Термодинамика ТТ.5 Глава VI

Помощь он-лайн только по предварительной записи

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


Запись опубликована в рубрике Задачи, Термодинамика и теплотехника с метками , , , , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>