151601 (Технічна термодинаміка та теплові процеси технології будівельних матеріалів), страница 9

15⁰С підігрівається в калорифері при р = const до 60⁰С. Яку кількість теплоти необхідно витратити для підігріву 1000м³ зовнішнього повітря? Теплоємність повітря вважати сталою. Тиск повітря дорівнює 101325Па.

Відповідь: 103МДж

88. Топ очні гази проходять через підігрівач повітря. Початкова температура газів 300⁰С, кінцева 160⁰С, витрата газів 1000кг/год. Початкова температура повітря складає 15⁰С, витрати його - 910 кг/год. Визначити температуру нагрітого повітря, якщо втрати підігрівача складають 4%. Середня теплоємність газів і повітря і дорівнює відповідно 1,0467 і 1,0048 кДж/ (кг·К).

Відповідь: 168,9⁰С

89. Повітря, яке виходить із компресора при температурі 190⁰С, охолоджується при сталому тиску 0,5МПа до температури 20⁰С. З такими параметрами продуктивність компресора складає 30м³/год. Визначити годинні витрати води охолодження, якщо вона підігрівається на 10⁰С.

Відповідь: 733 л/год

90. Повітря масою 5 кг при р = 0,5МПа і t = 30⁰С розширюється ізотермічно у 5 разів. Визначити роботу, яку здійснює газ, кінцевий тиск і кількість теплоти, яка передана газу.

Відповідь: р = 0,1МПа, L = Q = 70 кДж

91. Повітря при р = 0,1МПа і t = 27⁰С стискується в компресорі до 3,5МПа. Визначити роботу L на стискання 100 кг повітря, якщо процес ізотермічний.

Відповідь: L = - 30576 кДж

92. Вихідний стан газу характеризують параметри: р₁ = 1МПа, V₁ = 0,5м³. Побудувати ізотерму розширення.

93. Вихідний стан газу характеризують параметри: р₁= 0,05МПа, V₁ = 1,5м³. Побудувати ізотерму стискання.

94. Повітря при тиску 0,45МПа розширюється адіабатно до 0,12МПа і охолоджується до t = - 45⁰С. Визначити початкову температуру та роботу, яку здійснює 1 кг повітря.

Відповідь: 61⁰С, l = 75,3 кДж/кг

95.1 кг повітря має об’єм V = 0,0887 м³/кг при р = 1 МПа, розширюється в 10 разів. Підрахувати кінцевий тиск і роботу, яку здійснює повітря в ізотермічному та адіабатному процесах.

Відповідь:

1) T=const, p=0,1МПа, l = 204кДж/моль

2) dQ=0, p=0,04МПа, l = 133,5кДж/моль

96. Повітря при температурі 25⁰С адіабатно охолоджується до температури - 55⁰С, тиск при цьому падає до 0,1МПа. Визначити початковий тиск і роботу розширення 1 кг повітря.

Відповідь: р = 0,3МПа, l = 57,4 кДж/кг

97.0,8м³ диоксиду вуглецю від t = 20⁰С і р = 0,7МПа адіабатно розширюється в 3 рази. Визначити кінцеві тиск, температуру, величину роботи.

Відповідь: р = 0,17МПа, t = - 57,6⁰С, l = 535,7 кДж

98. В балоні міститься 100 л повітря при тиску 5МПа, температурі 20⁰С. Тиск навколишнього повітря 0,1МПа. Визначити роботу розширення повітря до тиску навколишнього середовища в ізотермічному і адіабатному режимах. Знайти мінімальну температуру, яку набуде повітря в балоні, якщо відкрити вентиль і випустити повітря, поки тиск не зрівняється із зовнішнім тиском за умов відсутності теплообміну із оточуючим середовищем.

Відповідь:

1) l = 1466 кДж,

2) l = 68,64 кДж

t_min = - 177⁰С

99. В циліндрі двигуна газова суміш перебуває при р = 0,1МПа, t= 50⁰С. Об’єм камери стискання складає 16% від об’єму, де рухається поршень. Визначити кінцеві тиск, температуру газової суміші при адіабатному стисканні. Показник адіабати дорівнює 1,38.

Відповідь: р = 1,54МПа, t = 412⁰С

100.2кг повітря при t=15⁰С і р=0,1МПа адіабатно стискується в циліндрі компресора до тиску 0,7МПа. Визначити кінцеві температуру стисненого повітря і роботу на стискання.

Відповідь: t = 229⁰С, l = - 307,1 кДж

101. Із посудини, яка містить диоксид вуглецю під тиском 1,2МПа і температурі 20⁰С витікає 2/3 місткості. Підрахувати кінцевий тиск, температуру за умов відсутності теплообміну із зовнішнім середовищем. (К = 1,28)

Відповідь: р =0,29МПа, t = - 57,6⁰С

102. Повітря при температурі 20⁰С необхідно охолодити шляхом адіабатного розширення до температури - 60⁰С. Кінцевий тиск повітря повинен скласти 0,1МПа. Визначити початковий тиск повітря і питому роботу розширення.

Відповідь: р =0,3МПа, l = 57,8 кДж/кг

103.1,5 кг повітря стискується політропно від р₁ = 0,09МПа, t₁=18⁰С до р₂ = 1МПа, температура внаслідок чого зростає до t₁=125⁰С. Визначити показник політропи, кінцевий об’єм, витрачену роботу та кількість відведеної теплоти.

Відповідь: m=1,149, V=0,171м³, L =-309,2 кДж,

Q=-195,4кДж

104. Повітря об’ємом 3м³ розширюється політропно від р₁=0,54МПа, t₁=45⁰С до р₂ = 0,15МПа. Об’єм збільшується до 10м³. Знайти показник політропи, кінцеву температуру, отриману роботу та кількість підведеної теплоти.

Відповідь: m=1,064, t=21,4⁰С, L =1875 кДж,

Q=1575кДж

105. В циліндрі двигуна з ізобарним підведенням теплоти стискається повітря по політропі (m = 1,33). Визначити температуру та тиск повітря в кінці стискання, якщо його ступінь дорівнює 14, температура 77⁰С, тиск 0,1МПа.

Відповідь: р₂ =3,39МПа, t₂ = 564⁰С

106.5м³ повітря під тиском 0,4МПа температурі 60⁰С розширюється по політропі до трьохкратного об’єму і тиску 0,1МПа. Визначити показник політропи, роботу розширення, кількість підведеної зовні теплоти та зміну внутрішньої енергії.

Відповідь: m=1,26, L =1923 кДж, =-1250,6кДж

Q=+673,4кДж

107. В процесі політ ропного стискання витрачається робота в кількості 195 кДж. В одному випадку від газу відводиться 250кДж, в другому - до газу підводиться 42 кДж. Визначити показники політроп.

Відповідь:

1) m=0,9,2) m=1,49

108. Пальне в циліндрі двигуна характеризується параметрами t=100⁰С, р = 0,09МПа. Воно стискується політропно (m=1,33). Визначити кінцевий тиск, ступінь стискання в момент досягнення температури 400⁰С.

Відповідь: ε = 5,9, р = 0,95МПа

109. Повітря розширюється політропно, здійснюючи роботу 270кДж. В одному випадку йому надається 420кДж теплоти, в другому - від нього відводиться 92кДж теплоти. Визначити показники політропи.

Відповідь:

1) m=0,78,2) m=1,88

110.20м³ повітря під тиском 0,1МПа, температурі 18⁰С стискається політропно до тиску 0,8МПа з показником політропи m = 1,25. Яку роботу необхідно витратити для отримання 1м³ стисненого повітря і яка кількість теплоти відводиться при стисканні?

Відповідь: L =-1078 кДж/м³,Q=-1548кДж

111. Дослідити політропні процеси стискання, якщо показники їх m=0,9 і m=1,1. Величина К складає 1,4.

112. Визначити, чи є процес стискання газу політропним, для якого параметри трьох точок мають такі значення: р₁ = 0,12МПа, t₁ = 30⁰С, р₂ = 0,36МПа, t₂ = 91⁰С, р₃ = 0,54МПа, t₃ = 116⁰С.

Відповідь: так, m = 1,2

113. В газовому двигуні політропно стискується пальне (R=340Дж/ (кг·К)) до температури 450⁰С. Початкові параметри суміші р₁ = 0,09МПа, t₁ = 80⁰С. Показник політропи m = 1,35. Визначити роботу стискання та ступінь стискання.

Відповідь: ε = 7,82, L =-360 кДж/кг

114. Визначити ентропію азоту (m = 6,4кг, р = 0,5МПа, t=300⁰С). Теплоємність приймати сталою.

Відповідь: S = 1,94 кДж/К

115.1 кг повітря стискується адіабатно так, що об’єм його зменшується в 6 разів, потім при V=const тиск підвищується в 1,5 разів. Визначити загальну зміну ентропії повітря. Теплоємність вважати сталою.

Відповідь:

116. Визначити приріст ентропії 3 кг повітря: а) при нагріванні ізобарно від 0⁰ до 400⁰С, б) при нагріванні ізохорно від 0⁰ до 880⁰С, в) при ізотермічному розширенні із збільшенням об’єму в 16 разів. Теплоємність вважати сталою.

Відповідь:

117.1 кг повітря стискується політропно від 0,1МПа і 20⁰С до 0,8МПа при m = 1,2. Визначити кінцеву температуру, зміну ентропії, кількість відведеної теплоти і витрачену роботу.

Відповідь: , t=141⁰С,

q=-87,1кДж/кг, l = - 173 кДж/кг

118. Відносна величина шкідливого простору одноступінчастого компресора дорівнює 5%. Тиск підсмоктаного повітря 0,1Ма. Визначити, за яким граничним тиском нагнітання продуктивність компресора становить нулю. Процес розширення повітря, що перебуває у шкідливому просторі і процес стискання повітря рахувати адіабатними.

Відповідь: 7,1МПа

119. Повітря під тиском 0,1МПа, температурі 20⁰С повинно бути стисненим адіабатно до 0,8МПа. Визначити температуру в кінці стискання, теоретичну роботу компресора та величину об'ємного к. к. д.: а) для одноступінного компресора, б) для двоступінного компресора із проміжним охолоджувачем, в якому повітря охолоджується до вихідної температури.

Відповідь: Температура в кінці стискання, ⁰С - 257 (одно ступ), 123 (доступ); теоретично витрачена робота, Дж/кг - 238410, 206000; Об'ємний к. к. д. - 0,73, 0,912

120. Розрахувати, яка кількість водню може бути виділена при додаванні 1 кг алюмінієвої пудри до вапняно-силікатної суміші у газо - бетонозмішувач, якщо температура суміші становить 40⁰С, а барометричний тиск складає 100250 Па.

Додатки - таблиці

Д.1. Молекулярні маси. Густини та об’єми кіломолей для нормальних умов, газові сталі важливих газів

Д.2. Мольні теплоємності газів за сталим тиском С_р кДж / (кмоль∙К)