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.

Стоимость: 60 руб

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

Стоимость: 60 руб

 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.

Стоимость: 180 руб

 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.

Стоимость: 120 руб

 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.

Стоимость: 150 руб

 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.

Стоимость: 90 руб

 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.

Стоимость: 240 руб

 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.

Стоимость: 90 руб

 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.

Стоимость: 240 руб

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.

Стоимость: 240 руб

 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: υ₁/υ₂ = ε; р₃/р₂ = λ; υ₄/υ₃ = ρ; υ₅/υ₄ = 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.

Ответ: Q_υ/Q₁ = 0,557

Стоимость: 180 руб

 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; t_1x = 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 = υ₃/υ₂ = 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 η_к = 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 V_к = 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 V_к 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 р_г = 4 МПа. Между ступенями компрессора установлен промежуточный холо­дильник, в котором воздух охлаждается при постоянном давлении до начальной температуры. Производительность компрессора V_к = 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 p_υ 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 V_сж 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 р_г = 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