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: 6 из 7

4. Воздух при температуре t₁ = 25° С адиабатно охлаждается до t₂ = —55° С; давление при этом падает до 0,1 МПа. Определить начальное давление и работу расширения 1 кг воздуха.

5. 0,8 м³ углекислого газа при температуре 1₁ = 20° С и давлении р₁ = 0,7 МПа адиабатно расширяются до трехкратного объема. Определить конечные параметры р₂ и t₂ и величину полученной работы L (k принять равным 1,28).

6. До какого давления нужно адиабатно сжать смесь воздуха и паров бензина, чтобы в результате повы­шения температуры наступило самовоспламенение смеси? Начальные параметры: р₁ = 0,1 МПа, t₁ = 15° С. Температура воспламенения смеси t₂⁼ 550° С; k = 1,39.

7. Адиабатным сжатием повысили температуру воз­духа в двигателе так, что она стала равной температуре воспламенения нефти; объем при этом уменьшился в 14 раз.

Определить конечную температуру и конечное давле­ние воздуха, если р₁ = 0,1 МПа и t₁ = 100° С.

8. Работа, затраченная на адиабатное сжатие 3 кг воздуха, составляет 471 кДж. Начальное состояние воздуха характеризуется параметрами: t₁ = 15° С; р₁ = 0,1 МПа.

Определить конечную температуру и изменение вну­тренней энергии.

9. В двигателе с воспламенением от сжатия воздух сжимается таким образом, что его температура подни­мается выше температуры воспламенения нефти.

Какое минимальное давление должен иметь воздух в конце процесса сжатия, если температура воспламене­ния нефти равна 800° С? Во сколько раз при этом умень­шится объем воздуха? Начальное давление воздуха р₁ = 0,1 МПа, началь­ная температура воздуха = 80°. Сжатие воздуха счи­тать адиабатным.

10. Объем воздуха при адиабатном сжатии в цилин­дре двигателя внутреннего сгорания уменьшается в 13 раз. Начальная температура воздуха перед сжатием t₁ = 77° С, а начальное давление р₁ = 0,09 МПа. Определить температуру и давление воздуха после сжатия.

11. 2 кг воздуха при давлении р₁ = 0,1 МПа и t₁ = 15° С адиабатно сжимаются в цилиндре компрессора до давления р₂ = 0,7 МПа. Найти конечную температуру сжатого воздуха и работу, затраченную на сжатие.

12. 1 м³ воздуха при давлении 0,095 МПа и началь­ной температуре 10° С сжимается по адиабате до 0,38 МПа. Определить температуру и объем воздуха в конце сжатия и работу, затраченную па сжатие.

13. 1 кг воздуха при температуре t₁ = 17° С сжи­мается адиабатно до объема .составляющего ¹/₅ начального, а затем расширяется изотермически до первоначального объема.

Определить работу, произведенную воздухом в резуль­тате обоих процессов.

14. Воздух при температуре t₁ = 20° С должен быть охлажден посредством адиабатного расширения до тем­пературы t₂ =—60° С. Конечное давление воздуха при этом должно составлять 0,1 МПа. Определить начальное давление воздуха р₁ и удель­ную работу расширения l.

15. В компрессор газотурбинной установки входит 5 кг воздуха с начальными параметрами: р₁=100 кПа и t₁=27° С. Воздух сжимается адиабатно до давления р₂=4000 кПа. Определить начальный и конечный объемы, конечную температуру, работу сжатия, изменение внутренней энергии и энтропии. Показатель адиабаты для идеального газа k=1,4.
Задачи к теме: «Основные газовые процессы. Политропный процесс»
1. 1 кг воздуха при р₁ = 0,5 МПа и t₁= 111° С расширяется политропно до давления р₂ = 0,1 МПа. Определить конечное состояние воздуха, изменение внутренней энергии, количество подведенной теплоты и полученную работу, если показатель политропы n = 1,2.

2. Воздух в количестве 3 м³ расширяется поли­тропно от р₁ = 0,54 МПа и t₁ = 45° С до р₂ = 0,15 МПа. Объем, занимаемый при этом воздухом, становится рав­ным 10 м³.

Найти показатель политропы, конечную температуру, полученную работу и количество подведенной теплоты.

3. 1,5 кг воздуха сжимают политропно от р₁=0,09 МПа и t₁=18°С до р₂=1 МПа; температура при этом повышается до t₂=125° С. Определить показатель политропы, конечный объем, затраченную работу и количество отведенной теплоты.

4. 5 м³ воздуха при давлении р₁ = 0,4 МПа и тем­пературе t₁= 60° С расширяются по политропе до трех­кратного объема и давления р₂ =0,1 МПа.

Найти показатель политропы, работу расширения, количество сообщенной извне теплоты и изменение вну­тренней энергии.

5. В процессе политропного сжатия затрачивается работа, равная 195 кДж, причем в одном случае от газа отводится 250 кДж, а в другом — газу сообщается 42 кДж.

Определить показатели обеих политроп.

6. 1,5 м³ воздуха сжимаются от 0,1 МПа и 17 ° С до 0,7 МПа; конечная температура при этом равна 100° С. Какое количество теплоты требуется отвести, какую работу затратить и каков показатель политропы?

7. 0,01 м³ воздуха при давлении р₁ = 1 МПа и температуре t₁=25°С расширяется в цилиндре с по­движным поршнем до 0,1 МПа.

Найти конечный объем, конечную температуру, ра­боту, произведенную газом, и подведенную теплоту, если расширение в цилиндре происходит: а) изотермически, б) адиабатно и в) политропно с показателями n= 1,3.

8. Горючая смесь в цилиндре двигателя, имеющая температуру t₁ = 100° С и давление р₁ = 0,09 МПа, подвергается сжатию по политропе с показателем n=1,33. Определить конечное давление и степень сжатия в мо­мент, когда температура достигнет 400° С.

9. Воздух расширяется по политропе, совершая при этом работу, равную 270 кДж, причем в одном слу­чае ему сообщается 420 кДж теплоты, а в другом — от воздуха отводится 92 кДж теплоты. Определить в обоих случаях показатели политропы.

10. 20 м³ воздуха при давлении р₁ = 0,1 МПа и температуре t₁ = 18°С сжимают по политропе до р₂ = 0,8 МПа, причем показатель политропы n = 1,25. Какую работу надо затратить для получения 1 м³ сжатого воздуха и какое количество теплоты отводится при сжатии?

11. 5 кг кислорода при начальном давлении р₁ = 2000 кПа и температуре t₁ = 427°С расширяется по политропе до конечного давления р₂ = 100 кПа и температуры t₂ = 27°С. Определить показатель политропы, начальный и конечный объемы, работу расширения, количество подведенной теплоты, изменение внутренней энергии и изменение энтропии.

12. В газовом двигателе политропно сжимается горю­чая смесь [R = 340 Дж/(кг-К] до температуры 450° С. Начальное давление смеси р₁ = 0,09 МПа, начальная температура t₁= 80° С. Показатель политропы n = 1,35. Найти работу сжатия и степень сжатия.

13. 2 м³ воздуха при давлении р₁ = 0,2 МПа н тем­пературе t₁ = 40° С сжимаются до давления р₂ =1,1 МПа и объема V₂ = 0,5 м³. Определить показатель политропы, работу сжатия и количество отведенной теплоты.

14. 1 кг воздуха при давлении р₁ = 0,4 МПа и тем­пературе t₁=100°С расширяется до давления р₂ = 0,1 МПа. Найти конечную температуру, количество теплоты и совершенную работу, если расширение происходит:

а) изохорно, б) изотермически, в) адиабатно и г) политропно с показателем n = 1,2.
Задачи к теме: « Водяной пар. Процессы изменения состояния водяного пара »
1. Задано состояние пара: р = 1,6 МПа; х = 0,96. Определить остальные параметры, пользуясь диаграм­мой, и сравнить их со значениями этих же параметров, вычисленных с помощью таблиц водяного пара и соответ­ствующих формул.

2. Пользуясь диаграммой isводяного пара, опреде­лить энтальпию пара: а) сухого насыщенного при давлении р = 1 МПа; б) влажного насыщенного при р = 1 МПа и

х=0,95; в) перегретого при р = 1 МПа и t = 300° С.

3. Пользуясь диаграммой is, определить энтальпию пара: а) сухого насыщенного при р = 2,2 МПа; б) влаж­ного насыщенного при р = 0,8 МПа и х = 0,96; в) пере­гретого при

р = 2,9 МПа и t = 400° С.

4. Задано состояние пара: р = 2 МПа; t = 340° С. Определить, пользуясь диаграммой is, значения s , tн и перегрев пара.

5. На диаграмме isвыбрать точку в области насы­щенного пара и определить следующие параметры, харак­теризуемые этой точкой: р, х, t, i, s.

6. Определить, пользуясь диаграммой is , значения параметров р₁ = 3 МПа и t₁ = 300° С до р₂ = 0,05 МПа. Найти значения i_х , s_х , и v_х для водяного пара при р = 0,8 МПа и х = 0,96. Сравнить полученные данные со значениями этих величин, полученными при помощи формул и таблиц.

7. В закрытом сосуде содержится 1 м³ сухого насы­щенного водяного пара при давлении 1 МПа.

Определить давление, степень сухости пара и количе­ство отданной им теплоты, если он охладился до 60° С.

8. Влажный пар имеет при давлении р= 1,5 МПа, паросодержание х = 0,80.

Какое количество теплоты нужно сообщить 1 кг дан­ного пара, чтобы довести его степень сухости при постоян­ном давлении до х = 0,95.

9. Влажный пар имеет при давлении р= 0,8 МПа степень сухости х = 0,9.

Какое количество теплоты нужно сообщить 1 кг этого пара, чтобы перевести его при постоянном давлении в сухой насыщенный пар?

10. 1 кг водяного пара при р = 1 МПа и t = 240° С нагревается при постоянном давлении до 320° С. Определить затраченное количество теплоты, работу расширения и изменение внутренней энергии пара.

11. 1 кг водяного пара при р₁ = 1,6 МПа и t = 300° С нагревается при постоянном давлении до 400° С. Определить затраченное количество теплоты, работу расширения и изменение внутренней энергии пара.

12. 
    Энтальпия влажного насыщенного пара при дав­лении р₁ = 1,4 МПа составляет
    

i_Х = 2705 кДж/кг. Как изменится степень сухости пара, если к 1 кг его будет подведено 40 кДж теплоты при постоянном дав­лении?

13. 1 м³водяного пара при давлении р = 1 МПа и х = 0,65 расширяется при р = const до тех пор, пока его удельный объем не станет равным v₂ = 0,19 м³/кг. Найти конечные параметры, количество теплоты, уча­ствующей в процессе, работу и изменение внутренней энергии.

14. От 1 кг водяного пара с начальными параметрами р₁ = 1,6 МПа и v _х = 0,15 м³/кг отводится теплота при р = const. При этом в одном случае конечный объем v₂= 0,13 м³/кг, а в другом — v₂ = 0,10 м³/кг. Определить конечные параметры, количество теплоты, участвующей в процессе, работу и изменение внутренней энергии.

15. 2 кг пара, занимающие при р = 0,8 МПа объем V₁ = 0,15 м³, изотермически расширяются до V₂ = 0,35 м³. Определить работу расширения, количество подведен­ной теплоты и степень сухости пара.

16. 1 кг пара при давлении р₁ = 0,6 МПа и темпе­ратуре t₁ = 200° С сжимают изотермически до конечного объема v₂ = 0,11 м³/кг. Определить конечные параметры и количество теплоты, участвующей в процессе.

17. 6 кг пара при давлении р₁ = 0,6 МПа и сухости х = 0,505 расширяются изотермически так, что в конце расширения пар оказывается сухим насыщенным.

Определить количество теплоты, сообщенной пару, произведенную им работу и изменение внутренней энергии.

18. 1 кг пара при р₁ = 1,8 МПа и х = 0,7 изотерми­чески расширяется до р₂ = 0,8 МПа.

Определить конечные параметры, количество подве­денной теплоты, изменение внутренней энергии и работу расширения.
19. Сухой насыщенный водяной пар расширяется адиабатно от давления 1 МПа до 0,05 МПа. Определить степень сухости в конце расширения. Задачу решить при помощи диаграммы is и аналитическим путем.

20. 1 кг пара расширяется адиабатно от начальных параметров р₁ = 3 МПа и t₁ = 300° С до р₂ = 0,05 МПа. Найти значения i₁ , i₂, u₁ , v₂, х₂ и работу расширения.

21. 1,2 м³ влажного пара со степенью сухости х = 0,8 расширяется адиабатно от 0,4 до 0,06 МПа. Определить степень сухости, объем пара в конце рас­ширения и произведенную им работу.

22. Найти по диаграмме is, адиабатный перепад теп­лоты и конечное состояние при расширении пара от 1,4 МПа и 300° С до 0,006 МПа.

23. 1 кг пара расширяется адиабатно от начальных параметров р₁= 9 МПа и t₁ = 500° С до р₂= 0,004 МПа. Найти значения i₁ , v₁ , i₂, u₁ , v₂, х₂ , и работу расширения.

24. Влажный пар при р₁ = 0,8 МПа и х = 0,95 рас­ширяется адиабатно до р₂ = 0,004 МПа. Определить степень сухости пара в конце расширения аналитическим и графическим путем.