Основные параметры состояния (стр. 6 )

36.  Воздух объемом 3 м3 при температуре 10°С расширяется изобарно с увеличением объема в 1,5 раза вследствие подвода к нему 630 кДж теплоты. Найти давление, при котором происходит процесс расширения, и совершенную при этом работу, если = 1,008 кДж/(кг× К). Ответ: p = 120 кПа, L12 = 180 кДж.

37.  Компрессор подает 1,5 м3/мин воздуха давлением 0,8 МПа при температуре 207 °С. Для охлаждения сжатый воздух проходит при постоянном давлении трубчатый водяной холодильник, при выходе из которого имеет температуру 47 °С. Найти массовый расход охлаждающей воды , если при входе в холодильник она имеет температуру 12°С, а при выходе 28°С. Теплоемкость воздуха = 1,013 кДж/(кг× К), теплоемкость воды 4,19 кДж/(кг×К). Ответ: 1259 кг/ч.

38.  Воздух объемом 0,2 м3 и давление 0,2 МПа подогревается в цилиндре диаметром 0,5 м от 18 до 182 °С при постоянном давлении. Найти работу расширения воздуха и расстояние, на которое при этом передвинется поршень в цилиндре, а также подведенную теплоту. Ответ: L12 =22,5 кДж, s = 0,63 м, Q12 = 79,3 кДж.

39.  Объем воздуха массой 1 кг при 40°С изотермически увеличен в 1,5 раза. Найти удельную работу изменения объема и подведенную теплоту. Ответ: 36,4 кДж/кг.

40.  При изотермическом сжатии азота массой 2,1 кг, взятого при 60°С и 0,1 МПа, отводится 340 кДж теплоты. Найти конечный объем и конечное давление. Ответ: V2 = 0,4 м3, p2 = 0,517 МПа.

41.  К воздуху объемом 0,1 м3 при давлении 1 МПа и постоянной температуре 200°С подводится 126 кДж теплоты. Найти конечные давление и объем. Ответ: p2 = 286 кПа, V2 = 0,35 м3.

42.  От воздуха объемом 0,1 м3 при начальном давлении 1 МПа и постоянной температуре 200°С отводится 126 кДж теплоты. Найти конечные давление и объем. Ответ: p2 = 3,53 МПа, V2 = 0,0278 м3.

43.  Воздух с начальным объемом 8 м3 при давлении 90 кПа и температуре 20 °С изотермически сжимается до давления 0,8 МПа. Найти конечный объем и работу изменения объема. Ответ: V2 = 0,9 м3, L12 = -1,55 МДж.

44.  Воздух при начальных давлении 0,5 МПа и температуре 40°С адиабатно расширяется до давления 0,15 МПа. Во сколько раз должен увеличиться его объем и какова будет конечная температура? Ответ: 2,36, -53°С.

45.  Сжатый воздух при давлении 1 МПа и температуре 50°С должен адиабатно расширяться до давления 50 кПа. Во сколько раз увеличится при этом объем воздуха, какова будет конечная температура и работа изменения объема, если начальный объем 1 м3. Ответ: V2/V1 = 8,52, T = 137 K, L12 = 1,44 МДж.

46.  Воздух при начальных давлении 0,1 МПа и температуре 15°С адиабатно сжимается до давления 0,8 МПа. Найти конечные удельный объем и температуру, а также удельную работу изменения давления. Ответ: v2 = 0,191 м3/кг, T2 = 522 К, w12 = 234 кДж/кг.

47.  В цилиндре дизеля адиабатно сжимается воздух массой 0,03 кг, причем в начале сжатия объем цилиндра, заполняемого воздухом, равен 0,03 м3, а давление 93 кПа. Чему равна температура воздуха в конце сжатия, если при этом его объем уменьшится в 13,5 раз? Ответ: 939 К.

48.  В закрытом баллоне вместимостью 0,3 м3 заключен воздух при давлении 3 МПа и температуре 27°С. Часть воздуха из баллона перепускается в другой баллон, так что оставшаяся часть его в первом баллоне расширяется адиабатно до давления 1,5 МПа. Найти массу воздуха, перепущенного во второй баллон, и давление внутри первого баллона после того, как температура заключенного там воздуха достигает своего первоначального значения. Ответ: 4,1 кг, 1,8 МПа.

49.  Газ, занимающий объем 6 м3, сжимается политропно от 1 до 4 МПа с уменьшением объема до 2 м3. Найти показатель политропы и работу изменения объема. Ответ: n = 1,26; L12 = -7,69 МДж.

50.  Воздух объемом 3 м3 расширяется от давления 0,55 МПа и температуры 45°С до давления 0,15 МПа и занимает после этого объем 10 м3. Найти показатель политропы, конечную температуру и работу изменения давления. Ответ: n = 1,08; T = 289 K; W12 = - 2,03 МДж.

51.  Воздух объемом 1,5 м3 сжимают от давления 0,1 МПа и температуры 17 °С до давления 0,7 МПа и температуры 100 °С. Найти показатель политропы и работу изменения объема. Ответ: n = 1,15; L12 = -286 кДж.

52.  Найти работу изменения объема, изменение внутренней энергии и подведенную теплоту при политропном расширении воздуха массой 5 кг при условии, что начальная температура 150°С, конечная температура 50°С и показатель политропы равен 1,3. Ответ: L12 = 478 кДж; DU = -361 кДж; Q12 = 117 кДж.

Второе начало термодинамики

Круговые процессы тепловых машин

Цикл Карно

53.  К газу в круговом процессе подводится теплота в количестве 250 кДж. Термический КПД цикла равен 0,46. Подсчитать полученную при этом работу изменения объема. Ответ: 115 кДж.

54.  В результате совершения кругового процесса тепловой двигатель совершает работу, равную 60 кДж, а теплоприемнику отдает теплоту в количестве 42 кДж. Найти термический КПД этого кругового процесса. Ответ: 0,588.

55.  Найти работу цикла Карно и количество теплоты, передаваемой теплоприемнику, при следующих условиях: температура по верхней изотерме равна 200°С, а по нижней изотерме 10°С. Количество подводимой теплоты от теплоотдатчика 1,7 МДж. Ответ: 0,67 МДж; 1,02 МДж.

56.  Воздух совершает прямой цикл Карно в интервале температур от 250 до 30 °С. Максимальное давление в цикле 1 МПа, а минимальное 120 кПа. Исследовать цикл. Ответ: v1 = 0,15м3/кг; v2 = 0,185 м3/кг; v3 = 0,725 м3/кг; v4 = 0,588 м3/кг; p2 = 811 кПа; p4 = 145 кПа; l0 = 13,22 кДж/кг; ht = 0,42; = 31,43 кДж/кг; = 18,21 кДж/кг.

57.  Воздух совершает прямой цикл Карно. Исследовать цикл, если известно, что в 1-й точке: давление 1 МПа, температура 227°С; в 3-й - давление 0,1 МПа; во 2-й - удельный объем 0,178 м3/кг. Ответ: v1 = 0,144 м3/кг; v3 = 0,79 м3/кг; v4 = 0,639 м3/кг; p2 = 809 кПа; p4 = 124 кПа; T2 = 275K; l0 = 13,7 кДж/кг; ht = 0,45; = 30,4 кДж/кг; = 16,7 кДж/кг.

58.  Воздух совершает прямой цикл Карно при следующих данных: p2 = 0,5 МПа; p1 = 1 МПа; T1 = 1273K; l0 = 83,8 кДж/кг. Найти подведенную и отведенную теплоту, температуру теплоприемника и термический КПД. Ответ: 253 кДж/кг, 169 кДж/кг, 853 К, 0,331.

Процессы компрессорных машин

59.  Компрессор, имеющий подачу 500 м3/ч, подает охлажденный до начальной температуры сжатый воздух давлением 0,5 МПа. Наружное давление 0,1 МПа при температуре 27°С. Найти подводимую теоретическую мощность при изотермическом, политропном (n = 1,25) и адиабатном сжатии. Ответ: 21,9 кВт; 25,9 кВт; 27,9 кВт.

60.  Компрессор всасывает воздух объемом 500 м3/ч, давлением 0,1 МПа и температурой 17°С. В компрессоре воздух изотермически сжимается до давления 0,9 МПа. Определить объем цилиндра компрессора и теоретическую подводимую мощность, если частота вращения вала компрессора 100 об/мин. Ответ: 83,8 л; 29,9 кВт.

61.  Воздушный компрессор всасывает 500 м3/ч воздуха давлением 0,1 МПа при температуре 17°С. Поступивший в цилиндр воздух адиабатно сжимается до давления 0,9 МПа. Найти конечную температуру сжатия, объем цилиндра и подводимую теоретическую мощность, если частота вращения вала компрессора 100 об/мин. Ответ: 543 К; 83,3 л; 41,6 кВт.

62.  Компрессор подает воздух массой 500 кг/ч, охлажденный до начальной температуры и сжатый до 0,8 МПа. Давление в цилиндре компрессора в начале сжатия 93 кПа при температуре 27°С. Сжатие происходит по политропе с показателем 1,3. В результате улучшения охлаждения стенок цилиндра компрессора показатель политропы понизился до 1,2. Найти экономию в подводимой мощности, полученную от улучшения охлаждения стенок цилиндра. Ответ: 3,46 кВт или 10,5%.