Задачник по термодинамике (555278), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Определить коэффициент расхода. 9.28. Определить параметры газа, подводимого к соплам газовой турбины, если расход газа, отнесенный к одному соплу, равен 0,3 кг/с при давлении за соплами 0,1 МПа. Площади критического и выходного сечений равны соответственно 215 и 498 мм'. Принять, что продукты сгорания обладают свойствами воздуха. 9.29. Определить скорость, с которой протекает воздух через суживающуюся насадку в карбюраторе бензинового двигателя.
Разрежение за насадкой составляет 700 мм вод. ст. Исходные параметры воздуха взять нз табл. 9.1 при 8=-0 км. Тз = Т, — нг!(2с„); Т„= 2Т.„ (9. !) (9.2) где Т, — температура воздуха в емкости, р,=-.р, [1+ щ'1(2ср Та)[ам' р.„= рэ [ ! +. пав!(2се Т„) г~ ' ~ (9.3) (9.4) где р, — давление во внешней среде, а р,, — давление адиабатно заторможенного потока после подвода теплоты. Из соотношений (9.4), (9.3) и (9,2) следует, что р, =р, ([1 + пру(4ся Тз)1 [1+ газ/(2сн Т ) — '1)л~ м '>. (9 5) 9.30. Из камеры с давлением 2 МПа воздух вытекает в атмосферу со скоростью 540 м.'с. Выходное сечение суживающегося сопла имеет площадь 600 мм'-'.
Определить расход воздуха и его температуру на выходе из сопла. 9.3!. Оценить предельно достижимый вакуум в с>шилке, имеющей щель площадью сечения 5 мм', если подача вакуум-насоса составляет 7,72.10 ' кг(с, атмосферное давление О,!04 МПа, температура воздуха 20'С. Принять скоростной коэффициент ~р и коэффициент сжатия струи к равными 0,8. 9.32. Определить нижнюю границу для температуры (Т, ы) сухого очищенного от углекислого газа и аргона воздуха при р, = О,! МПа, в случае повышения скорости которого до значения И =6 не происходит его переохлаждения.
Для давления насыщенных паров воздуха (МПа) справедлива формула: !д л =  — А1Т, где А = 336,3; В = 3,!05, 9.33. Воздух истекает нз емкости с давлением О,! МПа и температурой 20 'С. После истечения термодинамическая температура воздуха в среде удваивается путем подвода теплоты. При этом предполагается, что давление во внешней среде и скорость истечения остаются прежними. В результате давление торможения воздуха снижается до 0,094 МГ1а. Определить скорость истечения.
Принять с„ = 1,005 кДж/(кг К). Режим истечения докрнтический. Р с нз е н и е. Из условий задачи для температур газа после истечения (Т,) н после подвода теплоты (Т„) следует, что Используя (9.5) и (9.!), получим следующее уравнение для определения скорости истечения: (/>ы/р>) = !1 — и>х/(4с„Т>))>>м — '>, нли (0094/!) !) (! ш>/(4 ! 005.293)!>,4>/>>,4> Решение этого уравнения дает значение ш = 150 м/с, 9.34.
Заданы газовая постоянная /7 = 300 Дж/(кг К) и расход продуктов сгорания М, =- 18 кг/с, а также значения параметров в начальном сечении (ды Т>) и противо- давления />,. Прн рассмотрении продуктов сгорания как двухатомного газа расчеты показывают, что скорость его истечения и критическая скорость достигают 2000 и 1000 и/с соответственно„а диаметр критического сечения должен быть равен 110 мм. Рассчитать сопло Лаваля при тех же исходных данных, по принимая, что й = 1,2 вследствие высокой температуры газа и его диссоциацни.
Угол конусности считать равным 27 = 12'. 9,35. Летательный аппарат на высоте 5 км имеет скорость 300 м/с. При этом атмосферный воздух адиабатно сжимается в диффузоре, а затем с уменьшением удельного объема в 6 раз в компрессоре турбореактивного двигателя, после чего воспринимает количество теплоты» = — 600 кДж/кг прн постоянном давлении и истекает через сопло Лаваля в атмосферу. Определить скорость истечения и максимальную температуру газа; принять с>, = 1,005 кДж/(кг К). 9.36. На расчетном режиме работы турбореактивного дви~ателя, выходное сечение сопла которого в 2,87 раз больше критического, происходит предварительное адиабатное сжатие воздуха в диффузоре и компрессоре с результирующим уменьшением объема в 6 раз, а также подвод теплоты (>/ = 230 кДж/кг) при постоянном объеме воздуха.
Определить возможную при этом высоту полета летательного аппарата: принять с„= 0,71 кДж/(кг К). Р е ш е н и е. Используя известную формулу и >юдставляя необходимые данные из табл. 9.3, получаем: >14~=~ фпзх 'г />>/и> = Я )/'2й > ())г>* Р<>ч-»>~>)/((ь !)в ) гЯз/>л> ))з,4>/>,» (ф Р >Р )Я(й !)/(2й) = (О 686/2 87)х 0 41/2 82 =-8 36 !О з.
)), = рь/р, = 0,05 — определяется путем подбора. 4 зак. >7>а 97 Таблица 9.3 етпаз Всщастао Одноатоттный газ Двухатоииый газ н воздух Трехатоиный газ и перегретый пар Сухой насыщенный пар (0+150'С) 1,б7 1,40 0,487 0,528 1,!!8 0,727 1,080 О,беб 1,061 0,670 1,029 0,840 1,30 0,546 !,!35 0,577 С учетом предварительного сжатия и подогрева газа записываем соотношения р, =р„е'! и= па/о,; Т,= Т„еа — ', Т, = Т, +д/с„= = Тл е" + Ч/сг! р, =ра Т,/Т;! ра=(р„/р ) (Т„,'Т,)= (ел+ Об/(с„Тл)! — '.
98 Здесь индекс /т относится к параметрам иа входе в днффузор, индекс с — к параметрам на выходе из компрессора. Из формулы для рз следует, что Тл =бе(ззт(с, (1 — !)аеа)) =- = 230 6.0,05/(0,71 (1 — 0,05 6'4')! = 259,4 К. Зная Тл, по табл. 9.1 несложно определить возможные значения высоты полета: /т = 4 и 42 км. 9.37.
При атмосферном давлении 0,1! МПа в газгольдере постоянного давления содержится азот при температуре 30'С. В колоколе газгольдера образовалось отверстие площадью 2,5 мм', вследствие чего за 1 ч теряется 0,6 ":а газа от его исходного количества. Объем газгольдера 180 м', коэффициент расхода ма = 0,7. Определить избыточное давление, создаваемое колоколом. 9.38. Какой двухатомный газ с начальными параметрами 6 МПа, 300 К, вытекая в среду с давлением 3,5 МПа через суживающееся сопло с площадью выходного сечения 15 мм', имеет расход 0,22 кг/с? Каковы конечные температура и его скорость? 9.39, Известно, что начальные температуры аргона и углекислого газа, с одинаковой скоростью истекающих через суживающееся сопло в атмосферу (0,1МПа) из резервуара с давлением 0,204 МПз, различаются на 60 К. Определить температуру аргоиа. 9.40. Газовая турбина работает иа дизельном топливе, состав которого в массовых долях: С =- 0,865, Н = 0,13, О =- 0,005; избыток воздуха а, = 4,0.
Продукты сгорании подводятся к соплам при давлении 1 МПа, давление за сослами 0,12 МПа. Отнесенный к одному соплу расход газа р;- всн 0,4 кгlс; в выходном сечении сопла газ имеет скорость 960 м/с. Найти температуру газа перед соплом и сравнить ее с соответствующей температурой воздуха, найти также критическую скорость истечения газа и площадь критического сечения. Значение й принять равным отношению срез иих теплоемкостей, определяемых по таблицам. 8.41.
Температура в камере сгорания ЖРД 2800 К, давление 7 МПа. Расход продуктов сгорания, содержащих СО,, Н,О и Х„равен 5 кг/с. В выходном сечении сопла площадью 220 см' температура и скорость газа равны 1200 К и 2470 м!с соответственно. Определить состав продуктов его. ранна в массовых долях, принимая А равным отношени~о средних теплоемкостей, определяемых с помощью табл. 2 Приложения. 8.42. В реактивном самолетном двигателе, работающем на топливе ТС-1 (состав в массовых долях; С = 0,86, Н == = 0,137, О = 0,003), используется сопло с отношением с«- чений Е,!г"„р .-- 0,1774.
Какой избыток воздуха предусмстрен на расчетном режиме, если при этом отношение давлений в крайних сечениях сопла р,lр, .=- 20. Для оценки псказателя адиабаты использовать значения истинных теплсемкостей газов (табл. 1 Приложения) при температуре 600 'С, близкой к средней температуре газа в сопле. 8.43. Расход отработавшего пара, поступающего из паровой турбины в конденсатор со скоростью 110 м/с при давлении 0,005 МПа, равен 30 кг(с; диаметр входного патрубкз конденсатора 3 см. Определить степень сухости пара, 8.44. Расширяющаяся часть сопла обдувочнога аппар«- та имеет длину ! = 55 мм при угле конусностн 27 =- 11'. В аппарате используется сухой насыщенный пар, начальное давление которого 2,5 МПа, конечное — О,!1 МПа.
Опр<- делить площади критического и выходного сечений сопл;, а также расход пара. 8,45. Пар с давлением 1 МПа, температурой 250 'С и н;- чальной скоростью 100 мыс истекает через суживающееся сопло в атмосферу (р, = 0,1 МПа). Найти скорость и темшратуру пара в выходном сечении. Оценить погрешност!, связанную с пренебрежением начальной скоростью. 8А6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
