Техническая термодинамика ч.1 ред 2014 (ФЗО)
Таблица 1- Варианты контрольной работы
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
0 |
1, 11, 16 , 26, 41, 46 |
2, 12, 17, 27, 42, 47 |
3, 13, 18, 28, 43, 48 |
4, 14, 19, 29, 44, 49 |
5, 15, 20, 30, 45 , 50 |
6, 11, 21, 31, 36, 46 |
7, 12, 22, 32, 37, 47 |
8, 13, 23, 33, 38, 48 |
9, 14, 24, 34, 39, 49 |
10, 15, 25, 35, 40, 50 |
|
1 |
10, 14, 25, 30, 41, 50 |
9, 13, 24, 29, 42, 49 |
8, 12, 23, 27, 43, 47 |
7, 11, 22, 28, 44, 48 |
6, 15, 21, 26, 45 , 46 |
5, 13, 20, 35, 36, 50 |
4, 12, 19, 34, 37, 49 |
3, 11, 18, 32, 38, 47 |
2, 15, 17, 33, 39, 48 |
1, 14, 16, 31, 40, 46 |
|
2 |
5, 12, 17, 26, 44, 49 |
3, 11, 16, 30, 38, 48 |
2, 13, 19, 27, 42, 46 |
1, 15, 18, 31, 39, 47 |
4, 14, 24, 28, 45, 50 |
7, 14, 21, 32, 41, 50 |
6, 13, 20, 29, 36, 48 |
9, 15, 22, 33, 37, 49 |
10, 11, 23, 35, 40, 46 |
8, 12, 25, 34, 43, 47 |
|
3 |
2, 13, 24, 30, 37, 46 |
4, 15, 25, 31, 38, 47 |
7, 14, 22, 32, 39, 48 |
6, 12, 21, 33, 40, 49 |
1, 11, 23, 34, 41, 50 |
3, 12, 16, 35, 42, 46 |
10, 13, 17, 26, 43, 47 |
5, 14, 18, 27, 44, 48 |
8, 15, 19, 28, 45, 49 |
9, 11, 20, 29, 36, 50 |
|
4 |
3, 15, 17, 34, 38, 50 |
5, 14, 16, 33, 39, 49 |
6, 13, 18, 32, 40, 48 |
10, 13, 19, 31, 41, 47 |
2, 12, 20, 30, 42, 46 |
4, 13, 21, 35, 43, 50 |
8, 14, 25, 29, 44, 49 |
1, 15, 24, 28, 45, 48 |
7, 11, 23, 27, 36, 47 |
2, 13, 22, 26, 37, 46 |
|
5 |
4, 11, 18, 33, 39, 47 |
6, 15, 19, 32, 40, 48 |
5, 12, 20, 31, 41, 49 |
2, 14, 21, 30, 42, 50 |
3, 13, 22, 29, 43, 46 |
10, 11, 23, 28, 44, 47 |
9, 15, 24, 34, 45, 48 |
6, 14, 25, 35, 36, 49 |
4, 12, 16, 28, 37, 50 |
3, 12, 17, 27, 38, 46 |
|
6 |
9, 12, 24, 31, 40, 48 |
7, 13, 25, 30, 41, 49 |
10, 11, 22, 29, 42, 50 |
8, 11, 23, 28, 43, 46 |
7, 12, 20, 27, 44, 47 |
9, 14, 21, 26, 45, 48 |
1, 13, 19, 35, 36, 49 |
2, 12, 18, 34, 37, 50 |
5, 14, 17, 33, 38, 46 |
4, 15, 16, 32, 39, 47 |
|
7 |
6, 14, 16, 30, 41, 49 |
8, 12, 17, 29, 42, 50 |
9, 13, 18, 28, 43, 46 |
5, 15, 19, 27, 44, 47 |
8, 11, 20, 26, 45, 48 |
1, 13, 21, 35, 36, 49 |
2, 12, 22, 34, 37, 50 |
4, 15, 23, 33, 38, 46 |
3, 13, 24, 32, 39, 47 |
5, 11, 25, 31, 40, 48 |
|
8 |
7, 13, 25, 29, 42, 50 |
10, 11, 24, 28, 43, 49 |
1, 14, 23, 27, 44, 48 |
3, 12, 22, 26, 45, 47 |
9, 13, 21, 35, 36, 46 |
2, 14, 20, 34, 37, 50 |
5, 12, 19, 33, 38, 49 |
7, 11, 18, 32, 39, 48 |
1, 15, 17, 31, 40, 47 |
6, 14, 16, 30, 41, 46 |
|
9 |
8, 15, 16, 28, 43, 46 |
1, 14, 17, 27, 44, 47 |
4, 15, 18, 26, 45, 48 |
9, 13, 19, 35, 36, 49 |
10, 15, 20, 34, 37, 50 |
8, 11, 21, 33, 38, 46 |
3, 13, 22, 32, 39, 47 |
10, 14, 23, 31, 40, 48 |
6, 12, 24, 30, 41, 49 |
7, 13, 25, 29, 42, 50 |
Задания для выполнения контрольной работы
1. В цилиндре находится воздух при давлении Р1= 5*105 Па и температуре t1= 4000С. От воздуха отнимается тепло при постоянном давлении таким образом, что в конце процесса устанавливается температура t2=0°С. Объем цилиндра, в котором находится воздух, равен 0,4 м3. Определить количество отнятой теплоты, конечный объем воздуха, изменение внутренней энергии и совершенную работу сжатия.
2. 4 кг кислорода с начальным давлением Р1=1,2 МПа и начальной температурой t1= -10°С расширяется адиабатно до конечного давления Р2=0,2 МПа. Определить объем и температуру воздуха в конце расширения, работу расширения и изменение внутренней энергии, если показатель адиабаты.
3. 1 кг азота с начальным давлением Р1=0,2 МПа и начальной температурой t1=60°C сжимается политропно до конечной температуры t2=520°C. Определить работу сжатия, изменение внутренней энергии и количество отведенной теплоты от азота, если показатель политропы n=1,35.
4. В одноступенчатом компрессоре сжимается адиабатно двуокись углерода до Р2=0,5 МПа. Начальная температура газа t1=-50C и давление Р1=0,1 МПа. Определить работу, затраченную на сжатие 1 кг двуокиси углерода и конечную температуру.
5. В одноступенчатом компрессоре сжимается политропно воздух до конечного давления Р2=0,6 МПа. Начальная температура воздуха t1=17°C и давление Р1=0,2 МПа. Определить конечную температуру воздуха и работу, затраченному на сжатие 1 кг воздуха, если показатель политропы n= 1,25.
6. Кислород при температуре t1 = 20 °C должен быть охлажден посредством адиабатного расширения до температуры t2 = – 30 °C. Конечное давление кислорода при этом должно составлять 0,1 МПа. Определить начальное давление кислорода Р1 и работу расширения 1 кг кислорода.
7. При адиабатном расширении 1 кг окиси углерода температура его падает на ∆t= 100°C. Какова полученная в процессе расширения работа и сколько теплоты следовало бы подвести к газу, чтобы ту же работу получить в изотермическом процессе?
8. Воздух в количестве 1 кг политропно расширяется от Р1= 1,2 МПа до 0,2 МПа, причем объем его увеличился в 4 раза; начальная температура воздуха равна t1=120 °C. Определить показатель политропы, начальный и конечный объемы, конечную температуру и работу расширения.
9. Азот в количестве 12 кг при температуре t = 27 °C изотермически сжимается до тех пор, пока давление не становится равным 4 МПа. На сжатие затрачивается работа L = –6 МДж. Найти начальные давление и объем, конечный объем и теплоту, отведенную от азота.
10. Воздух при температуре t1= 120 °C изотермически сжимается так, что его объем становится равным 0,25 начального, а затем расширяется по адиабате до начального давления. Определить температуру воздуха в конце адиабатного расширения. Представить процессы расширения и сжатия в диаграммах Р-v и T-s.
11. В процессе политропного расширения воздуха температура его уменьшилась от t1=25°С до t2= -37°С. Начальное давление воздуха p1=0,4 МПа, количество его М=2 кг. Определить изменение энтропии в этом процессе, если известно, что количество подведенной теплоты составляет 89,2 кДж.
12. Найти приращение энтропии 3 кг воздуха; а) при нагревании его по изобаре от 0 до 400°С; б) при нагревании его изохоре от 0 до 880°С; в) при изотермическом расширении с увеличением объема в 16 раз.
13. 10 м3 воздуха, находящегося в начальном состоянии при нормальных условиях, сжимают до конечной температуры t2= 400°С. Сжатие производится: а) изохорно; б) изобарно; в) адиабатно; г) политропно с n= 2,2. Считая значение энтропии при нормальных условиях равным нулю, определить энтропию воздуха в конце каждого сжатия.
14. Некоторое количество окиси углерода, имеющей при нормальных физических условиях объем 7 м3, расширяется с понижением температуры от 50 до 20°С. Начальное давление равно 40 ат. Определить показатель политропы и изменение энтропии газа ∆S, если от него отведено в процессе Q=300 кДж теплоты.
15. 1 м3 кислорода, находящегося в начальном состоянии при нормальных условиях, сжимают до конечной температуры t2= 250°С. Сжатие производится: а) изохорно; б) изобарно; в) адиабатно; г) политропно с n= 1,2. Считая значение энтропии при нормальных условиях равным нулю, определить энтропию воздуха в конце каждого сжатия
16. Некоторая масса газа занимает объем V1 при давлении Р1 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 политропы n.
17. Воздух в компрессоре сжимается по политропе (n = 1,25) от 1*10^5 до 8*10^5 Па; начальная температура воздуха t1= 5 °C. После сжатия воздух проходит через холодильник, охлаждаемый холодной водой, начальная температура которой tв1 = 10 °C, а конечная равна tв2 = 18 °C. Определить часовой расход охлаждающей воды, если производительность компрессора 1000 м3/ч при нормальных физических условиях, а воздух в холодильнике изобарно охлаждается до t3= 30 °C.
18. 50 кг льда с начальной температурой -5°С помещены в воздух с температурой +15°С. Считая, что образующаяся при таянии вода нагреется до температуры воздуха, определить увеличение энтропии, происходящее в результате этого процесса. Теплота таяния льда λ=333 кДж/кг, теплоемкость льда ср=2,03 кДж/(кг×К). Теплоемкость воды принять равной 4,187 кДж/(кг×К).
19. Уходящие газы котельной установки проходят через воздухоподогреватель. Начальная температура газов tг1 = 300 °C, конечная tг2 = 160 °C; расход газов равен 900 кг/ч. Начальная температура воздуха составляет tв1 = 15 °C, а расход его равен 800 кг/ч. Определить температуру нагретого воздуха tв2, если потери тепла в воздухоподогревателе составляет 4 %. Средние теплоемкости (cp) для газов и воздуха принять соответственно равными 1,0467 и 1,0048кДж/(кг К).
20. Для использования теплоты газов, уходящих из топок паровых котлов, в газоходах устанавливают воздухоподогреватели. Воздух нагревается в воздухоподогревателе от tв1=20°C до tв2= 250°C, а продукты сгорания охлаждаются при этом от tг1=350°С до tг2=160°С. Объемный состав продуктов сгорания следующий: СО2-12%, О2 – 6%, Н2О – 1%, N2 – 81%. Определить объемный расход воздуха Vв, м3/час, если расход продуктов сгорания Vг=66*103м3/час.
21 В цикле Карно температура горячего источника Т′=427°С, температура холодного источника Т″=27°С, давление воздуха в начале цикла 2 МПа, а в конце адиабатного расширения – 0,1 МПа. Определить(в расчете на 1 кг воздуха) параметры состояния воздуха в характерных точках цикла, работу, термический КПД цикла и количество подведенной и отведенной теплоты.
22. В цикле Карно температура горячего источника Т′=627°С, температура холодного источника Т″=27°С, давление воздуха в начале цикла 9 МПа, а в конце адиабатного расширения – 0,15 МПа. Определить (в расчете на 1 кг воздуха) параметры состояния воздуха в характерных точках цикла, работу, термический КПД цикла и количество подведенной и отведенной теплоты.
23. В цикле Карно температура горячего источника Т′=527°С, температура холодного источника Т″=27°С, давление воздуха в начале цикла 3 МПа, а в конце адиабатного расширения – 0,05 МПа. Определить (в расчете на 1 кг воздуха) параметры состояния воздуха в характерных точках цикла, работу, термический КПД цикла и количество подведенной и отведенной теплоты.
24. В цикле Карно температура горячего источника Т′=327°С, температура холодного источника Т″=17°С, давление воздуха в начале цикла 1,5 МПа, а в конце адиабатного расширения – 0,05 МПа. Определить (в расчете на 1 кг воздуха) параметры состояния воздуха в характерных точках цикла, работу, термический КПД цикла и количество подведенной и отведенной теплоты.
25. В цикле Карно температура горячего источника Т′=527°С, температура холодного источника Т″=37°С, давление воздуха в начале цикла 4 МПа, а в конце адиабатного расширения – 0,2 МПа. Определить (в расчете на 1 кг воздуха) параметры состояния воздуха в характерных точках цикла, работу, термический КПД цикла и количество подведенной и отведенной теплоты.
26. 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 (Р, t, i, s) в начальном и конечном состояниях, количество отведенной теплоты от пара, изменение внутренней энергии и работу сжатия. Изобразить процесс в диаграммах i-s и T-s.
27. Водяной пар с начальным давлением Р1= 5 МПа и начальной температурой t1= 350°C расширяется адиабатно до давления Р2= 0,01 МПа. Определить параметры пара в начальном и конечном состояниях (Р, t, i, s) , количество отведенной теплоты от пара, изменение внутренней энергии и работу расширения. Изобразить процесс в диаграммах i-s и T-s.
28. В пароперегреватель котельного агрегата поступает влажный пар в количестве 18кг/с. Определить сообщаемое пару количество теплоты, необходимое для перегрева пара до температуры 560°С, если степень сухости пара перед входом в пароперегреватель х= 0,98, а давление пара в пароперегревателе Р= 10 МПа. Определить также изменение внутренней энергии и параметры пара в начале и конце процесса (Р, t, i, s). Изобразить процесс в диаграммах i-s и T-s.
29. Водяной 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 (Р, t, i, s), изменение внутренней энергии, количество переданной теплоты пару и работу расширения. Изобразить процесс в диаграммах i-s и T-s.
30. Перегретый водяной пар с начальным давлением Р1=5 МПа и температурой t1= 500°C охлаждается до полной конденсации пара. Определить параметры пара в начальном и конечном состояниях(Р, t, i, s, х), изменение внутренней энергии, количество переданной теплоты пару и работу расширения. Изобразить процесс в диаграммах i-s и T-s.
31. С помощью i-s- диаграммы водяного пара определить состояние водяного пара, его параметры в конце процесса нагрева (х, t, i,s) при Р = 2 МПа , если на его получение из воды с температурой 0 °С было затрачено 2400 кДж/кг теплоты. Изобразить процесс в диаграммах i-s и T-s.
32. Водяной пар с начальным давлением P1 = 10 МПа и степенью сухости x0 = 0,95 поступает в пароперегреватель парового котла, где его температура увеличивается на Δt = 150 °С. После пароперегревателя пар изоэнтропно расширяется в турбине до давления P2 = 4 кПа. Определить по i-s – диаграмме количество теплоты (на 1 кг пара), подведенное в пароперегревателе, и степень сухости в конце расширения. Изобразить процесс в диаграммах i-s и T-s.
33. Влажный насыщенный водяной пар с параметрами Р1 = 0,1 МПа и x1 = 0,8 нагревается при постоянном давлении до состояния сухого насыщенного пара. Определить количество теплоты, изменение внутренней энергии и параметры состояния пара в начале и конце процесса (Р, t, i, s, х). Изобразить процесс в диаграммах i-s и T-s.
34. Перегретый пар при давлении Р1= 2 МПа и температуре t1 = 500 °С расширяется по адиабате до Р2 = 0,01 МПа. Определить по i-s диаграмме параметры состояния пара в начале и конце процесса (Р, t, i, s, х). , изменение внутренней энергии, работу расширения L1-2 и техническую работу L'1-2. Изобразить процесс в диаграммах i-s и T-s.
35. Энтальпия влажного насыщенного пара при давлении Р1 = 1,5 МПа составляет ix = 2600 кДж/кг. Как изменится его состояние, если к 1 кг пара будет подведено 50 кДж/кг теплоты при постоянном давлении? Определить по i-s диаграмме параметры состояния пара в начале и конце процесса (Р, t, i, s, х). , изменение внутренней энергии, работу расширения l1-2. Изобразить процесс в диаграммах i-s и T-s.
36. Воздух, имеющий параметры: j =40%, t= 22°С и расход 1000 кг/час нагревается в поверхностном теплообменнике до t=38°С. Определить энтальпию и относительную влажность воздуха после нагрева и полный расход теплоты. Изобразить процесс в id – диаграмме влажного воздуха.
37. Воздух с параметрами: относительная влажность j= 40%, температура t= 22°С охлаждается в поверхностном теплообменнике до t = 5°С. Определить количество отведенной теплоты и отведенной влаги, если расход воздуха составляет 1000 кг/час. Изобразить процесс в id – диаграмме влажного воздуха.
38. Для осушивания воздуха его продувают через слой вещества, поглащающего влагу. Начальное состояние воздуха задано параметрами:t= 15°C, d= 8 г/кг. Определить температуру воздуха на выходе из подсущивающего вещества, если воздух при этом имеет влагосодержание d=2 г/кг с.в. Изобразить процесс в id – диаграмме влажного воздуха.
39. Наружный воздух имеющий температуру t = 20 °С и влагосодержание d = 6 г/кг, подогревается до температуры 50 °С. Определить относительную влажность наружного и подогретого воздуха и количество теплоты, затраченное на нагрев воздуха. Изобразить процесс подогрева воздуха в диаграмме i-d.
40. Воздух с параметрами: относительная влажность φ= 40%, температура точки росы tр=10°С, поступает в камеру сушки, где, за счет испарения влаги с влажной поверхности, происходит его полное насыщение. Процесс протекает без теплообмена с окружающей средой. Определить количество влаги, полученное 1 кг воздуха с помощью i-d – диаграммы. Изобразить процесс увлажнения воздуха в диаграмме i-d.
41. В сушильной камере производится подсушка топлива воздухом при атмосферном давлении. От начального состояния с температурой t= 20°С и относительной влажностью j=40% воздух предварительно подогревается до температуры t=80°С и далее направляется в сушилку, где в процессе осушивания топлива охлаждается до t= 35°С. Рассчитать необходимое количество теплоты для испарения 1 кг влаги по id- диаграмме. Изобразить процесс подогрева и увлажнения воздуха в диаграмме i-d.
42. В сушильную камеру поступает воздух при температуре t2 =40°С, который был предварительно нагрет в калорифере. В калорифер воздух забирается из окружающей среды с t1=200С и относительной влажностью φ=70%. Из сушильной камеры воздух выходит полностью насыщенный. Процесс сушки протекает без теплообмена с окружающей средой. Определить количество теплоты, затраченное воздухом на удаление единицы массы влаги. Изобразить процессы подогрева и увлажнения воздуха в диаграмме i-d.
43. В процессе смешивания двух потоков А и В воздуха с параметрами: А –температура tА= 20°С; относительная влажность φА = 60%, масса mА= 4 кг; В – температура tВ = 40°С, температура точки росы tр =20°С, масса mВ= 2 кг , образуется смесь, параметры которой, влагосодержание dсм и энтальпию iсм, требуется определить с помощью тепло-влажностного баланса и графическим способом. Изобразить процесс смешивания воздуха в диаграмме i-d.
44. В процессе смешивания двух потоков А и В воздуха с параметрами: А – относительная влажность φА = 50%, температура точки росы tр =10°С масса mА= 3 кг; В – температура tВ = 40°С, парциальное давление водяных паров рвп =15 мм.рт.ст, масса mВ= 2 кг, образуется смесь, параметры которой, влагосодержание dсм и энтальпию iсм, требуется определить с помощью тепло-влажностного баланса и графическим способом. Изобразить процесс смешивания воздуха в диаграмме i-d.
45. В процессе смешивания двух потоков А и В воздуха с параметрами: А – температура мокрого термометра tм= 15°С, температура точки росы tр =10°С масса mА= 3 кг; В – температура tВ = 50°С, парциальное давление водяных паров рвп =20 мм.рт.ст, масса mВ= 4 кг , образуется смесь, параметры которой, влагосодержание dсм и энтальпию iсм, требуется определить с помощью тепло-влажностного баланса и графическим способом. Изобразить процесс смешивания воздуха в диаграмме i-d.
46. Воздух из резервуара с постоянным давлением Р1 =1 МПа и температурой t1 = 15° C вытекает в атмосферу через трубку с внутренним диаметром 10 мм. Найти скорость истечения воздуха и его секундный массовый расход. Атмосферное давление принять равным 0,1 МПа. Процесс расширения считать адиабатным.
47. В резервуаре, заполненном кислородом, поддерживается давление Р1=5 МПа. Газ вытекает через суживающее сопло в среду с давлением 4 МПа. Начальная температура кислорода 100°С. Определить скорость истечения и расход газа, если площадь выходного сечения f=20 мм2. Процесс расширения считать адиабатным.
48. В резервуаре, заполненном азотом, поддерживается давление Р1=2 МПа. Газ вытекает через суживающее сопло в атмосферу с давлением 0,1 МПа. Начальная температура азота 80°С. Определить скорость истечения и расход газа, если площадь выходного сечения f=10 мм2. Процесс расширения считать адиабатным.
49. Воздух из резервуара с давлением Р1 =2 МПа и температурой t1 = 35° C вытекает в атмосферу через трубку с внутренним диаметром 20 мм. Найти скорость истечения воздуха и его секундный массовый расход. Атмосферное давление принять равным 0,1 МПа. Процесс расширения считать адиабатным.
50. В резервуаре, заполненном кислородом, поддерживается давление Р1=5 МПа. Газ вытекает через суживающее сопло в среду с давлением 0,1 МПа. Начальная температура кислорода 100°С. Определить скорость истечения и расход газа, если площадь выходного сечения f=20 мм2. Процесс расширения считать адиабатным.
Автор страницы: admin