termodinamika_zada4i_Zadachnik_po_termod inamike (Задачник по термодинамике), страница 2

Задача 1.8.4

В результате осуществления кругового процесса получена полезная работа 70 кДж, и отдано холодильнику (теплообменнику) 42 кДж. Определить η_t цикла.

Задача 1.8.5

Один килограмм воздуха совершает цикл Карно между двумя температурами t₁ = 327 ºC и t₂ = 27 ºC. Количество тепла отводимое в холодильник (теплообменник) 35 кДж/кг. Определить q₁ (теплоту теплоотдатчика).

1.9 Циклы тепловых двигателей

Задача 1.9.1

Определить термический КПД и удельную работу цикла ДВС с подводом тепла при υ = const. Температура газа в начале адиабатического сжатия ε = 6, υ_а = 1 м³/кг. В изохорическом процессе подводится 300 ккал/кг тепла; газ-воздух: С ≠ f (f). То же самое для ε = 20.

Задача 1.9.2

Рисунок к задаче 1.9.2

Два цикла: цикл Карно a-b-c-d и цикл с изохорным подводом теплоты (цикл Отто) осуществляются в одном диапазоне температур и . Давление Р₁=1 бар (абсолютное); рабочее тело – 1 кг сухого воздуха.

Определить

а) Во сколько раз термический К.П.Д. цикла Карно больше К.П.Д. цикла Отто (с изобарным подводом теплоты);

б) Степень адиабатического сжатия в цикле Карно ;

в) Давление Р₁ и Р₂ (абсолютные);

г) Среднее давление циклов (удельную работу).

Задача 1.9.3

Определить КПД, работу и среднее давление цикла с подводом теплоты по изохоре, если даны: Р₁ = 1 бар, t₁ = 0 ºC, Р₃ = 53 бар, Р₄ = 3,5 бар, рабочее тело – 1 кг сухого воздуха (все давления абсолютные).

Рисунок к задаче1.9.3

Задача 1.9.4

Чему будет равен термический КПД цикла, приведенного в предыдущей задаче, если процесс адиабатного расширения продолжить до давления Р₅ (точка 5) («цикл с продолженным расширением») и на сколько процентов увеличится работа цикла?

Задача 1.9.5

Определить термический КПД цикла газовой турбины с подводом теплоты по изобаре и температуру Т₃, если даны:

Р₁ = 1 бар; t₁ = 0 ºС; Р₂ = 9 бар; υ₃/υ₂ = 1,5, а рабочее тело – 1 кг сухого воздуха (давления абсолютные).

Рисунок к задаче 1.9.5

Задача 1.9.6

Определить термический КПД газовой турбины, с подводом теплоты по изохоре и температуру Т₃, если даны:

Р₁ = 1 бар; t₁ = 0 ºС; Р₂ = 9 бар; Р₃ = 13 бар (давления абсолютные); рабочее тело – 1 кг сухого воздуха.

Рисунок к задаче 1.9.6

Задача 1.9.7

Рисунок к задаче 1.9.7.

В цикле 1–2–3–4–5–2–6–7–1 комбинированного («турбопоршневого») двигателя отведенная теплота q₂' в процессе 5–2 целиком подводится в процессе 2–6, причем q₂' = q₁'. Определить параметры всех точек, КПД цикла и уменьшение КПД этого цикла по сравнению с циклом 1–2–3–4 5–е–m–1, если рабочим телом является 1 кг сухого воздуха; Р₁ = 0,98 бар (давления абсолютные); t₁ = 20 ºС; π =Р₂/Р₃ = 3; ε = υ₂/υ₃ = υ₅/υ₄ = 10; λ = Р₄/Р₃ = 2. Теплоемкости принять постоянными: С_Р = 1,005 кДж/кг·К; С_υ = 0,71 кДж/кг·К.

1.10 Фазовые переходы. Уравнение Клайперона – Клаузиуса.

где r – теплота парообразования

Или

Или

где q – теплота фазового перехода

Задача 1.10.1

Ввиду неустойчивости состояния системы на пограничной кривой для определения объёма сухого насыщенного газа ( ) используется уравнение Клайперона – Клаузиуса. Определить удельный объём сухого насыщенного пара при Р= 0,491 МПа, если из опыта известно , что теплота парообразования r = 2120 , =0,00109 , а зависимость T=f(P) представлена следующими данными:

Р(МПа) 0,443 0,491 0,541

Т (К) 420,1 424 427,6

Задача 1.10.2

Чем обусловлена легкость катания по льду зимой?

Задача 1.10.3

При абсолютном давлении в 1атм температура кипения воды t_кип = 99,09 ºС, а при

t_кип = 104,25 ºС. Определить теплоту парообразования (r) в пределах этих температур.

Задача 1.10.4

Для парообразного бензина С₆Н₆ при 50ºС , а для жидкого . Определить изменение теплоты парообразования на 1 К

1.11 Термодинамические параметры состояния водяного пара. Паровые процессы

Задача 1.11.1

Сухой насыщенный пар имеет давление 10,2МПа (102 бар)

Определить все остальные параметры пара.

Задача 1.11.2

Определить состояние водяного пара, если температура 300ºС, а давление 6,0 МПа (60 бар)

Задача 1.11.3

Состояние водяного пара характеризуется давлением 9 МПа (9 бар) и влажностью 20%. Найти удельный объём, внутреннюю энергию, энтропию и энтальпию пара.

Задача 1.11.4

Вода нагрета до 150,95 ºС при давлении 1,2 МПа. На сколько градусов необходимо ещё нагреть воду, чтобы началось кипение.

Задача 1.11.5

Найти теплоту парообразования r, если давление Р = 5 МПа (50 бар)

Рисунок к задаче 1.11.5

Задача 1.11.6

Сухой насыщенный пар перегревается при постоянном давлении Р = 11 МПа (110 бар) до температуры 510 ºС; затем расширяется по изоэнтропе (адиабате) вновь ДОС состояния сухого насыщенного пара. Найти теплоту перегрева, изменение внутренней энергии и энтальпии пара в сложном процессе.

Рисунок к задаче 1.11.6

1.12 Дросселирование газов и паров

Задача 1.12.1

Сухой насыщенный водяной пар с давлением 9 МПа дросселируется до давления 2 МПа. Используя is – диаграмму определить средний дифференцированный дроссель-эффект, параметры пара после дросселирования и потерю работоспособности при дросселировании. Температура окружающей среды Т₀ = 300 ºС.

1.13 Влажный воздух

Задача 1.13.1

Состояние влажного воздуха задано следующими параметрами: температурой t₁ = 25 ºС, степенью насыщения φ = 0,7. При постоянном давлении Р = 1,01·10⁵ Па (1,0 бар) воздух охлаждается до конечной температуры t₂ = 10 ºС. Определить массу влаги, которая выделяется при охлаждении и количество теплоты, которое необходимо отвести от 1 кг воздуха.

Задача 1.13.2

Определить массу силикагеля, служащего для поглощения паров воды из воздуха, которую необходимо загрузить в камеру сгорания ЖРД, находящегося при длительном хранении, если объем камеры сгорания равен V = 3 м³. Двигатель законсервирован при 60 % – ной влажности и температуре окружающего воздуха 30 ºС. Согласно техническим условиям двигатель должен храниться при температуре от – 20 до + 40 ºС. Поглощающая способность 1 кг силикагеля 0,2 кг воды.

1.14 Смешение газов

Задача 1.14.1

Определить энтропию идеальной газовой смеси, находящейся в резервуаре вместимостью 5 м³ под давлением 800 кПа и состоящей из 10 кг азота, 5 кг кислорода и некоторого количества гелия. Температура смеси равна 250 ºС. Считать, что энтропия компонентов при t = 0 ºС и Р' = 01 МПа (нормальные условия) равна нулю.

1.15 Течение газов и паров

Истечение капельножидких и газообразных веществ из сопел и отверстий может происходить при постоянных начальных параметрах (истечение из резервуара неограниченной ёмкости) и при переменных начальных условиях (истечение из резервуара ограниченной ёмкости) истекающего вещества.

Истечения капельножидких веществ обладает следующими особенностями:

1. Удельный объём не зависит от давления.

2. Соплом используется весь располагаемый перепад давлений (Р₁, Р₂).

Скорость истечения и расход определяется по формулам:

,

где Н- высота столба жидкости, соответствующей перепаду давлений, м

F – сечение устья сопла, м²

Истечение из сопла неограниченной ёмкости

Базовое соотношение для адиабатного процесса при ω₁=0

Истечение газов из суживающихся сопел в дозвуковой области

где - коэффициент, зависящий от природы газа и от располагаемого отношения давлений .

Обозначим

Истечение газов из суживающихся сопел в сверхзвуковой области

Величины α и ψ зависят только от природы газа

P измеряется в Н/м², измеряется в м³/кг

Зависимость скорости ω, расхода М газа и его давления в устье сопла Лаваля в зависимости от β

Параметры торможения