Курс практичксих занятий по инженерной термодинамики. параметры состояния тела

• Название: параметры состояния тела
• Дата: 05.11.2022
• Размер: 1.52 Mb.
• Имя файла: Курс практичксих занятий по инженерной термодинамики.doc
• Тип: Занятие; #770814
• страница: 5 из 7

6.4. B сосуде A находится 100 л водорода при давле­нии 1,5 MПа и температуре 1200° C, a в сосуде В - 50 л азотa при давлении 3 МПа и температуре 200^° C. Найти давление и температуру, которые установятся после соединения сосудов при условии отсутствия теп­лообмена c окpужающей средой.
6.5. В сборном газоходе котельной смешиваются уходящие газы трех котлов, имеющие атмосферное давление. Для упрощения принимается, что эти газы имеют одинаковый состав, а именно: СО₂ = 11,8%; О₂ = 6,8 %; N₂ = 75,6 %, H₂ O =5,8% Часовые расходы газов составляют V₁ = 7100 м^з/ч; V₂ = 2600 м³/ч; V₃ = 11 200 м³/ч, а температуры газов соответственно t₁ = 170° C; t₂ = 220° C; t₃ = 120° C. Определить температуру газов после смешения и их объемный расход через дымовую трубу при этой температуре.

6.6. B газоходе смешиваются три газовых потока, имеющих одинаковое давление, равное 0,2 МПа. Первый поток представляет собой азот c объемным расходом V₁ = = 8200 м³/ч при температуре 200° C, второй поток -двуокись углерода c расходом 7600 м³/ч при температуре 500° C и третий поток - воздух c расходом 6400 м³/ч при температуре 800° C. Найти температуру газов после смешения и их объем­ный расход в общем газопроводе.

6.7. Уходящие газы из трех паровых котлов при давлeнии 0,1 МПа смешиваются в сборном газоходе и через дымoвую трубу удаляются в атмосферу. Объемный состав уходящих газов из отдeльных котлов следующий:

из пеpвого : СО₂=10,4%; 0₂=7,2%; N₂=77,0%; Н₂0 = 5,4%;

из второго: СО₂=11,8 %;0₂=6,9 %;N₂=7,6 %; Н₂0 = 5,8%;

из третьего: СО₂ = 12,0%; 0₂ = 4,1%; N₂ = 77,8%; Н₂0 = 6,1%.

Часовые расходы газов составляют M ₁ = 12 000 кг/ч; M ₂ = 6500 кг/ч; М_З = 8400 кг/ч, a температyры газов соответственно t₁ = 130° C; t₂ = 180°С; t₃ = 200° C. Определить температуру уходящих газов после сме­шения в сборном газоходе. Принять, что мольные тепло­емкости этих газов одинаковы.

6.8. Продукты сгорания из газохода парового котла в количестве 400 кг/ч при температуре 900° C должны быть охлаждены до 500° C и направлены в сушильную установку. Газы охлаждаются смешением газового по­тока c потоком воздуха при температуре 20° C. Давление в обоих газовых потоках одинаковое. Определить часовой расход воздуха, если известно, что R_газ = R_возд. Теплоемкость продуктов сгорания при­нять равной теплоемкости воздуха.


Задачи к теме: «Основные газовые процессы. Изохорный процесс»
1. Газ при давлении р₁=1 МПа и температуре t₁=20° С нагревается при постоянном объеме до t₂ = 300^е С. Найти конечное давление газа.

2. В закрытом сосуде емкостью V = 0,3 м³ содер­жится 2,75 кг воздуха при давлении р₁ = 0,8 МПа и температуре t= 25° С. Определить давление и удельный объем после охлажде­ния воздуха до 0^˚° С.

3. В закрытом сосуде заключен газ при разреже­нии р₁= 6667 Па и температуре t₁ = 70°С. Показание барометра —101 325 Па. До какой температуры нужно охладить газ, чтобы разрежение стало р₂ = 13332 Па?

4. В закрытом сосуде заключен газ при давлении р₁ = 2,8 МПа и температуре t₁ = 120° С.

Чему будет равно конечное давление р₂, если темпе­ратура снизится до t₂ = 25 °С?

5. В закрытом сосуде находится газ при разреже­нии р₁ = 2666 Па и температуре t₁= 10° С. Показание барометра— 100 кПа. После охлаждения газа разреже­ние стало равным 20 кПа.

Определить конечную температуру газа t₂.

6. До какой температуры t₂ нужно нагреть газ при v = соnst, если начальное давление газа р₁ = 0,2 МПа, а температура t₁ = 20 ° С, а конечное давление р₂ = 0,5 МПа.

7. В закрытом сосуде емкостью V = 0,6 м³ содер­жится воздух при давлении р₁ = 0,5 МПа и темпера­туре t₁ = 20° С. В результате охлаждения сосуда воздух, содержащийся в нем, теряет 105 кДж. Принимая теплоемкость воздуха постоянной, определить, какое давление и какая температура устанавливаются после этого в сосуде.

8. В закрытом сосуде емкостью V = 0,5 м³ содер­жится двуокись углерода при р₁ = 0,6 МПа и t₁ = 527 °С. Как изменится давление газа, если от него отнять 420 кДж? Принять зависимость с = f (t ) линейно й.

9. Сосуд емкостью 90 л содержит воздух при давле­нии 0,8 МПа и температуре 30° С.

Определить количество теплоты, которое необходимо сообщить воздуху, чтобы повысить его давление при v = соnst до 1,6 МПа. Принять зависимость с = f (t ) нелинейной.

10. До какой температуры нужно охладить 0,8 м³ воздуха с начальным давлением 0,3 МПа и температурой 15 °С, чтобы давление при постоянном объеме понизилось до 0,1 МПа? Какое количество теплоты нужно для этого отвести? Теплоемкость воздуха принять постоянной.

11. Сосуд объемом 60 л заполнен кислородом при давлении р₁ = 12,5 МПа.

Определить конечное давление кислорода и количество сообщенной ему теплоты, если начальная температура кислорода t₁= 10°С, а конечная t₂ = 30° С. Теплоем­кость кислорода считать постоянной.

12. В калориметрической бомбе емкостью 300 см³ находится кислород при давлении

р₁ = 2,6 МПа и тем­пературе t₁ = 22° С. Найти температуру кислорода t₂ после подвода к нему теплоты в количестве 4,19 кДж, считая зависимость теплоемкости от температуры линейной.

13. Сосуд вместимостью V₁ =200 л содержит кислород при абсолютном давлении р₁=1000 кПа и температуре t₁=47°С. Определить массу воздуха, конечную температуру, изменение энтропии и количество теплоты, которое необходимо подвести, чтобы повысить давление в процессе при постоянном объеме до р₂=2000 кПа. Удельная теплоемкость-величина переменная.

14. В баллоне вместимостью 15 л содержится воздух под давлением 0,4 МПа и при температуре 30 °С. Какова температура воздуха в результате подвода к нему 16 кДж теплоты? Удельная изохорная теплоемкость С_{v m}=736 Дж/(кг · К).

15. Какое количество теплоты нужно сообщить СО₂, содержащемуся в баллоне объемом

0,8 м³, для повышения давления от 0,1 до 0,5 МПа, принимая С_v=838 Дж/(кг· К).

16. В пусковом баллоне дизеля находится воздух под давлением р₁=2,4 МПа и при температуре Т₁=500 К. Найти давление в баллоне при охлаждении воздуха в нем до 15°С и количество выделенной при этом теплоты, если вместимость баллона 0,5 м³ , а удельная теплоемкость С_vm=726 Дж/(кг · К).
Задачи к теме: «Основные газовые процессы. Изобарный процесс»
1. Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы нагреть 2 м³ воздуха при постоянном избыточном давлении р = 0,2 МПа от t₁ = 100° С до t₂ = 500° С? Какую работу при этом совершит воздух? Давление атмосферы принять равным 101 325 Па.

2. Определить количество теплоты, необходимое для нагревания 2000 м³ воздуха при постоянном давлении р = 0,5 МПа от t₁ = 150° С до t₂ = 600° С. Зависимость теплоемкости от температуры считать нелинейной.

3. В установке воздушного отопления внешний воздух при t₁ = — 15° С нагревается в калорифере при р = соnst до 60° С. Какое количество теплоты надо за­тратить для нагревания 1000 м³ наружного воздуха? Теплоемкость воздуха считать постоянной.

Давление воздуха принять равным 101 325 Па.

4. В цилиндре находится воздух при давлении р = 0,5 МПа и температуре t₁ = 400° С. От воздуха отнимается теплота при постоянном давлении таким образом, что в конце процесса устанавливается темпера­тура t₂ ⁼ 0° С. Объем цилиндра, в котором находится воздух, равен 400 л. Определить количество отнятой теплоты, конечный объем, изменение внутренней энергии и совершенную работу сжатия. Зависимость теплоемкости от темпера­туры считать нелинейной.

5. 0,2 м³ воздуха с начальной температурой 18° С подогревают в цилиндре диаметром 0,5 м при постоянном давлении р = 0,2 МПа до температуры 200° С.

Определить работу расширения и количество затраченной теплоты, считая зависимость теплоемкости от температуры линейной.

6. К 1 м³ воздуха, находящемуся в цилиндре со свободно движущимся нагруженным поршнем, подво­дится при постоянном давлении 335 кДж теплоты. Объем воздуха при этом увеличивается до 1,5 м³. Начальная температура воздуха равна 15° С.

Какая устанавливается в цилиндре температура и какова работа расширения? Зависимость теплоемкости от температуры считать линейной.

7. 2 м³ воздуха с начальной температурой t₁= 15°С расширяются при постоянном давлении до 3 м³ вследствие сообщения газу 837 кДж теплоты. Определить конечную температуру, давление газа в процессе и работу расширения.

8. К газообразным продуктам сгорания, находя­щимся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, подводится при постоянном давлении столько теплоты, что температура смеси поднимается с 500 до 1900 ° С. Состав газовой смеси следующий: m_СО2 = 15%; m_О2 = 5%; m_Н2О = 6%; m_N2 = 74%. Найти количество теплоты, подведенной к 1 кг газо­образных продуктов сгорания, считая теплоемкость нели­нейно зависящей от температуры.

9. Газовая смесь, имеющая следующий массовый -состав: СО₂ = 14%; О₂ = 6%; N₂ = 75%; Н ₂ О = 5%, нагревается при постоянном давлении от t₁= 600° С до t₁ = 2000° С.

Определить количество теплоты, подведенной к 1 кг газовой смеси. Зависимость теплоемкости от температуры принять нелинейной.

10. Азот массой 0,5 кг расширяется по изобаре при давлении 0,3 МПа так, что температура его повышается от 100 до 300°С. Найти конечный объем азота, совершенную им работу и подведенную теплоту.

11. Воздуху сообщается 42 кДж теплоты при постоянном давлении. Найти совершенную при этом работу, если С_Рm=1,01 кДж / (кг· К).

12. Воздух при начальных условиях V₁=0,05 м³, Т₁=850 К и р=3 МПа расширяется при постоянном давлении до объема V₂=0,10 м³. Найти конечную температуру, подведенную теплоту, изменение внутренней энергии и работу изменения объема.

13. В цилиндре двигателя V₁=500 л находится воздух при избыточном давлении р_изб=3900 кПа и t₁=1500°С. Атмосферное давление 100 кПа. От воздуха отнимается количество теплоты при р= соnst до t₂=200 °С. Определить массу газа, конечный объем, изменение внутренней энергии, количество отнятой теплоты, совершенную над газом работу сжатия и изменение энтропии.
Задачи к теме: «Основные газовые процессы. Изотермический процесс»
1. 1 кг воздуха при температуре t₁ = 30°С и на­чальном давлении р₁ = 0,1 МПа сжимается изотермически до конечного давления р₂ = 1 МПа. Определить конечный объем, затрачиваемую работу и количество теплоты, отводимой от газа.

2. Воздух в количестве 0,5 кг при р₁ = 0,5 МПа и t₁= 30°С расширяется изотермически до пятикратного объема. Определить работу, совершаемую газом, конечное давление и количество теплоты, сообщаемой газу.

3. Для осуществления изотермического сжатия 0,8 кг воздуха при р₁ = 0,1 МПа и t₁= 25° С затрачена работа в 100 кДж. Найти давление р₂ сжатого воздуха и количество теплоты, которое необходимо при этом отвести от газа?

4. 8 м³ воздуха при р₁ = 0,09 МПа и t₁ = 20 ° С сжимаются при постоянной температуре до 0,81 МПа. Определить конечный объем, затраченную работу и количество теплоты, которое необходимо отвести от газа.

5. При изотермическом сжатии 0,3 м³ воздуха с начальными параметрами р₁ = 1 МПа и t₁= 300° С отводится 500 кДж теплоты. Определить конечный объем V₂ и конечное давление р₂.

6. Воздух при Давлении р,= 0,1 МПа и температуре t₁ = 27° С сжимается в компрессоре до р₂ = 3,5 МПа. Определить величину работы L, затраченной на сжатие 100 кг воз­духа, если воздух сжимается изо­термически.

7. Воздуху в количестве 0,1 м³ при р₁ = 1 МПа и t₁= 200° С сообщается 125 кДж теплоты; температура его при этом не изменяется. Определить конечное давление р₂, конечный объем V₂ и получаемую работу L.

8. При изотермическом сжатии 2,1 м³ азота, взя­того при р₁=0,1 МПа, от газа отводится 335 кДж. Найти конечный объем V₂, конечное давление р₂ и затраченную работу L.

9. 0,5 м³ кислорода при давлении р₁ = 1 МПа и температуре t₁ = 30° С сжимаются изотермически до объема в 5 раз меньше начального. Определить объем и давление кислорода после сжатия, работу сжатия и количество теплоты, отнятого у газа.

10. 10 кг воздуха при давлении р₁ = 0,12 МПа и температуре t₁ = 30° С сжимаются изотермически; при этом в результате сжатия объем увеличивается в 2,5 раза. Определить начальные и конечные параметры, коли­чество теплоты, работу и изменение внутренней энергии.

11. Воздух массой 10 кг расширяется изотермически при t₁=400° С от начального давления

р₁=800 кПа до конечного объема V₂=5 м³. Определить начальный объем, конечное давление, работу расширения, изменение энтропии, энтальпии и внутренней энергии.

12. При изотермическом сжатии азота массой 2,1 кг, взятого при 60°С и 0,1 МПа, отводится 340 кДж теплоты. Найти конечный объем и конечное давление.

13. От воздуха объемом 0,1 м³ при начальном давлении 1 МПа и постоянной температуре отводится 126 кДж теплоты. Найти конечные давление и объем.

14. Воздух с начальным объемом 8 м³ при давлении 90 кПа и температуре 20°С изотермически сжимается до давления 0,8 МПа. Найти конечный объем и работу изменения объема.

15. Объем воздуха массой 1 кг при 40°С изотермически увеличен в 1,5 раза. Найти удельную работу изменения объема и подведенную теплоту.

16. Начальное состояние газа определяется параметрами р₁=1 МПа и v₁=0,5 м³/кг. Построить в осях р – v изотерму расширения.

17. Начальное состояние газа определяется параметрами р₁=50 кПа и v₁=0,5 м³/кг. Построить в осях р – v изотерму сжатия.

18. В компрессоре сжимается воздух массой 2 кг при постоянной температуре 200°С от р₁=0,1 МПа до р₂=2,5 МПа. Найти массу воды m_в, необходимую для охлаждения сжимаемого воздуха, если начальная температура воды 15 °С, а конечная 50°С, удельная теплоемкость воды С_в=4,19 кДж / (кг· К).
Задачи к теме: « Основные газовые процессы. Адиабатный процесс»
1. 1 кг воздуха при начальной температуре t₁ = 30° С и давлении р₁ = 0,1 МПа сжимается адиабатно до конечного давления р₂ = 1 МПа.

Определить конечный объем, конечную температуру и затрачиваемую работу.

2. 1 кг воздуха при температуре t₁= 15° С и на­чальном давлении р₁ = 0,1 МПа адиабатно сжимается до 0,8 МПа. Найти работу, конечный объем и конечную темпе­ратуру.

3. Воздух при давлении р₁ = 0,45 МПа, расши­ряясь адиабатно до 0,12 МПа, охлаждается до t₁= —45° С. Определить начальную температуру и работу, совер­шенную 1 кг воздуха.