет температурных пределов распространения пламени (воспламенения)

Пример 1. Определить ТПВ метилового спирта, если температура его кипения равна 65°С.

Пример 2. Определить температурные пределы воспламенения ацетона, если его концентрационные пределы в воздухе равны 2,2 — 13,0%. Атмосферное давление нормальное.

  1. Определить температурные пределы воспламенения в гомологическом ряду жирных углеводородов: бутан, пентан, гексан, октан, температуры кипения которых соответственно равны 273,5, 309, 341,7, 398,7 К. Построить график изменения ТПВ от положения горючего в гомологическом ряду.
  2. Сравнить температурные пределы воспламенения n-бутиловых эфиров муравьиной и уксусной кислот. На основании полученных данных сделать вывод от их сравнительной пожарной опасности. Температура кипения бутилформиата равна 379,8 К, а бутилацетата 399 К.
  3. Определить температурные пределы воспламенения бутил- бензола по его концентрационным пределам. Значения последних рассчитать по аппроксимационной формуле.
  4. По концентрационным пределам воспламенения, значения которых следует установить по аппроксимационной формуле, определить температурные пределы воспламенения ацетона и метиэтилкетона. По результатам расчета сделать вывод о сравнительной пожарной опасности этих веществ.

 3.2. Расчет температур вспышки и воспламенения

Пример 1. По формуле В.И. Блинова определить температуру воспламенения бутилового спирта.

Пример 2. По формуле Элея определить температуру вспышки бензола в закрытом тигле.

  1. По формуле В.И. Блинова определить температуру вспышки в открытом сосуде уксусно-метилового эфира.
  2. По формуле В.И. Блинова рассчитать температуру воспламенения бензола.
  3. По формуле Элея рассчитать температуру вспышки 2-метилгексана (tКИП = 90,1°С).
  4. Рассчитать температуру вспышки в закрытом тигле стирола (С8Н8) по формулам В.И. Блинова и Элея. Оценить точность расчета, если ТВС стирола по справочным данным равна 303 К.
  5. Определить температуру вспышки в закрытом тигле акриловой кислоты по формулам В.И. Блинова и Элея.
  • 3.3. Расчет стандартной температуры самовоспламенения

Пример 1. Рассчитать температуру самовоспламенения 2,2- диметилгексана.

Пример 2. Рассчитать температуру самовоспламенения изопропилового спирта.

Пример 3. Определить температуру самовоспламенения вещества 1-метил-4-этилбензола.

  1. Рассчитать температуру самовоспламенения нормального бутилового спирта, вторичного бутилового спирта и третичного бутилового спирта. Сделать вывод о влиянии разветвления углеродной цепи на температуру самовоспламенения.
  2. Определить температуру самовоспламенения этана, бутана, гексана, декана. Построить график зависимости температуры самовоспламенения от их положения в гомологическом ряду.
  3. Определить температуру самовоспламенения веществ: 2-метил-4-изопропилгептана и 2-метил-4-изопропилгептанола. Сделать вывод о сравнительной пожарной опасности предельных углеводородов и предельных одноатомных спиртов.
  4. Рассчитать температуру самовоспламенения веществ: толуола и 1,4-диизопропилбензола и сделать вывод о влиянии длины боковой цепи на сравнительную пожарную опасность ароматических соединений.
  5. Рассчитать температуру самовоспламенения октана, октанола-1 и этилбензола и сделать вывод о влиянии строения вещества на их сравнительную пожарную опасность.

Глава 4. ПАРАМЕТРЫ ВЗРЫВА ПАРОГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

  • 4.1. Расчет максимального давления взрыва

Пример 1. Рассчитать максимальное давление взрыва бутановоздушной смеси стехиометрического состава. На момент взрыва давление и температура были близки к нормальным условиям (Р0 = 105 Па, Т = 273 К). Температура взрыва 2905 К.

Пример 1. Рассчитать максимальное давление взрыва бутановоздушной смеси стехиометрического состава. На момент взрыва давление и температура были близки к нормальным условиям (Р0 = 105 Па, Т = 273 К). Температура взрыва 2905 К.

  • 4.2. Расчет тротилового эквивалента взрыва и безопасного расстояния по действию воздушных ударных волн

Пример 1. Рассчитать тротиловый эквивалент взрыва бутана.

Пример 2. Рассчитать тротиловый эквивалент возможного аварийного взрыва 20 кг бутана с воздухом:

а) в технологическом оборудовании,

б) в облаке.

Пример 3. Для случаев взрывов, рассмотренных в примере 2, рассчитать безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.

  1. Определить тротиловый эквивалент аварийного взрыва облака из смеси паров ацетона с воздухом и безопасное расстояние по действию ударной волны взрыва. Концентрация паров горючего в смеси 0,2 кг/м3. Объем облака 2500 м3.
  2. Определить количество взорвавшихся паров бензола, если после аварии отмечены разрушения на расстоянии 100 м от эпицентра взрыва. Взрыв произошел в помещении.
  3. Определить возможность разрушения металлического резервуара, рассчитанного на давление 5×105 Па, при взрыве паров толуола.

Часть задач есть решенные, контакты

Рубрика: Задачи, Теория горения и взрыва | Метки: , , , , , , , | Добавить комментарий

Технологическая термодинамика ТТ.127

ТТ.127

Часть задач есть решенные, контакты

1. Термодинамические параметры

1.1. Слиток свинца, имеющего плотность ρ = 11,3 г/см3, объемом V = 1 дм3 взвешен при помощи пружинных весов на полюсе, где ускорение свободного падения g90º = 9,8324 м/с2. Каков вес свинца, выраженный в ньютонах и в килограмм-силах? Что покажут пружинные весы на экваторе, где g0º = 9,780 м/с2?

1.2. Манометр, установленный в открытой кабине самолета, находящегося на земле, и измеряющий давление масла, показывает 6 кгс/см2 при показаниях барометра 752 мм рт.ст.

  1. Каково абсолютное давление масла, выраженное в ньютонах на квадратный метр, килограмм илах на квадратный сантиметр, мегапаскалях, миллиметрах ртутного столба, миллиметрах водяного столба?
  2. Каковы будут показания манометра в этих же единицах после подъема самолета на некоторую высоту, где атмосферное давление В = 442,5 мм рт.ст., если абсолютное давление остается неизменным?

Ускорение свободного падения [gм = 0,98055 м/с2] считать нормальным и не зависящим от высоты подъема самолета. Плотность ртути и воды принимать соответственно при 0º и 4ºС:

ρНg0ºС = 13,596 · 103 кг/м3;               ρНg4ºС = 1,0 · 103 кг/м3.

1.3. В конденсаторе паровой турбины поддерживается абсолютное давление р = 0,004 МПа. Каковы показания вакуумметров, проградуированных в килоньютонах на квадратный метр, миллиметрах ртутного столба и в английских фунтах на квадратный дюйм, если в одном случае показания барометра составляют 735 мм рт.ст., а в другом – 764 мм рт.ст.?

1.4. Цилиндр диаметром d = 200 мм [рис. П.1.1]* плотно закрыт подвешенным на пружине поршнем, условно невесомым и скользящим без трения. В цилиндре образован вакуум, составляющий ω = 90% барометрического давления В = 0,101 МПа. Определить силу F натяжения пружины, если поршень неподвижен.

1.5. Для измерения малых избыточных давлений или небольших разряжений применяются микроманометры. Принципиальная схема прибора представлена на рис. П.1.2. Определить абсолютное давление в воздухопроводе 1, если длина столба l жидкости в трубке микроманометра 2, наклоненной под углом α = 30º, равна 180 мм. Рабочая жидкость – спирт плотностью ρ = 0,8 г/см3. Показание барометра 0,1020 МПа. Давление выразить в мегапаскалях, миллиметрах ртутного столба и в килограмм-силах на квадратный сантиметр.

1.3. В паросборнике находится водяной пар в количестве 300 кг. Определить объем паросборника, если удельный объем пара ν = 20,2 г/см3.

1.7. Объем баллона, содержащего газ под давлением р = 1,2 · 105 Па, составляет V = 6 л. Каким станет давление ρ2 газа в баллоне, если его соединить с другим баллоном объемом V* = 10 л, практически не содержащим газа [температура остается постоянной]?

1.8. В баллон емкостью V = 12 л поместили m1 = 1,5 кг азота при температуре t2 = 327ºС. Какое давление ρ2 будет создавать азот в баллоне при температуре t2 = 50ºС, если 35% азота будет выпущено? Каково будет начальное давление р1?

1.9. На дне сосуда, заполненного воздухом, лежит полный стальной шарик радиусом r = 2 см. Масса шарика mм = 5 г. До какого давления р надо сжать воздух в сосуде, чтобы шарик поднялся вверх? Считать, что воздух при больших давлениях подчиняется уравнению газового состояния. Температура воздуха t = 20ºС = const (сжатия воздуха происходит достаточно медленно).

1.10. При нагревании газа на 1 К при постоянном давлении его объем увеличился на 0,005 первоначального.  При какой температуре находился газ?

1.11. Два баллона соединены трубкой с краном. В первом баллоне газ находится под давлением р1 = 2 · 105 Па, во втором – под давлением р2 = 1,2 · 105 Па. Емкость первого баллона V = 2 л, второго V = 6 л. Температура газов в обоих баллонах одинакова. Какое давление установится в баллонах, если открыть кран?

1.12. На какой глубине радиус пузырька воздуха вдвое меньше, чем у поверхности воды, если барометрическое давление у поверхности равно р2?

1.13. Цилиндр с газом разделен на четыре камеры тремя навесными поршнями (рис. П.1.3). В каждой секции находится газ, состояние которого характеризуется параметрами р1V1Т1, р2V2Т2, р3V3Т3. Каковы будут объемы и давления в каждой секции после того, как освободить поршни и дать им возможность свободно двигаться, а температуру изменить до Т2?

1.14. В U-образной трубке, запаянной с одного конца, высота столба воздуха l = 300 мм, а высота столба ртути h0 = 110 мм (рис. П.1.4). В правое колено долили столько ртути, что ее уровень поднялся на Δh0 = 40 мм. Насколько поднялся уровень ртути в левом колене? Атмосферное давление р0 = 1,01 · 105 Па (760 мм рт.ст.).

1.15. После погружения металлической трубки в резервуар с водой оказалось, что уровень воды в трубке поднялся на высоту 0,75 м при длине трубки 0,95 м. Определить глубину погружения трубки в резервуар Н, если барометрическое давление В = 750 мм рт.ст.

2. Законы идеальных газов. Уравнение состояния

2.1. Начальное состояние азота задано параметрами t = 200ºС, ν = 1,9 м3/кг. Азот нагревается при постоянном давлении, причем объем азота увеличивается до 5,7 м3/кг. Определить конечную температуру.

2.2. В цилиндре с подвижным поршнем находится кислород при t = 80ºС и разрежение (вакуум), равном 427 гПа. При постоянной температуре кислород сжимается до избыточного давления ризб = 1,2 МПа. Барометрическое давление В = 993 гПа. Во сколько раз уменьшится объем кислорода?

2.3. Баллон емкостью V, наполненный газом при давлении р и температуре Т взвесили, причем его вес оказался равным Р. Из баллона откачали часть газа, после чего давление упало до р1 при той же температуре. Вес баллона в этом случае оказался равным Р1. Определить плотность газа при нормальных условиях.

2.4. В комнате объемом V1 = 60 м3 температура поднялась с t1 = 17º до t2 = 27ºС. Давление при этом изменилось от р1 = 1,03 · 105 Па до р2 = 1,03 · 105 Па (среднюю массу одного киломоля воздуха принять равной μ = 29 кг/кмоль) На какую величину Δm изменилась  масса воздуха в комнате?

2.5. Плотность пара некоторого соединения углерода с водородом равна ρ = 3 кг/м3 при температуре 43ºС и давлении 99 · 103 Па. Какова молекулярная масса этого соединения?

2.6. Определить температуру газа, находящегося в закрытом баллоне, если его давление, увеличилось на 0,4% первоначального при нагревании на ΔТ = 1 К.

2.7. Сколько ртути войдет в стеклянный баллончик объемом V0, нагретый до температуры t0, при его остывании до t1, если плотность ртути при t1 равна ρ (рис. П.1.5)?

2.8. Тонкостенный резиновый шар собственным весом Р = 0,6 Н наполнен неоном и погружен в озеро на глубину h = 120 м. Найти массу неона, если шар находится в положении равновесия. Атмосферное давление р0 = 1,03 · 105 Па температура в глубине озера t = + 4ºC. Натяжением резины пренебречь.

2.9. По газопроводной трубе идет углекислый газ при давлении р = 4,9 · 105 Па и температуре t = 21ºС. Какова скорость ν движения газа в трубе, если за время τ = 10 мин протекает m = 3 кг углекислого газа, а площадь сечения трубы S = 5 см2?

2.10. Стеклянная запаянная с одного конца трубка длиной l = 20 см, содержащая некоторое количество воздуха, погружена в ртуть так, что над поверхностью выступает l1 = 15 см трубки. Уровень ртути в трубке при 0ºС выше уровня ртути в сосуде на h1 = 5 см. На сколько градусов нужно было нагреть воздух в трубке, чтобы он мог занять весь объем трубки? Атмосферное давление р = 105 Па, уровень ртути в сосуде считать неизменным (рис. П.1.6).

2.11. Вертикально расположенный цилиндрический сосуд разделен на две равные части тяжелым теплонепроницаемым поршнем, который может скользить без трения. В верхней половине находится m1 граммов водорода при температуре Т1, нижней части – m2 граммов кислорода при температуре Т2. Сосуд перевернул. Чтобы поршень по-прежнему делил сосуд на две равные части, водород пришлось нагреть до температуры Т3. Температура кислорода осталась прежней. Определить, до какой температуры необходимо было нагреть водород и каково давление водорода в первом и втором случаях если вес поршня – Р, его сечение – S.

2.12. Абсолютное давление азота в сосуде при комнатной температуре (Г = 20º) р = 2,2 МПа. В сосуде азот нагревают, причем известно, что предельное избыточное давление, при котором возможна безопасная работа ризб = 6 МПа. Определить температуру, до которой возможно нагревание азота. Барометрическое давление В = 1000 гПа.

2.13. Определить плотность воздуха и водорода при нормальных условиях.

2.14. Определить для азота и водорода коэффициент изотермического сжатия , если эти газы находятся при параметрах р = 1,2 МПа и t = 430ºС.

2.15. Определить численное значение коэффициента теплового расширения α =  и термического коэффициента давления  для кислорода и окиси углерода, если эти газы находятся при параметрах р = 1,2 МПа и t = 430ºC.

2.15. Определить удельный объем кислорода при давлении 2,3 МПа и температуре 280ºС. Задачу решить в Международной системе единиц.

2.16. Определить массу воздуха, находящегося в комнате площадью 25 м2 высотой 3,2 м. Принять, что температура воздуха в комнате t = 22ºС, а барометрическое давление В = 986,5 гПа.

2.17. Определить плотность азота при давлении 1 и 6 МПа. Температура азота t = 400ºС.

2.18. Чему равна плотность воздуха при параметрах t = 20ºС и р = 1,5 МПа?

2.19. Давление водяных паров в воздухе комнаты равно 2 кПа. Сколько содержится водяного пара в комнате? Площадь комнаты 25 м2, высота 3 м, температура воздуха 2ºС.

2.20. В комнате площадью 35 м2 и высотой 3,1 м воздух находится при t = 23ºС и барометрическом давлении В = 973 гПа. Какое количество воздуха проникнет с улицы в комнату, если барометрическое давление увеличится до В = 1013 гПа? Температура воздуха остается постоянной.

2.21. При измерении расхода воздуха с помощью дроссельной шайбы было зафиксировано, что при р = 1000 гПа и t = 20ºС расход воздуха равен 24 дм3/мин. Определить массовый расход воздуха в килограммах в минуту и объемный расход в кубических метрах в минуту при нормальных условиях.

2.22. Производительность воздушного компрессора при нормальных условиях Vк = 500 м3/ч. Чем равна массовая производительность компрессора?

2.23. 0,03 м3 кислорода, отнесенного к нормальным условиям находится в сосуде емкостью 650 см3. Определить показания манометра, измеряющего давление в этом сосуде, если температура кислорода t = 200ºС. Атмосферное давление В = 1016 гПа.

2.24. Компрессор подает кислород в резервную емкостью 3 м3, избыточное давление в резервуаре увеличивается при этом от 0,01 до 0,6 МПа а температура газа – от 15º до 30ºС. Определить массу поданного компрессором кислорода. Барометрическое давление В = 993 гПа.

2.25. Масса пустого баллон для аргона емкостью 40 дм3 равна 64 кг. Определить массу баллона с аргоном, если при температуре t = 15ºС баллон наполняют газом до давления р = 15 МПа. Как изменится давление аргона, если баллон внести в помещение с температурой t = 25ºС?

2.26. В сосуде объемом 5 м3 находится воздух при барометрическом давлении В = 0,1 МПа и температуре 300ºС. Затем воздух выкачивается до тех пор, пока в сосуде не образуется вакуум, равный 80 гПа. Температура воздуха после выкачивания остается той же. Сколько воздуха выкачано? Чему будет равно давление в сосуде после выкачивания, если оставшийся воздух охладить до температуры t = 20ºС?

2.27. В большой сосуд с водой опрокинут стеклянный стакан (рис. П.1.7). Уровень воды внутри и вне стакана одинаков. Расстояние от дна стакана до уровня воды равно l. Температура воздуха – Т1, атмосферное давление – р0. На какую высоту изменится уровень воды в стакане при понижении температуры до Т2 и повышении атмосферного давления до р02? Изменением уровня воды в сосуде пренебречь.

2.28. Оболочка воздушного шара с массой m и объемом V, на 8/9 наполнена водородом при температуре Т1 и давлении р1. Какая масса водорода выйдет из оболочки и как изменится подъемна сила водорода, наполняющего оболочку, на высоте, где давление и температура равны р2 и Т2 (при подъеме водород может выходить через отверстие в нижней части оболочки)?

2.29. Цилиндрический сосуд с газом разделен поршнем на две камеры. Состояние газа в обеих камерах характеризуется соответственно параметрами р1, V1, Т1 и р2, V2, Т2. При каком давлении поршень будет находиться в равновесии, если его освободить, газ в первой камере нагреть, а во второй – охладить на ΔТ (нагревом поршня пренебречь)?

2.30. Два сосуда, содержащие одинаковые массы одного газа соединены трубкой с краном. В первом сосуде давление р1 = 5 · 103 Н/м2, во втором – р2 = 8 · 103 Н/м2. Какое давление установится после открытия крана, если температура останется неизменной?

2.31. Средняя квадратичная скорость молекул некоторого газа νс.м = 450 м/с. Давление газа р = 7 · 104 Н/м2. Найти плотность газа ρ при этих условиях.

2.32. В сосуде находится V = 2 · 10-3 м3 воды при температуре t = 47ºС. Найти давление внутри сосуда при условии, что силы взаимодействия между молекулами внезапно исчезли.

2.33. В дне сосуда, из которого выкачан воздух до давления р1, проделано малое отверстие. С какой скоростью начнет врываться в сосуд воздух, если атмосферное давление – р0 и плотность воздуха ρ (рис. П.1.8).

2.34. При температуре t = 207ºС масса m = 2,5 кг некоторого газа занимает объем V = 0,3 м3. Определить давление газа, если удельная теплоемкость ср = 519 Дж/(кг · К) и γ = 1,67.

2.35. Некоторый газ при нормальных условиях имеет плотность р = 0,0894 кг/м3. Определить его удельные теплоемкости ср, сν, а также найти, какой это газ?

 3. 1-й закон термодинамики

3.1. При испытании двигателей для определения мощности необходимо их тормозить (рис. П.1.9). При этом работа, произведенная двигателем, расходуется на преодоление сил трения и превращается в теплоту, часть которой (примерно 20%) рассеивается в окружающей среде, а остальная часть отводится охлаждающей тормоз водой. Сколько воды необходимо подводить к тормозу за 1 ч, если крутящий момент на валу Мкр = 2000 Дж, частота вращения n = 1500 об/мин, а допустимое повышение температуры воды ΔТ = 35 К? Теплоемкость воды принять равной 4,1868 кДж/(кг · К).

3.2. Проводится испытание двигателя, во время которого двигатель вместо того, чтобы принимать полезную нагрузку, тормозится. На сколько градусов нагреется охлаждающая тормоз вода, если крутящий момент двигателя равен 5 кДж, а частота вращения – 1500 об/мин? Известно, что к колодкам тормоза, подводится 10 т/ч воды при температуре 15ºС. Предполагается, что вся работа двигателя превращается к теплоту трения.

3.3. Какое количество охлаждающей воды следует подавать на колодки испытательного тормоза в 1 ч, если мощность двигателя 55 кВт, температура охлаждающей воды 10ºС, а предельно допустимая температура воды на выходе 80ºС? Часть теплоты трения (20%) рассеивается в окружающей среде.

3.4. При торможении двигателя охлаждающая тормозные колодки вода нагревается на 30 К. Расход воды mв = 1500 кг/ч. Определить мощность двигателя, если 25% теплоты трения рассеивается в окружающей среде.

3.5. Испытание двигателя ведется при помощи присоединенного к нему генератора. Напряжение на клеммах генератора постоянного тока u = 220 В, сила тока l = 50 А, к.п.д. генератора ηг = 0,98. Определить мощность двигателя на валу.

3.6. Определить к.п.д. двигателя автомобиля мощностью 44,0 кВт при расходе топлива 7,4 кг/ч. Теплоту сгорания топлива  принять равной 40 МДж/кг.

3.7. Мощность электростанции на выходных шинах составляет 12 МВт. Какое количество топлива В, кг/ч, сжигается в топках котлов электростанции, если все потери энергии на станции составляют 70%, а теплота сгорания топлива = 30 МДж/кг.

3.8. На электростанции мощностью N = 100 МВт сжигается топлива с теплотой сгорания  = 30 МДж/кг. Коэффициент полезного действия станция η= = 33,0%. Определить часовой расход топлива В.

3.9. Паровая турбина расходует 0,00110 кг пара на получение 1 кДж электроэнергии. На производство 1 кг пара необходимых параметров затрачивается 3300 кДж. Определить к.п.д. паротурбинной установки.

3.10. Определить термический к.п.д. четырехпроцессного цикла, если работа и теплота, участвующие в каждой процессе равны,

Процесс 1 2 3 4
l, кДж/кг 3 10 -8 0
q, кДж/кг 30 -10 -20 5

3.11. Состояние газа под поршнем цилиндра определяется точкой l на рис. П.1.10. Газ переводится в состояние 2 один раз по пути 1 а 2 и второй – по пути 1 b 2. Определить будут ли отличаться в этих процессах количества подведенной и отведенной теплоты и если да, то насколько. Известно, что давления в точках 1 и 2 равны 0,1 и 0,5 МПа соответственно, а изменение объема V2V1 = 0,5 м3.

3.12. Какова стоимость энергии, необходимой для того, чтобы поднять 1 т оборудования на вершину телевизионной башни высотой 516 м, если цена электроэнергии составляет 2 коп/(кВт · ч), а к.п.д. подъемного механизма η = 0,85?

3.13. В процессе расширения давление и объем идеального газа связаны соотношением рνk = const, где k = 1,4. Показать, что работа расширения от р1, ν1 до р2, ν2 определяется уравнением l =  (р1ν1р2ν2), и вычислить ее, если р1 = 1,2 МПа, ν1 = 0,1 м3/кг и р2 = 0,2 МПа, ν2 = 0,360 м3/кг.

3.14. В канале произвольной формы (рис. П.1.11) течет воздух в количестве 5 кг/с. На входе в канал энтальпия газа, скорость потока и высота входного сечения над произвольной горизонтальной плоскостью соответственно равны h1 = 293 кДж/кг, ω1 = 30 м/с х1 = 30 м, на выходе из канала h2 = 300 кДж/кг, ω2 = 15 м/с, х2 = 10 м. Протекая в канале, газ получает извне энергию в форме теплоты в количестве 30 кДж/с. Какую техническую работу совершает поток газа?

3.15. Воздушный компрессор сжимает 129 кг/ч воздуха. Установлено, что при сжатии энтальпия воздуха увеличивается на 17 МДж/ч, а энтальпия охлаждающей компрессор воды – на 10 МДж/ч. Пренебрегая потерями и изменением кинетической и потенциальной энергии найти мощность привода компрессора.

3.16. Газ, состояние которого определяется на р, ν – диаграмме (рис. П.1.12) точкой l, переводится в состояние 2 по пути 1 с 2. При этом к газу подводится 8 кДж энергии в виде теплоты и от газа получается 30 кДж работы. Затем этот же газ возвращается в исходное состояние в процессе, который описывается кривой 2 а 1. Сколько энергии нужно подвести в некотором другой процессе 1 d 2, чтобы от газа получить 10 кДж работы? Сколько нужно подвести или отвести теплоты в процессе 2 а 1, если на сжатие расходуется 50 кДж энергии в форме работы?

3.17. Газ, имеющий массу m = 1 кг, находится под поршнем цилиндра в состоянии (рис. П.13) с параметрами р1 = 0,5 МПа и ν1 = 0,100 кг/м3. Он может перейти в состояние 2 с параметрами р2 = 0,1 МПа и ν2 = 0,262 кг/м3 посредством процесса 1 а 2 или 1 b 2. Процесс 1 а 2 протекает без теплообмена, его уравнение р = сν-5/3. Процесс 1 b 2 характерен тем, что при его осуществлении теплота сначала подводится к газу, а затем отводится от него. В процессе 1 b 2 давление зависит от объема линейно. Определить работу, которую совершает газ, если происходит процесс 1 а 2. Какое количество теплоты, подведенное к газу в процессе 1 b 2 или отведенное, больше по своему абсолютному значению и насколько?

3.18. Центробежный компрессор сжимает 100 кг/ч азота. При сжатии энтальпия азота увеличится на 200 кДж/кг. Какова должна быть мощность привода компрессора, если теплообменом с окружающей средой и изменением кинетической и потенциальной энергии сжимаемого азота пренебречь?

4. Газовые смеси. Процессы изменения состояния газа

4.1. В закрытом сосуде емкостью V = 2 м3 находится m1 = 2,7 кг воды и m2 = 3,2 кг кислорода. Найти давление в сосуде при температуре t = 527ºС, зная что в этих условиях вся вода превращается в пар (считать, что пар в данном случае подчиняется законам идеального газа).

4.2. Найти плотность воздуха при давлении р0 = 1 · 105 Па и температуре t = 13ºС, считая что в воздухе содержится 23,6 вес. % кислорода (О2) и 76,4 вес. % азота (N2). Найти парциальные давления кислорода и азота при этих условиях.

4.3. В сосуде находится смесь азота и водорода. При температуре Т, когда азот полностью диссоциирован на атомы, давление равно р (диссоциацией водорода пренебречь). При температуре 3Т, когда оба газа полностью диссоциированы, давление в сосуде равно 4р. Каково отношение масс водорода и азота в смеси?

4.4. Газ с массой m1 и молекулярным весом μ1 смешали с газом, масса которого равна m2, а молекулярный вес – μ2. Найти кажущийся молекулярный вес смеси.

4.5. Определить плотность смеси газа и кажущийся вес смеси, состоящей из m1 кислорода, m2 водорода и m3 углекислого газа, при температуре Т и давлении р.

4.6. Газ массой m = 15 кг, молекулы которого состоят из атомов водорода и углерода, содержит N = 5,64 · 1026 молекул. Определить массу атомов углерода и водорода, входящих в молекулу этого газа.

4.7. Найти отношение средних квадратичных скоростей молекул гелия и азота при одинаковых температурах.

4.8. Какое число молекул двихатомного газа содержится в сосуде объемом V = 20 см3 при давлении р = 1,05 · 104 Па и температуре t = 27ºС? Какой энергией теплового движения обладают эти молекулы?

4.9. Определить число молекул в 1 мм3 воды; массу молекулы воды; диаметр молекулы воды, считая условно, что молекулы воды шарообразны и соприкасаются.

4.10. Найти отношение ср/сν смеси газов, состоящей из m1 = 20 г гелия и m2 = 8 г водорода.

4.11. Разность удельных теплоемкостей некоторого двухатомного газа срсν = 260 Дж/(кг · К). Найти массу одного киломоля газа и его удельные теплоемкости.

4.12. Плотность смеси азота и водорода при температуре t = 47ºС и давлении р = 2,03 · 105 Па равна ρ = 0,3 кг/м3. Какова концентрация молекул водорода в смеси?

4.13. Смесь идеальных газов состоит из m1 кг газа 1, m2 кг газа 2 и m2 кг газа 3. Определить чему равно давление смеси, если объем смеси газов равен Vсм, а температура смеси Тсм.

4.14. Смесь 10 кг кислорода и 15 кг азота имеет давление ,3 МПа и температуру 27ºС. Определить, мольные доли z1 каждого газа в смеси, кажущуюся молекулярную массу смеси, удельную газовую постоянную, общий объем смеси, парциальные давления и объемы.

4.15. В сосуде находится смесь состоящая из одного киломоля кислорода и двух киломолей азота при р1 = 0,1 МПа и t1 = 30ºС. Эта смесь охлаждается при постоянном объеме до температуры t2 = 10ºС. Определить изменение внутренней энергии смеси.

4.16. Воздух, если считать, что он является смесью только азота и кислорода, имеет следующий объемный состав: = 79,0%; = 21,0%. Определить массовые доли азота и кислорода в воздухе, вычислить газовую постоянную воздуха.

4.17. Воздух объемом 0,3 м3 смешивается с 0,5 кг углекислого газа. Оба газа до смешения имели параметры р = 0,5 МПа и t = 45ºС. Определить парциальное давление углекислого газа.

4.18. Дымовые газы имеют следующий массовый состав:  = 16,1%;  = 7,5%;  = 76,4%. Рассчитать энтальпию kсм этих газов, отнесенную к 1 кг смеси при t = 800ºС и отсчитанную от 0ºС.

4.19. Рассчитать истинную теплоемкость ср смеси паров двуокиси углерода и воды. Массовая доля двуокиси углерода  = 0,9383. Расчет произвести, пользуясь таблицами приложения 2 для температур 200º и 400ºС.

4.20. Энергетические установки, работающие по парогазовому циклу, в качестве рабочего тела используют смесь водяного пара и горячих продуктов сгорания топлива. Массовая доля продуктов сгорания топлива g = 0,7. Принять, что продукты сгорания обладают свойствами воздуха. Определить теплоемкость ср смеси при температурах 500 и 800ºС, а также удельный объем смеси при р = 0,1 МПа и t = 500ºС (таблицы приложения 2).

4.21. В сосуде находится смесь газов, образовавшаяся в результате смешения 10 кг азота, 3 кг аргона и 27 кг двуокиси углерода. Определить мольный состав смеси, ее удельный объем при нормальных условиях, кажущуюся мольную массу смеси газовую постоянную, отнесенную к одному кубическому метру при нормальных условиях.

4.22. Влажный воздух представляет собой смесь сухого воздуха и водяного пара. Известно, что на каждый килограмм сухого воздуха во влажном воздухе содержится d г водяного пара. Определить массовые и объемные доли сухого воздуха и водяного пара, плотность при нормальных условиях, газовую постоянную, отнесенную к 1 кг, и кажущуюся мольную массу смеси, если d = 10 г/кг сухого воздуха.

4.23. Объемный состав горючего газа:  = 10%;  = 45%;  = 35%;  = 4%;  = 3%;  = 3%. Определить кажущуюся мольную массу, плотность, удельный объем при нормальных условиях, массовую газовую постоянную R, парциальное давление метана в процентах и массовые доли содержания компонентов.

4.24. Смесь газов, образовавшихся при сжигании 1 кг мазута в топке парового котла, имеет состав, определенный парциальными объемами составляющих: = 1,85 м3;  = 0,77 м3;  = 12,78 м3. Определить массовые доли и парциальные давления составляющих, если общее давление р = 0,1 МПа.

4.25. Сосуд разделен перегородкой на две части, объемы которых V1 = 1,5 м3 и V2 = 1,0 м3. В части объемом V1 содержится двуокись углерода при р1 = 0,5 МПа и t1 = 30,0ºС, а в части объемом V2 – кислород при р2 = 0,2 МПа и t2 = 57ºС. Определить массовые и объемные доли двуокиси углерода и кислорода, кажущуюся молекулярную массу смеси и ее газовую постоянную после того, как перегородка будет убрана и процесс смешения закончится (рис. П.1.14).

4.26. Имеются два сосуда, соединенных между собой трубкой, на которой установлен кран, разобщающий их. В первом сосуде, емкость которого V1 = 2 м3, находится воздух при р1 = 1,0 МПа и t1 = 27ºС. Второй (V2 = 1 м) содержит также воздух при р2 = 0,2 МПа и t2 = 57ºС. Кран при этом закрыт. Затем кран открывается и система приходит в равновесное состояние. Определить давление и температуру образовавшейся смеси. Теплоемкость считать не зависящей от температуры.

4.27. Образование смеси двух газов – азота и гелия – происходит так же, как и в задаче 4.25. Состояние газов до смешения.

Наименование N2 He2
Масса m, кг 10 5
Объем V, м3 1,5 1,0
Температура t, ºС 120 860

Найти давление и температуру смеси, объемные доли компонентов, а также парциальные давления азота и гелия после окончания процесса смешения. Предполагается, что теплоемкости не зависят от температуры; их следует рассчитать по формуле молекулярно-кинетической теории. Теплообмен со средой отсутствует.

4.28. При температуре t = 207ºС m = 2,5 кг некоторого газа занимает объем V = 0,3 м3. Определить давление газа, если удельная теплоемкость ср = 519 Дж/(кг · К) и γ = 1,67.

4.29. Некоторый газ при нормальных условиях имеет плотность ρ = 0,0894 кг/м3. Определить его удельные теплоемкости ср сμ а также найти, какой это газ.

4.30. На рис. П.1.15 изображен график изменения состояния идеального газа в координата рV. Представить этот круговой процесс в координатах рТ и VТ, обозначив соответствующие точки.

4.31. Некоторое количество идеального газа совершает замкнутый процесс 1 – 2 – 3 – 1, который изображен на графике зависимости объема от температуры (рис. П.1.16). Изобразить этот процесс в координатах РV и указать, на каких стадиях процесса газ получал, а на каких – отдавал тепло.

4.32. При нагревании газа были получены графики зависимости давления (рис. П.1.17 а) и объема (рис. П.1.7 б) от абсолютной температуры. Как изменились в первом случае объем, а во втором – давление?

4.33. Два сосуда, содержащие одинаковые массы одного газа, соединены трубкой с краном. В первом сосуде давление р1 = 5 · 103 Н/м2, во втором – р2 = 8 · 103 Н/м2. Какое давление установится после открытия крана, если температура останется неизменной?

5. 2-й закон термодинамики

5.1. Количество азота, находящегося в сосуде под поршнем равно m. Вес поршня – Р, площадь его поперечного сечения – S. Атмосферное давление – р0. Сколько теплоты нужно тратить, чтобы нагреть газ на Δt? Насколько при этом поднимется поршень?

5.2. При изобарическом расширении двухатомного газа была совершена работа А. Какое количество теплоты сообщено газу?

5.3. Масса m идеального газа, находящегося при температуре Т, охлаждается изохорически так, что его давление уменьшается в n раз. Затем газ расширяется при постоянном давлении. Температура газа в конечном состоянии равна первоначальной. Определить совершенную газом работу. Молекулярная масса газа μ.

5.4. Один моль идеального газа совершает замкнутый процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (рис. П.1.18). Температура в точке 1 равна Т1, в точке 3 – Т3. Определить работу, совершаемую газом за цикл, если точки 2 и 4 лежат на одной изотерме.

5.5. При адиабатическом расширении азота с массой m совершается работа А. Насколько уменьшилась внутренняя энергия и понизилась температура азота, если его удельная теплоемкость при постоянном объеме равна сγ?

5.6. Каковы были начальные объем и температура массы m гелия, заключенного под поршнем в цилиндр, если при охлаждении его до 0ºС потенциальная энергия груза весом Р, лежащего на поршне, уменьшилась на ΔЕ. Площадь поршня – S, атмосферное давление – р0.

5.7. В закрытом сосуде находятся массы m1 азота и m2 кислорода. Найти изменение внутренней энергии смеси при охлаждении ее на ΔТ.

5.8. Двухатомный газ с массой m, имеющий молекулярную массу μ, находится в закрытом сосуде под давлением р при температуре Т. После нагревания давление в сосуде стало равно р1. Какое количество теплоты было сообщено газу при нагревании?

5.9. Найти молекулярную массу и первоначальный удельный объем газа подвергшегося изотермическому сжатию, если в конце сжатия давление массы m газа увеличилось в n раз и произведенная работа равна А. До сжатия газ находится под давлением р1 при температуре Т1.

5.10. Атомарный кислород О, молекулярный кислород О2, и озон О3 отдельно друг от друга расширяются изобарически. При этом расходуется количество ΔQ теплоты. Определить доли теплоты, расходуемые на расширение и изменение внутренней энергии для О, О2, О3.

5.11. Масса m = 2 г гелия, находящегося при t = 0ºС и давления р = 2 · 105 Н/м2, изотермически расширяется за счет полученного извне тепла до объема ν = 2 л. Найти работу, совершенную газом при расширении; количество сообщенной газу теплоты.

5.12. Определить изменение энтропии 3 кг азота в политропном процессе при изменении температуры от t1 = 100ºС до t2 = 300ºС. Показатель политропы n = 1,2. Теплоемкости принять по молекулярно-кинетической теории. Изобразить процесс в ш – ν и Т- s – диаграммах.

5.13. Определить изменение энтропии 1 кг двуокиси углерода в процессе сжатия. Начальные параметры углекислоты: t1 = 40ºС, р1 = 0,2 МПа, конечные: t2 = 253ºС, р2 = 4,5 МПа. Расчет сделать в двух вариантах: 1) при расчете теплоемкости углекислого газа использовать молекулярно-кинетическую теорию; 2) применять при расчете табл. 1 приложения  с учетом зависимости теплоемкости от температуры.

5.14. 1 кг азота и 1 кг водорода сжимаются изотермически при t = 15ºС от 0,1 до 1 МПа. Для какого газа изменение энтропии будет больше и во сколько раз (по отношению к изменению энтропии другого газа)?

5.15. Построить в Тs координатах изобары воздуха в пределах от 0º до 1500ºС, соответствующие 0,01; 0,1 и 1 МПа, приняв значение энтропии воздуха равным нулю при t = 0ºС и р = 0,1 МПа. Построение произвести по точкам, отстоящим на 300ºС друг от друга.

5.16. Определить изменение энтропии в процессе испарения 1 кг воды при температуре, равной 100ºС, если известно, что теплота парообразования r = 2257 кДж/кг.

5.17. 50 кг льда с начальной температурой – 5ºС помещены в воздух с температурой +15ºС. Считая, что образующаяся при таянии вода нагреется до температуры воздуха, определить увеличение энтропии, происходящее в результате этого процесса. Теплота таяния льда λ = 333 кДж/кг, теплоемкость льда ср = 2,03 кДж/(кг · К). Теплоемкость воды принять равной 4,187 кДж/(кг · К).

5.18. 30 л воды с температурой 90ºС смешиваются с 20 л воды с температурой 15ºС. Определить вызванное этим процессом изменение энтропии. Теплоемкость воды принять равной 4,187 кДж/(кг · К). Считать, что тепловые потери отсутствуют.

5.19. Стальной шар массой 10 кг при 500ºС погружается в сосуд с 18 кг воды, температура которой равна 15ºС. Определить изменение энтропии системы в этом процессе. Считать, что тепловые потери отсутствуют. Теплоемкость стали принять равной 0,5129 кДж/(кг · К), теплоемкость воды 4,187 кДж/(кг · К).

5.20. Определить энтропию 1 кг газовой смеси, состоящей из азота и аргона, при р0 = 0,3 МПа и t0 = 300ºС. Массовые доли азота и аргона:  = 0,37,  = 0,63. Газы считать идеальными. Принять, что при р0 = 0,1 МПа и t0 = 0ºС энтропия азота и аргона равна нулю. Для расчета использовать таблицы приложения 2.

5.21. Определить, насколько увеличится энтропия при смешение 3 кг азота и 2 кг углекислого газа. Газы считать идеальными. Температура и давление газов до смешения одинаковы.

5.22. Смесь газов из 70% азота и 30% водорода (по массе) находится при t = 600ºС и р = 0,2 МПа. Вычислить энтропию 1 кг смеси. Считать, что энтропия обоих компонентов при t0 = 0ºС и р0 = 0,1 МПа равна нулю. При расчете воспользоваться таблицами приложения 2. Считать, что между азотом и водородом не происходит химической реакции.

6. Циклы тепловых и холодильных машин

6.1. Компрессор захватывает при каждом качании V0 = 5 · 10-3 м3 воздуха при нормально атмосферном давлении р0 и температуре t0 = -3ºС и нагнетает его в резервуар емкостью V = 2 м3, причем температура воздуха в резервуаре поддерживается равной t = — 53ºС. Сколько качаний должен сделать компрессор, чтобы давление в резервуаре увеличилось на Δр = 4 · 105 Па?

6.2. На рис. П.1.19 показана теоретическая диаграмма работы компрессора двойного действия. Участок 1 – 2 соответствует изотермическому сжатию; участок 2 – 3 – проталкиванию воздуха в резервуар (р = const); на участке 3 – 4 происходит мгновенное уменьшение давления в цилиндре компрессора при закрытии выпускного клапана.

6.3. Газ совершает цикл Карно. Абсолютная температура нагревателя в n раз выше абсолютной температуры охладителя. Какую долю теплоты, получаемой за один цикл от нагревателя, газ отдает охладителю?

6.4. От идеальной теплосиловой установки, работающей по циклу Карно, отводится ежечасно с помощью холодильника количество теплоты Q2 при температуре Т2. Определить мощность установки, если количество подводимой теплоты равно Q1. При какой температуре подводится тепло?

6.5. Идеальная холодильная машина работающая по обратному цикл Карно, передает тепло от холодильника с водой при температуре Т2 кипятильнику с водой при температуре Т1. Какое количество воды m1 нужно заморозить в холодильнике, чтобы превратить в пар воду с массой m2 в кипятильнике?

6.6. Определить термический к.п.д. теплового двигателя, работающего по обратному циклу Карно. Температура подвода тепла 500ºС, температура отвода тепла 20ºС. Определить также, сколько поводится и сколько отводится теплоты в этом двигателя, если его мощность N = 5 МВт.

6.7. Холодильная установка холодопроизводительностью 6000 ккал/ч создает температуру в охлаждаемом помещения t = -10ºС. Температура помещения, в котором стоит холодильная установка, равна 20ºС. Приняв, что холодильная установка работает по обратному циклу Карно, определить холодильный коэффициент ε, количество теплоты q’, которое передает установка верхнему тепловом источнику (среде) в процессе при t = 20ºС и теоретическую мощность привода установки. Определить будет нагреваться или охлаждаться помещение после включении холодильной установки, и количество теплоты q’’, которое будет подводиться (или отводиться) к воздуху в комнате.

6.8. Идеальный поршневой компрессор сжимает 450 м3/ч воздуха (в пересчете на нормальные условия) температурой t1 = 30ºС от р1 = 0,10 МПа и до р1 = 0,5 МПа. Определить мощность, затрачиваемую на привод компрессора, если сжатие происходит адиабатично, и температуру газа на выходе из компрессора.

6.9. Компрессор сжимает 600 м3/ч воздуха от давления р1 = 0,098 МПа до р2 = МПа.  Определить мощность, необходимую на приводе компрессора, если сжатие происходит: 1) адиабатно; 2) политропно с показателем n = 1,3; 3) изотермически.

6.10. Многоступенчатый поршневый компрессор без вредного объема сжимает воздух от начального давления р1 = 0,0981 МПа до давления р2 = 5,4 МПа. Известно, что отношение конечного давления к начальному одинаков для всех цилиндров и находится в пределах 6 – 8. Определить число ступеней в компрессор, мощность двигателя, если к.п.д. ступени равен 0,7, и расход охлаждающей воды при увеличении ее температуры на 15ºС. Известно, что начальная температура воздуха t1 = 17ºС, а сжатие политропическое с показателем n = 1,3. Производительность компрессора 300 м3/ч (в пересчете на нормальные условия).

6.11. Двухступенчатый поршневой компрессор сжимает воздух от давления р1 = 0,0981 МПа до давления р2 = 5,88 МПа. Сжатие политоропное с показателем n = 1,25. Начальная температура воздуха t1 = 20ºС, производительность компрессора 500 м3/ч. Определить расход охлаждающей воды на охлаждение цилиндров и промежуточного холодильника, если ее температура возрастает от 10 до 30ºС, а также мощность двигателя на привод компрессора, если ηk = 0,65. Компрессор без вредного объема.

6.12. В двухступенчатом компрессоре без вредного объема воздух адиабатически сжимается от 0,098 до 4,9 МПа. Определить производительность компрессора в пересчете на нормальные условия, если мощность его двигателя 60 кВт, к.п.д. компрессора ηk = 0,65. Начальная температура воздуха 27ºС.

6.13. В изотермическом компрессоре воздух сжимается от 0,098 до 0,981 МПа. Как изменится мощность двигателя для привода компрессора, если сжатие будет производиться изотермически до 98,1 МПа.

6.14. Определить объемную часовую производительность по сжатому воздуху компрессора, сжимающего воздух от р1 = 0,098 МПа и t1 = 15ºС до р2 = 0,784 МПа. Сжатие изотермическое, мощность двигателя 40 кВт.

6.15. В результате уменьшения расхода воды, охлаждающей цилиндр компрессора, температура сжатого воздуха на выходе из компрессора возрастает от 100 до 150ºС. Начальная температура воздуха остается постоянной и равной 17ºС. Давление сжатого воздуха р2 = 0,5 МПа, начальное давление р1 = 0,91 МПа. Как изменится затрачиваемая мощность? Сжатие политропное.

6.16. Турбокомпрессор адиабатно сжимает 500 м3/ч воздуха от р1 = 0,1 МПа и t1 = 20ºС до р2 = 0,4 МПа. Адиабатный к.п.д. компрессора ηод = 0,85. Определить конечную температуру сжатия и затраченную на сжатие работу. Расчет произвести при помощи таблиц приложения 2.

6.17. Кислородный компрессор сжимает кислород от р1 = 0,098 МПа t1 = 17ºС до давления 0,4 МПа. Определить необходимую мощность двигателя, если адиабатный к.п.д. установки ηод = 0,83. Производительность компрессора равна 200 м3/ч сжатого газа.

6.18. Рассчитать термический к.п.д. простейшей газотурбинной установки, работающей по циклу с подводом теплоты при р = const и при следующих степенях повышения давления 1) β1 = 5; 2) β2 = 10; 3) β3 = 20. Считать, что рабочее тело обладает свойствами воздуха. Показатель адиабаты принять равным k = 1,4.

6.19. Газотурбинная установка (ГТУ) работает по циклу с подводом теплоты при р = const. Степень повышения давления β = 12. Рассчитать термически к.п.д. ГТУ для двух случаев: 1) рабочим телом является воздух; 2) рабочим телом является гелий.

6.20. Компрессор газотурбинной установки сжимает воздух с начальными параметрами р1 = 0,1 МПа и t1 = 5ºС до давления р2 = 0,8 МПа. Внутренний относительный к.п.д. компрессора равен 0,84. Определить температуру воздуха на выходе из компрессора и также мощность привода компрессора N1, если известно, что компрессора должен подавать 1 · 105 кг/ч воздуха.

6.21. В турбину газотурбинной установки входит гелий с параметрами р3 = 1,0 МПа; t3 = 700ºС. Внутренний относительный к.п.д. турбины равен 0,86, давление за турбиной р4 = 0,1 МПа. Определить температуру гелия на выходе из турбины. Рассчитать также массовый часовой расход гелия D, если действительная мощность турбины NТ = 40 МВт. При решении задач этого раздела считать, что рабочее тело обладает свойствами идеального газа.

Часть задач есть решенные, контакты

Рубрика: Задачи, Термодинамика и теплотехника | Метки: , , , , , , , , | Добавить комментарий

Гидравлика и гидропневмопривод Р.175

Р.175

Есть готовые решения этих задач, контакты

Задача 2

Вычислить подачу (расход) радиально-поршневого гидромотора по следующим данным: площадь поршня S = 1 см2, число поршней z = 9, частота вращения ротора n = 2000 об/мин, e = 10 мм = 1 см, η0 = 0,9.

Задача 5

Напор центробежного насоса при частоте вращения рабочего колеса n1 = 2000 об/мин составляет H1 = 9 м вод. ст. Подсчитать напор насоса при частоте вращения n2 = 2500 об/мин.

Задача 14

Определить толщину стенки стального трубопровода диаметром d = 40 мм = 0,04 м, предназначенного для перекачки жидкости под давлением р = 2 МПа = 20 кгс/см2 = 2 · 106 Па. Допустимое напряжение растяжения для материала трубопровода (сталь 3) [σр] = 10 · 106 Па = 1000 кгс/см2 (100 Н/мм2).

Задача 17

В гидравлической подвеске машины объем жидкости в амортизаторе составляет 5 л. Определить ход поршня амортизатора при изменении давления в цилиндре на 3000 кгс/см2 = 300 МПа, если площадь поршня S = 60 см2, а коэффициент объемного сжатия рабочей жидкости амортизатора βр = 6 · 10-5 см2/кгс.

17

Задача 18

Для создания пруда сток воды перегораживается деревянным щитом. Ширина щита B = 2,5 м, высота H = 2 м. Определить силу давления воды на щит и необходимую толщину досок δ, если их ширина b = 20 см = 0,2 м. Доски сосновые, допустимое напряжение изгиба [σи] = 90 кгс/см2 (9 Н/мм2 = 9 · 106 Па).

18

Задача 23

Определить длину трубы l, при которой расход жидкости из бака будет в два раза меньше, чем через отверстие того же диаметра d. Напор над отверстием равен H. Коэффициент гидравлического трения в трубе принять равным λ = 0,025.

Дано: H = 8 м; d = 60 мм; Q1 = 0,5Q2; λ = 0,025.

23

Задача 31

Определить коэффициент динамической и кинематической вязкости воды, если шарик d = 2 мм из эбонита с плотностью ρ = 1,2 · 103 кг/м3 падает в воде с постоянной скоростью u = 0,33 м/с. Плотность воды ρв = 103 кг/м3.

Задача 32

При гидравлическом испытании системы объединенного внутреннего противопожарного водоснабжения допускается падение давления в течение 10 мин. на Δp = 4,97 · 104 Па. Определить допустимую утечку ΔW при испытании системы вместимостью W = 80 м3.

Коэффициент объемного сжатия βw = 5 · 10-10 Па-1.

Задача 34

Определить давление в резервуаре p0, кПа; (рисунок 1) и высоту подъема уровня воды h1, м в трубе 1, если показания ртутного манометра h2 = 0,15 м и h3 = 0,8 м; ρ – плотность воды, кг/м3; (1000 кг/м3 = 1 т/м3); ρрт – плотность ртути, кг/м3; (13,6 т/м3).

34

Задача 50

Определить длину жиклера карбюратора, представляющего из себя короткую трубку, при которой расход бензина будет в полтора раза меньше, чем через калиброванное отверстие того же диаметра d.

Напор над центром жиклера H. Коэффициент гидравлического трения жиклера принять λ.

Дано:

Q2/Q1 = 1,5;

d = 1,3 мм = 1,3 · 10-3 м;

H = 0,83 м;

λ = 0,033;

l – ?

50

Теория

17. Что представляют собой рабочие характеристики центробежных насосов. Как по ним подобрать насос в заданную гидравлическую систему.

18. Что представляет собой насосная установка и как подобрать насос и трубопровод для совместной работы (подачи воды).

20. Гидромуфты. Устройство, принцип действия, применение

28. Привести схему простейшего карбюратора. Пояснить, как он работает.

40. Гидротаран. Где и как используется гидротаран. Формулы для расчета его параметров.

Есть готовые решения этих задач, контакты

Рубрика: Гидравлика, Задачи | Метки: , , , , , , | Добавить комментарий

Термодинамика ТТ.5 Глава XIV

TT.5 Глава XIV. Рабинович

Термодинамика химических процессов 482-502

Часть задач есть решенные, контакты

 482. Тепловой эффект реакции С +  — О2 = СО, протекающей при постоянном давлении, Qр = 110 598 кДж/кмоль при t = 25ºС. Определить тепловой эффект этой реакции при той же температуре и постоянном объеме.

483. По опытным данным, образование СО2 и СО при р = const сопровождается выделением теплоты Qp = 283 170 кДж/кмоль при t = 25°С. Определить тепловой эффект реакции при υ = const.

484. Для реакции полного сгорания твердого углерода известен тепловой эффект при р = const: С + О2 = СО2 + 393 777 кДж/кмоль. Определить тепловой эффект реакции при υ = const.

485. Определить тепловой эффект Qυ реакции С + Н2О = СО + Н2 при t = 25°С, если тепловой эффект Qр этой реакция при той же температуре равен 131 390 кДж/кмоль.

486. Определить теплоту сгорания 1 кг СО и 1 кг Н2 при постоянном давлении и температуре t = 25ºС, если известно, что тепловые эффекты реакций сгорания СО в СО2 и Н2 в Н2О при постоянном объеме и той же температуре соответственно равны: QυСО = 281 931 кДж/кмоль; Qυ= 282 287 кДж/кмоль (с образованием воды).

487. Определить тепловой эффект реакции С +  О2 = СО, экспериментальное проведение которой весьма затруднительно, если известны тепловые эффекты при постоянном давлении следующих реакций: С + О2 = СО2 + 393 777 кДж/кмоль (94 052 ккал/кмоль); СО +  О2 = СО2 + 283 170 кДж/кмоль (67 636 ккал/кмоль).

488. Из опытных данных известны тепловые эффекты при р = const для реакций сгорания СО в СО2 и Н2 в Н2О (пар), а именно QрСО = 283 170 кДж/кмоль; Qр= 241 989 кДж/кмоль. Определить теоретическим путем тепловой эффект реакции Н2О + СО = Н2 + СО2, опытное определение которой затруднительно.

489. Определить тепловой эффект = реакции С + СО2 = 2СО, если известны тепловые эффекты для реакции полного сгорания углерода в углекислоту и для реакции горения окиси углерода: С + О2 = СО2 + 393777 кДж/кмоль; СО +  О2 = СО2 + 283170 кДж/кмоль.

490. Теплоты образования воды и водяного пара равны соответственно 286 030 кДж/кмоль (68 317 ккал/моль) и 241 989 кДж/кмоль (57 798 ккал/моль). Определить теплоту парообразования воды.

491. Определить тепловой эффект при р = const реакции С + 2Н2 = СН4, зная тепловые эффекты следующих реакций: С + О2 = СО2 + 393 777 кДж/кмоль; 2Н2 + О2 = 2Н3О + 2 – 286 000 кДж/кмоль; СН4 + 202 = СО2 + 2Н2О + 890 909 кДж/кмоль.

492. Определить тепловой эффект реакции СО +  О2 = СО2 + Оυ при t = 1727ºС, если при 25ºС тепловой эффект этой реакции равен 281 931 кДж/кмоль.

 493. Для условий предыдущей задачи найти зависимость теплового эффекта Qυ от температуры и частное значение его при t = 1727ºС, если известны истинное мольные теплоемкости при постоянном объеме: для СО и О2 μсυ = 18,9 + 0,042Т; для СО2 μсυ = 21,38 + 0,0298Т – 0,00000779Т2.

494. При образовании генераторного газа в присутствии накаленного углерода происходит реакция СО + Н2О ↔ СО2 + Н2. Определить состав смеси к моменту достижения равновесия, если известно, что при t = 657ºС константа равновесия Кс равна единице и до реакции в смеси было по одному молю СО и Н2О.

495. Определить состав смеси к моменту равновесия для реакции СО + Н2О⇄СО2 + Н2 если известно, что при Т = 1200 К константа равновесия Кс = 1,35 и начальный состав газов по объему равен  = 20%;  = 4%;  = 2%;  = 6%;  = 68%.

496. Определить степень диссоциации окиси углерода в газогенераторе при давлении в нем р = 0,085 МПа и Т = 2000 К, если константа равновесия при этих условиях Кр = 5,62 · 10-13.

497. Определить степень диссоциации водяного пара в цилиндре двигателя с воспламенением от сжатия при Т = 2000 К, если давление в цилиндре р = 0,41 МПа, а константа равновесия Кр = 4,9 · 10-4.

498. Определить степень диссоциации и состав смеси в момент равновесия реакции С + СО2 ⇄ 2СО, если известно, что давление смеси р = 0,98 МПа, кон­станта равновесия при Т = 727°С Кр = 0,082 и до реакции в сосуде находилось 6 кмолей СО.

499. Для реакции 3Н2 + N2 ↔ 2 NH3 при t = 450ºС константа равновесия Кс = 0,518. Начальные концентрации реагентов равны = 5 кмоль/м3; = 3 кмоль/м3;  = 6 кмоль/м3. Определить максимальную работу реакции и ее направление.

500. Для реакции Н2 + J2 ↔ 2РJ при t = 445ºС константа равновесия К = Кс = Кр = 0,02. Определить направление реакции при этой температуре по заданным начальным концентрациям для следующих случаев:

1) СН2 = 1,5 кмоль/м3;  = 0,25 кмоль/м3;  = 10 кмоль/м3;

2) СН2 = 1 кмоль/м3; = 2 кмоль/м3;  = 10 кмоль/м3.

501. Для реакции 2СО + О2⇄2СО2 известны константы равновесия: K1 = 3,97 · 10-6 при T1 = 2000 К; К2 = 2,29 · 10-6 при Т2 = 2100 К. Определить тепловой эффект реакции, принимая, что в данном небольшом температурном интервале он остается постоянным.

502. В газогенераторном процессе окись углерода реагирует с водяным паром по реакции СО + Н2О⇄СО2 + Н2. В начальный момент, до впуска пара в газогенератор, в состав газов входят лишь окись углерода и азот (по­следний как инертная составляющая не имеет значения для расчета). Даны начальная температура Т1 = 2000 К и константа К1 в начальный момент (при впуске 1 кмоля Н2О на 1 кмоль СО), равная 4,63. Определить состав газов к моменту равновесия при температуре смеси Т2 = 1700 К.

Часть задач есть решенные, контакты

Рубрика: Задачи, Термодинамика и теплотехника | Метки: , , , , , | Добавить комментарий

Термодинамика ТТ.5 Глава XIII

TT.5 Глава XIII. Рабинович

Влажный воздух 465-481

Часть задач есть решенные, контакты

465. Определить абсолютную влажность воздуха, если парциальное давление пара в нем рп = 0,014 МПа, а температура t = 60ºС. Барометрическое давление равно 10 325 Па (760 мм рт.ст.).

466. Определить абсолютную влажность воздуха, если парциальное давление пара в нем р = 0,03 МПа, а тем­пература воздуха t = 80°С. Показание барометра В = 99 325 Па (745 мм рт. ст.).

 467. Определить влагосодержание воздуха при температуре t = 60ºС и барометрическое давление В = 99 325 Па (745 мм рт.ст.), если относительная влажность воздуха φ = 60%.

 468. Каково состояние воздуха, если температура его равна 50ºС, а парциальное давление пара в нем рп = 8000 Па (60 мм рт.ст.).

 469. Парциальное давление пара в атмосферном воздухе составляет 0,02 МПа, температура воздуха равна 70ºС. Определить относительную влажность воздуха.

 470. Задано состйяние влажного воздуха t1 = 80°С, рп = 0,015 МПа. Определить относительную влажность, влагосодержание и плотность. Барометрическое давление В = 99 325 Па (745 мм рт. ст.).

 471. Газовый двигатель всасывает 500 м3/ч воздуха при t = 25°С. Относительная влажность воздуха φ = 0,4. Какое количество водяного пара всасывается двига­телем в час?

 472. Состояние влажного воздуха характеризуется температурой t = 25°С и относительной влажностью φ = 0,8. Барометрическое давление В = 99 325 Па (745 мм рт. ст.). Найти парциальное давление пара в воздухе и его влагосодержание.

 473. Для условий, данных в предыдущей задаче, определить степень насыщения воздуха.

 474. Наружный воздух, имеющий температуру t = 20ºС и влагосодержание d = 6 г/кг, подогревается до температуры 45ºС. Определить относительную влажность наружного и подогретого воздуха. Барометрическое давление принять равным 0,1 МПа.

 475. Определить истинную температуру мокрого термометра tм, если сухо термометр психометра показывает температуру tс = 35ºС, а мокрый темометр – температуру = 15ºС. Скорость движения воздуха ω = 0,25 м/с.

 476. Во влажный воздух с параметрами tс = 75ºС и φ = 10% испаряется вода при адиабатных условиях. Температура воздуха при этом понижается до 45ºС. Определить относительную влажность и влагосодержание воздуха в конечном состоянии.

 477. Психрометр, установленный в сушильной камере, показывает температуру tс = 30ºС и = 20ºС. Скорость движения воздуха ω = 0,5 м/с. Определить состояние воздуха, если его барометрическое давлении В = 99 325 Па (745 мм рт.ст.).

 478. В сушилку помещен материал, от которого нужно отнять 3000 кг воды. Температура наружного воздуха t1 = 10°С при относительной влажности φ = 0,4. При входе в сушилку воздух‘подогревается и выходит из нее при t2 = 40°С и φ = 0,85. Определить количество воздуха, которое необходимо пропустить через сушилку.

479. Для сушки используют воздух при t1 = 20ºС и φ1 = 60%. В калорифере его подогревают до t2 = 95ºС и направляют в сушилку, откуда он выходит при tв = 35ºС. Вычислить конечное влагосодержание воздуха, расход воздуха и теплоту на 1 кг испаренной влаги.

 480. Состояние влажного воздуха характеризуется следующими параметрами:

tс = 60ºС и φ = 10%. Определить истинную температуру мокрого термометра и температуру точки росы.

 481. Для использования теплоты газов, уходящих из паровых котлов, в газоходах последних устанавливают водоподогреватели (водяные экономайзеры). Минимально допустимая температура воды, поступающей в экономайзер, должна быть по крайней мере на 10º выше температуры точки росы водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Определить допускаемую температуру питательной воды, если объем продуктов сгорания = 9,60 м3/кг, а объем водяных паров = 0,24 м3/кг. Давление продуктов сгорания в газоходе экономайзера равно 0,1 МПа.

Часть задач есть решенные, контакты

Рубрика: Задачи, Термодинамика и теплотехника | Метки: , , , , , , , , , | Добавить комментарий

Термодинамика ТТ.5 Глава XII

TT.5 Глава XII. Рабинович

Циклы холодильных установок 451-464

Часть задач есть решенные, контакты

451. В компрессор воздушной холодильной установки поступает воздух из холодильной камеры давлением р = 0,1 МПа и температурой t1 = — 10ºС. Адиабатно сжатый в компрессоре воздух до давления р1 = 0,5 МПа направляется в охладитель, где он при р = const снижает свою температуру до t3 = + 10ºС. Отсюда воздух поступает в расширительный цилиндр, где расширяется по адиабате до первоначального давлении, после чего возвращается в холодильную камеру. Отнимая теплоту от охлаждаемых тел, воздух нагревается до t1 = — 10ºС и вновь поступает в компрессор. Определить температуру воздуха, поступающего в холодильную камеру, теоретическую работу, затрачиваемую в цикле, холодопроизводительность воздуха и холодильный коэффициент для данной установки и для установки, работающей по циклу Карно для того же интервала температур.

452. Воздушная холодильная установка имеет холодопроизводительность Q = 837 МДж/ч. Состояние воздуха, всасываемого компрессором, характеризуется давлением р1 = 0,1 МПа и температурой t1 = — 10°С. Давление воз­духа после сжатия р2 = 0,4 МПа, Температура воздуха, поступающего в расширительный цилиндр, равна 20ºС. Определить теоретическую мощность двигателя ком­прессора и расширительного цилиндра, холодильный коэффициент установки, расход холодильного агента (воздуха), а также количество теплоты, передаваемой охлаждающей воде.

453. Холодопроизводительность воздушной холодиль­ной установки Q = 83,7 МДж/ч. Определить ее холодильный коэффициент и потребную теоретическую мощность двигателя, если известно, что максимальное давление воздуха в установке р2 = 0,5 МПа, минимальное давление р1 = 0,11 МПа, температура воз­духа в начале сжатия t1 = 0°С, а при выходе из охла­дителя t3 = 20°С. Сжатие и расширение воздуха принять политропным с показателем политропы т = 1,28.

454. На рис. 117 представлена схема, а на рис. 118 изображен цикл паровой компрессорной холодильной установки. Пар аммиака при температуре t1 = — 10ºС поступает в компрессор В, где адиабатно сжимается до давлении, при котором его температура t2 = 20ºС, а сухость пара х2 = 1. Из компрессора аммиак поступает в конденсатор С, где при постоянном давлении обращается в жидкость (х3 = 0), после чего в особом расширительном цилиндре D адиабатно расширяется до температуры t4 = — 10ºС; при этой же температуре аммиак поступает в охлаждаемое помещение А, где, забирая теплоту от охлаждаемых тел, он испаряется, образуя влажный пар со степенью сухости х1. Определить холодопроизводительность аммиака, тепловую нагрузку конденсатора, работу, затраченную в цикле, и холодильный коэффициент.

455. В схеме аммиачной холодильной установки, при­веденной в предыдущей задаче, расширительный цилиндр заменяется редукционным вентилем. Новая схема пред­ставлена на рис. 109. В остальном все условия преды­дущей задачи сохраняются. Определить новое значение холодильного коэффи­циента ε’ и сравнить его с ε для схемы с расширительным цилиндром.

456. Компрессор аммиачной холодильной установки всасывает пар аммиака при температуре t1 = — 10ºС и степени сухости х1 = 0,92 и сжимает его адиабатно до давления, при котором его температура t2 = 20ºС и степень сухости х2 = 1. Из компрессора пар аммиака поступает в конденсатор, в котором охлаждающая вода имеет на входе температуру = 12ºС, а на выходе = 20ºС. В редукционном (регулирующем) вентиле жидкий аммиак подвергается дросселированию до 0,3 МПа, после чего он направляется в испаритель, из которого выходит со степенью сухости х = 0,92 и снова поступает в компрессор. Теплота, необходимая для испарения аммиака, заимствуется из рассола, имеющего на входе в испаритель температуру = — 2ºС, а на выходе из него температуру  = — 5ºС. Определить теоретическую мощность двигателя холодильной машины и часовой расход аммиака, рассола и охлаждающей воды, если холодопроизводительность установки Q0 = 58,15 кДж/с. Теплоемкость рассола принять равной 4,19 кДж/(кг · К).

457. В диаграмме Ts для аммиака даны точки 1 и 5 (рис. 119). Определить значения давлений изобар, проходящих через эти точки.

458. Аммиачная холодильная машина работает при тем­пературе испарения t1 = — 10°С. Пар из испарителя выходит сухим насыщенным. Температура конденсации пара t = 20°С. Температура сконденсированного ам­миака понижается вследствие дросселирования. Определить холодильный коэффициент. Представить цикл в диаграммах рυ и Тs. Задачу решить при помощи диаграммы Тs.

459. Теоретическая мощность аммиачного компрессора холодильной установки составляет 50 кВт. Температура испарения аммиака t1 = — 5°С. Из компрессора пар аммиака выходит сухим насыщенным при температуре t2 = 25°С. Температура жидкого аммиака понижается в редукционном вентиле. Определить холодопроизводительность 1 кг аммиака и часовую холодопроизводительность всей установки.

460. Компрессор углекислотной холодильной установки всасывает сухой пар и сжимает его по адиабате. Темпе­ратура испарения углекислоты t1 = — 10°С, а темпе­ратура конденсации t3 = 20°С. После конденсации жид­кая углекислота расширяется в редукционном вентиле. Определить тепловую нагрузку конденсатора, если холодопроизводительность углекислотной установки равна 419 МДж/ч. Представить цикл в диаграмме Тs.

461. В углекислотной холодильной установке с регу­лирующим вентилем компрессор всасывает сухой пар и сжимает его по адиабате так, что его энтальпия стано­вится равной 700 кДж/кг. Температура испарения угле­кислоты t1 = — 20°С, а температура ее конденсации t3 = 20°С. Определить часовой расход углекислого газа и тео­ретическую мощность двигателя, если холодопроизводи­тельность установки Q = 502,4 МДж/ч.

 462. Аммиачная холодильная установка производительностью Q0 = 116,3 кДж/с работает при температуре испарения t1 = — 15ºС. Пар из испарителя выходит сухим насыщенным. Температура конденсации t3 = 30ºС, причем конденсат переохлажден до t = 25ºС. Определить холодильный коэффициент теоретического цикла, часовой расход аммиака и теоретическую мощность двигателя холодильной машины. Задачу решить, пользуясь диаграммой i = lg р.

463. Из испарителя аммиачной холодильной установки пар выходит сухим насыщенным при температуре t1 = — 20°С. Температура адиабатно сжатого пара ам­миака t2 = 25°С. Пройдя через конденсатор и переохладитель, пар превращается в жидкий аммиак с тем­пературой t = 15°С. Принимая производительность холодильной установки Q = 290,7 кДж/с, провести сравнение данной установки с установкой, работающей без переохлаждения, опреде­лив для них холодопроизводительность 1 кг аммиака, часовое количество аммиака, холодильный коэффициент и теоретическую мощность двигателя холодильной ма­шины. Задачу решить, пользуясь диаграммой і — lg р.

 464. Аммиачная холодильная установка должна про­изводить 500 кг/ч льда при 0°С из воды, имеющей тем­пературу 20°С. Компрессор этой установки всасывает пар аммиака при температуре —10°С и степени сухо­сти х = 0,98 и сжимает его адиабатно до давления 1 МПа. Из компрессора пар аммиака поступает в конденсатор, конденсируется в нем, причем жидкий аммиак пере-охлаждается до 15°С. После дросселирования аммиак поступает в испаритель, где он испаряется при темпера­туре —10°С и вновь всасывается компрессором. Определить часовой расход аммиака, холодопроизво­дительность установки, количество теплоты, отводимой в конденсаторе охлаждающей водой, степень сухости аммиака в конце дросселирования и теоретическую мощ­ность двигателя для привода компрессора. Представить цикл в диаграмме Тs. Сравнить значения холодильных коэффициентов данного цикла и цикла Карно, осуще­ствляемого в том же интервале температур. Теплоту плавления льда принять равной 331 кДж/кг.

Часть задач есть решенные, контакты

Рубрика: Задачи, Термодинамика и теплотехника | Метки: , , , , , , , | Добавить комментарий

Термодинамика ТТ.5 Глава XI

TT.5 Глава XI. Рабинович

Циклы паросиловых установок 421-450

Часть задач есть решенные, контакты

421. Паросиловая установка работает по циклу Ренкина. Параметры начального состояния: р1 = 2 МПа, t1 = 300ºС. Давление в конденсаторе р2 = 0,004 МПа. Определить термический к.п.д.

422. Определить термический к.п.д. цикла Ренкина, если р1 = 6 МПа, t1 = 450°С и р2 = 0,004 МПа.

423. Сравнить термический к.п.д. идеальных цик­лов, работающих при одинаковых начальных и конечных давлениях р1 = 2 МПа и р2 = 0,02 МПа, если в одном случае пар влажный со степенью сухости х = 0,9, в дру­гом сухой насыщенный и в третьем перегретый с темпе­ратурой t1 = 300°С.

424. Определить работу 1 кг пара в цикле Ренкина, если р1 = 2 МПа, t1 = 450°С и рг = 0,004 МПа. Изо­бразить данный цикл в диаграммах рυ, Ts и is.

425. Найти термический к.п.д. и мощность паровой машины, работающей по циклу Ренкина, при следующих условиях: при впуске пар имеет давление р1 = 1,5 МПа и температуру t1 = 300°С; давление пара при выпуске р2 = 0,01 МПа; часовой расход пара составляет 940 кг/ч.

426. Паровая турбина мощностью N = 12 000 кВт работает при начальных параметрах р1 = 8 МПа и t1 = 450ºС. Давление в конденсаторе р2 = 0,004 МПа. В котельной установке, снабжающей турбину паром, сжигается уголь с теплотой сгорания = 25 120 кДж/кг. К.п.д. котельной установки равен 0,8. Температура питательной воды tп.в = 90ºС. Определить производительность котельной установки и часовой расход топлива при полной нагрузке паровой турбины и условии, что она работает по циклу Ренкина.

427. Определить термический к. п. д. цикла Ренкина для следующих параметров

р1 = 3,5 МПа; t1 = 435°С; р2 = 0,004 МПа;

р1 = 9 МПа;           t1 = 500°С;         р2 = 0,004 МПа;

р1 = 13 МПа; t1 = 565°С; р2 = 0,0035 МПа;

р1 = 30 МПа; t1 = 650°С; р2 = 0,03 МПа.

 428. Параметры пара перед паровой турбиной: р1 = 9 МПа, t1 = 500ºС. Давление в конденсаторе р2 = 0,004 МПа. Найти состояние пара после расширения в турбине, если ее относительный внутренний к.п.д. η0i = 0,84.

429. Определить абсолютный внутренний к.п.д. па­ровой турбины, работающей при начальных параметрах: р1 = 9 МПа и t1 = 480°С и конечном давлении р2 = 0,004 МПа, если известно, что относительный вну­тренний к.п.д. турбины η0i = 0,82.

430. Определить экономию, которую дает паровых турбин с начальными параметрами р1 = 3,5 МПа, t1 = 435°С по сравнению с турбинами, имеющими на­чальные параметры р1 = 2,9 МПа и t1 = 400°С.

431. На электростанции сжигается топливо с теплотой сгорания = 30 МДж/кг. Определить удельный расход топлива на 1 кВт · ч, если известны следующие данные: ηк.у = 0,8; ηп = 0,97; ηt = 0,4; η0l = 0,82; ηм = 0,98; ηг = 0,97. Определить также удельный расход теплоты на 1 кВт · ч.

432. Определить к.п.д. электростанции, если удель­ный расход теплоты на 1 квт · Ч равен 12 140 кДж.

433. Паровая турбина мощностью N = 25 МВт работает при начальных параметрах р1 = 3,5 МПа и t1 = 400ºС. Конечное давление пара р2 = 0,004 МПа. Определить часовой расход топлива при полной нагрузке паровой турбины, если к.п.д. котельной установки ηк.у = 0,82 теплота сгорания топлива  = 41870 кДж/кг, а температура питательной воды tп.в = 88ºС. Считать, что турбина работает по циклу Ренкина.

434. Турбины высокого давления мощностью N = 100 000 кВт работают при р1 = 9 МПа и t1 = 480°С, р2 = 0,004 МПа. Определить термический к.п.д. цикла Ренкина для данных параметров и достигнутое улучше­ние термического к.п.д. по сравнению с циклом Ренкина для параметров пара: р1 = 2,9 МПа, t1 = 400°С; р2 = 0,004 МПа.

435. В паросиловой установке, работающей при начальных параметрах р1 = 11 МПа; t1 = 500ºС; р2 = 0,004 МПа, введен вторичный перегрев пара при p‘ = 3 МПа до начальной температуры t‘ = t1 = 500ºС. Определить термический к.п.д. цикла с вторичным перегревом.

 436. Для условий предыдущей задачи определить термический к.п.д. установки при отсутствии вторичного перегрева и влияние введения вторичного перегрева на термический к.п.д. цикла.

437. Паротурбинная установка мощностью N = 200 МВт работает по циклу Ренкина при начальных параметрах р1 = 13 МПа и t1 = 565ºС. При давлении р‘ = 2 МПа осуществляется промежуточный перегрев пара до первоначальной температуры. Давление в конденсаторе р2 = 0,004 МПа. Температура питательной воды tп.в = 160ºС. Определить часовой расход топлива, если теплота сгорания топлива  = 29,3 мДж/кг, а к.п.д. котельной установки ηк.у = 0,92.

438. Проект паротурбинной установки предусматри­вает следующие условия ее работы: p1 = 30 МПа, t1 = 550°С; р2 = 0,1 МПа. При давлении р‘ = 7 МПа вводится вторичный перегрев до температуры 540°С. Принимая, что установка работает по циклу Ренкина, определить конечную степень сухости пара при отсут­ствии вторичного перегрева и улучшение термического к.п.д. и конечную сухость пара после применения вто­ричного перегрева

439. На рис. 101 представлена схема паросиловой установки, в которой осуществлен вторичный перегрев пара до первоначальной температуры. В этой схеме: ПК — паровой котел; ВП — вторичный пароперегрева­тель; Т — турбина; К—конденсатор; КН — конденса­ционный насос; ПН — питательный насос. Начальные параметры пара: р1 = 10 МПа, t1 = 450°С; давление в конденсаторе р2 = 0,004 МПа. Внутренний относитель­ный к.п.д. η0i = 0,8. Вторично пар перегревается при давлении р‘ = 1,8 МПа. Определить уменьшение влажности пара на выходе его из турбины вследствие введения вторичного пере­грева, удельные расходы теплоты при вторичном пере­греве и без него и достигнутую экономию теплоты.

440. Паросиловая установка работает при начальных параметрах р1 = 9 МПа и t1 = 450°С. Конечные давле­ние р2 = 0,006 МПа. При р1 = 2,4 МПа введен вторич­ный перегрев до t‘ = 440°С. Определить термический к.п.д. цикла с вторичным перегревом и влияние введения вторичного перегрева на термический к.п.д.

441. На заводской теплоэлектроцентрали установлены две паровые турбины с противодавлением мощностью 4000 кВт · ч каждая. Весь пар из турбины направляется на производство, откуда он возвращается обратно в котельную в виде конденсата при температуре насыщения. Турбины работают с полной нагрузкой при следующих параметрах пара: р1 = 3,5 МПа, t1 = 435ºС; р2 = 0,12 МПа. Принимая, что установка работает по циклу Ренкина, определить часовой расход топлива, если к.п.д. котельной равен 0,84, а теплота сгорания топлива  = 28 470 кДж/кг.

 442. Для условий предыдущей задачи подсчитать расход топлива в случае, если вместо комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на теплоэлектроцентрали будет осуществлена раздельная выработка электроэнергии в конденсационной установке и тепловой энергии в котельной низкого давления.Конечное давление пара в конденсационной установке принять р2 = 0,004 МПа. К.п.д. котельной низкого давления принять тот же, что для котельной высокого давления. Определить для обоих случаев коэффициент использования теплоты.

443. Паротурбинная установка мощностью 12000 кВт работает по циклу Ренкина при следующих параметрах пара: р1 = 3,5 МПа, t1 = 450ºС; р2 = 0,2 МПа. Весь пар из турбины направляется на производство, откуда он возвращается в котельную в виде конденсата при температуре насыщения. Топливо, сжигаемое в котельной, имеет теплоту сгорания  = 29,3 МДж/кг, к.п.д. котельной установки ηк.у = 0,85. Определить часовой расход топлива. Сравнить его с тем расходом топлива, который был бы в случае раздельной выработки электрической энергии в конденсационной установке с давлением пара в конденсаторе р2 = 0,004 МПа, а тепловой энергии – в котельной низкого давления. К.п.д. котельной низкого давления принять таким же, как и к.п.д. котельной высокого давления.

445. Турбина мощностью 6000 кВт работает при параметрах пара: р1 = 3,5 МПа; t1 = 435ºС; р2 = 0,004 МПа. Для подогрева питательной воды их турбины отбирается пар при р = 0,12 МПа (рис. 102). Определить термический к.п.д. установки, удельный расход пара и теплоту и улучшение термического к.п.д. в сравнении с такой же установкой, но работающей без регенеративного подогрева.

446. Турбина мощностью 24 МВт работает при пара­метрах пара: р1 = 2,6 МПа; t1 = 420°С, рг = 0,004 МПа. Для подогрева питательной воды из турбины отбирается пар при р0 = 0,12 МПа. Определить термический к.п.д. и удельный расход пара. Определить также улучшение термического к.п.д. в сравнении с такой же установкой, но работающей без регенеративного подогрева.

447. Из паровой турбины мощностью N = 25000 кВт, работающей при р1 = 9 МПа, t1 = 480ºС, р2 = 0,004 МПа, производится два отбора: один при ротб1 = 1 МПа и другой при ротб2 = 0,12 МПа (рис. 103). Определить термический к.п.д. установки, улучшение термического к.п.д. по сравнению с циклом Ренкина и часовой расход пара через каждый отбор.

448. Турбогенератор работает при параметрах пара р1 = 9 МПа, t1 = 535°С и р1 = 0,0035 МПа. Для подо­грева питательной воды имеются два отбора: один при ротб1 = 0,7 МПа и другой при ротб2 = 0,12 МПа. Определить термический к.п.д. регенеративного цикла и сравнить его с циклом без регенерации.

449. Паро-ртутная турбина мощностью 10000 кВт работает при следующих параметрах; рHg1 = 0,8 МПа; пар – сухой насыщенный; pHg2 = 0,01 МПа. Получающийся в конденсаторе-испарителе ртутной турбины сухой насыщенный водяной пар поступает в пароперегреватель, где его температура повышается до 450ºС, и затем направляется в пароводяную турбину, работающую при конечном давлении р2 = 0,004 МПа. Определить термический к.п.д. бинарного цикла, термический к.п.д. пароводяной турбины, улучшение к.п.д. от применения бинарного цикла, а также мощностью пароводяной турбины.

450. Пароводяная установка мощностью 5000 кВт работает по циклу Ренкина. Начальные параметры: р1 = 3 МПа и t1 = 450°С. Давление в конденсаторе р2 = 0,004 МПа. Определить к.п.д. цикла, если к нему присоединить ртутный цикл, высший температурный предел которого будет таким же, как и у цикла с водяным паром.

Часть задач есть решенные, контакты

Рубрика: Задачи, Термодинамика и теплотехника | Метки: , , , , , | Добавить комментарий

Термодинамика ТТ.5 Глава X

TT.5 Глава X. Рабинович

Истечение газов и паров 389-420

Часть задач есть решенные, контакты

389. Воздух из резервуара с постоянным давлением р1 = 10 МПа и температурой t1 = 15ºС вытекает в атмосферу через трубку с внутренним диаметром 10 мм. Найти скорость истечения воздуха и его секундный расход. Наружное давление принять равным 0,1 МПа. Процесс расширения воздуха считать адиабатным.

390. В резервуаре, заполненном кислородом, поддер­живают давление р1 = 5 МПа. Газ вытекает через су­живающее сопло в среду с давлением 4 МПа. Начальная температура кислорода 100°С. Определить теоретическую скорость истечения и рас­ход, если площадь выходного сечения сопла f = 20 мм2. Найти также теоретическую скорость истечения кисло­рода и его расход, если истечение будет происходить в атмосферу. В обоих случаях считать истечение адиабат­ным. Барометрическое давление принять равным 0,1 МПа.

391. Воздух при постоянном давлении р1 = 6 МПа и t = 27°С вытекает в среду с давлением р2 = 4 МПа. Определить теоретическую скорость и конечную тем­пературу при адиабатном истечении.

392. Через сопло форсунки компрессорного двигателя с воспламенением от сжатия подается воздух для распи­ливания нефти, поступающей в цилиндр двигателя. Дав­ление воздуха р1 = 5 МПа, а его температура t1 = 27°С. Давление сжатого воздуха в цилиндре двигателя рг = = 3,5 МПа. Определить теоретическую скорость адиабатного исте­чения воздуха из сопла форсунки.

393. Найти теоретическую скорость адиабатного истечения азота и секундный расход, если р1 = 7 МПа рг = 4,5 МПа, t1= 50°С, f = 10 мм2.

394. Воздух при давлении р1 = 0,1 МПа и температуре t1 = 15°С вытекает из резервуара. Найти значение р2, при котором теоретическая скорость адиабатного истечения будет равна критической и величину этой скорости.

395. Воздух при давлении р1 = 1 МПа и температуре t1 = 300ºС вытекает из расширяющегося сопла в среду с давлением р2 = 0,1 МПа. Расход воздуха М = 4 кг/с. Определить размеры сопла. Угол конусности расширяющейся части сопла принять равным 10º. Расширение воздуха в сопле считать адиабатным.

396. К соплам газовой турбины подводятся продукты сгорания топлива при давлении р1 = 1 МПа и темпера­туре t1 = 600°С. Давление за соплами р2 = 0,12 МПа. Расход газа, отнесенный к одному соплу, М = 1440 кг/ч. Определить размеры сопла. Истечение считать адиабат­ным. Угол конусности принять равным 10°. Принять, что продукты сгорания обладают свойствами воздуха.

 397. Определить теоретическую скорость адиабатного истечения воздуха через сопло Лаваля, если р1 = 0,8 МПа и t1 = 20°С, а давление среды на выходе из сопла р2 = 0,1 МПа. Сравнить полученную скорость с критической.

 398. Как велика теоретическая скорость истечения пара через сопло Лаваля, если давление пара р1 = 1,4 МПа, температура t1 = 300ºС, а противодавление равно 0,006 МПа? Процесс расширения пара в сопле считать адиабатным.

 399. Определить теоретическую скорость истечения пара из котла в атмосферу. Давление пара в котле р1 = 1,2 МПа, температура t1 = 300ºС. Процесс расширения пара считать адиабатным. Барометрическое давление принять равным 100 кПа (750 мм рт.ст.).

 400. Решить предыдущую задачу при условии, что истечение пара происходит через сопло Лаваля.

 401. Определить теоретическую скорость истечения пара из котла в атмосферу. Давление в котле р = 0,15 МПа и х = 0,95. Процесс расширения пара считать адиабатным.

 402. Влажный пар с параметрами р1 = 1,8 МПа и х1 = 0,92 вытекает в среду с давлением рг = 1,2 МПа; площадь выходного сечения сопла f = 20 мм2. Определить теоретическую скорость при адиабатном истечении пара и его секундный расход.

 403. Найти теоретическую скорость истечения пара из сопла Лаваля для следующих данных: р1 = 1,6 МПа, t1 = 300°С, р2 = 0,1 МПа. Процесс расширения пара в сопле считать адиабатным.

 404. Перегретый водяной пар с начальным давлением р1 = 1,6 МПа и температурой t1 = 400ºС расширяется в сопле по адиабате до давления р2 = 0,1 МПа. Количество вытекающего из сопла пара М = 4,5 кг/с. Определить минимальное сечение сопла и его выходное сечение. Процесс расширения пара в сопле считать адиабатным.

 405. Водяной пар давлением р1 = 2 МПа с темпера­турой t1 = 400°С при истечении из сопла расширяется по адиабате до давления р2 = 0,2 МПа. Найти площадь минимального и выходного сечений сопла, а также скорости истечения в этих сечениях, если расход пара М = 4 кг/с. Процесс расширения пара в сопле принять адиабатным.

 406. Парогенератор вырабатывает 1800 кг/ч пара дав­лением 1,1 МПа. Каким должно быть сечение предохранительного кла­пана, чтобы при внезапном прекращении отбора пара давление не превысило 11 МПа.

 407. Для обдувки поверхностей нагрева паровых кот­лов пользуются так называемыми обдувочными аппара­тами, снабженными соплами, через которые обычно про­пускают пар или воздух. Определить диаметры минимального и выходного сече­ний сопла для часового расхода 1000 кг сухого насыщен­ного пара, если начальное давление его р1 = 2,1 МПа, а конечное рг = 0,1 МПа. Процесс расширения пара принять адиабатным. Найти также теоретическую ско­рость истечения пара из сопла.

 408. Влажный пар при р1 = 15,7 МПа и х1 = 0,95 вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р2 = 1,96 МПа. Расход пара М = 6 кг/с. Определить действительную скорость истечения пара, а также сечения сопла Лаваля (минимальное и выходное), если скоростной коэффициент сопла φ = 0,95.

 409. Давление воздуха при движении его по трубопроводу понижается вследствие местных сопротивлений от р1 = 0,8 МПа и до р2 = 0,6 МПа. Начальная температура воздуха t1 = 20ºС. Определить изменение температура и энтропии в рассматриваемом процессе. Какова температура воздуха после дросселирования?

 410. 1 кг воздуха при температуре t1 = 200°С дрос­селируется от давления 1,2 МПа до 0,7 МПа. Определить энтальпию воздуха после дросселирования (принимая, что энтальпия его при 0°С равна нулю) и изменение энтропии в рассматриваемом процессе.

411. В стальном баллоне находятся 6,25 кг воздуха при давлении р1 = 5 МПа. При выпуске из баллона воз­духа он дросселируется до давления 2,5 МПа. Найти приращение энтропии в процессе дросселиро­вания.

 412. Водяной пар при давлении р1 = 1,8 МПа и температуре t1 = 250ºС дросселируется до р2 = 1 МПа. Определить температуру пара в конце дросселирования и изменение перегрева пара.

 413. Пар при давлении р1 = 1,2 МПа и х1 = 0,9 дросселируется до р2 = 0,1 МПа. Определить конечную сухость пара.

 414. До какого давления необходимо дросселировать пар при р1 = 6 МПа и х1 = 0,96, чтобы он стал сухим насыщенным?

 415. Пар при давлении р1 = 2 МПа и х1 = 0,9 дрос­селируется до рг = 0,8 МПа. Определить состояние пара в конце дросселирования.

 416. Пар при давлении р1 = 10 МПа и t1 = 320°С дросселируется до р2 = 3 МПа. Определить параметры конечного состояния и измене­ние температуры пара.

 417. Отработавший пар из паровой турбины поступает в конденсатор в количестве 125 т/ч. Состояние отработав­шего пара р2 = 0,0045 МПа и х = 0,89. Определить диаметр входного патрубка конденсатора, если скорость пара в нем до ω = 120 м/с.

 418. Найти площади минимального и выходного сече­ний сопла Лаваля, если известны параметры пара перед соплом: р1 = 0,1 МПа, t1 = 300°С. Давление за соплом р2 = 0,25 МПа. Расход пара через сопло М = 720 кг/ч. Скоростной коэффициент φ = 0,94.

 419. В паровую турбину подается пар со следующими параметрами: р1 = 5,9 МПа, t1 = 400°С. В клапанах турбины пар дросселируется до 5,4 МПа и поступает в расширяющиеся сопла, давление за которыми р2 = 0,98 МПа. Расход пара через одно сопло М = 8000 кг/ч. Скоростной коэффициент φ = 0,94. Определить площадь минимального и выходного се­чений.

 420. По паропроводу течет влажный пар, параметры которого р1 = 1 МПа и х1 = 0,98. Часть пара через дроссельный вентиль перепускается в паропровод, давле­ние в котором р2 = 0,12 МПа. Определить состояние пара в паропроводе низкого давления.

Часть задач есть решенные, контакты

Рубрика: Задачи, Термодинамика и теплотехника | Метки: , , , , , , | Добавить комментарий