ТТ.82
Часть задач есть решенные, контакты
1.1. Определить абсолютное давление в паровом котле, если манометр показывает (0,2 + 0,02 n) МПа, а атмосферное давление равно 755 мм рт. ст.
Стоимость: 60 руб (n = 2)
1.2. Разрежение в газоходе парового котла, измеряемое тягомером, равно (15 + n) мм вод. ст. Определить абсолютное давление газов, если показание барометра 730 мм рт. ст., и выразить его в МПа.
1.3. В баллоне емкостью 40 л находится кислород при давлении (100 + n) кгс/см2 по манометру. Температура кислорода 25°С, атмосферное давление равно 745 мм рт. ст. Определить массу кислорода и его плотность.
1.4. Чему равна масса V м3 водорода, кислорода и углекислого газа, если Рман = 6 кгс/см2; Рбар = 750 мм рт. ст.; t = 100°С. Объем газа V равен (n + 1) м3.
1.5. В резервуаре емкостью 12 м3, содержащем в себе воздух для пневматических работ, давление равно 8 ат по манометру при температуре воздуха 25°С. После использования части воздуха для работ давление его упало до (3 + 0,1 n) ат, а температура – до 17°С. Определить, сколько кг воздуха израсходовано, если Рбар = 755 мм рт. ст.
1.6. Сосуд емкостью V = 10 м3 заполнен углекислым газом. Определить абсолютное давление в сосуде, если масса газа равна (1 + n) кг, а температура равна 27°С.
1.7. Поршневой компрессор всасывает в минуту 3 м3 воздуха при t = 17°С и барометрическом давлении Рбар = 750 мм рт. ст. и нагнетает его в резервуар, объем которого равен 8,5 м3. За какое время (в мин) компрессор поднимет давление в резервуаре до значения Р = (6 + n) ат, если температура в резервуаре будет оставаться постоянной? Начальное давление в резервуаре было 750 мм рт. ст., а температура равнялась 17°С.
Стоимость: 90 руб (n = 2)
1.8. Плотность воздуха при нормальных условиях ρн = 1,293 кг/м3. Чему равна плотность воздуха при абсолютном давлении p = (1,5 + n) МПа и температуре t = (20 + n)°С?
Стоимость: 90 руб (n = 3)
1.9. Дутьевой вентилятор подает в топку парового котла воздух в количестве 102000 м3/ч при t = 300°С и давлении (избыточном) м = 155 мм вод. ст. Барометрическое давление Рбар = (740 + n) мм рт. ст. Определить часовую производительность вентилятора при нормальных условиях Qн в м3 н/ч.
1.10. Определить диаметр воздуховода для подачи (50 + n) · 100 кг/ч воздуха при абсолютном давлении 1,15 бар, если температура этого воздуха 22°С. Скорость воздуха в воздуховоде равна 8 м/с.
2.1. Объемный состав газообразного топлива следующий: H2 = (10 + n) %, CH4 = (90 – n) %. Определить среднюю молекулярную массу и газовую постоянную смеси.
Стоимость: 90 руб (n = 1,2)
2.2. Объемный состав продуктов сгорания СО2 = 12,3 %; O2 = 7,2 %; N2 = 80,5 %. Определить плотность и удельный объем смеси при t = 800°C и Pбар = (740 + n) мм рт. ст.
Стоимость: 60 руб (n = 1,2)
2.3. В резервуаре емкостью V = (155 – n) м3 находится светильный газ при давлении Р = 4 ат и температуре t = 18 °C. Объемный состав газа Н2 = 46 %; СН4 = 32 %; СО = 15 %; N2 = 7 %. После израсходования некоторого количества газа давление его понизилось до 3,1 ат, а температура упала до 12°С. Определить массу израсходованного газа.
2.4. Массовый состав смеси следующий: СО2 = 18 %; O2 = n %; N2 = (82 – n) %. До какого давления нужно сжать эту смесь, находящуюся при нормальных условиях, чтобы при t = 180°C 8 кг ее занимали объем 40 л?
2.5. Анализ продуктов сгорания топлива показал следующий объемный состав: CO2 = 12,2 %; O2 = 7,1 %; CO = n %; N2 = (80,7 – n) %. Найти массовый состав газов, составляющих продукты сгорания.
2.6. В резервуаре объемом 10 м3 находится газовая смесь, состоящая из n кг кислорода и (40 – n) кг азота. Температура смеси равна 27°С. Определить парциальные давления компонентов смеси.
Стоимость: 90 руб (n = 2)
2.7. Плотность смеси азота и углекислого газа при давлении 1,4 бар и температуре (45 + n)°C равна 2 кг/м3. Определить массовый состав смеси.
Стоимость: 90 руб (n = 1,3)
3.1. Вычислить среднюю массовую теплоемкость при постоянном давлении Срm для СО2 в интервале температур от t1 = 200°С до t2 = (500 + 10 n)°С. Необходимые для расчетов зависимости даны в приложении.
Стоимость: 90 руб (n = 1,2)
3.2. Найти среднюю массовую теплоемкость при постоянном объеме Сvm для воздуха в интервале температур от t1 = 400°C до t2 = (700 + 10 n)°C.
3.3. Воздух в количестве 5 м3 при абсолютном давлении Р1 = 0,3 МПа и температуре t1 = 25°С нагревается при постоянном давлении до t2 = (100 + 2 n)°С. Определить количество теплоты, подведенной к воздуху, считая С = const.
Стоимость: 90 руб (n = 2)
3.4. В закрытом сосуде объемом V = 300 л находится воздух при абсолютном давлении Р1 = 3 кгс/см2 и температуре t1 = 20°С. Какое количество теплоты необходимо подвести для того, чтобы температура воздуха поднялась до t2 = (120 + n)°С? Задачу решить, принимая теплоемкость воздуха постоянной, а также учитывая зависимость теплоемкости от температуры. Определить относительную ошибку δ, получаемую в первом случае. Проанализировать результат (см. 3.16).
Стоимость: 150 руб (n = 21)
3.5. Воздух охлаждается от t1 = (1000 + 30 n)°C до t2 = 100°C 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 δ, получаемую в первом случае. Проанализировать результат (см. 3.17.).
Стоимость: 150 руб (n = 1)
3.6. Газовая смесь имеет следующий состав по объему; CO2 = 12 %, O2 = 8 %, H2O = n %, N2 = (80 – n) %. Определить для данной смеси среднюю массовую теплоемкость Сpm в интервале от t1 до t2, если смесь нагревается от t1 = 100°C до t2 = 300°С.
3.7. Продукты сгорания топлива поступают в газоход парового котла при температуре газов t Г′ = 1100°C и покидают газоход при температуре газов tГ″ = 700°C. Объемный состав газов следующий: CO2 = 11 %, O2 = 6 %, H2O = n %, N2 = (83 – n) %. Определить, какое количество теплоты теряет 1 м3 газовой смеси, взятой при нормальных условиях.
Стоимость: 90 руб (n = 2)
3.8. Для использования теплоты газов, уходящих из топок паровых котлов, в газоходах последних устанавливают воздухоподогреватели. Пусть известно, что воздух нагревается в воздухоподогревателе от t΄в = 20ºC до t´´в = 250ºC, а продукты сгорания (газы) при этом охлаждаются от t´Г = 350ºC до t´´Г = 160ºС. Объемный состав продуктов сгорания, проходящих через воздухоподогреватель, следующий: CO2 = 12 %, O2 = 6 %, H2O = n %, N2 = (82 – n) %. Принять, что вся теплота, отдаваемая газами, воспринимается воздухом и процесс происходит при неизменном давлении. Определить расход воздуха, приведенный к нормальным условиям Vвн, если известно, что расход газов Vгн = 66 · 103 м3 н/ч.
Стоимость: 90 руб (n = 2)
4.1. В сосуд, содержащий 5 л воды при температуре 20°С, помещен электронагреватель мощностью (500 + 10 n) Вт. Определить, сколько времени потребуется, чтобы вода нагрелась до температуры кипения 100°С. Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь.
Стоимость: 90 руб (n = 1,2)
4.2. В котельной электростанции за 10 ч работы сожжено (100 + 10n) т каменного угля с теплотой сгорания Qрн = 7000 ккал/кг. Найти количество выработанной электроэнергии и среднюю мощность станции за указанный период работы, если КПД процесса преобразования тепловой энергии в электрическую составляет 22 %.
Стоимость: 90 руб (n = 1,2)
4.3. Найти часовой расход топлива, который необходим для работы паровой турбины мощностью 25 МВт, если теплота сгорания топлива Qрн = (33 + 0,1 n) МДж/кг и известно, что на превращение тепловой энергии в электрическую используется только 35 % теплоты сожженного топлива.
Стоимость: 90 руб (n = 1)
4.4. Найти изменение внутренней энергии 1 кг воздуха при охлаждении его от t1 = (300 + 10 n)°C до t2 = 50°C. Учесть зависимость теплоемкости от температуры.
Стоимость: 90 руб (n = 1)
4.5. Определить изменение внутренней энергии 2 м3 воздуха, если температура его понижается от t1 = (200 + 10 n)°С до t2 = 70°С. Учесть зависимость теплоемкости от температуры. Начальное давление воздуха (абсолютное) p1 = 0,6 МПа.
Стоимость: 90 руб (n = 3)
4.6. Газ, состояние которого определяется на диаграмме р, v точкой 1 (рис. 4.4), переходит в состояние 2 по пути 1с2. При этом к газу подводится (50 + 2 n) кДж/кг энергии в виде теплоты и газом совершается 30 кДж/кг работы. Затем этот газ возвращается в исходное состояние в процессе, который в диаграмме p, v изображается линией 2а1. Сколько теплоты нужно подвести к рассматриваемому газу в некотором другом процессе 1d2, чтобы от газа получить 10 кДж/кг работы? Сколько нужно подвести или отвести теплоты в процессе 2а1, если на сжатие в этом процессе расходуется 50 кДж/кг?
4.7. Найти внутреннюю энергию, энтальпию и энтропию 1 кг азота, если температура его равна (100 + 10 n)°С, а давление (абсолютное) 0,6 МПа. Теплоемкость считать независящей от температуры.
Стоимость: 90 руб (n = 2)
4.8. Определить внутреннюю энергию, энтальпию и энтропию 1 кг газовой смеси, объемный состав которой следующий: rO2 = (40 – n) · 0,01; rN2 = (60 + n) · 0,01. Температура смеси (200 + n)°С, а давление (абсолютное) 0,4 МПа. Зависимостью теплоемкости от температуры пренебречь.
Стоимость: 150 руб (n = 2)
4.9. Рабочим телом газотурбинного двигателя является смесь идеальных газов. Массовый состав смеси следующий: CO2 = 20 %, O2 = 8 %, H2O = n %, N2 = (72 – n) %. При прохождении через газовую турбину температура потока газовой смеси снижается с t1 = 1200°C до t2 = 400°C. Определить техническую работу газовой турбины в расчете на 1 кг рабочего тела, пренебрегая теплообменом в окружающую среду и зависимостью теплоемкости от температуры.
4.10. Решить задачу 4.9, учитывая зависимость теплоемкости от температуры. Теплообменом между рабочим телом и окружающей средой пренебречь.
5.1. (2 + n) м3 воздуха при давлении 0,5 МПа и температурой 50°С смешивается с (10 + n) м3 воздуха при давлении 0,2 МПа и температуре 100°С. Определить давление и температуру смеси. Теплообмен с окружающей средой отсутствует.
Стоимость: 120 руб (n = 1,2)
5.2. В двух разобщенных между собой сосудах А и В содержатся следующие газы: в сосуде А – (50 + n) л азота при давлении = 2 МПа и температуре = 200°C, в сосуде В – (200 + 2 n) л углекислого газа при давлении = 0,5 МПа и температуре = 600°C. Определить давление и температуру, которые установятся после соединения сосудов.
Теплообменом с окружающей средой и зависимостью теплоемкости от температуры пренебречь.
5.3. В сосуде А находится (100 + 2 n) л водорода при давлении 1,5 МПа и температуре 1200°С, а в сосуде В – (50 + 2n) 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. Учесть зависимость теплоемкости от температуры.
5.4. В газоходе котельной смешиваются уходящие газы трех котлов, имеющие атмосферное давление. Будем считать, что эти газы имеют одинаковый состав (массовый): CO2 = 12 %, O2 = 8 %, H2O = n %, N2 = (80 – n) %. Часовые расходы газов составляют V1 = 7100 м3/ч; V2 = 2600 м3/ч; V3 = 11200 м3/ч, а температура газов соответственно равна t1 = 170°C; t2 = 220°C; t3 = 120°C. Определить температуру газов после смешения и их объемный расход через дымовую трубу при этой температуре. Теплообменом в окружающую среду и зависимостью теплоемкости от температуры пренебречь.
Стоимость: 150 руб (n = 1)
5.5. 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:
CO2 = 10 %; O2 = 7 %; H20 = n %; N2 = (83 – n) %;
из второго:
CO2 = 12 %; O2 = 8 %; H20 = n %; N2 = (80 – n) %;
из третьего:
CO2 = 13 %; O2 = 10 %; H20 = n %; N2 = (77 – n) %.
Часовые расходы газов составляют М1 = 12000 кг/ч; М2 = 6500 кг/ч; М3 = 8400 кг/ч, а температуры газов соответственно равны t1 = 130°C; t2 = 180°C; t3 = 150°C.
Определить температуру уходящих газов после смешения в сборном газоходе и объемный расход. Принять, что киломольные теплоемкости смешивающихся газов одинаковы.
Стоимость: 220 руб (n = 2)
5.6. В газоходе смешиваются три газовых потока, имеющие одинаковое давление, равное 0,2 МПа. Первый поток представляет собой азот с объемным расходом V1 = (8000 + 10 n) м3/ч при температуре 200°С, второй поток – углекислый газ с расходом V2 = (7000 + 20 n) м3/ч при температуре 500°С и третий поток – воздух с расходом V3 = (6000 + 20 n) м3/ч при температуре 800°С. Найти температуру газов после смешения и их объемный расход в общем газопроводе.
5.7. Продукты сгорания из газохода парового котла в количестве (300 + 10 n) 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, имеющего температуру 20°С. Давление в обоих газовых потоках одинаковые. Определить часовой расход воздуха, если известно, что Rгаз = Rвозд. Теплоемкость продуктов сгорания принять равной теплоемкости воздуха.
Стоимость: 90 руб (n = 3)
6.1. В закрытом сосуде емкостью V = 300 л содержится 3 кг воздуха при давлении p1 = 8 ат и температуре t1 = (20 + n)°C. Определить давление (ат) и удельный объем после охлаждения воздуха до 0°C.
Стоимость: 60 руб (n = 1,3)
6.2. В закрытом сосуде заключен газ при разрежении (p1)в = 6,7 кПа и температуре t1 = (70 + n)°C. Показания барометра – 742 мм рт. ст. До какой температуры нужно охладить газ при том же атмосферном давлении, чтобы разрежение стало (p2)в = 13,3 кПа?
Стоимость: 60 руб (n = 4)
6.3. В закрытом сосуде емкостью V = 0,6 м3 содержится азот при давлении (абсолютном) p1 = 0,5 МПа и температуре t1 = 20°C. В результате охлаждения сосуда азот, содержащийся в нем, теряет (105 + n) кДж. Принимая теплоемкость азота постоянной, определить, какие давление и температура устанавливаются в сосуде после охлаждения.
Стоимость: 100 руб (n = 1)
6.4. Сосуд емкостью 90 л содержит углекислый газ при абсолютном давлении 0,8 МПа и температуре 30°C. Определить количество теплоты, которое необходимо сообщить газу при v = const, чтобы давление поднялось до (1,6 + 0,1 n) МПа. Теплоемкость газа считать постоянной.
Стоимость: 90 руб (n = 1)
6.5. Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы нагреть (2 + 0,1 n) м3 воздуха при постоянном избыточном давлении p = 2 ат от t1 = 120°C до t2 = (450 + 10 n)°C? Какую работу при этом совершит воздух? Атмосферное давление принять равным 750 мм рт. ст., учесть зависимость теплоемкости от температуры.
Стоимость: 120 руб (n = 2)
6.6. В установке воздушного отопления внешний воздух при t1 = – 15°C нагревается в калорифере при p = const до 60°C. Какое количество теплоты надо затратить для нагревания (1000 + 10 n) м3 наружного воздуха? Давление воздуха считать равным 755 мм рт. ст. Теплоемкость воздуха считать постоянной.
Стоимость: 150 руб (n = 9)
6.7. Уходящие газы котельной установки проходят через воздухоподогреватель. Начальная температура газов tг1 = 300°C, конечная tг2 = (160 – n)°C; расход газов равен (900 + 10 n) кг/ч. Начальная температура воздуха составляет tв1 = 15°C, а расход его равен (800 + 10 n) кг/ч.
Определить температуру нагретого воздуха tв2, если потери тепла в воздухоподогревателе составляет 4 %. Средние теплоемкости (cpm) для газов и воздуха принять соответственно равными 1,0467 и 1,0048 кДж/(кгּ К).
Стоимость: 90 руб (n = 1)
6.8. При сжигании в топке парового котла каменного угля объем продуктов сгорания составляет Vн = 11,025 мн3/кг (объем при нормальных условиях, приходящийся на 1 кг топлива). Анализ продуктов сгорания показывает следующий их объемный состав: CO2 = 10 %; O2 = 8 %; H2O = n %; N2 = (82 – n) %. Определить количество теплоты, теряемой с уходящими газами (в расчете на 1 кг топлива), если на выходе из котла температура газов равна 180°C, а температура окружающей среды 20°C.
Давление продуктов сгорания принять равным атмосферному. Учесть зависимость теплоемкости от температуры.
Стоимость: 150 руб (n = 1)
6.9. Воздух в количестве (1 + n) кг при температуре t1 = 30°C и начальном давлении p1 = 0,1 МПа изотермически сжимается до конечного давления p2 = (1 + 0,1 n) МПа. Определить конечный объем, затрачиваемую работу изменения объема и количество теплоты, отводимой от газа.
Стоимость: 90 руб (n = 1)
6.10. Воздух в количестве (12 + n) кг при температуре t = 27°C изотермически сжимается до тех пор, пока давление не становится равным 4 МПа. На сжатие затрачивается работа L = – (6 + 0,2n) МДж.
Найти начальные давление и объем, конечный объем и теплоту, отведенную от воздуха.
Стоимость: 120 руб (n = 3)
6.11. Воздух в количестве 0,5 кг изотермически расширяется от давления p1 = 100 ат до p2. Определить давление p2 в ат, работу изменения объема L1-2 и отведенную теплоту Q1-2, если v2/v1 = (5 + n) и t1 = 30°C.
Стоимость: 100 руб (n = 4)
6.12. В идеально охлаждаемом компрессоре происходит изотермическое сжатие углекислого газа. В компрессор поступает (700 + 10 n) м3/ч газа (приведенного к нормальным условиям) при p1 = 0,095 МПа и t1 = 47°C. Давление за компрессором p2 = 0,8 МПа. Найти теоретическую мощность приводного двигателя N0 (кВт) и теоретический расход Mв охлаждающей компрессор воды (в кг/ч), если она нагревается в системе охлаждения на Δt = 15°C.
6.13. Воздух при температуре t1 = 20°C должен быть охлажден посредством адиабатного расширения до температуры t2 = – (30 + n)°C. Конечное давление воздуха при этом должно составлять 0,1 МПа.
Определить начальное давление воздуха 1 и работу расширения 1 кг воздуха.
Стоимость: 90 руб (n = 1)
6.14. Воздух при температуре (120 + n)°C изотермически сжимается так, что его объем становится равным 0,25 начального, а затем расширяется по адиабате до начального давления. Определить температуру воздуха в конце адиабатного расширения. Представить процессы расширения и сжатия в диаграммах p, v и T, s.
Стоимость: 150 руб (n = 3)
6.15. При адиабатном расширении 1 кг воздуха (K = 1,40 = сonst) температура его падает на (100 + n) K. Какова полученная в процессе расширения работа и сколько теплоты следовало бы подвести к воздуху, чтобы ту же работу получить в изотермическом процессе?
Стоимость: 60 руб (n = 21)
6.16. Воздух в количестве 1 кг политропно расширяется от 12 до 2 ат, причем объем его увеличился в 4 раза; начальная температура воздуха равна (120 + 2n)°C. Определить показатель политропы, начальный и конечный объемы, конечную температуру и работу расширения.
6.17. При политропном сжатии 1 кг воздуха до объема v2 = 0,1v1 температура поднялась с 10 до (90 + n)°C. Начальное давление равно 0,8 бар; R = 287 Дж/(кг ּ K). Определить показатель политропы, конечные параметры газа, работу сжатия и количество отведенной наружу теплоты.
6.18. Воздух в компрессоре сжимается по политропе (n = 1,25) от 1 до 8 бар; начальная температура воздуха (5 + n)°C. После сжатия воздух проходит через холодильник, охлаждаемый холодной водой, начальная температура которой t1 = 10°C, а конечная равна t2 = 18°C. Определить часовой расход охлаждающей воды, если производительность компрессора 1000 мн3/ч при нормальных физических условиях, а воздух в холодильнике изобарно охлаждается до 30°C.
Стоимость: 90 руб (n = 1)
6.19. В воздушном двигателе воздух в количестве 1 кг расширяется от p1 = (10 + 0,5 n) ат до p2 = 1 ат. Расширение может произойти изотермически, адиабатно и политропно с показателем политропы n = 1,2. Сравнить работы расширения и определить конечные параметры воздуха по этим трем процессам; начальная температура воздуха t1 = 227°C. Представить процессы на диаграмме p, v.
Стоимость: 200 руб (n = 1,3)
6.20. В процессе политропного расширения воздуху сообщается (70 + n) кДж теплоты. Найти изменение внутренней энергии воздуха и произведенную работу, если объем воздуха увеличился в 10 раз, а давление его уменьшилось в 8 раз.
7.1. Определить с помощью таблиц водяного пара [6] энтальпию, удельный объем, энтропию и внутреннюю энергию пара, если дано: p = (0,5 + n) МПа, x = 0,9.
7.2. Определить с помощью таблиц водяного пара [6] энтальпию, удельный объем, энтропию и внутреннюю энергию пара, если дано: t = (5 + 5n)°С, x = 0,7.
7.3. Найти давление, удельный объем и плотность воды, если она находится в состоянии кипения и температура ее равна (200 + 2n)°C. Использовать таблицы [6].
7.4. На паропроводе насыщенного пара установлен термометр, показывающий t = (170 + 2n)°С. С помощью таблиц водяного пара [6] определить, каково было бы показание манометра на этом паропроводе. Атмосферное давление принять равным 1 ат.
7.5. При постоянном давлении p = 1,0 МПа смешиваются две порции водяного пара. Масса пара первой порции M1 = (200 – n) кг, его степень сухости x1 = 0,85. Масса пара второй порции M2 = (80 + 5 n) кг, степень сухости x2 = 0,10. Определить степень сухости пара в образовавшейся смеси и его полную энтальпию Н (кДж). Для решения использовать таблицы водяного пара [6].
Стоимость: 150 руб (n = 10)
7.6. В сосуде находится влажный насыщенный пар. Его масса М = (100 + 2 n) кг и параметры t1 = 220°C, x1 = 0,64. В сосуде отсепарировано и удалено 20 кг воды, причем давление все время поддерживалось постоянным. Определить параметры p, υ, h, s оставшегося в сосуде пара, использовать для решения таблицы водяного пара [6] .
7.7. В барабане котельного агрегата находится кипящая вода и над ней водяной пар под давлением р = 9 МПа (давление абсолютное). Масса воды М = (5000 – 10 n) кг. Объем барабана V = 8м3. Какова масса пара, находящегося над зеркалом испарения, если пар считать сухим насыщенным? Использовать для решения диаграмму h, s водяного пара [6].
7.8. Определить параметры t, υ, h, s и u влажного насыщенного пара, если его давление (абсолютное) p = (0,2 + 0,1 n) бар, а степень сухости x = 0,95. Задачу решить с помощью диаграммы h, s водяного пара [6].
7.9. Определить с помощью диаграммы h, s водяного пара объем резервуара, заполненного влажным паром со степенью сухости x = 0,9, если масса пара M = (160 – 2 n) кг, а температура в резервуаре t = 120°С.
7.10. При помощи диаграммы h, s водяного пара определить теплоту парообразования r при абсолютном давлении p = (1 + n) MПа. При решении использовать также формулы (7.2) и (7.4).
7.11. По трубопроводу течет водяной пар при давлении p = 20 бар и степени сухости x = 0,96 – 0,002 n со скоростью W = 10 м/с. Расход пара М = 5000 кг/ч. Определить внутренний диаметр трубы. Использовать таблицы водяного пара [6].
7.12. С помощью таблиц водяного пара [6] определить состояние водяного пара при p = 15 бар, если на его получение из воды с температурой 0°С было затрачено (2400 – 10 n) кДж/кг теплоты.
7.13. В закрытом сосуде объемом 10 м3 находится влажный насыщенный водяной пар с абсолютным давлением p = 1,8 МПа. В объеме пара содержится (50 – n) кг жидкости. Определить массу паровой фазы в сосуде и степень сухости пара.
7.14. Определить расход тепла в пароперегревателе котельного агрегата на 1 кг пара, если параметры при входе p = 80 бар и x1 = 0,95 + 0,001 n; при выходе t = 500°C. Задачу решить с помощью таблиц водяного пара [6].
8.1. Определить с помощью таблиц водяного пара [6] конечное давление, степень сухости и количество отведенной теплоты, если в закрытом сосуде объемом 3 м3 сухой насыщенный водяной пар охлаждается от начальной температуры t1 = 210°С до конечной 2 = (60 + n)°С.
8.2. Водяной пар при давлении p1 = 25 бар и степени сухости х = 0,85 + 0,001 n нагревается при постоянном давлении до (300 + 5n)°С. С помощью таблиц водяного пара [6] определить теплоту процесса, работу расширения и изменение внутренней энергии (в расчете на 1 кг пара). Изобразить процесс в диаграммах h, s и p, υ.
8.3. Определить количество теплоты, сообщаемое пару, изменение внутренней энергии и работу расширения, если пар с температурой t = 300°С расширяется по изотерме от давления p1 = 50 бар до р2 = (1 + 0,5 n) бар. Задачу решить для 1 кг пара с помощью таблиц водяного пара [6]. Изобразить процесс в диаграммах h, s и T, s.
8.4. Определить характеристики Δh, Δu, Δs изобарного процесса водяного пара с помощью таблиц водяного пара [6] и, для сравнения, по формулам идеального газа. В начальной точке 1 процесса p1 = 0,1 МПа, t1 = 300°C, в конечной точке 2 дана температура t2 = (350 + 10n)°С. При решении использовать следующие зависимости для водяного пара [4]:
сvm0 = 1,372 + 0,00031111 · t, кДж/(кг · К);
cpm0 = 1,833 + 0,00031111 · t, кДж/(кг · К).
Изобразить процесс в диаграммах h, s и T, s.
8.5. Влажный насыщенный водяной пар с параметрами p1 = 0,1 n МПа и x1 = 0,8 нагревается при постоянном давлении до состояния сухого насыщенного пара. Определить количество теплоты и другие характеристики процесса в расчете на 1 кг пара. Барометрическое давление рбар принять равным 750 мм рт. ст. Задачу решить двумя способами: с помощью диаграммы h, s и с помощью таблиц водяного пара [6].n
8.6. Перегретый пар при давлении p1 = (20 + 2 n) бар и температуре t1 = 500°С расширяется по адиабате до р2 = 0,1 бар. Определить по h, s диаграмме конечное состояние пара, изменение внутренней энергии, работу расширения l1-2 и техническую работу l‘1-2. Изобразить процесс в диаграммах h, s, T, s и p, v.
8.7. Водяной пар с параметрами р1 = 10 МПа и t1 = (350 + 10 n)°C адиабатно расширяется до p2 = 0,1 МПа. Определить характеристики процесса в расчете на 1 кг пара с помощью диаграммы h, s и таблиц водяного пара. Результаты свести в итоговые таблицы 8.4 и 8.5 нижеприведенного образца. В таблице 8.5 Кус – условный показатель адиабаты, равный (l‘1-2)таб./(l1-2)таб. Изобразить процесс в диаграмме h, s и p, υ.
8.8. Энтальпия влажного насыщенного пара при давлении p1 = 1,4 МПа составляет hx = 2600 кДж/кг. Как изменится его состояние, если к 1 кг пара будет подведено (40 + 2 n) кДж/кг теплоты при постоянном давлении? Задачу решить с помощью таблиц водяного пара [6].
8.9. Из барабана парового котла поступает в пароперегреватель (2500 + 10 n) кг/ч пара при p = 1,4 МПа и x = 0,98. Температура пара после пароперегревателя равна (300 + n)°С. Найти с помощью таблиц водяного пара количество теплоты, которое пар получает в пароперегревателе за 1 час и отношение диаметров паропроводов до и после пароперегревателя, считая скорости пара в них одинаковыми. Изобразить процесс перегрева пара в диаграммах h, s, p, υ и T, s.
8.10. ТЭЦ отдает на производственные нужды предприятию Dпр = (20 · 103 + n · 102) кг/ч пара при p = 0,7 МПа и x = 0,95. Предприятие возвращает конденсат в количестве 60 % Dпр при температуре tвозвр = 70°С.
Потери конденсата покрываются химически очищенной водой, имеющей температуру tхим = 90°С. Сколько кг топлива в час нужно было бы сжечь в топке парогенератора, работающего с КПД ηпр = 0,80, если бы этот парогенератор специально вырабатывал пар для нужд предприятия и если теплота сгорания топлива Qрн = 7165 ккал/кг?
8.11. Водяной пар с начальным давлением p1 = 10 МПа и степенью сухости x0 = 0,95 поступает в пароперегреватель парового котла, где его температура увеличивается на Δt = (150 + 5n)°С. После пароперегревателя пар изоэнтропно расширяется в турбине до давления p2 = 4 кПа. Определить (по h, s – диаграмме) количество теплоты (на 1 кг пара), подведенное в пароперегревателе, и степень сухости в конце расширения. Построить процессы 0-1 и 1-2 в диаграмме h, s.
9.1. Определить влагосодержание воздуха при температуре t = 60°С и барометрическом давлении pбар = (735 + n) мм рт. ст, если относительная влажность воздуха φ = 60 %.
9.2. Определить плотность влажного воздуха при параметрах t = (300 + n)°С, p = 0,3 MПa, d = 30 г/кг. Указание: использовать уравнение Клапейрона.
9.3. Определить абсолютную влажность воздуха, если парциальное давление пара в нем рп = 0,03 МПа, а температура воздуха t = (80 – n)°С. Показание барометра pбар = 745 мм рт. ст.
9.4. Парциальное давление пара в атмосферном воздухе составляет 0,01 МПа, температура воздуха равна (50 + n)°С. Определить относительную влажность воздуха. Найти точку, соответствующую состоянию воздуха на диаграмме H, d (рис. П1 в приложении).
9.5. Состояние влажного воздуха характеризуется температурой t = (25 + n)°С и относительной влажностью φ = 30 %. Барометрическое давление, при котором находится воздух, равно 745 мм рт. ст. Найти парциальное давление пара в воздухе и его влагосодержание. Найти на диаграмме H, d точку, соответствующую состоянию воздуха, определить из диаграммы d и сравнить с результатом решения (рис. П1 в приложении).
9.6. Наружный воздух имеющий температуру t = 20°С и влагосодержание d = (6 + 0,1 n) г/кг, подогревается до температуры 50 °С. Определить относительную влажность наружного и подогретого воздуха. Барометрическое давление воздуха принять равным 0,1 МПа. Изобразить процесс подогрева воздуха в диаграмме H, d.
9.7. Для использования теплоты газов, уходящих из паровых котлов, газоходах последних устанавливают водоподогреватели, называемые водяными экономайзерами. Минимально допустимая температура воды, поступающей в экономайзер, должна быть, по крайней мере, на 10° выше температуры точки росы водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. В противном случае возможна конденсация паров на трубах экономайзера и коррозия металла, особенно если в уходящих газах присутствует продукт сгорания серы (SO2).
Определить допускаемую температуру питательной воды, если объем продуктов сгорания (Vпс)н = 9,60 м3н /кг, а объем водяных паров (Vвп)н = (0,24 + n · 10-3) м3н /кг. Давление продуктов сгорания в газоходе экономайзера принять равным 0,1 МПа.
10.1. Воздух из резервуара с постоянным давлением р1 = (1 + 0,1 n) МПа и температурой t1 = 15°C вытекает в атмосферу через трубку с внутренним диаметром (10 + n) мм. Найти скорость истечения воздуха и его секундный массовый расход. Атмосферное давление принять равным 0,1 МПа. Процесс расширения считать адиабатным.
10.2. Из резервуара, в котором находится кислород с постоянным давлением р1 = (5 + 0,1 n) МПа, газ вытекает через сужающееся сопло в среду с давлением p2 = (4 + 0,1 n) МПа. Температура кислорода в резервуаре равна 100ºС. Определить теоретическую скорость истечения и расход, если площадь выходного сечения сопла f2 = 20 мм2. Найти также скорость истечения кислорода и его расход, если истечение будет происходить в атмосферу. В обоих случаях считать истечение адиабатным. Атмосферное давление принять равным 0,1 МПа.
10.3. Определить скорость истечения водяного пара из сужающегося сопла (W‘2)и из сопла Лаваля (W»2), если абсолютное давление пара на входе в сопло р1 = 3,5 МПа, температура пара на входе в сопло t1 = (300 + 10 n)ºС и давление среды (пара) на выходе из сопла (абсолютное) p2 = 0,1 МПа. Найти также скорость звука α в критическом сечении (т.е. на выходе сужающегося сопла) приняв К = 1,3. Вычислить также отношение W»2/W‘1, показывающее эффективность использования сопла Лаваля. Истечение считать изоэнтропным. Задачу решить с помощью таблиц водяного пара [6].
10.4. Влажный пар с начальными параметрами p1 = (50 – n) бар и степенью сухости x1 = 0,95 вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением p2 = 1 бар. Найти скорость истечения и состояние пара в конце процесса, а также площадь выходного сечения сопла, если М = 3 кг/с. Задачу решить с помощью диаграммы h, s [6].
10.5. Решить задачу по условию 10.4 для случая, когда истечение происходит через сужающееся сопло.
10.6. Водяной пар с параметрами p1 = 30 бар и t1 = (300 + 5n)°С расширяется адиабатно в сопле Лаваля до давления среды р2 = 1 бар. С помощью диаграммы h, s водяного пара [6] определить скорость истечения W‘2 и параметры пара в выходном сечении сопла. Для сравнения определить скорость истечения W2 в случае, когда используется сужающееся сопло.
10.7. До какого давления p2 необходимо дросселировать влажный насыщенный пар при р1 = (50 – n) бар и x1 = 0,95, чтобы он стал сухим насыщенным? Задачу решить с помощью диаграммы h, s водяного пара [6].
10.8. Влажный насыщенный водяной пар с параметрами: давление р1 = (50 – n) бар и x = 0,65 дросселируется до давления р2 = 1 бар. Определить параметры пара после дросселирования с помощью таблиц водяного пара [6]. Как изменилась при дросселиравании температура пара?
10.9. Давление воздуха при движении через вентиль понижается от р1 = (0,8 + 0,01n) МПа до р2 = 0,6 МПа. Начальная температура воздуха t1 = 20°С. Определить изменение температуры и энтропии в рассматриваемом процессе дросселирования.
10.10. Воздух в количестве 5 кг при температуре t1 = 200°С дросселируется от давления р1 = (1,2 + 0,01 n) МПа до давления 0,7 МПа. Определить энтальпию воздуха после дросселирования (принимая, что энтальпия его при температуре 0°С равна нулю) и изменение энтропии в рассматриваемом процессе.
11.1. Определить термический КПД цикла Ренкина (без учета работы) по заданным p1, t1 и p2, которые приведены в таблице 11.1 по вариантам.
11.2. По условию задачи 8.11 определить адиабатную и действительную работу турбины, если внутренний относительный КПД турбины равен 0,85. Найти также термический КПД цикла Ренкина (без учета работы насоса) и удельные (теоретический и действительный) расходы пара. Процессы расширения в турбине изобразить в диаграмме h, s.
11.3. Определить термический КПД цикла Ренкина с учетом работы питательного насоса, если параметры пара на входе в турбину: p1 = (20 + 6 n) бар и t1 = 400°C. Давление пара на выходе из турбины p2 = 0,05 бар. Для сравнения определить также термический КПД без учета работы насоса и оценить получаемую при этом погрешность δ в %. Исследовать зависимость δ = f(p1) при t1 = const и р2 = const.
11.4. Найти термический КПД цикла Ренкина, если начальные параметры пара р1 = 10 МПа, t1 = 500°C. Давление в конденсаторе p2 = 0,05 бар. Определить, насколько уменьшится ηt, если на входе в турбину пар дросселируется до давления p1′ = (9,0 – 0,08 n) МПа. Исследовать зависимость Δηt = f(Δp1), где Δηt – уменьшение термического КПД вследствие дросселирования, а Δр = 100 (р1 – p1 ′ )/р1 – уменьшение давления р1 при дросселировании в %.
11.5. В паротурбинной установке с начальными параметрами пара р1 = 14 МПа, t1 = 550°C и давлением в конденсаторе р2 = 5 кПа был введен промежуточный перегрев пара при давлении рпп до температуры tпп. Для вариантов с 1 по 15 включительно рпп = 1 МПа, tпп = (380 + 10 n)°C; для вариантов с 16 по 30 включительно рпп = [25 – (30 – n) 0,5] бар, tпп = 450°C.
Найти ηtпп цикла с промежуточным перегревом и сравнить его с ηt цикла Ренкина до введения промежуточного перегрева пара. Исследовать зависимости Δηt = f(pпп) и Δηt = f(tпп), оценить влияние промежуточного перегрева конечную степень сухости пара в процессе расширения. Процессы расширения в турбине изобразить в диаграмме h, s. Δηt = ηtпп – ηt.
11.6. Заводская ТЭЦ работает по схеме П-установки (рис. 11.9), на ней работают две паровые турбины с противодавлением мощностью (4000 + 10 n) кВт каждая. Весь пар из турбин направляется на производство, откуда он возвращается обратно в котельную в виде конденсата при температуре насыщения. Турбины работают с полной нагрузкой, потери конденсата на производство отсутствуют. Параметры пара: на входе в турбины – р1 = 3,5 МПа, t1 = 435°C; на выходе из турбин – р2 = 0,12 МПа.
Принимая, что установка работает по циклу Ренкина, определить часовой расход топлива, если КПД котельной (ηку) равен 0,84, а теплота сгорания топлива Qн = (28470 + 10 n) кДж /кг. Определить также количество теплоты, потребляемой на производстве, Qпр в МДж.
Указание: Расход топлива в котельной ТЭЦ определяется из уравнения , где Q – количество теплоты, сообщенной в котельной для получения пара с параметрами р1 и t1, МДж/ч;
B – часовой расход топлива, кг/ч;
Qрн – теплота сгорания топлива, МДж/кг;
ηку – КПД котельной.
11.7. Для условий предыдущей задачи подсчитать расход топлива в случае, если вместо комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на ТЭЦ будет осуществлена раздельная выработка электроэнергии в конденсационной установке и тепловой энергии в отдельной котельной низкого давления. Конечное давление пара в конденсационной установке принять р2 = 4 кПа. КПД котельной низкого давления принять тот же, что и для котельной ТЭЦ.
Определить экономию топлива на ТЭЦ по сравнению с раздельной выработкой электрической и тепловой энергии. Определить для обоих случаев коэффициент использования теплоты.
Указания: а) расход теплоты на производстве Qпр принять таким же, как в задаче 11.6.
б) экономию топлива определять по формуле, где δв – экономия топлива при использовании ТЭЦ, %;
ВΣ = Вэ + Вт – суммарный расход топлива при раздельной выработке электрической (Вэ) и тепловой (Вт) энергии, кг/ч.
в) коэффициенты использования теплоты вычислять по формулам:
В этих выражениях Nэ – электрическая мощность турбин, в МВт; Qпр – количество теплоты, потребляемой на производстве, МДж/ч; Qрн – теплота сгорания топлива, МДж/кг.
11.8. Паровая турбина электростанции работает при параметрах пара: p1 =3,5 МПа; t1 = 435°C; р2 = 0,004 МПа. Для подогрева питательной воды из турбины собирается пар при pотб = (120 + 10 n) кПа, см. схему на рис. 11.10. Регенеративный подогреватель смешивающегося типа, конденсат в нем подогревается до температуры насыщения, соответствующей давлению в отборе.
Определить термический КПД установки (ηtр), теоретический удельный расход пара dор, а также повышение термического КПД в сравнении с установкой тех же параметров, но работающей по циклу Ренкина без регенеративного подогрева питательной воды. Показать процесс расширения в диаграмме h, s. Исследовать зависимость δηt = f(α) и dор = f(α), где дзt = — повышение термического КПД, %; α – доля отбора.
Указание: При определении ηt работу насоса не учитывать (в обоих случаях).
11.9. Определить эффективную мощность Ne и эффективный КПД газотурбинной установки (ГТУ) без регенерации теплоты (рис. 11.12), если дано: степень повышения давления в компрессоре πк = p1/р2 и температура газов перед турбиной t3 – приведены по вариантам в таблице 11.2; Gв = 50 кг/с; температура воздуха на входе в компрессор t1 = 30°C; адиабатный КПД компрессора ηкад = 0,82; относительный внутренний КПД турбины ηтoi = 0,87; механический КПД ηм = 0,98. Исследовать зависимости ηi = f( π к) при t3 = const, где ηi –внутренний КПД ГТУ.
12.1. В компрессор воздушной холодильной установки (ХУ) воздух поступает из холодильной камеры при давлении p1 = 0,1 МПа и температуре t1 = (– 15 + 0,5n)°C. После изоэнтропного сжатия до давления p2 = 0,4 МПа воздух поступает в теплообменник, где при p2 = const его температура снижается до t3. Затем воздух поступает в детандер, где происходит изоэнтропное расширение до первоначального давления p1, и в холодильную камеру. В холодильной камере при p1 = const воздух отнимает теплоту от охлаждаемых тел и нагревается до температуры t1.
Определить: холодильный коэффициент ХУ; температуру воздуха, поступающего в холодильную камеру; количество теплоты, забираемое в теплообменнике охлаждающей водой (в кВт); расход воздуха и теоретическую потребную мощность, если холодопроизводительность установки Q2 = (100 + 2n) кВт.
Изобразить цикл в диаграммах p, υ и T, s.
Исследовать зависимость εt = f (t1).
Определить также холодильный коэффициент для ХУ, работающий по циклу Карно для того же интервала температур. Изобразить цикл Карно в диаграммах T, s вместе с циклом воздушной ХУ.
12.2. Воздушная ХУ производит лед при температуре – (3 + 0,1 n)°C из воды с температурой 10°C. Воздух, поступающий в компрессор, имеет температуру t1 = — (10 + 0,1n)°C, давление p1 = 0,1 МПа и сжимается до давления p2 = 0,4 МПа. Затем воздух поступает в теплообменник, где изобарно охлаждается до t3 = 20°C. Расход воздуха равен 1000 м3/ч при нормальных условиях.
Определить холодильный коэффициент, мощность, потребную для привода компрессора, и количество льда, полученного в час. Определить также холодильный коэффициент ХУ, работающий по циклу Карно в том же интервале температур.
Изобразить циклы воздушной ХУ и Карно в диаграммах T, s (совместно). Указание: теплоту затвердевания воды при р = 0,1 МПа принять qзатв = 330,7 кДж/кг. Теплоемкость льда считать разной сл = 2,09 кДж/кг · К, а теплоемкость воздуха при нормальных условиях – ср = 1,298 кДж/(м3 н · К).
12.3. Компрессор К паровой ХУ (рис. 12.5) всасывает пар фреона-12 при температуре t1 = (–30 + 0,5n)°C и степени сухости х1 = 0,97 и изоэнтропно сжимает его до давления р2, при котором степень сухости х2 = 1. Из компрессора фреон-12 поступает в охладитель, где изобарно охлаждается водой с температурой на входе t1В = 12°C, а на выходе t2В = 20°C, превращаясь при этом в жидкость. В редукционном вентиле жидкий фреон-12 дросселируется до состояния влажного насыщенного пара, с давлением р1, после чего направляется в испаритель, из которого выходит со степенью сухости х1.
Определить теоретическую мощность двигателя ХУ, часовой расход фреона-12 и охлаждающей воды в охладителе, если холодопроизводительность установки Q2 = 200 МДж/ч.
Определить холодильный коэффициент ХУ, изобразить цикл в диаграмме T, s. Свойства фреона-12 даны в таблице П6 приложения.
12.4. Современные мощные электрогенераторы работают с применением водородного охлаждения. Циркулирующий в системе охлаждения водород может быть использован как рабочее тело в схеме ТН (рис. 12.7), работающего по газовому циклу (рис. 12.3 и 12.4).
Чему равен коэффициент преобразования этой установки, если давление водорода в системе охлаждения генератора постоянно: р1 = р4 = 0,097 МПа, а температуры в точках 1, 3 и 4 соответственно равны: t1 = 40°C, t3 = (60 + n)°C и t4 = 20°C? Каково давление водорода р2, поступающего в теплообменник? Теплоемкость ср водорода считать не зависящей от температуры, а процессы сжатия в компрессоре и расширения в детандере – адиабатными. Давления водорода на входе и выходе из теплообменника равны (т. е. р1 = р3).
12.5. Для отопления зданий может быть использована теплонасосная установка, в которой нижним источником теплоты служит окружающая среда. В результате работы ТН теплота окружающей среды передается источнику теплоты с более высокой температурой, чем окружающая среда.
Сколько можно получить теплоты в час для отопления здания при помощи ТН, если температура окружающей среды tОС = (n – 15)°C, температура нагревательных устройств tН = 70°C ? Мощность двигателя компрессора N = 15 кВт.
Принять, что установка работает по циклу, изображенному на рис. 12.8. Холодильный агент – фреон-12. Определить также коэффициент преобразования ТН ξ и построить ξ = f(tос) – по результатам работы группы.
Часть задач есть решенные, контакты