Практикум по гидрогазодинамике РМ.РГУ

Помощь он-лайн только по предварительной записи

РМ.РГУ им. А. Н. Косыгина

ТТ.131

Есть готовые решения этих задач, контакты

2.3. Вычислить коэффициент Джоуля – Томсона δ для реального газа, подчиняющегося уравнению Ван-дер-Ваальса

(p + a/υ2) (υ – b) = RT

Определить также температуру инверсии Ti, при которой коэффициент Джоуля – Томсона обращается в нуль.

2.8. Воздух расширяется изоэнтропически. Соотношение температур T2/T1 = 0,75. Начальное абсолютное давление p1 = 2 ∙ 105 Па.

Найти конечное абсолютное давление.

2.13. Масса баллона вместимостью V = 0,04 м3 с воздухом, находящимся в нем, при атмосферном давлении p1 = 100000 Па, и температуре T1 = 288 K, составляет m1 = 74 кг. В баллон дополнительно закачали воздух, и манометр, подключенный к нему, после охлаждения воздуха до T2 = 288 K показал давления p2(м) = 20 МПа.

Определить массу баллона m2 с воздухом в конечном состоянии.

3.3. Определить абсолютное и избыточное давление в точке А на оси трубы, если разность уровней ртути в дифференциальном манометре hрт = 160 мм, высота масла hм = 160 мм, высота воды в резервуаре hв = 0,8 м, плотность ртути ρрт = 13,6 т/м3, плотность масла ρм = 0,85 т/м3.

Рис. 3.3

3.13. В канале, подводящем воду к очистным сооружениям, установлен пневматический уровнемер с самопишущим прибором. Нижний конец трубки 1 погружен в воду на глубину H2 ниже самого низкого уровня воды в канале.

В верхний конец трубки 1 по трубке 2 подается небольшой объем воздуха под давлением, достаточным для выхода воздуха в воду через нижний конец трубки 1.

Определить глубину воды в канале H, если давление воздуха в трубке 1 по показаниям самопишущего прибора 3 равно h‘ = 80 мм. рт. ст. и h» = 29 мм рт. ст. Расстояние от дна канала до нижнего конца трубки H1 = 0,3 м.

Рис. 3.13

3.18. Гидравлический пресс имеет диаметр большого поршня D = 250 мм, меньшого d = 25 мм.

Плеча рычага а = 1 м b = 0,2 м. Какое усилие надо приложить к концу рычага, чтобы сжать изделия N силой 100 кН. Трениям пренебречь.

Рис. 3.18

4.3. Определить силу давления F на плоскую стенку, точку приложения этой силы, координаты центра тяжести, если известны отметки ▼ДНО = 0, отметки верхнего бьефа ▼ВБ = 8, отметки нижнего бьефа ▼НБ = 3, ширина стенки b = 15 м.

Рис. 4.3

4.8. Требуется определить усилие R, которое необходимо употребить для открывания крышки резервуара.

Числовые данные задачи показаны на рисунке.

Рис. 4.8

4.13. Определить подъемное усилие T для прямоугольного плоского щита, перекрывающего водопропускное отверстие рудничной плотины. Пролет затвора в свету b = 2 м, глубина воды до щита – h1 = 2,2 м, после щита – h2 = 0,8 м, коэффициент трения между щитом и поверхностью пазов f = 0,15. Масса щита М = 450 кг. Решить аналитически и графически.

Рис. 4.13

5.8. Определить массу поплавка диаметром D = 20 см и осадкой y = 6 см, который при слое бензина H ≥ 80 см обеспечивал бы автоматическое открытие клапана диаметром d = 4 см. Длина тяги h = 74 см. Вес клапана и тяги принять Gт = 1,7 Н. Плотность бензина ρ = 750 кг/м3.

Рис. 5.8

5.18. Тонкий однородный стержень длиной l = 1 м, сделанный из материала с плотностью ρ = 930 кг/м3, шарнирно прикреплен к стенке бассейна и опирается на дно так, что составляет угол α = 600 с вертикалью. В бассейн начинают наливать воду. При какой высоте уровня воды (ρв = 1000 кг/м3) стержень перестанет давить на дно.

Рис. 5.18

6.3. Призматический сосуд длинной 3l = 3 м и шириной c = 1 м, перемещающийся горизонтально с постоянным ускорением a = 0,4g, разделен на два отсека, заполненных водой до высот h1 = 1 м и h2 = 1,75 м.

Определить:

1) Суммарную силу давления воды на перегородку.

2) Ускорение, при котором эта сила станет равной нулю.

Рис. 6.3

6.8. Вычислить величины горизонтальной и вертикальной сил давления на полусферическую крышку цилиндрического сосуда диаметром D = 0,6 м, скользящего с ускорением a = 5 м/с2 по плоскости, наклоненной под углом α = 600 к горизонту, если сосуд заполнен водой до уровня h = 1 м в открытой трубке, присоединенной к верхней точке сосуда.

Как изменятся эти силы, если сосуд остановится?

Рис. 6.8

6.13. Цилиндрический сосуд диаметром D = 0,4 м с водой вращается с постоянным числом оборотов n = 150 об/мин; при этом вершина параболоида отстоит от дна сосуда на величину Z0 = 35 см. Определить:

1) абсолютное давление pабс на дне сосуда в точках, расположенных на окружности радиуса соответственно r1 = 5 см, r2 = 10 см и r3 = 20 см;

2) начальный уровень воды hв до вращения сосуда;

3) минимальную высоту Hmin сосуда, при которой жидкость не будет переливаться через его край.

Рис. 6.13

6.18. Тормозной шкив диаметром D1 = 800 мм и высотой H0 = 200 мм, вращающийся относительно вертикальной оси при n = 120 об/мин, наполнен охлаждающей водой до предела, соответствующего данному числу оборотов.

Определить:

1) Радиус rx сухой части дна, если D2 = 500 мм.

2) Силы, приложенные к верхнему и нижнему днищам.

3) На какой высоте x установится вода после остановки шкива.

Рис. 6.18

Есть готовые решения этих задач, контакты


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

Гидравлика РСур

РСур

Есть готовые решения этих задач, контакты

Задача 1 

Определить (рис. 1) скорость V равномерного скольжения прямоугольной пластины (a×b×c) по наклонной плоскости под углом α = 15 град, если между пластиной и плоскостью находится слой масла толщиной σ. Температура масла 30 °С, плотность материала пластины ρпл.

Так как в условии задачи указаны не все цифровые значения параметров жидкости, то все недостающие параметры выбираются из таблиц, приведенных в приложении, в соответствии со своим вариантом. На схеме показать векторы сил, действующих на платину.

Задача 2

Закрытый резервуар (рис. 2) заполнен дизельным топливом, температура которого 20 °С. В вертикальной стенке резервуара имеется прямоугольное отверстие (D × b), закрытое крышкой АВС. Крышка может вращаться вокруг горизонтальной оси А. Криволинейная часть крышки ВС имеет центр кривизны в точке О. Мановакуумметр показывает манометрическое давление pм или вакуум pв над поверхностью жидкости. Расстояние от т. А до поверхности жидкости обозначено H. Определить усилие F, которое необходимо приложить к нижней части крышки (т. С), чтобы крышка не открывалась. Силой тяжести крышки пренебречь. На схеме показать векторы действующих сил.

Задача 3

Резервуары А и В с постоянными и одинаковыми уровнями воды соединены системой труб, приведенные длины которых L1, L2, L3, L4, а диаметры соответственно d1, d2, d3, d4 (рис. 3). Определить:

  1. При каком избыточном давлении p над поверхностью воды в резервуаре А расход в трубе 4 будет равен Q4?
  2. Каков при этом суммарный расход воды (из резервуара А в резервуар В)?

Задачу решить аналитическим методом, приняв λ1 = λ2 = λ3 = 0,025; λ4 = 0,02.

Задача 4

Шток силового гидроцилиндра Ц (рис. 4) нагружен силой F и под действием давления p перемещается слева направо, совершая рабочий ход S за время τ. Рабочая жидкость при этом из штоковой полости цилиндра сливается через дроссель ДР. Диаметры поршня и штока соответственно равны Dп и Dш. Определить необходимое давление p рабочей жидкости в левой части цилиндра и потребную подачу Q. Потери давления в дросселе Δpд = 250 кПа. КПД гидроцилиндра: объемный η0 = 0,97, механический ηм = 0,90.

Есть готовые решения этих задач, контакты

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

Гидравлика и теплотехника ТТ.130

ТТ.130

Есть готовые решения этих задач, контакты

Задача 9

(Рис. 1.9). К двум резервуарам А и В заполненным нефтью, присоединен дифференциальный ртутный манометр.

Определить разность давлений в точках А и В, составив уравнение равновесия относительно плоскости равного давления. Разность показаний манометра h = 0,28 м.

1.9

Задача 18

Гидроцилиндр (рис. 2.8) предназначен для возвратно-поступательного перемещения рабочего органа, присоединенного к штоку. Защита от его перегрузки обеспечивается шариковым предохранительным клапаном. Какое давление p нужно создать в бесштоковой полости гидроцилиндра, чтобы преодолеть рабочее усилие на штоке F1 = 20 кН, если диаметры цилиндра D = 80 мм и штока d = 40 мм, давление в штоковой полости (противодавление сливной линии) p1 = 0,05 МПа? На какое усилие Fn нужно предварительно сжать пружину, чтобы шариковый клапан открывался при усилии на штоке 1,3F1, если диаметр входного отверстия (седла клапана) d1 = 10 мм? Силами трения пренебречь.

2.8

Задача 2

Найти абсолютное давление пара в котле, если манометр показывает р = 0,13 МПа, а атмосферное давление по ртутному барометру составляет В = 680 мм рт. ст. (90 660 Па) при t = 25 °С.

Задача 9

Тягомер показывает разрежение в газоходе, равное 412 Па (42 мм вод. ст.). Атмосферное давление по ртутному барометру В = 100 925 Па (757 мм рт. ст.) при t = 15 °С.

Определить абсолютное давление дымовых газов.

Задача 37

В сосуд, содержащий 5 л воды при температуре 20 °С, помещен электронагреватель мощностью 800 Вт.

Определить, сколько времени потребуется, чтобы вода нагревалась до температуры кипения 100 °С. Потерями теплоты сосуда в окружающую среду пренебречь.

Задача 49

0,2 м3 воздуха с начальной температурой 18 °С подогревают в цилиндре диаметром 0,5 м при постоянном давлении р = 0,2 МПа до температуры 200 °С.

Определить работу расширения, перемещение поршня и количество затраченной теплоты, считая зависимость теплоемкости от температуры линейной.

Задача 59

Воздух при температуре t1 = 25°С адиабатно охлаждается до t2 = – 55°С; давление при этом падает до 0,1 МПа.

Определить начальное давление и работу расширения 1 кг воздуха.

Есть готовые решения этих задач, контакты

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

Гидравлика и теплотехника ТТ.129

ТТ.129

Есть готовые решения этих задач, контакты

№1. Найти мольную массу и плотность водяного газа при t = 90°С и давлении рабс = 1,2 кгс/см2 (0,12 МПа). Состав водяного газа: H2 – 50%; CO – 40%; N2 – 5%; CO2 – 5% (по объёму).

№2. Определить плотность диоксида углерода при t = 85°C и ризб = 2 кгс/см2 (0,2 МПа). Атмосферное давление 760 мм рт. ст.

№3. Состав продуктов горения 1 кг коксового газа (в кг): СО2 – 1,45; N2 — 8,74; Н2О – 1,92. Найти объёмный состав продуктов горения.

№4. Разрежение в осушительной башне сернокислотного завода измеряется U- образным тягомером, наполненным серной кислотой плотностью 1800 кг/м3. Показание тягомера 3 см. Каково абсолютное давление в башне, выраженное в Па, если барометрическое давление составляет 750 мм рт. ст.

№5. Манометр на трубопроводе заполненном жидкостью показывает давление 0,18 кгс/см2. На какую высоту над точкой присоединения манометра поднимется в открытом пьезометре жидкость, находящаяся в трубопроводе, если эта жидкость: а) вода, б) CCl4.

№6. Высота уровня мазута в резервуаре 7,6 м. Относительная плотность мазута 0,96. На высоте 800 мм от дна имеется круглый лаз диаметром 760 мм, крышка которого прикрепляется болтами диаметром 10 мм.

Принимая для болтов допустимое напряжение на разрыв 700 кгс/см2, определить необходимое число болтов и давление мазута на дно резервуара.

№7. На малый поршень диаметром 40 мм ручного гидравлического пресса действует сила 589 Н (60 кгс). Пренебрегая потерями определить силу, действующую на прессуемое тело, если диаметр большого поршня 300 мм.

№8. Динамический коэффициент вязкости жидкости при 50°С равняется 30 мПа ∙ с. Относительная плотность жидкости 0,9. Определить кинематический коэффициент вязкости.

№9. Найти динамический коэффициент вязкости при 20°С и атмосферном давлении азотоводородной смеси, содержащей 75% водорода и 25% азота (по объёму).

№10. Известно, что динамический коэффициент вязкости льняного масла при 30°C равняется 0,331 Пуаз, а при 50°C 0,176 Пуаз. Чему будет равен динамический коэффициент этого масла при 90°C (Воспользоваться правилом линейности, приняв за стандартную жидкость, например, 100%-ный глицерин).

№11. Холодильник состоит из 19 труб диаметром 20 х 2 мм. В трубное пространство холодильника поступает вода по трубопроводу диаметром 57 х 3,5 мм. Скорость воды в трубопроводе 1,4 м/с. Вода идёт снизу вверх. Определить скорость воды в трубах холодильника.

№12. По трубам теплообменника, состоящего из 379 труб диаметром 16 х 1,5 мм, проходит азот в количестве 6400 м3/ч (считая при 0°C и 760 мм рт. ст.) под давлением Ризб = 3 кгс/см2. Азот входит в теплообменник при 120°C, выходит при 30°С. Определить скорость азота в трубах теплообменника на входе и на выходе.

№13. Холодильник состоит из двух концентрических стальных труб диаметром 29 х 2,5 мм и 54 х 2,5 мм. По внутренней трубе 3,73 т/ч рассола плотностью 1150 кг/м3. В межтрубном пространстве проходит 160 кг/ч газа под давлением Рабс = 3 кгс/см2 при средней температуре 0°С.

Плотность газа при 0°С и 760 мм рт. ст. равна 1,2 кг/м3. Найти скорости газа и жидкости в холодильнике.

№14. Определить необходимый диаметр наружной трубы в условиях предыдущей задачи, если газ пойдёт под атмосферным давлением, но при той же скорости и при том же массовом расходе.

№15. Вычислить в общей форме гидравлический радиус при заполненном сечении для кольцевого сечения, квадрата, прямоугольника и равностороннего треугольника.

№16. Определить эквивалентный диаметр межтрубного пространства кожухотрубчатого теплообменника, состоящего из 61 трубы диаметром 38 х 2,5 мм. Внутренний диаметр кожуха 625 мм.

№17. Определить режим течения воды в кольцевом пространстве теплообменника «труба в трубе». Наружная труба – 96 х 3,5 мм, внутренняя – 57 х 3 мм, расход воды 3,6 м3/ч, средняя температура воды 20°С.

№18. Определить режим течения этилового спирта: а) в прямой трубе диаметром 40 х 2,5 мм; б) в змеевике, свитом из той же трубы.

Диаметр витка змеевика 570 мм. Скорость спирта 0,13 м/с, средняя температура 52°С.

№19. Определить местную скорость по оси трубопровода диаметром 57 х 3,5 мм при протекании по нему уксусной кислоты в количестве 200 дм3/ч при 38°С.

№20. В середине трубопровода с внутренним диаметром 320 мм установлена трубка Пито-Прандтля, дифференциальный манометр которой, заполненный водой, показывает разность уровней Н = 5,8 мм.

По трубопроводу проходит под атмосферным давлением сухой воздух при 21°С. Определить массовый расход воздуха.

№21. Из отверстия диаметром 10 мм в дне открытого бака, в котором поддерживается постоянный уровень жидкости высотой 900 мм, вытекает 750 дм3 жидкости в час. Определить коэффициент расхода.

Через сколько времени опорожнится бак, если прекратить подачу в него жидкости? Диаметр бака 800 мм.

№22. В напорный бак площадью поперечного сечения 3 м2 притекает вода. В дне бака имеется отверстие. При установившемся течении расход равен притоку и уровень воды устанавливается на высоте 1 м. Если прекратить приток воды, уровень её будет понижаться и через 100 с бак опорожнится. Определить приток воды в бак.

№23. По горизонтальному трубопроводу с внутренним диаметром 200 мм протекает минеральное масло относительной плотности 0,9. В трубопроводе установлена диафрагма с острыми краями (коэффициент расхода 0,61). Диаметр отверстия диафрагмы 76 мм. Ртутный дифманометр, присоединённый к диафрагме показывает разность давлений 102 мм. Определить скорость масла в трубопроводе и его расход.

№24. На трубопроводе диаметром 160 х 5 мм установлен расходомер «труба Вентури», внутренний диаметр узкой части которой равен 60 мм.

По трубопроводу проходит этан под атмосферным давлением при 25°С.

Показание водяного дифманометра трубы Вентури Н = 32 мм. Определить массовый расход этана, проходящего по трубопроводу (в кг/ч), приняв коэффициент расхода 0,97.

№25. Определить потерю давления на трение при протекании воды по латунной трубе диаметром 19 х 2 мм, длиной 10 м. Скорость воды 2 м/с. Температура 55°С. Принять шероховатость трубы е = 0,005 мм.

№26. Определить потерю давления на трение в свинцовом змеевике, по которому протекает 60%-ная серная кислота со скоростью 0,7 м/с при средней температуре 55°С. Принять максимальную шероховатость свинцовых труб по таблице XII. Внутренний диаметр трубы змеевика 50 мм, диаметр витка змеевика 800 мм, число витков 20.

Длину змеевика определить приближённо по числу витков и их диаметру.

№27. По стальному трубопроводу внутренним диаметром 200 мм, длиной 1000 м передаётся водород в количестве 120 кг/ч. Среднее давление в сети 1530 мм рт. ст. Температура газа 27°С. Определить потерю давления на трение.

№28. Найти потерю давления на трение в стальном паропроводе длиной 50 м, диаметром 108Ч4 мм. Давление пара Рабс = 6 кгс/см2, скорость пара 25 м/с.

№29. Как изменится потеря давления на трение в газопроводе по которому проходит азот, если при постоянном массовом расходе азота: а) увеличить абсолютное давление подаваемого азота с 1 до 10 кгс/см2 при неизменной температуре; б) повысить температуру азота от 0 до 80°С при неизменном давлении.

№30. По водопроводной трубе проходит 10 м3/ч воды. Сколько воды в час пропустит труба удвоенного диаметра при той же потере напора на трение. Коэффициент трения считать постоянным. Течение турбулентное.

№31. По прямому горизонтальному трубопроводу длиной 150 м необходимо подавать 10 м3/ч жидкости. Допускается потеря напора 10 м.

Определить требуемый диаметр трубопровода, принимая коэффициент трения λ = 0,03.

№32. Как изменится потеря давления на трение, если при неизменном расходе жидкости уменьшить диаметр трубопровода вдвое?

Задачу решить в двух вариантах: а) считая, что оба режима (старый и новый) находятся в области ламинарного течения; б) считая, что оба режима находятся в автомодельной области.

№33. Жидкость относительной плотности 0,9 поступает самотёком из напорного бака, в котором поддерживается атмосферное давление, в ректификационную колонну. Давление в колонне 0,4 кгс/см2 по манометру (Ризб). На какой высоте x должен находиться уровень жидкости в напорном баке над местом ввода в колонну, чтобы скорость жидкости в трубе была 2 м/с. Напор, теряемый на трение и местные сопротивления, 2,5 м. Применить уравнение Бернулли.

№34. 86%-ный раствор глицерина спускается из напорного бака 1 в аппарат 2 по трубе диаметром 29 х 2 мм. Разность уровней раствора 10 м. Общая длина трубопровода 110 м. Определить расход раствора, если его относительная плотность 1,23, а динамический коэффициент вязкости 97 мПа ∙ с. Местными сопротивлениями пренебречь. Режим течения принять ламинарным (с последующей проверкой). Уровень жидкости в баке считать постоянным.

№35. 20 т/ч хлорбензола при 45°C перекачиваются насосом из реактора 1 в напорный бак 2. В реакторе над жидкостью поддерживается разрежение 200 мм рт. ст. (26,66 кПа), в напорном баке атмосферное давление. Трубопровод выполнен из стальных труб с незначительной коррозией диаметром 76 х 4 мм, общей длиной 26,6 м. На трубопроводе установлено 2 крана, диафрагма (do = 48 мм) и 5 отводов под углом 90° (Ro/d = 3). Хлорбензол перекачивается на высоту H = 15 м. Найти мощность, потребляемую насосом, приняв общий к.п.д. насосной установки 0,7.

№36. Кожухотрубчатый теплообменник состоит из 187 стальных труб с незначительной коррозией (е = 0,2 мм), диаметром 18 х 2 мм, длиной 1,9 м. Кожух выполнен из трубы 426 х 12 мм. По межтрубному пространству параллельно осям труб проходит 3000 м3/ч азота (считая при нормальных условиях) под атмосферным давлением при средней температуре – 10°С. Диаметр входного и выходного штуцера 250 мм.

Определить гидравлическое сопротивление межтрубного пространства.

№37. В теплообменнике «труба в трубе», состоящем из двух концентрических труб (внутренней диаметром 44,5 х 3,5 мм и наружной диаметром 89 х 5 мм), охлаждается от 70 до 30°C толуол в количестве 1900 кг/ч. Толуол проходит по кольцевому пространству между наружной и внутренней трубой; по внутренней трубе протекает охлаждающая вода, нагревающаяся от 14 до 21°С. Определить потерю давления на трение на 1 м длины трубы для толуола и для воды, принимая, что стальные трубы имеют незначительную коррозию.

Средняя температура стенки внутренней трубы 25°С.

№38. Привести формулу (1.39) к критериальному виду.

№38. Привести формулу (1.39) к критериальному виду.

№40. Определить мощность, расходуемую при перекачке насосом 4,6 м3/ч холодильного рассола (25% раствор CaCl2) из холодильной установки в конденсатор, расположенный над ректификационной колонной. Высота подъёма 16 м, коэффициент динамической вязкости рассола 9,5 мПа ∙ с, плотность 1200 кг/м3, диаметр трубопровода 32 х 2,5 мм, общая длина 80 м. Стальные трубы имеют незначительную коррозию. На линии установлены 6 отводов (Ro/d = 4) и 4 прямоточных вентиля. Общий к.п.д. насоса с электродвигателем 0,5.

№41. По горизонтальному трубопроводу перекачивается жидкость. Во сколько раз возрастёт расход энергии на перекачку, если через трубу будет проходить удвоенное количество жидкости. Коэффициент трения считать постоянным, доп = 0.

№42. По стальному трубопроводу диаметром 75 мм требуется перекачивать 25 м3/ч жидкости плотностью 1200 кг/м3, с динамическим коэффициентом вязкости 1,7 мПа ∙ с. Конечная точка трубопровода выше начальной на 24 м. Длина трубопровода 112 м. На нём установлены 2 прямоточных вентиля и 5 прямоугольных отводов с радиусом изгиба 300 мм. Трубы имеют незначительную коррозию. Найти потребляемую мощность, если общий к.п.д. насосной установки 0,6.

№43. Вода при 10°C подаётся из реки насосом в открытый резервуар. Верхняя точка на 50 м выше уровня воды в реке. Трубопровод стальной с незначительной коррозией, внутренний диаметр его 80 мм, расчётная длина (собственная плюс эквивалентная длина местных сопротивлений) 165 м. Насос подаёт 575 дм3/мин. Какова расходуемая насосом мощность, если к.п.д. насосной установки 0,55?

№44. По прямому воздухопроводу прямоугольного сечения 400 х 600 мм, сделанному из кровельной стали, надо подавать 14400 кг/ч воздуха при 27°C и атмосферном давлении. Длина воздухопровода 60 м.

Найти требуемую мощность электродвигателя, если его к.п.д. 0,95, а к.п.д. вентилятора 0,4.

№45. По трубопроводу диаметром 100 мм подаётся диоксид углерода под давлением 2 кгс/см2 (по манометру) при средней температуре 75°C с массовой скоростью 30 кг/(м2 ∙ с). Шероховатость трубы 0,7 мм. Определить гидравлическое сопротивление горизонтального трубопровода при длине его 90 м и при наличии четырёх колен под углом 90° и задвижки. Определить также мощность, потребляемую газодувкой для перемещения диоксида углерода, если её к.п.д. составляет 50%.

№46. 40%-ный этиловый спирт спускается из бака по трубе диаметром 33,5 х 2,8 мм. На трубе имеются кран и 2 колена под углом 90°.

Общая длина трубопровода 49 м. Определить скорость спирта в трубопроводе (при разности высот 7,2 м). Коэффициент трения принять приближённо равным 0,025. Найдя скорость спирта проверить значение коэффициента трения. Температура спирта 35°С.

№47. По трубопроводу диаметром 26,8 х 2,5 мм стекает нитробензол с температурой 44°С. Начальная точка трубопровода выше конечной на 200 мм. Длина горизонтальной части трубопровода 242 м. Учесть только сопротивление трения. Найти массовый расход нитробензола и проверить принятый режим его движения.

№48. В аппарат, работающий под давлением Рабс = 0,2 МПа, надо подавать насосом воду из открытого резервуара по трубопроводу внутренним диаметром 70 мм. Верхняя точка трубопровода выше уровня воды в резервуаре на 5 метров. Расчётная длина трубопровода

(собственная плюс эквивалентная длина местных сопротивлений) 350 м.

Коэффициент трения λ = 0,03. Найти зависимость между расходом воды, протекающей по трубопроводу и потерей давления на преодоление всех сопротивлений трубопровода (найти уравнение характеристики сети).

№49. Центробежный насос имеет следующую паспортную характеристику:

Расход воды м3 12 18 24 30
Создаваемый напор, м 38 36 32 26

Сколько воды будет подавать этот насос, если поставить его работать на сеть задачи 48? (Найти рабочую точку).

№50. Вентилятор подаёт воздух, засасывая его из атмосферы. Подача вентилятора 12500 м3/ч. Какое массовое количество воздуха подаёт вентилятор зимой (при t = -15°С) и летом (при t = 30°С)?

№51. Определить давление, развиваемое вентилятором, который подаёт воздух из атмосферы при 18°С в пространство с избыточным давлением 43 мм вод. ст. Потери давления в трубопроводе 275 Па, скорость воздуха в нём 11,5 м/с.

№52. Какое абсолютное давление (в кгс/см2) должен иметь воздух, подаваемый в монтежю для подъёма серной кислоты относительной плотности 1,78 на высоту 21 м? Гидравлическими потерями пренебречь.

№53. Скорость струи на выходе из диффузора горизонтального водоструйного насоса 2,35 м/с. Вода выходит из диффузора под атмосферным давлением. Диаметр выходного отверстия диффузора 62 мм, диаметр отверстия сопла (сечение I) 30 мм. Пренебрегая потерями, определить теоретическую высоту H, на которую может быть поднята откачиваемая вода из открытого резервуара.

№54. Определить гидравлическое сопротивление слоя сухой насадки высотой 3 м, состоящей из керамических колец 15Ч15 х 2 мм.

Через насадку просасывается воздух при 20°С и атмосферном давлении со скоростью 0,4 м/с (скорость фиктивная).

Есть готовые решения этих задач, контакты

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

Гидравлика и теплотехника ТТ.128

ТТ.128

Часть задач есть решенные, контакты

 Задача № 1

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

 Задача № 2

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

 Задача № 3

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

 Задача № 4

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

Данные для расчета принять по табл. 4.1.

 Задача № 5

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

Данные для расчета принять по табл. 5.1.

Часть задач есть решенные, контакты

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

Гидравлика Р.176

Р.176

Есть готовые решения этих задач, контакты

 Задание 1.2

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

1.4

Задание 1.5

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

1.9

Задание 2.7

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

Необходимые данные для расчета приведены в таблице 2.14.

1.7

Задание 2.10

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

1

Задание 3.5

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

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

Исходные данные для расчета взять из таблицы 3.12.

3.5

Задание 3.9

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

Задачу решить по способу Б. А. Бахметьева.

Задание 4.5

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

Есть готовые решения этих задач, контакты

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

Теория горения и взрыва 2

Теория горения и взрыва 2

АГПС МЧС России

Часть задач есть решенные, контакты

  • 1.1. Расчет количества воздуха, необходимого для горения веществ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1.2. Расчет объема и состава продуктов горения

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

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

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

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

Пример 5. Определить состав продуктов горения метилэтилкетона.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Пример 4. Рассчитать температуру взрыва метановоздушной смеси стехиометрического состава.

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

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

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

Глава 2. Концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения)

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

Пример 2. Определить концентрационные пределы воспламенения этилена в воздухе.

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

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

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

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

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

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

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

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

Глава 3. Температурные показатели пожарной опасно

  • 3.1. Расчет температурных пределов распространения пламени (воспламенения)

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

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

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

 3.2. Расчет температур вспышки и воспламенения

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

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

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

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

Пример 2. Рассчитать температуру самовоспламенения изопропилового спирта.

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

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

Глава 4. ПАРАМЕТРЫ ВЗРЫВА ПАРОГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

  • 4.1. Расчет максимального давления взрыва

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

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

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

Пример 1. Рассчитать тротиловый эквивалент взрыва бутана.

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

а) в технологическом оборудовании,

б) в облаке.

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

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

Часть задач есть решенные, контакты

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

Технологическая термодинамика ТТ.127

ТТ.127

Часть задач есть решенные, контакты

1. Термодинамические параметры

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2. Законы идеальных газов. Уравнение состояния

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2.13. Определить плотность воздуха и водорода при нормальных условиях.

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

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

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

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

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

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

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

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