Технологическая термодинамика ТТ.127

Помощь он-лайн только по предварительной записи

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

Термодинамика ТТ.5 Глава IX

TT.5 Глава IX. Рабинович

Водяной пар 310-388

Часть задач есть решенные, контакты

310. Определить температуру, удельный объем, плотность, энтальпию и энтропию сухого насыщенного пара при давлении р = 1 МПа.

 311. Сухой насыщенный пар имеет давление р = 1,4 МПа. Определить все остальные параметры пара.

 312. Вода, находящаяся под давлением 1,5 МПа, нагрета до 190°С. Наступило ли кипение?

 313. При р = 0,9 МПа вода нагрета до 150°С. На сколько градусов нужно еще нагреть воду, чтобы началось кипение?

 314. Температура воды, находящейся в закрытом со­суде, равна 190°С. Под каким давлением находится вода?

 315. Найти давление, удельный объем и плотность воды, если она находится в состоянии кипения и температуры ее равна 250ºС.

 316. На паропроводе насыщенного пара установлен термометр, показывающий t = 175°С. Каково было бы показание манометра на этом паро­проводе?

 317. Манометр парового котла показывает давление 0,2 МПа. Показание барометра 0,103 МПа (776 мм рт.ст.). Считая пар сухим насыщенным, определить его температуру, удельный объем и энтальпию.

 318. Манометр парового котла показывает давление р = 0,15 МПа. Показание барометра равно 1,01 МПа (764 мм рт. ст.). Считая пар сухим насыщенным, найти его температуру и удельный объем.

 319. Определить состояние водяного пара, если давление его р = 0,5 МПа, а температура t = 172ºС.

 320. Определить состояние водяного пара, если давление его р = 0,6 МПа, а удельный объем υ = 0,3 м3/кг.

 321. Определить состояние водяного пара, если дав­ление его р = 2,2 МПа, а температура t = 240°С.

 322. Найти состояние водяного пара, если давление его р = 1,2 МПа, а удельный объем υ = 0,18 м3/кг.

 323. Определить состояние водяного пара, если давле­ние его р = 1,5 МПа, а температура t = 198,28°С.

 324. Найти состояние водяного пара, если давление его р = 2,9 МПа, а удельный объем υ = 0,079 м3/кг.

 325. Определить состояние водяного пара, если давление его р = 0,9 МПа, а энтропия s = 6,52 кДж/(кг · К).

 326. Найти удельный объем влажного пара, если р = 2 МПа, а х = 0,9.

 327. Определить внутреннюю энергию сухого насыщенного пара при р = 1,5 МПа.

 328. Определить энтальпию и внутреннюю энергию влажного насыщенного пара при р = 1,3 МПа и степени сухости пара х = 0,98.

 329. Найти энтропию влажного насыщенного пара р = 2,4 МПа и х = 0,8

 330. Найти массу, внутреннюю энергию, энтальпию и энтропию 6 м3 насыщенного водяного пара при давлении р = 1,2 МПа и сухости пара х = 0,9.

 331. Водяной пар имеет параметры р = 3 МПа, t = 400ºС. Определить значения остальных параметров.

 332. Водяной пар имеет параметры р = 9 МПа, t = 500°С. Определить значения остальных параметров.

 333. Найти массу 10 м3 пара при давлении р = 1,4 МПа и степени сухости х = 96%.

 334. Определить массу 9 м3 пара при давлении р = 0,8 МПа и степени влажности 10%.

 335. Найти количество теплоты, затрачиваемой на по­лучение 1 кг пара при 1,8 МПа и х = 0,9, если темпера­тура питательной воды tв = 32°С.

 336. Определить количество теплоты, затрачиваемой на перегрев 1 кг сухого насыщенного пара при 9 МПа до 500ºС.

 337. Определить количество теплоты, затрачиваемой на перегрев 1 кг влажного пара при давлении р = 10 МПа и степени сухости х = 0,98 до температуры t = 480°С.

 338. Через пароперегреватель парового котла прохо­дит 5000 кг пара в час. Степень сухости пара до паропере­гревателя х = 0,99, а давление р = 10 МПа. Температура пара после пароперегревателя t = 550°С. Определить количество теплоты, воспринятой паро­перегревателем, принимая его к.п.д. равным 0,984.

 339. Паровой котел имеет паропроизводительность 20 кг/с. Рабочее давление пара р = 4 МПа, а температура его t = 440°С. Теплота сгорания топлива равна 12 600 кДж/кг; температура питательной воды tп.в. = 145°С. Определить к.п.д. котла, если расход топлива со­ставляет 4,89 кг/с.

 340. Паровые котлы высокого давления Таганрогского завода «Красный котельщик» имеют паропроизводительность 640 т/ч при давлении пара р = 137 МПа и темпера­туре t = 570°С. Температура питательной воды tв = 230°С. Теплота сгорания топлива составляет 25 120 кДж/кг. Чему равен часовой расход топлива, если к.п.д. парового котла составляет 87,6%?

 341. Паровая машина с приводом для заводских целей, созданная талантливым русским ученым изобретателем И. И. Ползуновым, имела следующие размеры: диаметр цилиндра 0,81 м и ход поршня 2,56 м. Давление пара, поступающего 6 машину, составляло 0,118 МПа. Считая пар, поступающий в машину, влажным насы­щенным со степенью сухости х = 0,97, определить массу пара в цилиндре машины.

 342. Найти диаметр паропровода, по которому проте­кает пар при давлении р = 1,2 МПа и температуре t = 260°С. Расход пара М = 350 кг/ч, скорость пара ω = 50 м/с.

343. Определить диаметр паропровода, по которому протекает пар при давлении р = 1,8 МПа. Расход пара М = 1,11 кг/с, скорость пара ω = 20 м/с. Произвести расчет для трех случаев; 1) х1 = 0,9; 2) х2 = 1; 3) t = 340°С.

 344. Паровая турбина расходует 51 000 кг/ч пара. Отработавший в турбине пар поступает в конденсатор при давлении рн = 0,0045 МПа и влажности (1 — х) = 11%. Определить часовой расход охлаждающей воды, если ее начальная температура t1 = 12°С, конечная t2 = 23°С, а температура конденсата соответствует темпера­туре насыщения.

 345. В паровом котле объемом V = 12 м3 находятся 1800 кг воды и пара при давлении 11 МПа и температуре насыщения. Определить массы воды и сухого насыщенного пара, находящиеся в котле.

 346. В паровом котле объемом V = 15 м3 находятся 4000 кг воды и пара при давлении 4 МПа и температуре насыщения. Определить массы воды и сухого насыщенного пара, находящиеся в котле.

 347. В паровом котле находятся 25 м3 воды при дав­лении 3,5 МПа и температуре насыщения. Какое количество пара по массе и объему образова­лось бы в котле, если бы давление в нем упало до 0,1 МПа?

 348. В пароперегреватель парового котла поступает пар в количестве D = 20 т/ч при давлении р = 4 МПа и со степенью сухости х = 0,98. Количество теплоты, сообщенной пару в пароперегревателе, составляет 11 313 МДж/ч.

 349. Для регулирования температуры перегретого пара в некоторых случаях к нему примешиваютнасыщенный пар. Определить, какое количество насыщенного пара при давлении 4 МПа надо прибавить к 1 кг перегретого пара при 3,9 МПа и 470°С для снижения температуры пара до 450°С при неизменном давлении.

350. Построить в координатах Тэ в масштабе по не­скольким точкам нижнюю и верхнюю пограничные кри­вые, а также две изобары в области влажного пара; р1 = 1 МПа и рг = 5 МПа.

351. Задано состояние пара:

р = 1,6 МПа; х = 0,96. Определить остальные параметры, пользуясь диаграммой, и сравнить их со значениями этих же параметров, вычисленных с помощью таблиц водяного пара и соответствующих формул.

352. Пользуясь диаграммой is водяного пара, опреде­лить энтальпию пара: а) сухого насыщенного при давлении р = 1 МПа; б) влажного насыщенного при р = 1 МПа и х = 0,95; в) перегретого при р = 1 МПа и t = 300°С.

 353. Пользуясь диаграммой is, определить энтальпию пара: а) сухого насыщенного при р = 2,2 МПа, б) влаж­ного насыщенного при р = 0,8 МПа и х = 0,96; в) пере­гретого при р = 2,9 МПа и t = 400°С.

 354. Задано состояние пара:

р = 2 МПа; t = 340° С. Определить, пользуясь диаграммой is, значения s, tн и перегрев пара.

 355. На диаграмме is выбрать точку в области насы­щенного пара и определить следующие параметры, харак­теризуемые этой точкой: р, х, t, i, s.

 356. Определить, пользуясь диаграммой is, значения параметров ix, sx и υх для водяного пара при р = 0,8 МПа и х = 0,96. Сравнить полученные данные со значениями этих величин, полученными при помощи формул и таблиц.

 357. В закрытом сосуде содержится 1 м3 сухого насыщенного водяного пара при давлении 1 МПа. Определить давление, степень сухости пара и количество отданной им теплоты, если охладился до 60ºС.

 358. Определить количество теплоты, которое нужно сообщить 6 кг водяного пара, занимающего объем 0,6 м3 при давлении 0,6 МПа, чтобы при υ = const повысить его давление до 1 МПа; найти также конечную сухость пара.

 359. 1 м3 пара при давлении р = 0,981 МПа и темпе­ратуре t = 300°С охлаждается при постоянном объеме до 100°С. Определить количество теплоты, отданной паром.

 360. В баллоне емкостью 1 м3 находится пар при р = 0,981 МПа и х = 0,78. Сколько теплоты нужно сообщить баллону, чтобы пар сделался сухим насыщенным?

 361. В паровом котле находится 8250 кг пароводяной смеси с паросодержанием х = 0,0015 при давлении 0,4 МПа. Сколько времени необходимо для поднятия давления до 1 МПа при закрытых вентилях, если пароводяной смеси сообщается 18 МДж/мин?

 362. Влажный пар имеет при давлении р = 1,5 МПа паросодержание х = 0,80. Какое количество теплоты нужно сообщить 1 кг данного пара, чтобы довести его степень сухости при постоянном давлении до х2 = 0,95.

 363. Влажный пар имеет при давлении р1 = 0,8 МПа степень сухости х = 0,9. Какое количество теплоты нужно сообщить 1 кг этого пара, чтобы перевести его при постоянном давлении в сухой насыщенный пар?

 364. 1 кг водяного пара при р = 1 МПа и t1 = 240ºС нагревается при постоянном давлении до 320ºС. Определить затраченное количество теплоты, работу расширения и изменение внутренне энергии пара.

 365. 1 кг водяного пара при р1 = 1,6 МПа и t1 = 300°С нагревается при постоянном давлении до 400°С. Определить затраченное количество теплоты, работу расширения и изменение внутренней энергии пара.

 366. Энтальпия влажного насыщенного пара при давлении р1 = 1,4 МПа составляет ix = 2705 кДж/кг. Как изменится степень сухости пара, если к 1 кг его будет подведено 40 кДж теплоты при постоянном давлении?

 367. К 1 кг пара при давлении 0,8 МПа и степени влажности 70% подводится при постоянном давлении 820 кДж теплоты. Определить степень сухости, объем и энтальпию пара в конечном состоянии.

 368. 1 кг влажного пара при давлении 1,8 МПа и влажности 3% перегревается при постоянном давлении до t = 400°С. Определить работу расширения, количество сообщен­ной теплоты и изменение внутренней энергии.

 369. Из парового котла поступает в пароперегреватель 2700 кг/ч пара при р = 1,6 МПа и х = 0,98. Температура пара после пароперегревателя равна 400ºС. Найти количество теплоты, которое пар получает в пароперегревателе, и отношение диаметров паропроводов до и после пароперегревателя, считая скорости пара в них одинаковыми.

 370. На рис. 72 дана схема прямоточного котла высо­кого давления системы проф. Рамзина. Производитель­ность котла 230 т/ч пара при давлении 9,8 МПа и темпе­ратуре 500°С. Питательная вода поступает в змеевик 1 с температурой 185°С, подогревается в нем до 233°С и направляется в змеевик 2, расположенный в топке. В этом змеевике вода подогревается до температуры насыщения и испаряется значительная ее часть, а конеч­ная степень сухости пара доводится до 69%. Далее пароводяная смесь поступает в змеевик 3, в котором пар досушивается и перегревается до 340°С. Затем пар поступает в змеевик 4 и в пароперегреватель 5. Определить количество теплоты, которое получает 1 кг рабочего тела в змеевиках 2 и 3.

 371. 1 м3 водяного пара при давлении р1 = 1 МПа и х = 0,65 расширяется при р = const до тех пор, пока его удельный объем не станет равным υ2 = 0,19 м3/кг. Найти конечные параметры, количество теплоты, уча­ствующей в процессе, работу и изменение внутренней энергии.

 372. От 1 кг водяного пара с начальными параметрами р1 = 1,6 МПа и υ1 = 0,15 м3/кг отводится теплота при р = const. При этом в одном случае конечный объем υ2 = 0,13 м3/кг, а в другом – υ2 = 0,10 м3/кг. Определить конечные параметры, количество теплоты, участвующей в процессе, работу и изменение внутренней энергии.

 373. Отработавший пар из паровой машины направ­ляется в конденсатор. Состояние отработавшего пара; р = 0,01 МПа и х = 0,83. Какое количество воды для охлаждения необходимо подавать в конденсатор, если температура ее повышается на Δt = 15°С, а конденсат забирается из конденсатора при температуре t = 35°С?

 374. 2 кг пара, занимающие при р = 0,8 МПа объем Vi = 0,15 м3, изотермически расширяются до V2 = 0,35 м3. Определить работу расширения, количество подведенной теплоты и степень сухости пара.

 375. 1 кг пара при давлении р1 = 0,6 МПа и температуре t1 = 200ºС сжимают изотермически до конечного объема υ2 = 0,11 м3/кг. Определить конечные параметры и количество теплоты, участвующей в процессе.

 376. 6 кг пара при давлении р1 = 1 МПа и степени сухости х1 = 0,505 расширяются изотермически так, что в конце расширения пар оказывается сухим насыщенным. Определить количество теплоты, сообщенной пару, произведенную им работу и изменение внутренней энергии.

 377. 1 кг пара при р1 = 1,8 МПа и х1 = 0,7 изотерми­чески расширяется до р2 = 0,8 МПа (рис. 74). Определить конечные параметры, количество подве­денной теплоты, изменение внутренней энергии и работу расширения.

 378. Сухой насыщенный водяной пар расширяется адиабатно от давления 1 МПа до 0,05 МПа. Определить степень сухости в конце расширения. Задачу решить при помощи диаграммы is и аналитическим путем.

 379. 1 кг пара расширяется адиабатно от начальных параметров р1 = 3 МПа и t1 = 300ºС до р2 = 0,05 МПа. Найти значения i1, i2, u1, υ2, x2 и работу расширения.

 380. 1,2 м3 влажного пара со степенью сухости х = 0,8 расширяется адиабатно от 0,4 до 0,06 МПа. Определить степень сухости, объем пара в конце рас­ширения и произведенную им работу.

 381. Найти по диаграмме is адиабатный перепад теп­лоты и конечное состояние при расширении пара от 1,4 МПа и 300°С до 0,006 МПа.

 382. 1 кг пара расширяется адиабатно от начальных параметров р1 = 9 МПа и t1 = 500ºС до р2 = 0,004 МПа. Найти значения i1, υ1, i2, υ2, х2 и работу расширения.

 383. Влажный пар при р1 = 0,8 МПа и x1 = 0,95 рас­ширяется адиабатно до р2 = 0,004 МПа. Определить степень сухости пара в конце расширения аналитическим и графическим путем.

 384. Пар при давлении p1 = 1,8 МПа и температуре t1 = 350°С расширяется адиабатно до конечного давле­ния р2 = 0,008 МПа. Найти степень сухости в конце процесса и давление, при котором пар в процессе расширения окажется сухим насыщенным.

 385. Пар с начальным давлением р1 = 2 МПа и тем­пературой t1 = 300°С расширяется адиабатно до р2 = 0,004 МПа. Определить начальные и конечные параметры и работу расширения 1 кг пара.

 386. Пар с начальным давлением р1 = 1,8 МПа и температурой t1 = 340°С расширяется адиабатно до дав­ления р2 = 0,006 МПа. Определить работу расширения и конечное состояние пара.

 387. 1 кг пара при давлении р1 = 5 МПа и темпера­туре t1 = 400°С расширяется по адиабате до давления 0,05 МПа. Найти, пользуясь диаграммой is, температуру и сте­пень сухости для конечного состояния пара, а также адиабатный перепад теплоты

 388. 5 кг водяного пара, параметры которого р1 = — 2 МПа и V1 = 0,5 м3, расширяются адиабатно до дав­ления р2 = 0,2 МПа. Определить конечный объем пара, степень сухости его и произведенную им работу.

Часть задач есть решенные, контакты

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

Термодинамика ТТ.5 Глава VIII

TT.5 Глава VIII. Рабинович

Круговые процессы 259-309

Часть задач есть решенные, контакты

 259. К газу в круговом процессе подведено 250 кДж теплоты. Термический к.п.д. равен 0,46. Найти работу, полученную за цикл.

 260. В результате осуществления кругового процесса получена работа, равная 80 кДж, а отдано охладителю 50 кДж теплоты. Определить термический к.п.д. цикла.

 261. 1 кг воздуха совершает цикл Карно (см. рис. 31) в пределах температур t1 = 627ºС и t2 = 27ºС, причем наивысшее давление составляет 6 МПа, а наинизшее – 0,1 МПа. Определить параметры состояния воздуха в характерных точках цикла, работу, термический к.п.д. цикла и количество подведенной и отведенной теплоты.

 262. 1 кг воздуха совершает цикл Карно между темпе­ратурами t1 = 327°С и t2 = 27°С; наивысшее давление при этом составляет 2 МПа, а наинизшее — 0,12 МПа. Определить параметры состояния воздуха в характер­ных точках, работу, термический к.п.д. цикла и коли­чества подведенной и отведенной теплоты.

 263. 1 кг воздуха совершает цикл Карно в пределах температур t1 = 250°С и t2 = 30°С. Наивысшее давле­ние р1 = 1 МПа, наинизшее — р3 = 0,12 МПа. Определить параметры состояния воздуха в характерных точках, количества подведенной и отведенной теп лоты, работу и термический к.п.д. цикла.

 264. Для идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при υ = const определить параметры в характерных точках, полученную работу, термический к.п.д., количество подведенной и отведенной теплоты, если дано: р1 = 0,1 МПа; t1 = 20ºС; ε = 3,6; λ = 3,33; k = 1,4. Рабочее тело – воздух. Теплоемкость принять постоянной.

 265. Для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при υ = const определить параметры характерных для цикла точек, количества подведенной и отведенной теплоты, термический к.п.д. цикла и его полезную работу, если дано: р1 = 0,1 МПа; t1 = 100°С; ε = 6; λ = 1,6; k = 1,4. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость принять по­стоянной.

 266. В цикле поршневого двигателя внутреннего сго­рания с подводом теплоты при υ = const степень сжатия ε = 5, степень увеличения давления k = 1,5. Определить термический к.п.д. этого цикла, а также цикла Карно, совершающегося при тех же предельных температурах. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость при­нять постоянной.

 267. Построить график зависимости термического к. п. д. от степени сжатия для цикла поршневого двига­теля внутреннего сгорания с подводом теплоты при υ = const для значений ε от 2 до 10 при k = 1,37.

 268. 1 кг воздуха работает по циклу, изображенному на рис. 53. Начальное давление воздуха р1 = 0,1 МПа, начальная температура t1 = 27ºС, а степень сжатия ε = 5. Количество теплоты, подводимой во время изохорного сжатия, равно 1300 кДж/кг. Определить параметры воздуха в характерных точках и полезную работу цикла. Теплоемкость воздуха считать постоянной.

 269. Поршневой двигатель работает на воздухе по циклу с подводом теплоты при υ = const. Начальное со­стояние воздуха: р1 = 0,785 МПа и t1 = 17°С. Степень сжатия ε = 4,6. Количество подведенной теплоты состав­ляет 100,5 кДж/кг. Найти термический к.п.д. двигателя и его мощность, если диаметр цилиндра d = 0,24 м, ход поршня S = 0,34 м, число оборотов ρ = 21 рад/с (200 об/мин) и за каждые два оборота совершается один цикл.

 270. Температура воспламенения топлива, подаваемого в цилиндр двигателя с изобарным подводом теплоты, равна 800°С. Определить минимально необходимое значение степени сжатия е, если начальная температура воздуха t1 = 77°С. Сжатие считать адиабатным, k = 1,4.

 271. Для цикла с подводом теплоты при р = const (рис. 54) найти параметры в характерных точках, полезную работу, термический к.п.д., количество подведенной и отведенной теплоты, если дано: р1 = 0,1 МПа; t1 = 20ºС; ε = 12,7; k = 1,4. Рабочее тело – воздух. Теплоемкость считать постоянной.

 272. Для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при р = const определить параметры в характерных1 точках, полезную работу, количество подведенной и отведенной теплоты и термиче­ский к.п.д., если дано: р1 = 100 кПа, t1 = 70°; ε = 12; k = 1,4; ρ = 1,67. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость принять постоянной.

273. Найти давление и объем в характерных точках цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с под­водом теплоты при р = const, а также термический к. п. д. и полезную работу, если дано: p1 = 100 кПа, ε = 14; ρ = 1,5; k = 1,4. Диаметр цилиндра d = 0,3 м, ход поршня S = 0,45 м. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость считать постоянной.

 274. Построить график зависимости термического к.п.д. цикла с подводом теплоты при р = const от сте­пени предварительного расширения для значений его от 1,5 до 3,5 при ε = 16 и k = 1,4.

 275. В цикле с подводом теплоты при р = const на­чальное давление воздуха р1 = 0,09 МПа, температура t1 = 47°С, степень сжатия ε = 12, степень предваритель­ного расширения ρ = 2 и V1 = 1 м3. Определить параметры в характерных точках цикла, количество подведенной и отведенной теплоты, работу цикла и его термический к.п.д. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость принять постоянной.

 276. Определить термический к.п.д. цикла, состоящего из двух изохор и двух изобар (рис. 55). Рабочее тело – воздух. Теплоемкость принять постоянной.

 277. Найти термический к. п. д. цикла, изображенного на рис. 56. Пользоваться при выводе следующими обозначениями: υ12 = ε; р3/р2 = λ; υ43 = ρ; υ54 = δ. Теплоемкость принять постоянной.

 278. Определить термический к.п.д. цикла (рис. 57), состоящего из изохоры, адиабаты и изобары.

 279. Найти термический к.п.д. цикла, изображенного на рис. 58. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость принять постоянной.

 280. В цикле поршневого двигателя со смешанным подводом теплоты (рис. 59) начальное давление р1 = 90 кПа, начальная температура t1 = 67°С. Количество подведенной теплоты Q = 1090 кДж/кг. Степень сжатия ε = 10.

 281. Рабочее тело поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты обладает свой­ствами воздуха. Известны начальные параметры р1 = 0,1 МПа, t1 = 30°С и следующие характеристики цикла; ε = 7, λ = 2,0 и ρ = 1,2. Определить параметры в характерных для цикла точ­ках, количество подведенной теплоты, полезную работу и термический к.п.д. цикла. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость считать постоянной.

 282. Для идеального цикла газовой турбины с подводом теплоты при р = const (см. рис. 39) найти параметры в характерных точках, полезную работу, термический к.п.д., количество подведенной и отведенной теплоты, если дано: р1 = 100 кПа; t1 = 27ºС; t3 = 700ºС; λ =  = 10; k = 1,4. Рабочее тело – воздух. Теплоемкость принять постоянной.

 283. Для идеального цикла газовой турбины с подво­дом теплоты при р = const (см. рис. 39) определить пара­метры в характерных точках, полезную работу, термиче­ский к. п. д., количество подведенной и отведенной теп­лоты. Дано; p1 = 0,1 МПа; t1x = 17°С; t3 = 600°С; λ = p2/p1 = 8. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость при­нять постоянной.

 284. Газовая турбина работает по циклу с подводом теплоты при р = const. Известны параметры; р1 = 0,1 МПа; t1 = 40°С; t4 = 400°С, а также степень увеличения давления λ = 8. Рабочее тело — воздух. Определить параметры в характерных точках цикла, количество подведенной и отведенной теплоты, работу, совершаемую за цикл, и термический к.п.д. Теплоем­кость считать постоянной.

 285. На рис. 60 приведена принципиальная схема газо­турбинной установки, работающей с подводом теплоты при р = const и с полной регенерацией тепла. На рисунке: ТН — топливный насос; КС—камера сгорания; ГТ — газовая турбина; ВК — воздушный компрессор; ПД — пусковой двигатель; Р — регенеративный подогреватель. Цикл этой установки представлен на рис. 42. Известны параметры t1 = 30°С и t5 = 400°С, а также степень повышения давления в цикле λ = 6. Рабочее тело — воздух. Определить термический к.п.д. цикла. Какова эко­номия от введения регенерации?

 286. Газовая турбина работает по циклу с подводом тепла при р = const без регенерации (см. рис. 39). Известны степень повышения давления в цикле λ = p2/р1 = 7 и степень предварительного расширения ρ = υ32 = 2,4. Рабочее тело— воздух. Найти термический к.п.д. этого цикла и сравнить его с циклом поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при р = const при одинаковых степенях сжатия е и при одинаковых степенях расширения р. Представить цикл в диаграмме Ts.

 287. Газотурбинная установка работает с подводом теплоты при υ = const и с полной регенерацией. Известны параметры: t1 = 30°С и t5 = 400°С, а также λ = р2/р1 = 4. Рабочее тело — воздух. Определить термический к.п.д. этого цикла. Изобра­зить цикл в диаграмме Ts.

 288. Построить график зависимости термического к. п. д., идеального цикла газовой турбины с подводом теплоты при р = const для λ = 2, 4, 6, 8 и 10.

 289. Компрессор всасывает 400 м3/ч воздуха при дав­лении р1 = 0,1 МПа и температуре t1 = 20°С и сжимает его до давления р2 = 0,5 МПа. Определить теоретическую работу компрессора при адиабатном сжатии и температуру воздуха в конце сжатия.

 290. Компрессор всасывает 100 м3/ч воздуха при дав­лении р1 = 0,1 МПа и температуре t1 = 27°С. Конечное давление воздуха составляет 0,8 МПа. Найти теоретическую мощность двигателя для привода компрессора и расход охлаждающей воды, если темпера­тура ее повышается на 13°С. Расчет произвести для изо­термического, адиабатного и политропного сжатия. Пока­затель политропы принять равным 1,2, а теплоемкость воды 4,19 кДж/кг.

 291. Определить мощность идеального компрессора с изотермическим сжатием и часовое количество теплоты, передаваемое охлаждающей водой, если р1 = 101 325 Па, а давление сжатого воздуха р2 = 0,4 МПа. Расход вса­сываемого воздуха 500 м3/ч.

 292. Компрессор всасывает 250 м3/ч воздуха при р1 = 0,09 МПа и t1 = 25°С и сжимает его до р2 = 0,8 МПа. Какое количество воды нужно пропускать через ру­башку компрессора в час, если сжатие происходит политропно с показателем т = 1,2 и температура воды повы­шается на 15°С?

 293. Компрессор всасывает 120 м3/ч воздуха при р1 = 0,1 МПа и t1 = 27°С и сжимает его до р2 = 1,2 МПа. Определить; а) температуру сжатого воздуха при вы­ходе из компрессора; б) объем сжатого воздуха; в) работу и мощность, расходуемые на сжатие воздуха. Расчет произвести для изотермического, адиабатного и политропного сжатия воздуха. Показатель политропы принять равным 1,3.

 294. Компрессор всасывает в минуту 100 м3 водорода при температуре 20°С и давлении 0,1 МПа и сжимает его до 0,8 МПа. Определить потребную мощность двигателя для при­вода компрессора при адиабатном сжатии, если эффектив­ный к.п.д. компрессора ηк = 0,7.

 295. Приемные испытания компрессоров обычно про­водятся не на газе, на котором должен работать компрес­сор, а на воздухе. Для условий предыдущей задачи найти потребную мощность двигателя при работе компрессора на воздухе. Сравнить полученные результаты.

 296. Производительность компрессора Vк = 700 м3 воз­духа в час; начальные параметры воздуха; р1 = 0,1 МПа; t1 = 20°С; конечное давление р2 = 0,6 МПа. Определить теоретическую мощность двигателя для привода компрессора, если сжатие будет производиться изотермически. На сколько возрастет теоретическая мощность двигателя, если сжатие в компрессоре будет совершаться по адиабате?

 297. Компрессор всасывает воздух при давлении 0,1 МПа и температуре 20°С и сжимает его изотермически до 0,8 МПа. Определить производительность Vк компрессора в м3/ч, если известно, что теоретическая мощность двигателя для привода компрессора равна 40,6 кВт. Найти также часо­вой расход охлаждающей воды, если ее температура при охлаждении цилиндра компрессора повышается на 10°С. Теплоемкость воды принять равной 4,19 кДж/кг.

 298. Вывести формулу для определения объемного к.п.д. компрессора через относительную величину вред­ного пространства и отношение давлений нагнетания и всасывания.

 299. Одноступенчатый компрессор, имеющий относительную величину вредного пространства 0,05, сжимает 400 м3/ч воздуха при нормальных условиях от давления р1 = 0,1 МПа и температуры t1 = 20ºС до давления р2 = 0,7 МПа. Сжатие и расширение воздуха совершаются по политропе с показателем m = 1,3 (рис. 61). Определить потребную мощность двигателя для привода компрессора и его объемный к.п.д. Эффективный к.п.д. компрессора ηк = 0,7.

 300. Относительная величина вредного пространства в одноступенчатом компрессоре составляет 0,05. Произво­дительность компрессора равна 500 м3 воздуха при р1 = 0,1 МПа и t1 = 27°С. Конечное давление р2 = 0,9 МПа. Сжатие воздуха и расширение его после на­гнетания происходят по политропе с показателем т = 1,3.

 301. Относительная величина вредного пространства одноступенчатого поршневого компрессора равна 5%. Давление всасываемого воздуха р1 = 1 бар. Определить, при каком предельном давлении нагнетания производительность компрессора станет равной нулю. Процесс расширения воздуха, находящегося во вредном пространстве, и процесс сжатия воздуха считать адиабатными.

 302. Компрессор всасывает 100 м3/ч воздуха при температуре t1 = 27ºС и давлении р1 = 0,1 МПа и сжимает его до давления р2 = 6,4 МПа. Принимая процесс сжатия политропным с показателем m = 1,2, определить работу, затраченную на сжатие воздуха в компрессоре.

 303. Воздух при давлении 0,1 МПа и температуре 20ºС должен быть сжат по адиабате до давления 0,8 МПа. Определить температуру в конце сжатия, теоретическую работу компрессора и величину объемного к.п.д.: а) для одноступенчатого компрессора; б) для двухступенчатого компрессора с промежуточными холодильником, в котором воздух охлаждается до начальной температуры. Относительная величина вредного пространства равна 8%. Полученные результаты свести в таблицу и сравнить между собой.

 304. Двухступенчатый компрессор всасывает воздух при давлении р1 = 0,1 МПа и температуре t1 = 20°С и сжимает его до конечного давления рг = 4 МПа. Между ступенями компрессора установлен промежуточный холо­дильник, в котором воздух охлаждается при постоянном давлении до начальной температуры. Производительность компрессора Vк = 500 3/ч. Определить теоретическую мощность каждой ступени и количество теплоты, которое должно быть отведено от обеих ступеней компрессора и промежуточного холо­дильника, если известно, что отношение конечного давле­ния к начальному одинаково для обеих ступеней и сжа­тие происходит политропно с показателем т = 1,3. Изобразить процесс сжатия и охлаждения воздуха в диа­граммах pυ и Ts.

 305. Для двигателя с воспламенением от сжатия необходим трехступенчатый компрессор, подающий 250 кг/ч воздуха при давлении 8 МПа. Определить теоретическую мощность компрессора. Сжатие считать адиабатным. В начале сжатия р1 = 0,095 МПа и t1 = 17ºС.

 306. Трехступенчатый компрессор всасывает 60 м3/ч воздуха при р1 = 0,08 МПа и t1 = 27°С и сжимает его адиабатно до 10 МПа. Определить производительность компрессора по сжатому воздуху Vсж и работу, затраченную на сжатие в компрессоре.

 307. Производительность воздушного компрессора при начальных параметрах р1 = 0,1 МПа и t1 = 25ºС и конечном давлении р2 = 0,6 МПа составляет 500 кг/ч. Процесс сжатия воздуха – политропный, показатель политропы m = 1,2. Отношение хода поршня к диаметру = 1,3. Число оборотов n = 31,4 рад/с (300 об/мин.). Определить теоретическую мощность двигателя, необходимую для привода компрессора, ход поршня и диаметр цилиндра.

308. На рис. 62 показан процесс работы двигателя, в котором рабочим телом является сжатый воздух. Определить необходимый массовый расход воздуха, если теоретическая мощность воздушного двигателя N = 10 кВт. Начальные параметры воздуха; р1 = 1 МПа и t1 = 15ºС. Процесс расширения воздуха принять политропным с показателем m = 1,3. Конечное давление воздуха р2 = 0,1 МПа.

 309. В двигатель поступает воздух при давлении р1 = 1 МПа и температуре t1 = 20°С. В цилиндре дви­гателя воздух расширяется до давления рг = 0,1 МПа. Определить работу, совершаемую 1 кг воздуха, если расширение в цилиндре происходит: а) изотермически, б) адиабатно и в) политропно с показателем т = 1,3).

 Часть задач есть решенные, контакты

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

Термодинамика ТТ.5 Глава VII

TT.5 Глава VII. Рабинович

Второй закон термодинамики 237-258

Часть задач есть решенные, контакты

237. Определить энтропию 1 кг кислорода при р = 0,8 МПа и t = 250ºС. Теплоемкость считать постоянной.

238. Определить энтропию 6,4 кг азота при р = 0,5 МПа и t = 300°С. Теплоемкость считать посто­янной.

239. Найти энтропию 1 кг кислорода при р = 0,8 МПа и t = 250ºС. Теплоемкость считать переменной, приняв зависимость ее от температуры линейной.

240. 1 кг кислорода при температуре t1 = 127ºС расширяется до пятикратного объема; температура его при этом падает до t2 = 27ºС. Определить изменение энтропии. Теплоемкость считать постоянной.

241. 1 кг воздуха сжимается от р1 = 0,1 МПа и t1 = 15°С до р2 = 0,5 МПа и t2 = 100°С. Определить изменение энтропии. Теплоемкость счи­тать постоянной.

242. 1 кг воздуха сжимается по адиабате так, что объем его уменьшается в 6 раз, а затем при υ = const давление повышается в 1,5 раза. Найти общее изменение энтропии воздуха. Теплоемкость считать постоянной.

243. В диаграмме Тs для идеального газа нанесены три изобары (рис. 22). Две крайние изобары относятся к давлениям соответственно 0,1 и 10 МПа. Определить, какое давле­ние соответствует средней изобаре.

244. 10 м3 воздуха, находящегося в начальном состоянии при нормальных условиях, сжимают до конечной температуры 400ºС. Сжатие производится: 1) изохорно, 2) изобарно, 3) адиабатно и 4) политропно с показателем политропы m = 2,2. Считая значение энтропии при нормальных условиях равным нулю и принимая теплоемкость воздуха постоянной, найти энтропию воздуха в конце каждого процесса.

245. Найти приращение энтропии 3 кг воздуха; а) при нагревании его по изобаре от 0 до 400°С; б) при нагре­вании его по изохоре от 0 до 880°С; а) при изотермиче­ском расширении с увеличением объема в 16 раз. Тепло­емкость считать постоянной.

246. 1 кг воздуха сжимается по политропе от 0,1 МПа и 20°С до 0,8 МПа при т = 1,2. Определить конечную температуру, изменение эн­тропии, количество отведенной теплоты и затраченную работу.

247. 1 кг воздуха, находящемуся в состоянии А (рис. 23), сообщается теплота один раз при р = const и другой – при υ = const так, что в обоих случаях конечные температуры одинаковы. Сравнить изменение энтропии в обоих процессах, если t1 = 15ºС и t2 = 500ºС. Теплоемкость считать переменной, приняв зависимость ее от температуры линейной.

248. В процессе политропного расширения воздуха температура его уменьшилась от t1 = 25ºС до t2 = — 37ºС. Начальное давление воздуха р1 = 0,4 МПа, количество его М = 2 кг. Определить изменение энтропии в этом процессе, если известно, что количество подведенной к воздуху теплоты составляет 89,2 кДж.

249. Построить в диаграмме Ts для 1 кг воздуха в пределах от 0 до 200ºС изохоры: υ1 = 0,2 м3/кг; υ2 = 0,4 м3/кг, υ3 = 0,6 м3/кг. Теплоемкость считать постоянной.

250. Построить в диаграмме Ts для воздуха, в преде­лах от 0 до 500°С, изобары; р1 = 0,2 МПа, р2 = 0,6 МПа и р3 = 1,8 МПа.

251. 1 кг воздуха при р1 = 0,9 МПа и t1 = 10ºС сжимается по адиабате до р2 = 3,7 МПа. Пользуясь диаграммой Ts, найти конечную температуру, а также то давление, до которого нужно сжать воздух, чтобы температура его стала t3 = 80ºС.

252. 1 кг воздуха расширяется по адиабате от р1 = 0,6 МПа а t1 = 130°С до р2 = 0,2 МПа. Определить конечную температуру, пользуясь диа­граммой Ts.

253. 1 кг воздуха при р1 = 0,09 МПа и t1 = 100°С сжимается по адиабате так, что его объем уменьшается в 16 раз. Найти конечную температуру и конечное давление, пользуясь диаграммой Тs.

254. В сосуде объемом 300 л заключен воздух при давлении р1 = 5 МПа и температуре t1 = 20°С. Пара­метры, среды; р0 = 0,1 МПа, t0 = 20°С. Определить максимальную полезную работу, которую может произвести сжатый воздух, находящийся в сосуде. Представить процесс в диаграмме рυ.

255. В сосуде объемом 200 л находится углекислота при температуре t1 = 20°С и давлении р1 = 10 МПа. Температура среды t0 = 20°С, давление среды р0 = 0,1 МПа. Определить максимальную полезную работу, которую может произвести находящаяся в сосуде углекислота.

256. Торпеда приводится в действие и управляется автоматически, двигаясь на заданной глубине. Для дви­гателя торпеды используется имеющийся в ней запас сжатого воздуха. Найти максимальную полезную работу, которую может произвести воздушный двигатель тор­педы, если объем сжатого воздуха в ней V1 = 170 л, давление р1 = 18 МПа, а температура воздуха и морской воды t0 = 10°С. Торпеда отрегулирована на движение под уровнем моря на глубине 4 м. Определить также силу, с которой торпеда устрем­ляется вперед, если радиус ее действия должен быть равен 4 км, а потерями привода можно пренебречь.

257. Определить максимальную полезную работу, которая может быть произведена 1 кг кислорода, если его начальное состояние характеризуется параметрами t1 = 400ºС и р1 = 0,1 МПа, а состояние среды – параметрами t0 = 20ºС и р0 = 0,1 МПа. Представить процесс в диаграммах рυ и Ts.

258. В сосуде объемом 400 л заключен воздух при давлении р1 = 0,1 МПа и температуре t1= — 40°С. Параметры среды; р0 = 0,1 МПа и t0 = 20°С. Определить максимальную полезную работу, которую может произвести воздух, заключенный в сосуде. Пред­ставить процесс в диаграммах рυ и Тs.

Часть задач есть решенные, контакты

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