Термодинамика и теплопередача (стр. 2 )

Найти теплоту, которую необходимо отвести от 1 кг смеси. Найти также парциальные давления компонентов при давлении смеси р и конечную плотность смеси. Теплоемкость газа принять не зависящей от температуры.

11. В изохорном процессе М кг азота нагреваются от начального давления р1 и температуры t1 до температуры t2.

Определить количество подводимой теплоты, конечное давление газа и изменение энтропии. Теплоемкость газа принять зависящей от температуры. Изобразить графики процесса в координатах u - p s-T.

12. Воздух адиабатно сжимается в цилиндре тепловозного дизеля так, что его объем уменьшается в 12 раз. Начальные параметры воздуха равны p1 и t1.

Определить затрачиваемую на сжатие 1 кг воздуха работу, конечную температуру и конечную плотность воздуха. Изобразить графики процесса в координатах u - p s - T.

13. Воздух политропно сжимается в цилиндре поршневого компрессора. Показатель политропы процесса равен n, параметры воздуха в начале сжатия равны р1 и t1, давление воздуха в конце процесса сжатия равно р2.

Определить затрачиваемую на сжатие 1 кг воздуха работу, количество отводимой от газа теплоты и конечную температуру. Изобразить графики процесса в координатах u - p s - T.

14. Метан политропно сжимается в цилиндре поршневого компрессора. Показатель политропы процесса равен n, параметры метана в начале сжатия равны р1 и t1, давление метана в конце процесса сжатия равно р2.

Определить затрачиваемую на сжатие 1 кг метана работу, количество отводимой от газа теплоты и изменение энтропии. Изобразить графики процесса в координатах u - p s - T.

15. В пароперегревателе парового котла к 1 кг влажного насыщенного пара (степень сухости х) подводится теплота при постоянном давлении р, в результате чего пар перегревается до температуры t2.

Определить количество подводимой теплоты, а также энтальпию, внутреннюю энергию и плотность пара в начале и конце процесса подвода теплоты. Решение задачи иллюстрировать диаграммой s - h.

16. 1 кг перегретого водяного пара при давлении р1 и температуре t1 адиабатно расширяется так, что его объем увеличивается в 8 раз.

Определить конечные параметры пара (р2, r2, t2, s2), а также совершаемую работу и изменение внутренней энергии. Решение задачи иллюстрировать диаграммой s - h.

17. 1 кг влажного насыщенного водяного пара (степень сухости х) при давлении р1 адиабатно сжимается так, что его объем уменьшается в 10 раз.

Определить конечные параметры пара (р2, r2, t2, s2), а также совершаемую работу и изменение внутренней энергии. Решение задачи иллюстрировать диаграммой s - h.

18. В сушильную установку поступает влажный воздух с температурой t1 и относительной влажностью j1. В калорифере установки воздух нагревается до температуры t2 и направляется в сушильную камеру, из которой выходит при относительной влажности j3. Барометрическое давление равно 745 мм рт. ст.

Определить количество воздуха, необходимого для испарения 1 кг влаги из высушиваемого материала, а также количество теплоты, затрачиваемой на испарение 1 кг влаги. Решение задачи иллюстрировать диаграммой d – H.

19. Влажный воздух с температурой t1 и относительной влажностью j1 охлаждается при постоянном давлении так, что пар в воздухе становится сухим насыщенным. Барометрическое давление равно 745 мм рт. ст.

Определить количество отводимой от влажного воздуха теплоты и конечные параметры воздуха (температуру, энтальпию, влагосодержание, парциальное давление пара в Па). Решение задачи иллюстрировать диаграммой d – H.

20. Воздух при давлении р1 и температуре t1 вытекает через суживающееся сопло в атмосферу. Диаметр выходного отверстия сопла d2. Барометрическое давление равно 745 мм рт. ст.

Определить теоретическую скорость истечения воздуха из сопла, часовой массовый расход, а также температуру воздуха в выходном срезе сопла.

21. Азот при давлении р1 и температуре t1 вытекает через сопло Лаваля (угол конуса расширяющейся части сопла равен 12о) в атмосферу. Массовый часовой расход азота М. Барометрическое давление равно 740 мм рт. ст.

Определить основные размеры сопла и температуру азота в выходном срезе сопла. Истечение считать изоэнтропным, потерями на трение пренебречь.

22. Перегретый водяной пар при давлении р1 и температуре t1 вытекает через суживающееся сопло в атмосферу. Диаметр выходного отверстия сопла d2. Барометрическое давление равно 755 мм рт. ст.

Определить теоретическую скорость истечения пара из сопла, часовой массовый расход, а также температуру пара в выходном срезе сопла.

23. Перегретый водяной пар при давлении р1 и температуре t1 дросселируется до давления р2.

Определить параметры пара после дросселя, а также изменение энтропии и внутренней энергии. Решение задачи иллюстрировать диаграммой s - h.

24. Рассчитать идеальный цикл двигателя внутреннего сгорания с изобарным подводом теплоты при следующих исходных данных: рабочее тело обладает свойствами воздуха (зависимостью теплоемкости от температуры можно пренебречь); заданы характеристики цикла: степень сжатия e и степень предварительного расширения r; начальные параметры цикла р1 и t1.

Необходимо в результате расчета определить параметры рабочего тела в переходных точках цикла, найти для 1 кг рабочего тела количества подводимой и отводимой теплот, а также найти работу и термический КПД цикла.

Цикл изобразить в координатах u - p s - T.

25. Рассчитать идеальный цикл двигателя внутреннего сгорания с изохорным подводом теплоты при следующих исходных данных: рабочее тело обладает свойствами воздуха (зависимостью теплоемкости от температуры можно пренебречь); заданы характеристики цикла: степень сжатия e и степень повышения давления l; начальные параметры цикла р1 и t1.

Необходимо в результате расчета определить параметры рабочего тела в переходных точках цикла, найти для 1 кг рабочего тела количества подводимой и отводимой теплот, а также найти работу и термический КПД цикла.

Цикл изобразить в координатах u - p s - T.

26. Рассчитать идеальный цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты при следующих исходных данных: рабочее тело обладает свойствами воздуха (зависимостью теплоемкости от температуры пренебречь); заданы характеристики цикла степень: сжатия e, степень предварительного расширения r и степень повышения давления l; начальные параметры цикла р1 и t1.

Необходимо в результате расчета определить параметры рабочего тела в переходных точках цикла, найти для 1 кг рабочего тела количества подводимой и отводимой теплот, а также найти работу и термический КПД цикла.

Цикл изобразить в координатах u - p s - T.

27. Рассчитать идеальный цикл газотурбинной установки с изобарным подводом теплоты при следующих исходных данных: рабочее тело обладает свойствами воздуха (зависимостью теплоемкости от температуры пренебречь); начальные параметры цикла р1 и t1; степень повышения давления в цикле l; температура рабочего тела в конце расширения t4.

Необходимо в результате расчета определить параметры рабочего тела в переходных точках цикла, найти для 1 кг рабочего тела количества подводимой и отводимой теплот, а также найти работу и термический КПД цикла.

Цикл изобразить в координатах u - p s - T. Привести принципиальную схему газотурбинной установки.

28. Одноступенчатый поршневой компрессор всасывает воздух при давлении р1 и температуре t1 и сжимает его до давления р2. Подача компрессора, отнесенная к нормальным условиям, V.

Определить секундную работу процесса сжатия и теоретическую мощность привода компрессора для случаев изотермного, адиабатного и политропного (показатель политропы равен 1,2) сжатия. Найти также температуру воздуха в конце процессов адиабатного и политропного сжатия.

Процессы сжатия изобразить в координатах u - p s - T. Привести принципиальную схему компрессора.

29. Одноступенчатый поршневой компрессор всасывает воздух при давлении р1 и температуре t1 и сжимает его в политропном процессе до давления р2. Подача компрессора, отнесенная к нормальным условиям, V. Показатель политропы сжатия n.

Определить секундную работу процесса сжатия и теоретическую мощность привода компрессора. Определить также расход охлаждающей рубашку компрессора воды, если её температура повышается на 15 оС.

Процесс сжатия изобразить в координатах u - p s - T. Привести принципиальную схему компрессора.

30. Определить термический КПД паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина. Начальные параметры перегретого пара р1 и t1. Давление пара в конденсаторе паровой турбины р2.

Цикл изобразить в координатах u - p, s - T и s - h. Привести принципиальную схему установки.

31. Определить термический КПД паросиловой установки с промежуточным перегревом пара. Начальные параметры перегретого пара р1 и t1. Давление пара во втором пароперегревателе р2. Температуру пара при вторичном перегреве принять на 25 оС меньше t1. Давление пара в конденсаторе паровой турбины р3.

Цикл изобразить в координатах s - T и s - h. Привести принципиальную схему установки.

32. Воздушная холодильная установка используется для получения из воды с температурой 10 оС льда с температурой -7 оС. Поступающий в компрессор воздух при давлении р1= р4 и температуре t3 адиабатно сжимается до давления р2 = р3 и направляется в охладитель, где за счет отвода теплоты в окружающую среду охлаждается до температуры t3 = 20 оС. Расход воздуха, приведенный к нормальным условиям, равен V.

Требуется найти часовое количество производимого льда, холодильный коэффициент и мощность, необходимую для привода компрессора. Цикл изобразить в координатах s -T и u - p. Привести принципиальную схему установки.

Таблица 2

Числовые данные к задачам контрольной работы № 1

№№ задач	Величины	Предпоследняя цифра учебного шифра
1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1	V, м3 p1, МПа p2, МПа T1, К T2, К	0,2 3,4 2,8 291 283	0,21 3,5 2,7 292 285	0,22 3,6 2,8 293 286	0,23 3,7 2,9 294 287	0,24 3,8 2,7 295 288	0,25 2,4 1,5 296 289	0,26 2,5 1,6 297 290	0,15 2,6 1,7 298 291	0,16 2,7 1,8 299 292	0,17 2,8 1,9 300 293
2	V, м3 T, К р, МПа	1,5 315 0,7	1,6 320 0,8	1,7 325 0,9	1,8 330 1,0	1,9 340 1,1	2,0 345 1,2	2,1 350 1,3	2,2 355 1,4	2,3 360 1,5	2,4 365 1,6
3	V, м3 T, К M, кг рб, мм рт. ст.	1,2 310 5 735	1,1 315 5,1 740	1,0 320 5,15 745	0,9 325 5,2 750	0,8 330 5,25 755	0,7 335 5,3 760	0,6 340 5,35 730	1,3 345 5,4 735	1,4 350 5,45 740	1,5 355 5,5 745
4	V, м3 p1, МПа p2, МПа t1, oC t2, oC рб, мм рт. ст.	2 0,11 0,15 5 15 740	2,1 0,115 0,152 6 16 745	2,2 0,116 0,154 7 17 750	2,3 0,117 0,156 8 19 755	2,4 0,118 0,158 9 20 760	2,5 0,119 0,16 10 21 730	2,6 0,12 0,162 11 22 735	2,7 0,121 0,164 12 24 740	2,8 0,122 0,166 13 25 745	2,9 0,123 0,168 14 26 750
5	T, K p, МПа	340 0,2	350 0,3	360 0,4	370 0,5	380 0,6	390 0,7	400 0,8	410 0,9	420 1,0	430 1,1
6	V, м3 p, МПа t, oC	1,7 0,5 - 10	1,8 0,6 -12	1,9 0,7 -13	2,0 0,8 -14	2,1 0,9 -15	2,2 1,0 -16	2,3 1,1 -17	2,4 1,2 -18	2,5 1,3 -19	2,6 1,4 -20
7	p, МПа	0,2	0,21	0,22	0,23	0,24	0,25	0,26	0,27	0,28	0,29
8	p, МПа t, oC	0,12 -23	0,13 -24	0,14 -25	0,15 -26	0,16 -27	0,17 -28	0,18 -29	0,19 -30	0,20 -31	0,21 -32
9	М, кг p, МПа t1, oC t2, oC	2 0,15 10 150	3 0,16 20 170	4 0,17 30 190	5 0,18 40 210	6 0,19 50 230	7 0,20 60 250	8 0,21 70 270	9 0,22 80 290	10 0,23 90 310	11 0,24 100 330
10	t1, oC t2, oC p, МПа	450 150 0,14	460 140 0,15	470 130 0,16	480 120 0,17	490 110 0,18	500 100 0,19	510 90 0,2	520 80 0,21	530 70 0,22	540 80 0,23
11	М, кг p1, МПа t1, oC t2, oC	15 0,8 100 800	16 0,9 110 820	17 1,0 120 840	18 1,1 130 860	19 1,2 140 880	20 1,3 150 900	21 1,4 160 920	22 1,5 170 940	23 1,6 180 960	24 1,7 190 980
12	p1, МПа t1, oC	0,11 15	0,115 16	0,12 17	0,125 18	0,13 19	0,11 20	0,115 21	0,12 22	0,11 23	0,115 24
13	n p1, МПа t1, oC p2, МПа	1,25 0,11 22 0,65	1,24 0,115 23 0,66	1,23 0,12 24 0,67	1,22 0,125 25 0,68	1,21 0,11 26 0,69	1,2 0,115 27 0,7	1,25 0,12 28 0,65	1,24 0,125 29 0,66	1,23 0,11 30 0,67	1,22 0,115 31 0,68
14	n p1, МПа t1, oC p2, МПа	1,22 0,11 10 0,45	1,23 0,111 11 0,46	1,24 0,112 12 0,47	1,25 0,113 13 0,48	1,26 0,114 14 0,49	1,21 0,115 15 0,45	1,22 0,116 16 0,46	1,23 0,117 17 0,47	1,24 0,118 18 0,48	1,25 0,119 19 0,49
15	х p, МПа t2, oC	0,94 12 450	0,95 13 460	0,96 14 470	0,97 15 480	0,98 16 490	0,94 17 500	0,95 18 510	0,96 19 520	0,97 20 530	0,98 21 540
16	p1, МПа t1, oC	7 370	8 380	9 390	10 400	5 410	6 420	7 430	8 440	9 450	10 460
17	p1, МПа х	0,92 0,9	0,94 0,91	0,96 0,92	0,98 0,93	1,0 0,94	1,02 0,95	1,04 0,96	1,06 0,97	1,08 0,98	1,1 0,99
18	t1, oC j1, % t2, oC j3, %	20 80 70 95	21 81 75 94	22 82 80 93	23 83 85 92	24 84 90 91	25 85 70 90	26 86 75 96	27 87 80 95	28 88 85 94	29 89 90 93
19	t1, oC j1, %	75 20	70 22	65 24	60 26	55 28	50 30	80 32	75 34	70 36	65 38
20	p1, МПа t1, oC d2, мм	0,9 70 5	0,95 75 5,5	1,0 80 6	1,05 85 6,5	1,1 90 7	1,15 95 7,5	1,2 100 8	1,25 105 8,5	1,3 110 9	1,35 115 9,5
21	p1, МПа t1, oC М, кг/ч	2 40 200	2,1 50 210	2,2 60 220	2,3 70 230	2,4 80 240	2,5 90 250	2,6 100 260	2,7 110 270	2,8 120 280	2,9 130 290
22	p1, МПа t1, oC d2, мм	5 400 10	5,5 410 9,5	6 420 9	6,5 430 8,5	7 440 8	7,5 450 7,5	8 460 7	8,5 470 6,5	9 480 6	9,5 490 5,5
23	p1, МПа t1, oC p2, МПа	7,5 400 4	7,4 390 3,9	7,3 380 3,8	7,2 370 3,7	7,1 360 3,6	7 350 3,5	6,9 340 3,4	6,8 330 3,3	6,7 320 3,2	6,6 310 3,1
24	e r p1, МПа t1, oC	12 1,4 0,12 43	12,5 1,45 0,115 42	13 1,5 0,11 41	13,5 1,55 0,105 40	14 1,6 0,1 39	12 1,65 0,12 38	12,5 1,6 0,115 37	13 1,55 0,11 36	13,5 1,5 0,105 35	14 1,45 0,1 34
25	e l p1, МПа t1, oC	9 1,6 0,09 32	8,5 1,55 0,095 33	8 1,5 0,1 34	7,5 1,45 0,105 35	7 1,4 0,11 36	6,5 1,35 0,09 37	9 1,3 0,095 38	8,5 1,6 0,1 39	8 1,5 0,105 40	7,5 1,4 0,11 41
26	e l r p1, МПа t1, oC	13 1,7 1,5 0,11 23	13,1 1,69 1,49 0,105 24	13,2 1,68 1,48 0,1 25	13,3 1,67 1,47 0,095 26	13,4 1,66 1,46 0,11 27	13,5 1,65 1,45 0,105 28	13,6 1,64 1,44 0,1 29	13,7 1,63 1,43 0,095 30	13,8 1,62 1,42 0,09 31	13,9 1,63 1,41 0,105 32
27	p1, МПа t1, oC l t4, oC	0,09 15 1,6 220	0,091 16 1,61 225	0,092 17 1,62 230	0,093 18 1,63 235	0,094 19 1,64 240	0,095 20 1,65 245	0,096 21 1,66 250	0,097 22 1,67 255	0,098 23 1,68 260	0,099 24 1,69 265
28	p1, МПа t1, oC p2, МПа V, м3/ч	0,1 10 0,65 500	0,105 11 0,66 510	0,11 12 0,67 520	0,115 13 0,68 530	0,12 14 0,69 540	0,1 15 0,65 550	0,105 16 0,66 560	0,11 17 0,67 570	0,115 18 0,68 580	0,12 19 0,69 590
29	p1, МПа t1, oC p2, МПа V, м3/ч n	0,11 28 0,5 300 1,22	0,111 29 0,51 310 1,23	0,112 30 0,52 320 1,24	0,113 31 0,53 330 1,25	0,114 32 0,54 340 1,21	0,115 33 0,55 350 1,22	0,116 34 0,56 360 1,23	0,117 35 0,57 370 1,24	0,118 36 0,58 380 1,21	0,119 37 0,59 390 1,22
30	p1, МПа t1, oC p2, МПа	15 550 0,004	16 540 0,0041	17 530 0,0042	18 520 0,0043	19 510 0,0044	12 500 0,0044	12,1 490 0,004	12,2 480 0,0041	12,3 470 0,0042	12,4 460 0,0043
31	p1, МПа t1, oC p2, МПа p3, МПа	18 540 9 0,0035	17,5 535 8,8 0,0036	17 530 8,6 0,0037	16,5 520 8,4 0,0038	16 510 8,2 0,0039	15,5 500 8 0,004	15 490 7,8 0,0041	14,5 480 7,6 0,0042	14 470 7,4 0,0043	13,5 460 7,2 0,0044
32	p1, МПа t1, oC p2, МПа V, м3/ч	0,11 -13 0,48 1500	0,111 -13,5 0,485 1600	0,112 -14 0,49 1700	0,113 -14,5 0,495 1800	0,114 -15 0,5 1900	0,11 -15,5 0,48 2000	0,111 -12,5 0,485 2100	0,112 -13 0,49 2200	0,113 -13,5 0,5 2300	0,114 -14 0,48 2400

Методические указания к выполнению контрольной работы № 1