Термодинамика ТТ.5 Глава XIII

Помощь он-лайн только по предварительной записи

TT.5 Глава XIII. Рабинович

Влажный воздух 465-481

Часть задач есть решенные, контакты

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 480. Состояние влажного воздуха характеризуется следующими параметрами:

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

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

Часть задач есть решенные, контакты


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

Термодинамика ТТ.5 Глава XII

TT.5 Глава XII. Рабинович

Циклы холодильных установок 451-464

Часть задач есть решенные, контакты

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Часть задач есть решенные, контакты

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

Термодинамика ТТ.5 Глава XI

TT.5 Глава XI. Рабинович

Циклы паросиловых установок 421-450

Часть задач есть решенные, контакты

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Часть задач есть решенные, контакты

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

Термодинамика ТТ.5 Глава X

TT.5 Глава X. Рабинович

Истечение газов и паров 389-420

Часть задач есть решенные, контакты

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Часть задач есть решенные, контакты

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

Термодинамика ТТ.5 Глава IX

TT.5 Глава IX. Рабинович

Водяной пар 310-388

Часть задач есть решенные, контакты

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

351. Задано состояние пара:

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

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

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

 354. Задано состояние пара:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Часть задач есть решенные, контакты

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

Термодинамика ТТ.5 Глава VIII

TT.5 Глава VIII. Рабинович

Круговые процессы 259-309

Часть задач есть решенные, контакты

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 Часть задач есть решенные, контакты

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

Термодинамика ТТ.5 Глава VII

TT.5 Глава VII. Рабинович

Второй закон термодинамики 237-258

Часть задач есть решенные, контакты

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Часть задач есть решенные, контакты

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

Термодинамика ТТ.5 Глава VI

TT.5 Глава VI. Рабинович

Основные газовые процессы 150-236

Часть задач есть решенные, контакты

150. Газ при давлении р1 = 1 МПа и температуре t1 = 20°С нагревается при постоянном объеме до t2 = 300°С. Найти конечное давление газа.

151. В закрытом сосуде емкостью V = 0,3 м3 содер­жится 2,75 кг воздуха при давлении р1 = 0,8 МПа и температуре t1 = 25°С. Определить давление и удельный объем после охлажде­ния воздуха до 0°С.

152. В закрытом сосуде заключен газ при разрежении р1 = 6667 Па и температуре t1 = 70ºС. Показание барометра – 101 325 Па. До какой температуры нужно охладить газ, чтобы разрежение стало р2 = 13 332 Па?

153. В закрытом сосуде заключен газ при давлении р1 = 2,8 МПа и температуре t1 = 120°С. Чему будет равно конечное давление р2, если темпе­ратура снизится до t2 = 25°С?

154. В закрытом сосуде находится газ при разреже­нии р1 = 2666 Па и температуре t1 = 10°С. Показание барометра — 100 кПа. После охлаждения газа разреже­ние стало равным 20 кПа. Определить конечную температуру газа tг.

155. До какой температуры t2 нужно нагреть газ при υ = const, если начальное давление газа р1 = 0,2 МПа и температура t1 = 20°С, а конечное давление р2 = 0,5 МПа.

156. В закрытом сосуде емкостью V = 0,6 м3 содержится воздух при давлении р1 = 0,5 МПа и температуре t1 = 20ºС. В результате охлаждения сосуда воздух, содержащийся в нем, теряет 105 кДж. Принимая теплоемкость воздуха постоянной, определить, какое давление и какая температура устанавливаются после этого в сосуде.

157. В закрытом сосуде емкостью V = 0,5 м3 содер­жится двуокись углерода при р1 = 0,6 МПа и t1 = 527°С. Как изменится давление газа, если от него отнять 420 кДж? Принять зависимость с = f (t) линейной.

158. Сосуд емкостью 90 л содержит воздух при давлении 0,8 МПа и температуре 30ºС. Определить количество теплоты, которое необходимо сообщить воздуху, чтобы повысить его давление при υ = const до 1,6 МПа. Принять зависимость с = f (t) нелинейной.

159. До какой температуры нужно охладить 0,8 м3 воздуха с начальным давлением 0,3 МПа и температурой 15°С, чтобы давление при постоянном объеме понизилось до 0,1 МПа? Какое количество теплоты нужно для этого отвести? Теплоемкость воздуха принять постоянной.

160. Сосуд объемом 60 л заполнен кислородом при давлении р1 = 12,5 МПа. Определить конечное давление кислорода и количество сообщенной ему теплоты, если начальная температура кислорода t1 = 10°С, а конечная t2 = 30°С. Теплоем­кость кислорода считать постоянной.

161. В цилиндре диаметром 0,4 м содержится 80 л воздуха при давлении р1 = 0,29 МПа и температуре t1 = 15°С. Принимая теплоемкость воздуха постоянной, опреде­лить, до какой величины должна увеличиться сила, дей­ствующая на поршень, чтобы последний оставался непо­движным, если к воздуху подводятся 83,7 кДж теплоты.

162. В резервуаре, имеющем объем V = 0,5 м3, находится углекислый газ при давлении р1 = 0,6 МПа и температуре t1 = 527ºС. Как изменится температура газа, если отнять от него при постоянном объеме 4,6 кДж? Зависимость теплоемкости от температуры считать линейной.

163. В калориметрической бомбе емкостью 300 см3 находится кислород при давлении p1 = 2,6 МПа и тем­пературе t1 = 22°С. Найти температуру кислорода t2 после подвода к нему теплоты в количестве 4,19 кДж, считая зависимость теплоемкости от температуры линейной.

164. Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы нагреть 2 м3 воздуха при постоянном избыточном давлении р = 0,2 МПа от t1 = 100ºС до t2 = 500ºС? Какую работу при этом совершит воздух? Давление атмосферы принять равным 101 325 Па.

165. Определить количество теплоты, необходимое для нагревания 2000 м3 воздуха при постоянном давлении р = 0,5 МПа от t1 = 150°С до t2 = 600°С. Зависимость теплоемкости от температуры считать нелинейной.

166. В установке воздушного отопления внешний воздух при t1 = —15°С нагревается в калорифере при р = const до 60°С. Какое количество теплоты надо за­тратить для нагревания 1000 м3 наружного воздуха? Теплоемкость воздуха считать постоянной. Давление воздуха принять равным 101 325 Па.

167. В цилиндре находится воздух при давлении р = 0,5 МПа и температуре t1 = 400ºС. От воздуха отнимется теплота при постоянном давлении таким образом, что в конце процесса устанавливается температура t2 = 0ºС. Объем цилиндра, в котором находится воздух, равен 400 л. Определить количество отнятой теплоты, конечный объем, изменение внутренней энергии и совершенную работу сжатия. Зависимость теплоемкости от температуры считать нелинейной.

168. 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.

169. Для использования отходящих газов двигателя мощностью N = 2500 кВт установлен подогреватель, через который проходит 60 000 м3/ч воздуха при тем­пературе t1 = 15ºС и давлении р = 0,101 МПа. Темпе­ратура воздуха после подогревателя равна 75°С. Определить, какая часть теплоты топлива использо­вана в подогревателе? К.п.д. двигателя принять равным 0,33. Зависимость теплоемкости от температуры считать линейной.

170. К 1 м3 воздуха, находящемуся в цилиндре со свободно движущимся нагруженным поршнем, подво­дится при постоянном давлении 335 кДж теплоты. Объем воздуха при этом увеличивается до 1,5 м3. Начальная температура воздуха равна 15°С. Какая устанавливается в цилиндре температура и какова работа расширения? Зависимость теплоемкости от температуры считать линейной.

171. 2 м3 воздуха с начальной температурой t1 = 15°С расширяются при постоянном давлении до 3 вследствие сообщения газу 837 кДж теплоты.Определить конечную температуру, давление ρ в процессе и работу расширения.

172. Отходящие газы котельной установки проходят через воздухоподогреватель. Начальная температура га­зов tг1 = 300°С, конечная tг2 = 160°С; расход газов равен 1000 кг/ч. Начальная температура воздуха соста­вляет tв1 = 15°С, а расход его равен 910 кг/ч. Определить температуру нагретого воздуха tв2, если потери воздухоподогревателя составляют 4%. Средние теплоемкости (срт) для отходящих из котла газов и воздуха принять соответственно равными 1,0467 и 1,0048 кДж/(кг · К).

173. Определить, какая часть теплоты, подводимой к газу в изобарном процессе, расходуется на работу и какая – на изменение внутренней энергии.

174. В цилиндре двигателя внутреннего сгорания нахо­дится воздух при температуре 500°С. Вследствие подвода теплоты конечный объем воздуха увеличился в 2,2 раза. В процессе расширения воздуха давление в цилиндре практически оставалось постоянным. Найти конечную температуру воздуха и удельные количества теплоты и работы, считая зависимость тепло­емкости от температурь) нелинейной.

175. Воздух, выходящий из компрессора с темпера­турой 190°С, охлаждается в охладителе при постоянном давлении р = 0,5 МПа до температуры 20°С. При этих параметрах производительность компрессора равна 30 м3/ч. Определить часовой расход охлаждающей воды, если она нагревается на 10°С.

176. К газообразным продуктам сгорания, находящимся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, подводится при постоянном давлении столько теплоты, что температура смеси поднимается с 500 до 1900ºС. Состав газовой смеси следующий; = 15%; = 5%; = 6%; = 74%. Найти количество теплоты, подведенной к 1 кг газообразных продуктов сгорания, считая теплоемкость нелинейно зависящей от температуры.

177. Газовая смесь, имеющая следующий массовый состав: СО2 = 14%; О2 = 6%; N2 = 75%; Н2О = 5%, нагревается при постоянном давлении от t1 = 600°С до t2 = 2000°С. Определить количество теплоты, подведенной к 1 кг газовой смеси. Зависимость теплоемкости от температуры принять нелинейной.

178. При сжигании в топке парового котла каменного угля объем продуктов сгорания составляет Vв = 11,025 м3/кг. Анализ продуктов сгорания показывает следующий их объемный состав: СО2 = 10,3%; О2 = 7,8%; N2 = 75,3%; Н2О = 6,6%. Считая количество и состав продуктов сгорания неиз­менными по всему газовому тракту парового котла, а зависимость теплоемкости от температуры нелинейной, определить количество теплоты, теряемой с уходящими газами (на 1 кг топлива), если на выходе из котла темпе­ратура газов равна 180°С, а температура окружающей среды 20°С. Давление продуктов сгорания принято равным атмосферному.

179. 1 кг воздуха при температуре t1 = 30ºС и начальном давлении р1 = 0,1 МПа сжимается изотермически до конечного давления р2 = 1 МПа. Определить конечный объем затрачиваемую работу и количество теплоты, отводимой от газа.

180. Воздух в количестве 0,5 кг при р1 = 0,5 МПа и t1 = 30°С расширяется изотермически до пятикратного объема.

181. Для осуществления изотермического сжатия 0,8 кг воздуха при р1 = 0,1 МПа и t = 25°С затрачена работа в 100 кДж. Найти давление р2 сжатого воздуха и количество, теплоты, которое необходимо при этом отвести от газа?

182. 8 м3 воздуха при р1 = 0,09 МПа и t1 = 20°С сжимаются при постоянной температуре до 0,81 МПа. Определить конечный объем, затраченную работу и количество теплоты, которое необходимо отвести от газа.

183. При изотермическом сжатии 0,3 м3 воздуха с начальными параметрами р1 = 1 МПа и t1 = 300°С отводится 500 кДж теплоты. Определить конечный объем V2 и конечное давление р2.

 184. В воздушный двигатель подается 0,0139 м3/с воздуха при р1 = 0,5 МПа и t1 = 40°С. Определить мощность, полученную при изотермиче­ском расширении воздуха в машине, если р2 = 0,1 МПа.

185. Воздух при давлении p1 = 0,1 МПа и температуре t1 = 27°С сжимается в компрессоре до р2 = 3,5 МПа. Определить величину работы L, затраченной на сжатие 100 кг воздуха, если воздух сжимается изо­термически.

186. Построить в координатах рυ изотерму сжатия, если дана точка 1, характеризующая начальное состояние газа (рис. 13).

187. Воздуху в количестве 0,1 м3 при р1 = 1 МПа и t1 = 200°С сообщается 125 кДж теплоты; температура его при этом не изменяется. Определить конечное давление р2, конечный объем V2 и получаемую работу L.

188. При изотермическом сжатии 2,1 м3 азота, взя­того при p1 = 0,1 МПа, от газа отводится 335 кДж теплоты. Найти конечный объем V2, конечное давление р2 и затраченную работу L.

189. 0,5 м3 кислорода при давлении р1 = 1 МПа и температуре t1 = 30°С сжимаются изотермически до объема в 5 раз меньше начального. Определить объем и давление кислорода после сжатия, работу сжатия и количество теплоты, отнятого у газа.

190. Газ расширяется в цилиндре изотермически до объема в 5 раз больше первоначального. Сравнить величины работ: полного расширения и рас­ширения на первой половине хода поршня.

191. Начальное состояние газа характеризуется пара­метрами: р1 = 1 МПа и V1 = 0,5 м3. Построить изотерму расширения.

192. Начальное состояние газа определяется пара­метрами: р1 = 0,05 МПа и V1 = 1,5 м3. Построить изо­терму сжатия.

193. Как будут относиться между собой значения работы изотермического сжатия, вычисленные для равной массы различных газов, при прочих одинаковых условиях?

194. 10 кг воздуха при давлении р1 = 0,12 МПа и температуре t1 = 30°С сжимаются изотермически; при этом в результате сжатия объем увеличивается в 2,5 раза. Определить начальные и конечные параметры, коли­чество теплоты, работу и изменение внутренней энергии.

195. 1 кг воздуха при начальной температуре t1 = 30ºС и давлении р1 0,1 МПа сжимается адиабатно до конечного давления р2 = 1 МПа. Определить конечный объем, конечную температуру и затрачиваемую работу.

196. 1 кг воздуха при температуре t1 = 15°С и на­чальном давлении р1 = 0,1 МПа адиабатно сжимается до 0,8 МПа. Найти работу, конечный объем и конечную темпе­ратуру.

197. Воздух при давлении р1 = 0,45 МПа, расши­ряясь адиабатно до 0,12 МПа, охлаждается до t2 = — 45°С. Определить начальную температуру и работу, совер­шенную 1 кг воздуха.

198. 1 кг воздуха, занимающий объем υ1 = 0,0887 м3/кг при р1 = 1 МПа, расширяется до 10-кратного объема. Получить конечное давление и работу, совершенную воздухом, в изотермическом и адиабатном процессах.

199. 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.

200. 0,8 м3 углекислого газа при температуре t1 = 20°С и давлении р1 = 0,7МПа адиабатно расширяются до трехкратного объема. Определить конечные параметры р2 t2 и величину полученной работы L (k принять равным 1,28).

201. В газовом двигателе смесь газа и воздуха адиабатно сжимается так, что к концу сжатия ее температура оказывается на 200ºС ниже температуры самовоспламенения газа. В начале сжатия р1 = 0,09 МПа и t1 = 70ºС. Показатель адиабаты k = 1,36, R = 314 Дж/(кг · К), температура самовоспламенения равна 650ºС. Определить величину работы сжатия и степень сжатия ε = υ12.

202. До какого давления нужно адиабатно сжать смесь воздуха и паров бензина, чтобы в результате повы­шения температуры наступило самовоспламенение смеси? Начальные параметры: р1 = 0,1 МПа, t1 = 15°С. Температура воспламенения смеси t2 = 550°С; k = 1,39.

203. Адиабатным сжатием повысили температуру воздуха в двигателе так, что она стала равной температуре воспламенения нефти; объем при этом уменьшился в 14 раз. Определить конечную температуру и конечное давление воздуха, если р1 = 0,1 МПа и t1 = 100ºC.

204. Работа, затраченная на адиабатное сжатие 3 кг воздуха, составляет 471 кДж. Начальное состояние воздуха характеризуется параметрами: t1 = 15°С; р1 = 0,1 МПа. Определить конечную температуру и изменение вну­тренней энергии.

 205. В баллоне емкостью 100 л находится воздух при давлении р1 = 5 МПа и температуре t1 = 20ºС. Давление окружающей среды р2 = 0,1 МПа. Определить работу, которая может быть произведена содержащимся в баллоне воздухом при расширении его до давления окружающей среды по изотерме и по адиабате. Найти также минимальную температуру, которую будет иметь воздух в баллоне, если открыть вентиль и выпускать воздух из баллоне, если открыть вентиль и выпускать воздух из баллона до тех пор, пока давление в нем не станет равным давлению окружающей среды и при условии, что теплообмен воздуха с окружающей средой будет отсутствовать.

206. В цилиндре газового двигателя находится газо­вая смесь при давлении р1 = 0,1 МПа и температуре t1 = 50°С. Объем камеры сжатия двигателя составляет 16% от объема, описываемого поршнем. Определить конечное давление и конечную темпера­туру газовой смеси при адиабатном ее сжатии. Показатель адиабаты принять равным 1,38.

207. В двигателе с воспламенением от сжатия воздуха сжимается таким образом, что его температура поднимается выше температуры воспламенения нефти. Какое минимальное давление должен иметь воздух в конце процесса сжатия, если температура воспламенения нефти равна 800°С? Во сколько раз при этом уменьшится объем воздуха? Начальное давление воздуха р1 = 0,1 МПа, начальная температура воздуха t1 = 80°. Сжатие воздуха считать адиабатным.

208. Воздух адиабатно расширяется в цилиндре так, что конечный его объем в 5 раз больше начального. Сравнить работу полного расширение и расширения на первой половине хода поршня.

209. Объем воздуха при адиабатном сжатии в цилиндре двигателя внутреннего сгорания уменьшается в 13 раз. Начальная температура воздуха перед сжатием t1 = 77°С, а начальное давление р1 = 0,09 МПа. Определить температуру и давление воздуха после сжатия.

210. 2 кг воздуха при давлении р1 = 0,1 МПа и t1 = 15°С адиабатно сжимаются в цилиндре компрессора до давления р2 = 0,7 МПа. Найти конечную температуру сжатого воздуха и работу, затраченную на сжатие.

211. 1 м3 воздуха при давлении 0,095 МПа и началь­ной температуре 10°С сжимается по адиабате до 0,38 МПа. Определить температуру и объем воздуха в конце сжатия и работу, затраченную на сжатие.

212. Из сосуда, содержащего углекислоту при давлении 1,2 МПа и температуре 20ºС, вытекает 2/3 содержимого. Вычислить конечное давление и температуру, если в процессе истечения не происходит теплообмена со средой (k принять равным 1,28).

213. Воздух при температуре 127°С изотермически сжимается так, что объем его становится равным 1/4 на­чального, а затем расширяется по адиабате до начального давления. Найти температуру воздуха в конце адиабатного рас­ширения. Представить процесс расширения и сжатия воздуха в диаграмме pυ.

214. Воздушный буфер состоит из цилиндра, плотно закрытого подвижным поршнем. Длина цилиндра 50 см, а диаметр 20 см. Параметры воздуха, находящегося в цилиндре, соответствуют параметрам окружающей среды: р1 = 0,1 МПа и t1 = 20ºС. Определить энергию, которую может принять воздушный буфер при адиабатном сжатии воздуха, если движущийся без трения поршень продвинется на 40 см. Найти также конечное давление и конечную температуру воздуха.

215. 1 кг воздуха при температура t1 = 17°С сжи­мается адиабатно до объема, составляющего 1/6 начального, а затем расширяется изотермически до первоначального объема. Определить работу, произведенную воздухом в резуль­тате обоих процессов.

216. Воздух при температуре t1 = 20°С должен быть охлажден посредством адиабатного расширения до тем­пературы t2 = — 60°С. Конечное давление воздуха при этом должно составлять 0,1 МПа. Определить начальное давление воздуха р1 и удель­ную работу расширения l.

217. 1 кг воздуха при р1 = 0,5 МПа и t1 = 111ºС расширяется политропно до давления р2 = 0,1 МПа. Определить конечное состояние воздуха, изменение внутренней энергии, количество подведенной теплоты и полученную работу, если показатель политропы m = 1,2.

218. 1,5 кг воздуха сжимают политропно от р1 = 0,09 МПа и t1 = 18ºС и р1 = 1 МПа; температура при этом повышается до t2 = 125ºС. Определить показатель политропы, конечный объем, затраченную работу и количество отведенной теплоты.

219. Воздух в количестве 3 м3 расширяется политропно от р1 = 0,54 МПа и t1 = 45°С до р2 = 0,15 МПа. Объем, занимаемый при этом воздухом, становится рав­ным 10 м3. Найти показатель политропы, конечную температуру, полученную работу и количество подведенной теплоты.

220. В цилиндре двигателя с изобарным подводом теплоты сжимается воздух по политропе с показателем m = 1,33. Определить температуру и давление воздуха в конце сжатия, если степень сжатия  равна 14, t1 = 77ºС и р1 = 0,1 МПа.

221. 5 м3 воздуха при давлении р1 = 0,4 МПа и температуре t1 = 60ºС расширяются по политропе до трехкратного объема и давления р2 = 0,1 МПа. Найти показатель политропы, работу расширения, количество сообщенной извне теплоты и изменение внутренней энергии.

222. В процессе политропного сжатия затрачивается работа, равная 195 кДж, причем в одном случае от газа отводится 250 кДж, а в другом — газу сообщается 42 кДж. Определить показатели обеих политроп.

223. 1,5 м3 воздуха сжимаются от 0,1 МПа и 17°С до 0,7 МПа; конечная температура при этом равна 100°С. Какое количество теплоты требуется отвести, какую работу затратить и каков показатель политропы?

224. 0,01 м3 воздуха при давлении р1 = 1 МПа и температуре t1 = 25ºС расширяется в цилиндре с подвижным поршнем до 0,1 МПа. Найти конечный объем, конечную температуру, работу, произведенную газом, и подведенную теплоту, если расширение в цилиндре происходит: а) изотермически, б) адиабатно и в) политропно с показателями m = 1,3.

225. Горючая смесь в цилиндре двигателя, имеющая температуру t1 = 100°С и давление р1 = 0,09 МПа, подвергается сжатию по политропе с показателем m = 1,33. Определить конечное давление и степень сжатия в мо­мент, когда температура достигнет 400°С.

226. В процессе политропного расширения воздуху сообщается 83,7 кДж тепла. Найти изменение внутренней энергии воздуха и про­изведенную работу, если объем воздуха увеличился в 10 раз, а давление его уменьшилось в 8 раз.

227. Воздух расширяется по политропе, совершая при этом работу, равную 270 кДж, причем в одном слу­чае ему сообщается 420 кДж теплоты, а в другом — от воздуха отводится 92 кДж теплоты. Определить в обоих случаях показатели политропы.

228. 20 м3 воздуха при давлении р1 = 0,1 МПа и температуре t1 = 18ºС сжимают по политропе до р2 = 0,8 МПа, причем показатель политропы m = 1,25. Какую работу надо затратить для получения 1 м3 сжатого воздуха и какое количество теплоты отводится при сжатии?

229. Смесь коксового газа с воздухом сжимается по политропе с показателем т = 1,38; начальное давле­ние р1 = 0,1 МПа, начальная температура t1 = 50°С. Определить конечную температуру и давление, если степень сжатия ε = 4.

230. В газовом двигателе политропно сжимается горю­чая смесь [R = 340 Дж/(кг · К)] до температуры 450ºС. Начальное давление смеси р1 = 0,09 МПа, начальная температура t1 = 80°С. Показатель политропы т = 1,35. Найти работу сжатия и степень сжатия.

231. 2 м3 воздуха при давлении р1 = 0,2 МПа и тем­пературе t1 = 40°С сжимаются до давления р2 = 1,1 МПа и объема V2 = 0,5 м3. Определить показатель политропы, работу сжатия и количество отведенной теплоты.

232. Находящийся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания воздух при давлении р1 = 0,09 МПа и t1= 100°С должен быть так сжат, чтобы конечная темпе­ратура его поднялась до 650°С. Определить, какое должно быть отношение объема камеры сжатия двигателя к объему, описываемому порш­нем, если сжатие происходит по политропе с показа­телем т = 1,3.

233. 1 кг воздуха при давлении р1 = 0,4 МПа и тем­пературе t1 = 100°С расширяется до давления р2 = 0,1 МПа. Найти конечную температуру, количество теплоты и совершенную работу, если расширение происходит: а) изохорно, б) изотермически, в) адиабатно и г) политропно с показателем  m = 1,2.

234. Исследовать политропные процессы расширения, если показатели политропы: m = 0,8; m = 1,1; m = 1,5 (k принять равным 1,4).

235. Исследовать политропные процессы сжатия, если показатели их т = 0,9 и т = 1,1. Величину & принять равной 1,4.

236. Определить, является ли политропным процесс сжатия газа, для которого параметры трех точек имеют следующие значения; р1 = 0,12 МПа; t1 = 30°С; р2 = 0,36 МПа; t2 = 91°С; р3 = 0,54 МПа; t3 = 116ºС.

Часть задач есть решенные, контакты

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

Термодинамика ТТ.5 Глава V

TT.5 Глава V. Рабинович

Первый закон термодинамики 118-149

Часть задач есть решенные, контакты

118. Найти часовой расход топлива, который необходим для работы паровой турбины мощностью 25 МВт, если теплота сгорания топлива = 33,85 МДж/кг и известно, что на превращение тепловой энергии в механическую используется только 35% теплоты сожженного топлива.

119. В котельной электрической станции за 20 ч работы сожжены 62 т каменного угля, имеющего теплоту сгорания 28900 кДж/кг. Определить среднюю мощность станции, если в электрическую энергию превращено 18% теплоты, полученной при сгорании угля.

120. Мощность турбогенератора 12 000 кВт, к. п. д. генератора 0,97. Какое количество воздуха нужно про­пустить через генератор для его охлаждения, если конеч­ная температура воздуха не должна превышать 55°С? Температура в машинном отделении равна 20°С; среднюю теплоемкость воздуха срт принять равной 1,0 кДж/(кг·К).

121. Во многих странах за единицу количества теп­лоты принята так называемая британская тепловая еди­ница (ВТU), представляющая собой количество теплоты, необходимое для нагрева 1 английского фунта (1 lb = 0,4536 кг) воды на 1° F. Выразить 1FTU, 1ВТU/1b и 1ВТU/1b° F соответст­венно в кДж, кДж/кг, кДж/(кг · К).

122. Теплота сгорания топлива, выражаемая в кДж/кг, может быть также выражена в кВт · ч/кг. Принимая теплоту сгорания нефти равной 41 900 кДж/кг, каменного угля 29 300 кДж/кг, под­московного бурого угля 10 600 кДж/кг, выразить теплоту сгорания перечисленных топлив в кВт · ч/кг.

123. Использование атомной энергии для производства тепловой или электрической энергии в техническом отношении означает применение новых видов топлив — ядерных горючих. Количество энергии, выделяющейся при расщеплении 1 кг ядерных горючих, может быть условно названо их теплотой сгорания. Для урана эта величина равна 22,9 млн. кВт · ч/кг. Во сколько раз уран как горючее эффективнее камен­ного угля с теплотой сгорания 27 500 кДж/кг?

124. Важнейшим элементом атомной электростанции является реактор, или атомный котел. Тепловой мощ­ностью реактора называют полное количество теплоты, которое выделяется в нем в течение 1 ч. Обычно эту мощ­ность выражают в киловаттах. Определить годовой расход ядерного горючего для реактора с тепловой мощностью 500 000 кВт, если теп­лота сгорания применяемого для расщепления урана равна 22,9·106 кВт · ч/кг, а число часов работы реактора составляет 7000.

125. Первая, в мире атомная электростанция, по­строенная в СССР, превращает атомную энергию, выде­ляющуюся при реакциях цепного деления ядер урана, и тепловую, а затем в электрическую энергию. Тепловая мощность реактора атомной электростанции равна 30 000 кВт, а электрическая мощность электростанции составляет при этом 5000 кВт. Найти суточный расход урана, если выработка элек­троэнергии за сутки составила 120 000 кВт · ч. Теплоту сгорания урана принять равной 22,9 · 106 квт · ч/кг. Опре­делить также, какое количество угля, имеющего теплоту сгорания 25 800 кДж/кг, потребовалось бы для выработки того же количества электроэнергии на тепловой электро­станции, если бы к.п.д. ее равнялся к.п.д. атомной электростанции.

126. Теплоемкость газа при постоянном давлении опытным путем может быть определена в проточном калориметре. Для этого через трубопровод пропускают исследуемый газ и нагревают его электронагревателем (рис. 8). При этом измеряют количество газа, пропускае­мое через трубопровод, температуры газа перед и за электронагревателем и расход электроэнергии. Давление воздуха в трубопроводе принимают неизменным. Определить теплоемкость воздуха при постоянном давлении методом проточного калориметрирования, если расход воздуха через трубопровод М = 690 кг/ч, мощ­ность электронагревателя Nэл = 0,5 кВт, температура воздуха перед электронагревателем t1 = 18°С, а тем­пература воздуха за электронагревателем t = 20,6°С.

127. Метод проточного калориметрирования, описан­ный в предыдущей задаче, может быть также использован для определения количества газа или воздуха, протекающего через трубопровод. Найти часовой расход воздуха М кг/ч, если мощность электронагревателя Nэл = 0,8 кВт, а приращение тем­пературы воздуха t2 = t1 =1,8°С. Определить также скорость воздуха с в трубопроводе за электронагрева­телем, если давление воздуха 120 кПа, температура его за электронагревателем 20,2°С, а диаметр трубопро­вода 0,125 м.

128. При испытании двигателей внутреннего сгорания широким распространением пользуются так называемые гидротормоза. Работа двигателя при торможении превращается в теплоту трения, и для уменьшения нагрева тормозного устройства применяют водяное охлаждение. Определить часовой расход воды на охлаждение тормоза, если мощность двигателя N = 33 кВт, начальная температура воды  = 15ºС, конечная  = 60ºС; принять, что вся теплота трения передается охлаждающей воде.

129. При испытании нефтяного двигателя было найдено, что удельный расход топлива равен 231 г/(вВт/ч). Определить эффективный к.п.д. этого двигателя, если теплота сгорания топлива  = 41000 кДж/кг (9800 ккал/кг).

130. Паросиловая установка мощностью 4200 кВт имеет к.п.д. ηст = 0,20. Определить часовой расход топлива, если его теплота сгорания  = 25000 кДж/кг.

131. В котельной электростанции за 10 ч работы сожжено 100 т каменного угля с теплотой сгорания = 29300 кДж/кг. Найти количество выработанной электроэнергии и среднюю мощность станции, если к.п.д. процесса преобразования тепловой энергии в электрическую составляет 20%.

132. 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.

133. В калориметр, содержащий 0,6 кг воды при t = 20°С, опускают стальной образец массой в 0,4 кг, нагретый до 200°С. Найти теплоемкость стали, если повышение температуры воды составило 12,5°. Массой собственно калориметра пренебречь.

134. Свинцовый шар падает с высоты h = 100 м на твердую поверхность. В результате падения кинетиче­ская энергия шара полностью превращается в теплоту. Одна треть образовавшейся теплоты передается окру­жающей среде, а две трети расходуются на нагревание шара. Теплоемкость свинца с = 0,126 кДж/(кг · К). Опре­делить повышение Температуры шара.

135. Автомобиль массой 1,5 т останавливается под действием тормозов при скорости 40 км/ч. Вычислить конечную температуру тормозов t2, если их масса равна 15 кг, начальная температура t1 = 10°С, а теплоемкость стали, из которой изготовлены тормозные части, равна 0,46 кДж/(кг · К). Потерями теплоты в окру­жающую среду пренебречь.

136. Предполагая, что все потери гидротурбины пре­вращаются в теплоту и тратятся на нагрев воды, опреде­лить к.п.д. турбины по следующим данным: высота падения воды равна 400 м, нагрев воды составляет 0,2°С.

137. В машине вследствие плохой смазки происходит нагревание 200 кг стали на 40°С в течение 20 мин. Определить вызванную этим потерю мощности машины. Теплоемкость стали принять равной 0,46 кДж/(кг · К).

138. Найти изменение внутренней энергии 1 кг воздуха при переходе его от начального состояния t1 = 300ºС до конечного при t2 = 50ºС. Зависимость теплоемкости от температуры принять линейной. Ответ дать в кДж.

139. Найти изменение внутренней энергии 2 м3 воз­духа, если температура его понижается от t1 = 250°С до t2 = 70°С. Зависимость теплоемкости от темпера­туры принять линейной. Начальное давление воздуха р1 = 0,6 МПа.

140. К газу, заключенному в цилиндре с подвижным поршнем, подводится извне 100 кДж теплоты. Величина произведенной работы при этом составляет 115 кДж. Определить изменение внутренней энергии газа, если количество его равно 0,8 кг.

141. 2 м3 воздуха при давлении 0,5 МПа и темпера­туре 50°С смешиваются с 10 м3 воздуха при давлении 0,2 МПа и температуре 100°С. Определить давление и температуру смеси.

142. В двух разобщенных между собой сосудах А и В (рис. 9) содержатся следующие газы: в сосуде А – 50 л азота при давлении р1 = 2 МПа и температуре t1 = 200ºС, в сосуде В – 200 л углекислого газа при давлении р2 = 0,5 МПа и температуре t2 = 600ºС. Определить давление и температуру, которые установятся после соединения сосудов. Теплообменом с окружающей средой пренебречь.

143. При решении задач на смешение газов пользуются иногда формулами (64) и (65) в качестве приближенных, Решите предыдущую задачу, пользуясь приближенными формулами, и сравните полученные результаты по точ­ным и приближенным формулам.

144. Три разобщенных между собой сосуда А, В, С заполнены различными газами. В сосуде А, имеющем объем 10 л, находится сернистый ангидрид SO2 при да­влении 6 МПа и температуре 100°С, в сосуде В с объемом 5 л — азот при давлении 0,4 МПа и температуре 200°С и в сосуде С с объемом 5 л — азот при давлении 2 МПа и температуре 300°С. Определить давление и температуру, которые устано­вятся после соединения сосудов между собой. Считать, что теплообмен со средой отсутствует.

145. В сосуде А находится 100 л водорода при давле­нии 1,5 МПа и температуре 1200°С, а в сосуде В — 50 л азота при давлении 3 МПа и температуре 200°С. Найти давление и температуру, которые установятся после соединения сосудов при условии отсутствия теп­лообмена с окружающей средой.

146. В сборном газоходе котельной смешиваются ухо­дящие газы трех котлов, имеющие атмосферное давление. Для упрощения принимается, что эти газы имеют одина­ковый состав, а именно:

СО2 = 11,8%; О2 = 6,8%; N2 = 75,6%;

Н2О = 5,8%.

Часовые расходы газов составляют

V1 = 7100 м3/ч; V2 = 2600 м3/ч; V3 = 11 200 м3/ч,

а температуры газов соответственно

t1 = 170°С; t2 = 220° С; t3 = 120°С.

Определить температуру газов после смешения и их объемный расход через дымовую трубу при этой тем­пературе.

147. Уходящие газы из трех паровых котлов при давлении 0,1 МПа смешиваются в сборном газоходе и через дымовую трубу удаляются в атмосферу. Объемный состав уходящих газов из отдельных котлов следующий:

из первого

СО2 = 10,4%; О2 = 7,2%; N2 = 77,0%;

Н2О = 5,4%;

из второго

СО2 = 11,8%; О2 = 6,9%; N2 = 75,6%;

Н2О = 5,8%;

из третьего

СО2 = 12,0%; О2 = 4,1%; N2 = 77,8%;

Н2О = 6,1%.

Часовые расходы газов составляют М1 = 12 000 кг/ч; М2 = 6500 кг/ч; М3 = 8400 кг/ч, а температуры газов соответственно

t1 = 130°С; t2 = 180°С; t3 = 200°С.

Определить температуру уходящих газов после сме­шения в сборном газоходе. Принять, что мольные тепло­емкости этих газов одинаковы.

148. В газоходе смешиваются три газовых потока, имеющих одинаковое давление, равное 0,2 МПа. Первый поток представляет собой азот с объемным расходом V1 = 8200 м3/ч при температуре 200°С, второй поток — двуокись углерода с расходом 7600 м3/ч при температуре 500°С и третий поток — воздух с расходом 6400 м3/ч при температуре 800°С. Найти температуру газов после смешения и их объемный расход в общем газопроводе.

149. Продукты сгорания из газохода парового котла в количестве 400 кг/ч при температуре 900°С должны быть охлаждены до 500°С и направлены в сушильную установку. Газы охлаждаются смешением газового по­тока с потоком воздуха при температуре 20°С. Давление в обоих газовых потоках одинаковое. Определить часовой расход воздуха, если известно, что Rгаз = Rвозд. Теплоемкость продуктов сгорания при­нять равной теплоемкости воздуха.

Часть задач есть решенные, контакты

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

Термодинамика ТТ.5 Глава IV

TT.5 Глава IV. Рабинович

Теплоемкость газов 93-116

Часть задач есть решенные, контакты

93. Найти объемную теплоемкость кислорода при постоянном объеме и постоянном давлении, считая с = const.

94. Определить значение массовой теплоемкости кислорода при постоянном объеме и постоянном давлении считая с = const.

95. Вычислить среднюю массовую и среднюю объемную теплоемкость окиси углерода при постоянном объеме для интервала температур 0 – 1200ºС, если известно, что для окиси углерода = 32, 192 кДж/(кмоль · К).

Сопоставить полученные результаты с данными табл. VII.

96. Определить среднюю массовую теплоемкость угле­кислого газа при постоянном давлении в пределах О — 825°С, считая зависимость от температуры нелинейной.

97. Вычислить значение истинной мольной теплоем­кости кислорода при постоянном давлении для темпера­туры 1000°С, считая зависимость теплоемкости от тем­пературы линейной. Найти относительную ошибку по сравнению с табличными данными.

98. Вычислить среднюю теплоемкость срm для воздуха при постоянном давлении в пределах 200 – 800ºС, считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной.

99. Решить предыдущую задачу, считая зависимость теплоемкости от температуры линейной.

100. Определить среднюю массовую теплоемкость срm при постоянном давлении в пределах от 350 – 1000ºС, считая зависимость теплоемкости от температуры: а) нелинейной; б) линейной.

101. Вычислить среднюю теплоемкостью срm и

102. Найти среднюю теплоемкость и для воздуха в пределах 400 – 1200ºС, считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной.

103. Найти среднюю теплоемкость срm и углекислого газа в пределах 400 – 1000ºС, считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной.

104. Определить среднюю массовую теплоемкость при постоянном объеме, для азота в пределах 200 — 800°С, считая зависимость теплоемкости от температуры нели­нейной.

105. Решить предыдущую задачу, если известно, что средняя мольная теплоемкость азота при постоянном давлении может быть определена по формуле μсрт = 28,7340 + 0,0023488 t.

106 Воздух в количестве 63 при давлении р1 = 0,3 МПа и температуре t1 = 25ºС нагревается при постоянном давлении до t2 = 130ºС.

Определить количество подведенной к воздуху теплоты, считая υ = const.

107. В закрытом сосуде объемом V = 300 л находится воздух при давлении р1 = 0,8 МПа и температуре t1 = 20ºС.

Какое количество теплоты необходимо подвести для того, чтобы температура воздуха поднялась до t2 = 120ºС?

Задачу решить, принимая теплоемкость воздуха постоянной, а также учитывая зависимость теплоемкости от температуры. Определить относительную ошибку, получаемую в первом случае.

108. Воздух охлаждается от 1000 до 100°С в процессе с постоянным давлением.

Какое количество теплоты теряет 1 кг воздуха? Задачу решить, принимая теплоемкость воздуха постоянной, а также учитывая зависимость теплоемкости от темпе­ратуры. Определить относительную ошибку, получаемую в первом случае.

109. Опытным путем найдены следующие значения истинной мольной теплоемкости кислорода при постоянном давлении:

для 0ºС μср = 29,2741 кДж/(кмоль · К;)

для 500ºС μср = 33,5488 кДж/(кмоль · К);

для 1000ºС μср = 35,9144 кДж/(кмоль · К).

По этим данным составить приближенное интерполяционное уравнение вида

μср = а + bt = dt2,

дающее зависимость истинной мольной теплоемкости кислорода при постоянном давлении от температуры.

110. Пользуясь формулой, полученной в предыдущей задаче, определить истинную мольную теплоемкость кисло­рода при постоянном давлении для температуры 700°С.

Сравнить полученное значение теплоемкости со значением его, взятым из таблиц.

111. В сосуде объемом 300 л находится кислород при давлении р1 = 0,2 МПа и температуре t1 = 20ºС.

Какое количество теплоты необходимо подвести, чтобы температура кислорода повысилась до t2 = 300ºС? Какое давление установится при этом в сосуде? Зависимость теплоемкости от температуры принять нелинейной.

112. Найти количество теплоты, необходимое для нагрева 1 м3 (при нормальных условиях) газовой смеси состава rCO2 = 14,5%, rO2 = 6,5%, rN2 = 79,0% от 200 до 1200ºС при р = const и нелинейной зависимости теплоемкости от температуры.

113. Газовая смесь имеет следующий состав по объему: СО2 = 0,12; О2 = 0,07; N2 = 0,75; Н2О = 0,06.

Определить среднюю массовую теплоемкость срт, если смесь нагревается от 100 до 300°С.

114. В регенеративном подогревателе газовой турбины воздух нагревается от 150 до 600°С.

Найти количество теплоты, и сообщенное воздуху в еди­ницу времени, если расход его составляет 360 кг/ч. За­висимость теплоемкости от температуры принять нели­нейной.

115. В калориметре с идеальной тепловой изоляцией находится вода в количестве Мв = 0,8 кг при температуре t‘ = 15ºС. Калориметр изготовлен из серебра, теплоемкость которого сс = 0,2345 кДж/(кг · К).

Масса калориметра Мс = 0,25 кг. В калориметр опускают 0,2 кг алюминия при температуре tа = 100ºС.

В результате этого температура воды повышается до t» = 19,24ºС. Определить теплоемкость алюминия.

116. Продукты сгорания топлива поступают в газоход парового котла при температуре газов = 1100ºС и покидают газоход при температуре = 700ºС. Состав газов по объему:  = 11%;  = 6%;  = 8%; = 75%.

Определить, какое количество теплоты теряет 1 м3 газовой смеси, взятой при нормальных условиях.

117. Для использования те­плоты газов, уходящих из паро­вых котлов, в газоходах послед­них устанавливают воздухоподогреватели. Газы протекают внутри труб и подогревают воз­дух, проходящий поперек тока (рис. 7).

При испытании котельного агрегата были получены следу­ющие данные:

температура газов соответственно на входе и на выходе из воздухоподогревателя  = 350ºС,  = 160ºС;

температура воздуха соответственно на входе и на выходе из воздухоподогревателя  = 20ºС,  = 250ºС;

объемный состав газов, проходящих через воздухоподогреватель; СО2 = 12%; О2 = 6%; Н2О = 8%; N2 = 74%;

расход газов Vгн = 66000 м3/ч.

Определить расход воздуха. Принять, что вся отданная газами теплота воспринята воздухом. Потерями давления воздуха в воздухоподогревателе пренебречь.

Часть задач есть решенные, контакты

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