Теплотехника СХА раздел 3

1. Температура комнаты была t1 = 10°С. После того как печь натопили, температура в комнате поднялась до t2 = 20 °С. Объем комнаты V= 50 м3, давление в ней Р = 97 кПа. Насколько изменилась масса воздуха, находящегося в комнате? Молярная масса воздуха μ=29 г/моль.
 

2. Баллон, содержащий азот при давлении Р1= 1,5*107 Па и температуре t1= 27 °С, имеет массу m1= 97 кг. Когда часть азота была израсходована так, что при температуре t2= -3º С давление в баллоне стало равным Р2= 6*106 Па, масса баллона с азотом стала равной m2= 93,5 кг. Какое количество азота осталось в баллоне? 

3. Баллон кислорода емкостью 25 л находится под давлением10 МПа при t1 = 20°С. После израсходования части кислорода давление понизилось до 7 МПа, а температура упала до t2 = 10°C. Определить массу израсходованного воздуха.

               Рис.1                                             Рис.2

4. На РТ - диаграмме изображен замкнутый процесс, который совершает некоторая масса кислорода (рис.1). Известно, что максимальный объем, который занимал газ в этом процессе, Vmax=16,4 дм3. Определить массу газа и его объем в точке 1. Значения T1, Т2, P1 и Р2 указаны на рисунке.

5. На VТ-диаграмме изображен замкнутый процесс, который совершает некоторая масса азота (рис.2). Известно, что минимальное давление газа в этом процессе Pmin=3*105 Па. Определить массу газа и его давление в точке 1. Значения T1, T2, V1 и V2 указаны на рисунке.

6. Некоторая масса газа занимает объем V1 при давлении p1 и температуре T1. Затем газ при постоянном объеме нагревают до температуры T2= 2T1; после этого происходит расширение газа при постоянном давлении до объема V2= 4V1. Из получившегося состояния газ возвращают в начальное (Р1 ,V1 ,T1), причем так, что во время этого процесса PVn = const. Определить показатель степени п.

7. 4 кг воздуха с начальным давлением р1= 1,2 МПа и начальной температурой t1= -100С расширяется адиабатно до конечного давления р2= 0,2 МПа. Определить объем и температуру воздуха в конце сжатия, работу сжатия и изменение внутренней энергии, если показатель адиабаты k= 1,4.

8. 1 кг воздуха с начальным давлением р1= 0,2 МПа и начальной температурой t1= 600С сжимается политропно до конечной температуры t2= 5200С. Определить работу сжатия, изменение внутренней энергии и количество отведенной теплоты от воздуха, если показатель политропы n= 1,35.

9. В одноступенчатом компрессоре политропно сжимается воздух до конечного давления р2 = 0,6 МПа. Начальная температура воздуха t1= 17°С и давление р1= 0,2 МПа. Определить конечную температуру воздуха и работу, затраченному на сжатие 1 кг воздуха, если показатель политропы n= 1,25.

10. В одноступенчатом компрессоре сжимается адиабатно двуокись углерода до р2= 0,5 МПа. Начальная температура двуокиси углерода t1= -50С и давление р1= 0,1 МПа. Определить работу, затраченному на сжатие 1 кг двуокиси углерода и конечную температуру двуокиси углерода, если показатель адиабаты k= 1,28.

11. В процессе политропного расширения воздуху сообщается 83,7 кДж тепла. Найти изменение внутренней энергии воздуха и произведенную работу, если обьем воздуха увеличился в 10 раз, а давление его уменьшилось в 8 раз.

 12. 10 кг воздуха при давлении P1 = 0,12 МПа и температуре t1 = 30°С сжимается изотермически , при этом  в результате сжатия обьем уменьшается в 2,5 раза. Опредилть начальные и конечные параметры, количество теплоты, работу и измененеи внутренней энергии.

 13.  При изотермическом сжатии 2,1 м3 азота, взятого при р2=0,1 МПа, от газов отводится 335 кДж теплоты. Найти конечные обьем и давление и затраченную работу.

 14.   Перегретый водяной пар с начальным давлением р1= 0,1 МПа и начальной температурой t1= 2300С сжимается изотермически до степени сухости х2= 0,85. Определить параметры пара в начальном и конечном состоянии, количество отведенной теплоты от пара, изменение внутренней энергии и работу сжатия. Изобразить тепловой процесс в is-диаграмме.

15.   Водяной пар с начальным давлением р1= 5 МПа и начальной температурой t1= 3500С расширяется адиабатно до давления р2= 0,01 МПа. Определить параметры пара в начальном и конечном состоянии, количество отведенной теплоты от пара, изменение внутренней энергии и работу расширения. Изобразить тепловой процесс в is-диаграмме.

16. В пароперегреватель котельного агрегата поступает влажный пар в количестве 18 кг/с. Определить сообщаемое пару часовое количество теплоты Q, необходимое для перегрева пара до t = 5600С, если степень сухости пара перед входом в пароперегреватель х = 0,98, а давление пара в пароперегревателе р= 12 МПа. Изобразить тепловой процесс в is-диаграмме.

17. Влажный пар с начальным давлением р1= 6 МПа и степенью сухости х= 0,9 расширяется изотермически до давления р2= 0,5 МПа. Определить параметры пара в начальном и конечном состояниях, изменение внутренней энергии, количество переданной теплоты пару и работу расширения. Изобразить тепловой процесс в is-диаграмме.

 18. При помощи is-диаграммы определить теплоту парообразования r при абсолютном давлении р= 20 кГ/см2. Сравнить результат с табличным значением. Указание: На изобаре р= 20 кГ/см2 выбрать точку, отвечающую степени сухости х=0,6. Для этого состояния выразить энтальпию влажного пара ix через r и i". Значения ix и i" определить по is-диаграмме.

19. Найти приращение энтропии 3 кг воздуха при: а) при нагревании его по изобаре от 0° до 400°С. б) при нагревании его по изохоре.

20. Некоторое количество воздуха, имеющего при нормальныхфизических условиях обьем 7 м3 расширяется с понижением температуры от 50°С до 20°С. Начальное давление равно 40 ат.  Опредилть показатель политропы, работу расширения и изменения энтропие газа, если от него отведено в процессе 300 кДж теплоты.

21. Определить изменение энтропии 3 кг азота в политропном процессе пир изменении температуры от 100°С до 300°С. показатель политропы n = 1,2.
 

22. Воздух заключенный в баллон емкостью 0,9м3, выпускают в атмосферу. Температура его в начале равна 27°С. Найти массу выпущеного воздуха, если начальное давление в баллоне составляло 9,32 МПа, после выпуска  - 4,22 МПа, а температура воздуха понизилась до 17°С

23. в цилиндре диаметром 0,6 м содержится 0,41 м3 воздуха при давлении р = 0,25 МПа и t1 = 35°С. До какой температуры должен нагреваться воздух при постоянном давлении, чтобы движущийся без трения поршень поднялся на 0,4м?

24. В закрытом сосуде емкостью обьемом V = 0,6 м3 содержится воздух при давлении р1 = 0,5 МПа и температуре t1 = 20°. В результате охлажения сосуда воздух теряет 105 кДж теплоты. Определить какое давление и температура устанавливаются после этого в сосуде.

25. Компрессор подает сжатый воздух в резервуар ,причем за время работы компрессора давление в резервуаре повышается от атмосферного до 0,7 МПа, а температура от 20° до 25°С. Объем резервуара 56м3, барометрическое давление 100кПа. Определить массу воздуха, поданного в резервуар.

26. 1 кг воздуха совершает цикл Карно между температурами t1=327°С и t2=27°С; наивысшее давление при этом составляет 2 МПа, а наинизшее – 0,12 МПа. Определить параметры состояния воздуха в характерных точках, работу, термический КПД цикла и количество подведенной и отведенной теплоты. 

27. Определить для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты параметры (p, υ, Т) в характерных для цикла точках, количество подведенной и отведенной теплоты, полезную работу и термический к.п.д. цикла, если начальное давление р1= 0,12 МПа, начальная температура t1 = 250С, степень сжатия ε = 18, степень повышения давления λ = 1,5, степень предварительного расширения ρ = 1,6 и показатель адиабаты k = 1,4. Рабочее тело обладает свойствами воздуха. Изобразить цикл в рυ-диаграмме.

28. ГТУ работает по циклу с подводом теплоты при p=const, начальное состояние воздуха определяется давлением ра = 1,2 бар и температурой t = 30° С. Давление в камере сгорания равно Рс=Рг= 6 бар, степень предварительного расширения р = 2,04; количество подводимой теплоты q1 = 500 кДж, а расход газа 1 кг/сек. Определить термический к. п. д. цикла, количество отводимой теплоты, параметры воздуха во всех точках цикла и теоретическую мощность ГТУ. Цикл представить на pv- и Ts-диаграммах.

29. Цикл ГТУ с подводом теплоты при р=const характеризуется температурами
tА = 37°C и tZ = 950°C; степень сжатия π=5, а начальное давление равно 1 ат. Сжатие воздуха производится осевым компрессором по адиабате. Определить работу компрессора, полную и полезную работу (работу цикла) турбины и термический к. п. д.

30. Сжатие воздуха в ГТУ производится осевым компрессором по политропе с показателем, равным 1,5; степень сжатия ε = 6, воздух поступает в компрессор с давлением 0,9 бар и с температурой -10° С. В камере сгорания температура воздуха повышается до 950° С, расширение газа в турбине происходит по политропе с показателем п = 1,3. Определить работу компрессора, полную работу турбины и работу цикла; найти термический к. п. д. цикла. 

31. В цикле поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при p=const начальное давление р1= 0,12 МПа, начальная температура t1 = 100С, степень сжатия ε = 12, степень предварительного расширения ρ = 2,0 и показатель адиабаты k = 1,4. Определить параметры (р, υ, Т) и характерные для цикла точки, количество подведенной и отведенной теплоты, полезную работу и термический к.п.д. цикла. Рабочее тело обладает свойствами воздуха. Изобразить цикл в рυ-диаграмме.

32. Двигатель работает по циклу с подводом теплоты в процессе при v = const.
Начальная температура рабочего тела, обладающего свойствами воздуха t1 = 20 °С. Степень сжатия е = 4,6. При сгорании выделяется в энергия в количестве 900 кДж/кг. Определить термический КПД цикла.

33. Известно, что в цикле с подводом теплоты в процессе при р = const при начальных параметрах р1 =  0,0833 МПа t1 = 25°C подведенная теплота составляет 775 кДж/кг, e=14. Требуется определить термический КПД и удельную полезную работу за цикл. Рабочее тело обладает свойствами воздуха.

34. Определить характер зависимости термического к. п. д. от степени сжатия £ для
цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом тепла при v = const,
изменяя с от 3 до 9, Показатель политропы Д= 1,3.

35. Рассчитать полезную работу, совершенную за цикл с подводом тепла в процессе v = const, если известно, что расход топлива составляет 44 г на 1 кг воздуха, ε = 6, теплота сгорания топлива QPH = 29 260*103 Дж/кг, k = 1,37.

36. Для цикла с подводом тепла в процессе p = const определить полезную работу и термический к. п. д., если p1 = 1 кГ/см2; t1 = 60°C; ε= 14; k = 1,4; ρ = 1,67. Рабочее тело обладает свойствами воздуха.

37. Для цикла Дизеля, рабочее тело которого обладает свойствами воздуха, заданы температуры, соответствующие следующим точкам цикла: t1 = 40°С; t2 = 600°С; t4 = 270°С. Определить термический к. п. д. и сравнить его с термическим к. п. д. цикла Карно в том же интервале температур.

38. Для цикла двигателя внутреннего сгорания с комбинированным подводом тепла расход топлива составляет 0,035 кг на 1 кг рабочего тела. Начальные параметры: p1 = 0,882*105 Н/м2, t = 50° С. Степень сжатия ε=9. Максимальное давление в цикле 29,4*105 Н/м2. Определить термический к. п. д. и долю тепла топлива, подведенного в процессе р = const. Теплота сгорания топлива Qрн = 29260 кДж/кг. Рабочее тело обладает свойствами воздуха.

39. Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина с начальным давлением пара р1 = 5 МПа и температурой t1 = 4000С. Определить удельный расход пара и термический к.п.д. цикла, если давление в конденсаторе р2 = 4 кПа. Изобразите цикл в Тs-диаграмме.

40. Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина с начальным давлением пара р1 = 2 МПа и температурой t1 = 3500С и давлением в конденсаторе р2 = 4кПа. Определить термический к.п.д. цикла, работу цикла. Изобразите цикл в Тs-диаграмме.

41. Отработавший в цилиндре высокого давления (ц.в.д.) турбины пар давления ра = 15 кГ/см2 направляется в промежуточный перегреватель. До какой температуры нужно перегреть пар в промежуточном пароперегревателе, чтобы при дальнейшем изоэнтропическом расширении пар при конечном давлении р2 = 0,04 кГ/см2 имел бы сухость x2 = 0,9?

42. Рассчитать цикл Карно, который осуществляется насыщенным водяным паром. Сухой насыщенный пар при давлении р1=2МПа поступает в цилиндр паровой машины, где изоэтропно расширяется до р2= 0,1 МПа, после чего поступает в тепло­обменник, там влажный пар частично конденсируется до тех пор, пока его энтропия не становится равной энтропии кипящей жидкости при P1 = 2 МПа. Пароводяная смесь изоэнтропно сжимается компрессором до давления равного давлению р1 и кипяшая вода подается в котел, где она снова превращается в сухой насыщенный пар. Определить параметры во всех точках цикла, термический КПД цикла, полезную ра­боту, подведенную и отведенную теплоту.
 

продолжение >
 

Автор страницы: admin