книги из ГПНТБ / Марков, В. С. Сборник задач по технической термодинамике и теплопередаче [учеб. пособие]
.pdf38. Определить молекулярный вес газа, удельный объем кото рого при нормальных физических условиях равен 0,508 нм3/кг.
Ответ: р = 44.
39. Двигатель внутреннего сгорания потребляет при работе 140 м3/час воздуха при давлении 0,9 ата и температуре 60°С. Ка
ков вес потребляемого воздуха? Ответ-. G=129 кг/час. |
углерода |
|||
40. Резервуар |
емкостью 4,2 м3 вмещает |
15 |
кг окиси |
|
при температуре |
27°С. Каково давление |
в резервуаре? |
Ответ: |
|
Райс — 3,24 а/ге = |
3,17 бар. |
|
|
|
|
|
|
Г л а в а III |
|
|
СМЕСИ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ |
|||
41. Определить кажущийся молекулярный |
вес и газовую по |
|||
стоянную смеси, |
состоящей из 5 кг 0 2, 3 кг |
N2 |
и 2 кг С 02. Ответ: |
|
р = 33,3; R —25,4 kzc•м/(кг• zpad) = 250 дж\(кг-град).
42. Во время испытаний судового парового котла газоанализа тор показал, что топочные газы содержат по объему: С 02=12,2%, 0 2= 7 ,1%; СО = 0,4% и Иг—80,3%.Определить весовой (массовый) состав смеси, газовую постоянную и удельный вес (плотность) то
почных |
газов |
при |
нормальных |
физических |
условиях. |
Ответ: |
|||||||
R ^ |
28 кгс-м/(кг-град) = |
274,6 дж/(кг-град), |
gCOt = |
0,177, |
|
Дв2 = |
|||||||
= 0,075, gc0= 0,0037, |
|
|
—0,744, у0 = 1,38 кг/нм3. |
|
|
|
|||||||
43. Определить газовую постоянную смеси газов, если ее весо |
|||||||||||||
вой |
состав: С 02 — 14%, |
0 2 — 6% |
и N3 |
80%. |
Ответ: |
/? = |
|||||||
= 28,5 кгс■мі(кг • град)^ 279,5 дж/(кг-град). |
|
|
|
|
|
||||||||
44. Продукты |
сгорания имеют |
объемный состав: С02=12% , |
|||||||||||
0 2= 7% , |
СО = 1% и N2 = |
80°/o п{)и давлении/7а6с= 1,12 бар и тем |
|||||||||||
пературе 360°С. Определить |
парциальные давления компонентов, |
||||||||||||
газовую |
постоянную |
и |
удельный вес смеси. Ответ: |
рсог — |
|||||||||
= 0,132 бар, р 0 |
=0,077 |
бар, /?со = 0,011 бар, рN |
= 0,88 |
|
бар, |
||||||||
R — 275,3 дж/(кг-град), |
7 = |
0,633 кг/м3. |
|
|
|
|
|
||||||
45. Определить парциальные давления компонентов и газовую |
|||||||||||||
постоянную смеси, если |
давление ее 1,3 ата и объемный |
состав: |
|||||||||||
Н2 —4%, |
СО —26%, |
С 02— 10% |
и N2 — 60%. |
Ответ: |
R — |
||||||||
= 29,6 кгс-м/(кг-град), |
р п |
= 0,052ата, р со = |
0,337 ата, |
рсо = |
|||||||||
= 0,13 ата и |
=0,78 |
ата. |
|
|
|
|
|
|
|||||
46. В состав газовой смеси входят: С 02, СО, 0 2, СН4 и N2. Оп ределить газовую постоянную смеси, если парциальные давления
7
компонентов соответственно равны: 0,12 ата, 0,02 am, 0,08 ата,
0,01 am и 0,77 am. Ответ: 28,2 кгс-м/(кг-град).
47. Определить парциальное давление воздуха и паров бензи на в смеси, поступающей в карбюраторный двигатель при давле нии 0,95 ата, если на 1 кг паров бензина приходится 15 кг воздуха и газовые постоянные компонентов смеси соответственно равны
7,5 и 29,27. Ответ: рб=0,0159 ата и р ъ =0,934 ата.
48.Объемный состав смеси: СО—10%, Н2—45%, СН4—3,5%, С2Н2—4%, С02—3% и N2—3%. Определить весовую долю дву окиси углерода. Ответ: ^ СОз =0,105.
49.Определить кажущийся молекулярный вес и газовую по стоянную смеси, если состав ее задан числом молей компонентов:
= 0,07, MNa = 0,66, МСо2 = 0,07 и Мсо = 0,66. Ответ: р =
=29,1, R = 29,2 кгс-мі(кг-град) — 286,4 дж/(кг-град).
50.При судовом двигателе внутреннего сгорания имеются два баллона емкостью 140 л и 40 л. Определить давление воздуха в
большом |
баллоне, если в малом начальное давление было 1 ата, |
а после |
соединения его с большим устанавливается давление |
30 ата. Ответ: рх=38,25 ата.
51. Два баллона со сжатым воздухом соединяются между со
бой. Определить давление воздуха |
после смешения, если |
/71нзб = |
||||||||
=60 бар, |
l/j=400 л ,р 2л6с= 10 бар и К>=40 л. Ответ:/?а6с^ 5 6 бар. |
|||||||||
52. До |
какого |
давления |
нужно |
сжать |
смесь, весовой |
состав |
||||
которой: С 02—18%, 0 2—12%, N2—70%, чтобы |
при /=180°С 8 кг, |
|||||||||
ее занимали объем, равный 4 лг3? Ответ. ^ абс = |
2,45 бар. |
|
||||||||
53. Заданы приведенные объемы компонентов топочных газов, |
||||||||||
покидающих судовой |
котельный |
агрегат: Н20 —1,16 ж3, С 02— |
||||||||
1,49 ж3, СО—0,06 |
ж3,0 2—0,64 м3 и N2—2,15 |
м3. Определить объ |
||||||||
емный и весовой составы топочных газов. |
Ответ: гн 0- = |
10,1 %, |
||||||||
Гео = 12,95%, |
гсо = 0,52%, |
/ ^ = 5,58%, |
r N |
= 70,86%, |
ІГн3о= |
|||||
= 6a,22%, gco^= 19,6%, gco —0,5%, |
|
^ Nj = |
67,7%. |
|||||||
54. Приведенные объемы водяных паров и сухих газов, входя |
||||||||||
щих в состав |
топочных |
газов, соответственно равны |
1,16 ж3 и |
|||||||
10,34 ж3. Определить парциальное |
давление |
сухих газов |
и пол |
|||||||
ное давление топочных газов, если парциальное давление водяных паров составляет/7н3оабс=0,11 бар. Ответ: рГабс=1,08 и рСГабс—0,97.
55. Газовая смесь состоит из 0,03 моля кислорода, 0,66 моля азота, 0,10 моля двуокиси углерода и 0,03 моля водяных паров. Определить весовой и объемный состав смеси и удельный объем
ее при 3 am и 117°С. Ответ: |
g0 =0,039, г0 |
=0,036, |
=0,76, |
f Na = 0,806, gco^= 0,182, ^ |
= 0,1 2 2 ,^ 0 = |
0,0 2 2 ,^ 0 |
=0,036, |
v = 0,273 м2/кг, 3 |
|
|
|
8
Г л а в а IV
ТЕПЛОЕМКОСТЬ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ
56. Определить объемную теплоемкость кислорода при посто янном давлении, считая ее не зависящей от температуры. Ответ:
С'р=0,313 ккал/(нм3, град).
57.Определить истинную изобарную весовую теплоемкость кислорода при t= 1000°С, если Срт= 0 ,2206+0,00002541 • t. Ответ:
Ср=0,2714 ккал/(кг - град).
58. |
Вычислить |
количество тепла, |
необходимое |
для подогрева |
|||
1 кг воздуха от 300 до |
1200°С при |
изобарном процессе. |
Ответ: |
||||
<7=1024 кдж/кг. |
|
|
|
|
100°С. Опреде |
||
59. |
Воздух изобарно охлаждается от 800 до |
||||||
лить количество |
тепла, выделяемого при охлаждении 1 кг, |
1 нм3 |
|||||
воздуха. Ответ: <7= 753,6 кдж/кг, |
q— 996 кдж/нм3. |
|
|
||||
60. |
Найти изобарную объемную теплоемкость окиси углерода, |
||||||
если |
известно, |
что |
Се — 1,013 |
кдж;(кг-град). |
Ответ: |
С'р — |
|
— 1,269 кдою/(нм3-град).
61. Найти изобарную весовую теплоемкость азота, если извест но, что для азота 0,25 и С„= 0,181 ккал./(кгград). Ответ:
Ср = 0,253 ккал/(кг • град).
62. Определить количество тепла, теряемого 1 нм3 сухих газов продуктов сгорания топлива при охлаждении их от 450°Сдо 150°С,
если их объемный состав: гс0 =0,13, |
г0 |
= 0,043, гсо = |
0,007 |
и |
||||||
г м = |
0,82. Omeem\ q = 102,9 ккал/нм3= |
431 кдж/н м3. |
|
|
||||||
“я |
ГТ |
|
задачи |
№ 62 определить истинные |
весовые |
|||||
63. Для условий |
||||||||||
теплоемкости |
при |
320°С. |
Ответ: |
Ср ^ |
1,07 |
кдж/ (кг.град) |
и |
|||
Сѵ— --0,79 кдж/(кг.град). |
|
|
|
|
|
|
|
|||
64. |
Определить |
количество |
тепла, необходимое для подогрева |
|||||||
1 нм3 воздуха |
от 200°С до |
1000°С при постоянном давлении, вос |
||||||||
пользовавшись |
зависимостью |
C—f(t). Ответ: <7=1143 кдж/нм3. |
||||||||
65. Для условий задачи |
№ |
64 определить |
количество тепла |
|||||||
при изохорном подогреве. Ответ: 843 кдж/нм3. |
|
|
|
|||||||
66. Определить |
изобарную |
мольную теплоемкость продуктов |
||||||||
сгорания бензина при 1600°С,весовой состав которых: С02—19%, Н20 — 9,5%' и N2 — 71,5%- Ответ: р Ср^ 40,96 кдж/(кмоль.град).
67. Топочные газы поступают в газоход котла при А = 1100°С,
а выходят при t2 = 700°С. Объемный состав газов: гсо = 139-6, 3
г о = Ъ % ,гно — 7% и /'N = 75% . Определить количество тепла,
теряемого 1 нм3 топочных газов, приняв нелинейную зависимость теплоемкости от температуры. Ответ: q 665 кдж/нм3.
68. Вычислить среднюю весовую и среднюю объемную изо хорные теплоемкости окиси углерода в интервале 0°—1000°С, ес-
9
ли известно, что Ѵ-Срт для окиси углерода в этом интервале тем1
ператур равна 7,563 |
ккал/(кмоль.град). Ответ: |
Сѵт= 0,199 |
|
ккал/ (кг.град) и С,'ѵт=0,249 ккал/ (нм3.град). |
|
||
69. |
Продукты сгорания 1 кг бензина имеют следующий состав: |
||
0,464 |
моля двухатомных |
газов, 0,071 моля двуокиси |
углерода и |
0,075 |
моля паров воды. |
Определить среднюю мольную изохорную |
|
теплоемкость продуктов сгорания в интервале 0—1500°С. Ответ: Cpm^ 6,64 ккал/(кмоль ■град).
70. Углекислый газ в количестве 6 кг заключен в баллон при температуре 30°С. Определить: а) количество тепла, сообщенное газу при изохорном нагревании его до 270°С, приняв нелинейную зависимость теплоемкости от температуры; б) погрешность, допу щенную при определении количества тепла, если принять линей ную зависимость теплоемкости от температуры. Ответ: а) Q= 260
ккал, б) Q = 264 ккал и AQ=sl,45% .
71. 0,4 hm3N2 изобарно нагреваются от 20°С до 470°С. Опреде лить: а) количество тепла, затраченное на нагревание азота, при няв нелинейную зависимость теплоемкости от температуры; б) по грешность, допущенную при определении количества тепла, если принять теплоемкость постоянной. Ответ: а) Q= 130 ккал\
б) Q= 126,5 ккал; AQ= 2,7%.
Г л а в а V
ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
72. Определить к. п. д. паросиловой установки, в состав кото рой входят паровой котел и паровая машина мощностью 700 л. с., если расход топлива составляет 442 кг/час при теплоте сгорания
7000 ккал/кг. Ответ: т, — 14,3%.
73. Определить к. п. д. двигателя внутреннего сгорания, рас ходующего 170 г нефти на 1 л. с. в час при теплоте сгорания
41870 кдж/кг. Ответ: tj = 0,35.
74. Определить часовой и удельный расходы топлива при рабо
те судовой паросиловой |
установки |
мощностью 500 э. |
л. с., если |
|
к. п. д. равен |
12% и |
теплота сгорания топлива |
составляет |
|
7000 ккал/кг. Ответ: В = 376 кг/час, |
Ь = 0,745 кг/(э. л.с.ч.). |
|||
75. Буксирный пароход из всего тепла, выделяемого в топках |
||||
паровых котлов |
при сжигании топлива, для передвижения буксир |
|||
ного воза использует лишь 4%. Определить расстояние, пройден ное пароходом, если известно, что расход топлива составил 3 т при теплоте сгорания топлива 6600 ккал/кг, а сопротивление воды
движению воза равно 400 кг. Ответ: 1= 84,5 |
км. |
происходит |
|
76. В паровой машине вследствие |
плохой смазки |
||
нагревание стальных частей машины |
весом |
250 кг на |
65°С в те |
10
чение 30 минут. Определить потерю мощности, принимая теплоем кость стали равной 0,46 кдж/ (кг.- град). Ответ: АУѴss 4 кет.
77. В котельной центральной электростанции за 20 часов ра боты сожжено 62 т каменного угля с теплотой сгорания 6900 ккал/кг. Определить среднюю мощность, если в электроэнергию переведено 18% тепла, полученного при сгорании угля. Ответ:
Л7=4500 кет.
78.Мощность турбогенератора составляет 4000 кет, а к. п. д. генератора равен 0,95. Какое количество воздуха нужно пропу стить через генератор для его охлаждения, если охлаждающий воздух нагревается на 35°С, а -теплоемкость его Срт=1,0
кдж/(кг.град). Ответ: G = 5,7 кг/сек.
79.При испытаниях двигателя используют тормоз, шкив кото рого охлаждается водой. Определить часовой расход охлаждаю щей воды, если мощность двигателя 45 л. с., начальная темпера
тура воды +20°С, а конечная +65°С. Ответ: |
G — 632,3 кг/час. |
, |
Г л а в а VI |
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ С ИДЕАЛЬНЫМИ ГАЗАМИ. ЭНТРОПИЯ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ.
СМЕШЕНИЕ ГАЗОВ
80. В замкнутом сосуде находится 1 кг воздуха при температу ре 20°С. При какой температуре давление воздуха в сосуде увели чится втрое? Ответ: if2 = 606°С.
81.Определить количество тепла, необходимое для изохорного нагревания 12 кг воздуха от 20°С до 65°С, если средняя теплоем кость воздуха Сѵ= 0,711 кдж/(кг.град). Ответ: Q=385 кдж.
82.Определить конечное давление в замкнутом сосуде, если газ, имеющий начальное давление 5 ати, нагревался до полутор
ного увеличения его |
абсолютной |
температуры. |
Ответ: р2= 9 |
ата. |
|||
83. Как |
изменится |
давление |
и внутренняя |
|
энергия |
воздуха, |
|
имеющего |
начальное |
давление 5 ати, если |
при v — 2 ^ 3=const |
||||
температура его понизится с 250°С до 70°С? |
Ответ: р2 = |
2,9 ати, |
|||||
Д Uxг = — 250 ккал. |
емкостью 0,5 м3 заключен |
|
|
|
|||
84. В резервуаре |
углекислый |
газ |
|||||
при давлении 6 ата и температуре 527°С. Как изменится давление
газа, |
если отвести от газа 100 ккал тепла? При |
решении принять |
||
линейную зависимость Ст т = 0 ,1505+0,0001102Д |
Ответ: |
графиче |
||
ским |
методом определяется /2'=317°С, р2=4,43 ата. |
\ |
||
85. |
1 кг воздуха нагревается при ѵ = const. При этом давление |
|||
воздуха увеличивается в 2 раза. Определить |
изменение энтропии, |
|||
если |
Сѵт—0,711 кдж/(кг.град). Ответ: AsU2 — |
0,494 кдж/(кг.град). |
||
П
86. Манометр на баллоне со сжатым воздухом для судового
двигателя внутреннего сгорания показывает /?іизб = 44,1 |
бар |
||||
при температуре |
внутри |
баллона 67°С. Определить количество |
|||
тепла, |
которое выделится |
при остывании воздуха |
в баллоне до |
||
15°С, |
и конечное |
давление |
в баллоне, если объем |
его 0,6 |
иг3 и |
Сот,=0,711 кдж/(кг-град). Ответ: /?2а6с = 37,26ap\Q = 1022 кдэю.
87. Определить техническую работу воздушного |
пресса, |
если |
||||||||||
при К=і0,08 |
м3 — const в |
цилиндре |
обеспечивается |
повышение |
||||||||
давления с 1 |
ата до 5 ати. |
Ответ: LT=4000 кгс.м. |
|
если |
произ |
|||||||
88. Определить работу |
расширения 7 кг воздуха, |
|||||||||||
ведено его'нагревание на |
100°С при постоянном давлении. Ответ: |
|||||||||||
L=201 кдж. |
|
изобарно |
• |
|
|
100°С. Требуется |
||||||
89. 1 кг |
воздуха |
нагревается на |
||||||||||
определить |
распределение |
тепла на |
изменение |
внутренней |
энер |
|||||||
гии и внешнюю механическую работу деформации, если |
|
|
||||||||||
СѴПІ = 0,711 кдж!(кг-град). Ответ: |
^ Ии |
= 0,71 |
и |
^1,2 |
=0,29. |
|||||||
' |
|
|
|
|
|
Я\» |
|
кг |
|
<71.2 |
|
|
90. Определить |
работу |
расширения |
8 |
воздуха |
|
при |
||||||
Р\ізб — 3,92 |
бар = const, если |
вследствие |
нагревания |
объем |
воз |
|||||||
духа увеличивается |
с 0,6 |
м3 до 3 м3. Ответ: L — 9415 кдж. |
||||||||||
91. 3 кг воздуха, имея начальную температуру 12°С, нагрева |
||||||||||||
ются при р= 2 ara = |
const. |
Определить |
конечную |
температуру |
||||||||
воздуха и работу расширения, если при нагревании объем увели чился до 3 м3. Ответ: /2=750°С, L — 64900 кгс.м.
92.Воздух находится при нормальных физических условиях. Как изменится энтропия 2 кг воздуха при изобарном нагревании его до 800°С? Ответ: Asi,2=2,97 кдж/град.
93.Определить объем сжатого газа, имевшего перед сжатием
давление 5 ати и объем |
1,2 м3, если |
на сжатие |
при р — const за |
|||
трачена работа 60000 кгс.м. Ответ: |
1/2 = |
0,2 |
м3. |
|
||
94. |
1 кг воздуха, имеющий температуру |
15°С, расширяется при |
||||
р = 2 |
ara= const до двойного объема, |
а затем |
нагревается при |
|||
V — const с повышением |
давления |
до |
3 ати. Определить пара |
|||
метры воздуха в характерных точках процесса; количество тепла,
затраченного |
на |
совершение |
сложного процесса; |
внешнюю |
|||
механическую работу деформации и техническую работу, |
а также |
||||||
изменение внутренней |
энергии |
и |
энтропии за |
процесс, если |
|||
Ср=0,238 ккал!(кг.град). |
Изобразить процесс в ри- и 7Ѵдиаграм- |
||||||
мах. Ответ: |
= |
0,28 м3/кг, |
= |
0,56 м3/кг, |
U —303°С, ts= |
||
= 495°С; ^і,з = 101 ккал/кг\ /1і3=8400 кгс. м/кг, Іг ,,3=5600 кгс. м/кг, Д#і,з = 81,6 ккал/кг\ ДSi,3 = 0,214 ккалі(кг-град).
95. 250 л воздуха расширяются изобарно при р„з6 = 9,81 бар до Ѵ2= 1,8-Ѵі. Определить t2, работу расширения, количество подведенного тепла, изменение энтальпии и энтропии, если
12
^ = 127°С |
и Срт —0,997 |
кдж/(кг-град). |
Ответ: t2= 447°С, |
Z. і,2= 215 |
кдж, Qi,2 = 701 |
кдж, А Ад = |
318 кдж/кг, Asi,2 = |
=1,34 кдж\град.
96.1 кг воздуха, имеющий начальное давлением Н36 = 0,98 бар,
расширяется при t= 100°C= const до десятикратного объема. Оп ределить конечное давление воздуха и работу расширения. Ответ:
Рі абс —0,196 бар, |
і \,2 = 2А7 |
кдж/кг. |
|
||
97. Определить |
работу |
сжатия 8 кг воздуха при t = 37°С= |
|||
= const, если р2 '-р\ = Ъ. Ответ: Lb2=1113 кдж. |
|
||||
98. Определить количество тепла, превращенного в работу при |
|||||
изометрическом |
расширении 8 |
кг воздуха, если |
/>і= 10 ати, |
||
Кі = 1,5 м3 и объем |
увеличивается |
в 3 раза. Ответ: |
Q=423 ккал. |
||
99.Воздух, заключенный в объеме 0,06 м3 при давлении 8 ати
итемпературе 172°С, сжимается при ^=const. Определить конеч ные давление и объем, если за время процесса выделяется 25 ккал
тепла. |
Ответ: р 2s 65 ата, Ѵ2= 0,0083 м3. |
100. |
0,8 кг кислорода с начальным давлением 5 ати расширяет |
ся при £=27°С = const. |
Определить работу расширения, количест |
|
во тепла, |
необходимое |
для осуществления процесса, и конечное |
давление. |
Ответ: L== 10240 кгс.м, Q—24 ккал, р2.== 1,2 ата. |
|
101.Во сколько раз увеличилось давление воздуха при изотер мическом (А=270°С) сжатии, если за процесс сжатия было отня-. то 83,7 кдж тепла. Ответ: увеличилось в 2,6 раза.
102.Определить количество воздуха, участвовавшего в про цессе изотермического (і=100°С) расширения, если объем возду ха увеличился в 10 раз, а работа расширения составила 245 кдж.
Ответ: G= 1 кг.
103. 1 кг воздуха расширяется при постоянной температуре так, что его объем увеличивается в 12 раз. Определить изменение
энтропии за процесс. Ответ: Asb 2=0,711 |
кдж/(кг.град). |
||
104. |
Определить изменение энтропии |
750 л воздуха при изо |
|
термическом сжатии, если начальное давление р\ = |
1 ата, конеч |
||
ное />2 = |
4 ати и tx= 15°С. Ответ: Asi,2 = 0,098 |
ккал\град. |
|
105. |
1 кг кислорода, имеющий давление 5 ата и температуру |
||
127°С, расширяется изобарно до двойного объема, а затем сжи мается изотермически до 40 ата. Определить изменение внутрен ней энергии, работу деформации и техническую работу за процесс.
Ответ: Аи=§2,Ьккал\кг\ 1 = —33400кгс■м/кг, / г= —44000кгс-щ|/сг. 106. В цилиндре находится воздух при давлении /Ѵабс — 1 дар
и температуре 75°С. |
Определить температуру |
воздуха |
в конце |
адиабатного сжатия |
до давления р2 изб = 33,5 |
бар, если |
к = 1 ,4 . |
Ответ: t2 — 690°С. |
|
|
|
107. В двигателе внутреннего сгорания объем свежей порции |
|||
воздуха при адиабатном сжатии уменьшается |
в 15 раз. |
Опреде |
|
лить температуру воздуха в конце сжатия, если начальная тем пература = 30°С. Ответ: t2 — 627°С.
13
108.Температура воздуха при адиабатном сжатии увеличи вается в 5 раз. Определить конечный объем воздуха, если начальный объем составлял 1,2 м*. Ответ,: 1/2 = 0,0214 м3.
109.Температура воздуха при адиабатном расширении умень
шается в 2 раза. Определить начальное давление |
воздуха, если |
||||
в конце расширения |
давление равно р2,13б = 0,5 |
бар. |
Ответ: |
||
Р\ изб = 15,4 бар. |
12 кг |
воздуха при адиабатном |
расширении |
||
НО. Температура |
|||||
понижается на 80°С. Определить работу расширения |
и техниче |
||||
скую работу за процесс. |
Ответ: L — 686 кдж, £ т = 961 кдж. |
||||
111. Определить работу |
адиабатного расширения 6 кг |
воздуха, |
|||
если р х= 28 ати, р2= 1 |
ата и ѵ2= 0,8 лс3/кг. |
Ответ: L = |
|||
=192000 кгс-м.
112.Определить работу адиабатного расширения 4 кг азота, если давление уменьшается в 8 раз и температура в начале процесса была равна 727°С. Ответ: L — 1346 кдж.
113.Определить работу при адиабатном сжатии 5 кг воздуха, если при сжатии объем уменьшается в 8 раз, а начальная темпе ратура была равна 27°С. Ответ: L = — 143000 кгс-м.
114. 2 кг воздуха, взятые при температуре 300°С и давлении 9 ати, расширяются до пятикратного объема. Определить конеч ные параметры воздуха, количество тепла, участвующего в про
цессе, изменение |
внутренней энергии и энтропии за процесс, |
если расширение |
происходит в одном случае изотермическое, |
а в другом адиабатическое, и результаты сравнить. Ответ: |
а) изо |
|
термическое расширение: |
Ѵх= 0,336 ж3, Ѵ2= 1,68 мл,р 2= |
2 ата, |
tx= t2= 300°С, 1= 54100 |
кгс.м, Q = 127 ккал, Ди = 0, |
Дs — |
= 0,11 ккал\(кг-град)\ б) адиабатическое расширение: Ѵх=0,336 л*8, 1/2= 1,68 л 3, р2= 1,05 ата, t2 — 27°С, £=40000 кгс-м, Ди = — 94 ккал.
115. Определить количество тепла, необходимого для осуще
ствления политропного процесса, совершаемого 1 |
кг воздуха, |
||||||
если « = 0,9, zfi = |
500°C, |
t2= 30°С и (7^ = 0,728 кдж\(кг’град). |
|||||
Ответ: q — — 1528 кдж\кг. |
кг |
азота описывается |
уравнением |
||||
116. |
Процесс |
сжатия |
3 |
||||
р<и13 = |
const. Определить работу, затраченную |
на сжатие, изме |
|||||
нение |
внутренней |
энергии и энтропии азота, |
если |
температура |
|||
его .изменяется |
от 50°С |
до |
150°С. Ответ: |
£ = —443 кдж\ |
|||
ДU — 224 кдж, Дs = — 0,605 кдж\град.
117.Процесс расширения воздуха описывается уравнением рі)1- = const. Выявить характер энергетических преобразований при этом процессе (дать числовые соотношения). Ответ: 50% работы совершается за счет тепла, подведенного извне, а 50°/о — за счет уменьшения внутренней энергии.
118.4 кг окиси углерода политропно сжимаются при «. = 0,9.
Определить внешнюю и техническую работы за процесс, измене ние внутренней энергии и энтропии, если Сѵт= 0,711 кджі(кг-град)
J4
й температура газа изменяется от 100°С д о 50°С. Ответ: L = —594
кдж, Z.T= — 535 кдж, Д U = — 142 кдж, Д s = — 2,01 кдж\град.
119. Процесс расширения 3 кг воздуха описывается уравнением рѵх3 = const. Определить изменение внутренней энергии, энталь пии, энтропии, количество тепла, участвующего в процессе, конеч
ную температуру, если работа расширения равна |
4270 |
кгс-м, |
|||||||||||
СѴт — 0,1 |
ккал\(кг-град) |
и |
начальная температура |
U = |
127°С. |
||||||||
Ответ: |
ДТ/ = |
— 7,6 |
ккал; |
Д / s |
- |
10,8 |
ккал, |
Q = 2,5 |
ккал, |
||||
^2 = 112°С, |
Д s = |
0,0063 |
ккал\град. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
120. Воздух сжимается от р , абс = |
1 бар |
и У, = |
6 лі3 до |
ИЗб = |
|||||||||
— 3 бар и |
Ѵ2 — 2 At3. Определить |
показатель политропы, |
внеш |
||||||||||
нюю и техническую работьк Ответ: //.= 1,26, |
L = —772 к<?ж, |
||||||||||||
LT= — 980 кдж. |
|
|
|
' |
|
|
|
|
|
|
|||
121. В политропном процессе расширения при я = 1,5 воздух |
|||||||||||||
теряет 5 ккал тепла. Определить |
внешнюю |
работу |
и изменение |
||||||||||
внутренней |
энергии |
за |
процесс. |
|
Ответ: |
Д U = — 25 |
ккал, |
||||||
L= 8540 кгс-м.
122.По какому закону происходит расширение газов в ци линдре двигателя внутреннего сгорания, если две точки, взятые,
на кривой расширения, имеют координаты в у/У-диаграмме:
У, = 13, Р\ = 28, У2= 45 и рг —5,24. Ответ: ѣ — 1,35.
123.При политропном процессе расширения газов в цилиндре двигателя внутреннего сгорания получается внешняя работа, равная 854000 кгс-м.; при этом газ воспринимает 300 ккал тепла. Определить показатель политропы. Ответ: п =1,34.
124.При политропном расширении давление газа уменьшается
в10 раз. Определить начальный объем газа, если в конце про цесса он имеет объем 6 ж3 и показатель политропы равен 1,3.
Ответ: У, = 1,02 ж3.
125.1 кг воздуха, находящийся в цилиндре при температуре
15°С и р\ абс — 1 бар, расширяется |
до р2абс = 0,9 |
бар. При этом |
|
происходит повышение температуры воздуха до |
10U°C. Опреде |
||
лить изменение энтропии |
воздуха |
при этом процессе. Ответ: |
|
Äs = 0,29 кдж\(кг-град). |
|
|
|
126. Воздух находится |
при нормальных физических условиях. |
||
Как изменится энтропия 12 кг воздуха, если произойдет изохор
ное нагревание его до 850°С? Ответ: Дs = |
12,1 |
кдж\град. |
|||
127. |
2 ж3 воздуха |
с начальной температурой |
17°С полу |
||
чили извне 200 ккал тепла, |
вследствие чего |
объем воздуха при |
|||
р = const увеличился до 3,2 |
ж3. Определить |
конечную темпера |
|||
туру и |
изменение |
энтропии, если Срт = 0,241 |
ккал\(кг-град). |
||
Ответ: |
zf2s;1910C и Ä sss 0,545 ккал\град. |
|
|
||
128. При изотермическом сжатии от 2,1 мъ азота, взятого при
Ріабс— 1 бар, отводится 335 кдж тепла. Определить изменение энтропии за процесс сжатия. Ответ: Д s = —1,41 кдж\град.
15
129. Воздух, взятый при нормальных физических условиях, адиабатно сжимают до 3 ата и затем охлаждают при р — Ъ сипа =
- const |
до 0°С. Определить изменение энтропии за процесс, |
если |
в конце |
процесса объем воздуха равен 1 мъ. Представить |
про |
цесс в рѵ- и Ts-диаграммах. Ответ: As — —0,27 ккал\град. |
|
|
130. 4 кі окиси углерода участвуют в политропном процессе сжатия при и —0,7. Температура газа изменяется от Ю0°С до 50°С.
Определить изменение энтропии, если Срш = 0,238 |
ккал\(кг-град). |
|||
Ответ: А s = |
— 0,23 ккал\град. |
|
||
131. |
Ю |
кг |
двуокиси углерода с начальными параметрами |
|
Р\ — 1 |
ата |
и it, = 60°С подогреваются при ѵ = |
const так, что |
|
давление повышается до 2 ати. После этого газ расширяется
изотермически |
до |
рл = І ата. |
Определить |
изменение энтропии |
за процесс 1 —3. |
Представить |
процесс в |
рѵ- и 7Ѵдиаграммах. |
|
Ответ: Д s, 3 = |
2,8 |
ккал\град. |
|
|
132.Воздух, сжатый до давления А ати и объема v t =0,23 м3\кг, расширяется политропнодо давления 1 апгаи объема ѵг= 0,86 -ч:і\кг. Определить изменение энтропии за процесс и работу расширения.
Ответ: As = 0,041 ккал\(кг-град), L = 13200 кгс-м.
133.В топке парового котла поддерживается температура 1500°С. Тепло посредством лучеиспускания передается холодной
радиационной поверхности нагрева котла, имеющей среднюю температуру 250°С. Определить изменение энтропии системы тел (горящее топливо, продукты сгорания, радиационная поверх ность) в результате необратимого перехода 8375 кдж тепла.
Ответ: |
Д s ^ 11,3 кдж\град. |
|
||
134. |
В |
двух |
теплоизолированных баллонах содержится по |
|
1 кг воздуха, причем в одном из них при £, = |
17°С и р , абс = 2 бар, |
|||
а в другом |
при |
t2= 127ЭС и р 2абс = 2 бар. |
Определить измене |
|
ние энтропии воздуха при соединении баллонов между собой,
если для воздуха |
Срт=1,01 кдж\(кг-град). |
Ответ: |
Д s = |
||||
= 0,0254 кдж\(кг-град). |
|
|
|
|
|
||
135. |
Воздух сжимается |
адиабатически. |
Определить |
конечные |
|||
рг и zt2 |
воздуха, если |
при |
сжатии объем |
уменьшается |
в 9 раз, |
||
а £, = 300°С и -р\ = 1,4 ата. Ответ: р2 = 30,3 ата и t2= |
1090°С. |
||||||
136. |
Воздух, имеющий |
начальные параметры |
р {= 40 |
ата и |
|||
= 1100°С, расширяется адиабатически так, что его объем увеличивается в 12 раз. Определить конечные р 2 и t2 воздуха.
Ответ: р 2 = 1,24 ата и t2 = 237°С.
137. Баллон емкостью 0,2 мг |
содержит двуокись углерода |
при давлении 3 ати и температуре |
70°С. В другом баллоне ем |
костью 1,1 лі3 находится воздух при давлении 10 ати и темпера туре 140°С. Определить давление и температуру смеси после соединения баллонов. Ответ: tc= 133°С и д. = 9,9ата.
138. В баллон емкостью 1 m'j, содержащий воздух при темпе ратуре 267°С, поступает кислород из другого баллона емкостью
16