Задачник по термодинамике (555278), страница 12
Текст из файла (страница 12)
6.23. Пар массой 1 кг, начальное состояние которого определяется температурой ! = 350'С и давлением р, = = О,!6 МПа, сжимается изотермически так, что от него отводится 1315 кДж/кг теплоты. Найти давление в конце сжатия, изменение внутренней энергии и работу процесса. Решение. г/жк Т(з,— 3,); за = (Тз! — !/)/Т = 6,06 КДмг/(кг. К). На пересечении изоэнтропы (аднабаты) з = 6,06 кДж/(кг. К) и заданной изотермы по згъдиаграмме (рис.
6.3) находим ра = 9 МПа и все остальные параметры состояния, соответствующие начальной 1 и конечной 2 точкам процесса: г, к к, мпа о, к'/кг г, клж!кг к, кдж/(кг к! Точка ! .. 623 О,!6 !,8 3!76 8,!7 к 2 .. 623 9„0 0,026 2968 6 06 Далее проводим необходимые расчеты: Лп = г'а — г', — (/чапа — /чгпг) = 2968 — 3776 — (9 Х Х 0,026 — 0,16 1,8) 10' = — 154 кДж/кг; ! = Ли — г/ = ( — 154) — 1315 == — 1469 КДж/кг. За . !туз 66 6.24.
Сухой насыщенный пар с давлением 0,09 МПа сжи- маетсЯ по изоэнтРопе (адиабатс) до Рз —.= 1Оро ОпРеделить конечную температуру, работу и располагаемую работу процесса. 6.25. Пар при давлении 3,5 МПа и температуре = 450 'С расширяется изоэнтроппо (адиабатно) до сухо. го насьпценного состояния, а затем охлаждается при по- з 3 5 0 Ряс 53 Рис б4 о, ч'/чг С нд ч/к~ 0,017 2704 0,030 3588 0 195 2780 р, мп» Точка !..., ..
!1 г ч 3...... 1,05 Далее проводим расчеты; !7,чр — — !', — !, = 3588 — 2704 = 884 кДж!кг; Лп!.а =-г,— !,— р(оз — о,) =884 — 1110,03 — 0,0!?) 10' = = 741 кДж/кг; бб стоянном объеме до температуры 120 "С. Определить работу процесса, располагаемую работу и количество теплоты, переданное во внешнюю среду. 6.26. Сухой насыщенный пар перегревается при постоянном давлении р = 11 МПа до температуры 510 "С, затем расширяется по изоэнтропе (адиабате) вновь до состояния сухого насыщенного пара. Найти теплоту перегрева, изменение внутренней энергии и энтальпии пара в сложном процессе.
Р е ш е н и е. Процесс состоит из двух частей: изобарный перегрев и изоэнтропное (адиабатное) расширение. Процесс наносим на збдиаграмму (рис. 6.4), по которой определяем параметры состояния в трех характерных точках процесса: Лиьэ = < — /,— (/<Во,— р,о ) =2780 — 3588 (1,05 Х х О, 195 — ! 1 0,03) 1О' = — 682,75 кДж/кг; Л« = ', — <, = 2780 — 2704 = 76 кДж/кг; Ли =Ли<.а+ Лиаз =741 — 682,?5= 58,25 кДж/кг.
ГЛЛВЛ < влджнын воздз<х 7.!. Г!ри давлении р = !О' Па, температуре Г = 4'<." и относительной влажности <а = 0,8 обьемный расход вщдухоохладителя -оставляет 27,8 м'/с. По техническим уел<- виям производства воздух при прохождении через воздух<- охладитель должен охлаждаться до 0 С. Определить кол<- чество теплоты, которое необходимо отпить для охлгжд<:- ния воздуха, и массу влаги, выпадающей на поверхности охладителя за 1 с. Р е ш е н и е.
Парциальное давление водяного пара, находящегося в воздухе, уВ = <р/<„, где р — давление насыщенного водяного пара при температуре смеси, которое определяется по табл. 5 Приложения; <р — относительная влажность воздуха. Из таблицы находим, что при г = 4 'С, р„==. 812,9 Па, тогда /<„= 0,8.812,9 = 650,3 Па. Влагосодержание влажного воздуха на входе в оклад<.- тель <1, =- 0,622/<В/(/< — РВ) = 0,622 650,3/(1О' — 650,3) = = 408.10-' кг/кг. Энтальпия влажного воздуха на входе в охладитель мо. жег быть определена как сумма энтальпий 1 кг сухого воздуха и <( кг водяного пара < = <, + <(<',.
Энтальпия ! Вг сухого воздуха <,= г, так как теплоемкость сухого воздун а при постоянном давлении равна 1 кДж/(кг К).Энтальпия 1 кг сухого насьпценного водяного пара прн низких давлниях может быть определена по эмпирической формуле <, = 2500 + 1,96/„, тогда << = <'„+ 4<В =1, + (2500 + 1,96/,) <(, = 4+ (2500 + + 1,96 4) 408 10- — 14,23 кДж/кг. Парциальное давление насыщенного водяного пара <ю влажном воздухе на выходе из охладителя (прн 0'С) нм ходим по табл. 5 Приложения: рВ 610,8 Па. 17 Влзгосодермганне насыщенного влажного воздуха на выходе нз охладителя (прп 0 "С) 4=0,622р„/(р — -р„)=0,622.6!0,8/(10' — 6!0,8) =- -=- 383.
10 — ' кг/кг. Изменение влагосодержания ! кг влажного воздуха прн охлаждении его в охладителе ЛЯ=г(, — й,= 408. !О-з.— 383 10 — я=25 !Π— ' кг/кг, Массовый расход сухого воздуха, проходящего через воздухоохладитель, находится из уравнения состояния М = уУ/!(83!4Т)/р! (!Оз — 650,3) 27,8!18314 и 277)/28,96)1 — 34,7 кг/с, где 83 ! 4 Дж/(кмоль ° К) — уни- версальная газовая постоянная; р =28,96 кг/кмоль — малярная масса сухого воздуха. Энтальния влажного воздуха на выходе из охладителя при температуре (з .=- 0'С ~х = ~н + г(р и = гз + (2500 + 1,96(з) с(, = 2500 к Х 383 10 ' = 9,57 кДж/кг.
Изменение знтальпии ! кг влажного воздуха при охлаждении его в охладителе Ы =- (, — ~, = 9,54 — 14,23 = — 4,66 кДж/кг. Количество теплоты, отводимое от воздуха, проходящего через охладитель в ! с, О = ММ =- 34,7 ( — 4,66) = — 161 кДж~с. Масса влаги, выпавшей на поверхности охладителя за ! с, М„= Ьй М = 25 10-з 34,7 = Я67 !О-з кг/с.
7.2. Состояние атмосферного воздуха определяется сле. дующими параметрами: барометрическим давлением р = = !О' Па, температурой ( = 15'С, парпнальным давлением водяного пара по психрометру р„= 1270 Па. Определить относительную влажность гз; абсолютную влажность р„; плотность сухого воздуха р,; плотность смеси пара и воздуха р; температуру точки росы (я; газовую постоянную влажного воздуха /с; влагосодержаняе воздуха с( и знтальпию воздуха /. 7.3.
Температура влажного воздуха ( = 25'С, а температура точки росы !р == 20 "С. Определить относительную О к,.ум!лг рнс 73 влажность воздуха ~р, знтальпию С абсолютную влажность р„, влагосодержанне й и парциальное давление рн. При решении задачи использовать Й-диаграмму. Р е ш е н и е. На Ж-диаграмме (рнс. 7.1)" находим изстермы 20 и 25'С. Точка росы лежит на пересечении нзотермы 20 'С и линни насыщения гр = 1,0. Из втой точки прсводнм вертикальную прямую до пересечения с изотермой ! = 25 "С.
Точка пересечения и определнет состояние вланного воздуха: гр = 0,75 (75 ада); д = 0,015 кгlкг; = 63 кЛж/кг; рн = 2200 Па. 7.4. В камере смешиваются два потока воздуха. Первын поток дает т, = ! 10' кг воздуха с параметрами 1, = 20 и га, =..- 0,6, второй поток — гне = 3 !О' кг воздуха с параметрамн (а = 50'С и гра = 0,5. Определить параметры во:- * Полностью вчсднаграмма нрнведеиа на вкладке. духа в камере после смешения.
Задачу решить, пользуясь й-диаграммой. 7.5. При измерении параметров влажного воздуха показания сухого н мокрого термометров соответственно были (, = 65'С и („=. 50'С. Требуется определить состояние влажного воздуха и его параметры. При решении задачи использовать й-диаграмму. 7.6. Состояние влажного воздуха задано следующими параметрами: температурой 1, = 25'С и степенью насыщения Ф =, 0,7. При постоянном давлении р = 1,О! ° 10з Па воздух охлаждается до конечной температуры Гз = 1О С.
Определить массу влаги, которая выделится при охлаждении, и количество теплоты, которое необходимо отвести от 1 кг воздуха. Р е ш е н и е. Влагасодержание насыщенного воздуха д„„, при 1, = 25 "С: арах = 0 622рр1((р — рю) = 0 622' 3166((1 01' 10' — 3166) = 20! 1О-'кг(кг, где р„, — парцнальное давление водяного пара при г',= = 25'С, берется нз табл. 5 Приложения. Начальное влагосодержание воздуха д,=ф,с(~,„=0,7 201 ° 10 — 4=0,01407кг(кг. Для конечного состояния насыщенного возду ха при (, = 10'С влагосодержание находится аналогично: Ир, *= О 622рнх((р — ррр) =0,622.1227,1((1,01,!О'— — 1227, 1) = 763 1Ог а кг(кг. Значения Ы,„можно также определить по й-диаграмме, Масса выпавшей влаги, приходящейся на 1 кг сухого воздуха, равна разности влагосодержаний: М = й, — йр = 0,10407 — 0,00763 =- 644 10 — ' кг(кг.
Количество теплоты, отнимаемое при охлаждении 1 кг воздуха, равно разности энтальпий. Значения (, и (, можно определить двумя способами: по Й-диаграмме и аналнтиче. ски по уравнениям: (з =1м+И11 1=25+0*!407 (2500+ 1,96 25) = =60,6 кДж(кг; !, = $,з — дз ~р, + с(~ с рж 1,= 10+ 0 00763 (2500 +!,96 Х х 10) + 0,644 1О-' 4,2 10 = 29,4 кДж(кг, 70 где г„, = 4,2 кДж/(кг К) — изобарная теплоемкость в<- ды; </ = << — <', = — 29,4 — 60,6 = — 31,2 кДж/кг. 7.7. В барокамере должны непрерывно поддерживатьси следующие параметры воздуха: температура < = 25 "'С, дав. ление р = !О' Па и относительная влажность <а = 0,4. Определить, каково будет при указанных условиях влага. содержание воздуха <! и температура точки росы <р, 7.8.
Определить массу силикагеля, служащего для поглощения паров воды из воздуха, которую необходимо загрузить в камеру сгорания ЖРД, находящегося при дл<- тельном хранении, если объем камеры сторания равен У == = 3 м'. Двигатель законсервирован при 60%-ной влажн< ° сти и температуре окружающего воздуха 30'С. Согласно техническим условиям двигатель должен храниться при 5044-ной влажности и темйературе от — 20 до +40 "С. П<- глощающая способность 1 кг силикагеля 0,2 кг воды. Р е ш е и и е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
