Задача №2

Для газового циклу, наведеного нижче, визначити згідно із заданим варіантом невідомі параметри стану основних точок для кожного процесу циклу.

Знайти величину роботи, зміну ентальпії, ентропії, кількості теплоти для кожного процесу циклу, результатну роботу і ККД циклу в цілому.

Визначити годинні витрати теплоти і палива для здійснення циклу. Побудувати цикл на міліметровому папері формату А4 у масштабі у коорди- натах P - V і T - S.Дати рекомендації з підвищення ККД циклу і зменшенню витрат палива на його здійснення.

Витрати робочого тіла (повітря) прийняти у кг/год за номером залікової книжки. Теплоту згорання палива прийняти Q_н^р = 37000 кДж/кг.

Побудову кожного процесу здійснити по двох – трьох точках. Номер

варіанта циклу прийняти за номером студента згідно із журналом групи.

Задача №3

За допомогою діаграм стану метану показати, яким чином можна в процесі A=Const перевести метан із рідкого стану при тиску Р₁ ата та температурі Т₁°К у стан сухої пари. У стан перегрітої пари при S₂, кДж/кг гр.

Визначити кінцеві параметри перегрітої пари у точці 2, кількість теплоти, роботу, зміну ентальпії, ентропії внутрішньої енергії для такого процесу.

Зобразити на T-S - діаграмі процес адіабатного витікання метану в середовище з тиском Р₃ , ата, установити швидкість витікання і масові витрати метану для звужуючого сопла з діаметром d,мм. Виконати аналогічні розрахунки процесу витікання метану через сопло Лаваля.

Подати на T-S - діаграмі побудову процесу дроселювання перегрітої пари метану зі стану т.2 до тиску Р₄. Визначити величину диференціального й інтегрального дросель-ефекту. Подати копію T-S - діаграми для метану з показаними процесами адіабатного витікання і ізоентальпного дроселювання.

Вихідні дані прийняти за табл. 12. Вибір варіанта здійснюється згідно з двома останніми цифрами номера залікової книжки.

Таблиця 12

Передостання цифра номера залікової книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Процес A=сonst	P=const		Т=сonst		P=const		Т=const		P=const
Тиск Р1, ата	32,5	23	19	37	27	16	25	32,5	14,0	11,0
Температура Т1, °К	180	170	165	185	175	160	172	180	155	150
Остання циф-ра номера залікової книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Ентропія S2, кДж/кг гр	1,1	1,2	1,15	1,05	1,15	1,2	1,15	1,1	1,25	1,3
Тиск Р3 , ата	10	8	4	20	15	6	6	8	6	6
Діаметр d, мм	150	160	170	180	190	200	210	220	230	240
Тиск після дроселя Р4, ата	2,0	2,0	1,0	4,0	2,5	1,0	2,0	1,0	1,0	1,0

Задача №4

Для стискування газу з витратами m, кг/с, від тиску Р₁, МПа, до Р₂, МПа, використовується компресор. Початкова температура газу t₁= +10°С, стискування здійснюється за термодинамічним процесом із показником по-літропи n.

Визначити температуру газу в кінці стискування, роботу і потужність на привід компресора, кількість теплоти, яку необхідно відводити від стискуваного газу для здійснення процесу із заданим показником політропи, витрати природного газу з теплотою згорання 38500 кДж/м³ у камері згорання двигуна компресора. ККД двигуна прийняти рівним 40%.

Задачу розв’язати для одноступеневого і багатоступеневого стискування.

Визначити основні показники роботи компресора, якщо внаслідок погіршення роботи системи охолодження кількість теплоти, що відводиться від компресора, зменшиться на 25%. Надати рекомендації з підвищення ефективності роботи компресорів.

Вихідні дані прийняти згідно з табл. 13.

Таблиця 13

Передостання цифра номера залікової книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Газ	повітря	O2	N2	CO2	CH4	C3H8	N2	O2	CH4	C3H8
Тиск Р1, МПа	0,2	0,15	0,1	0,25	0,3	0,12	0,17	0,22	0,27	0,32
Остання циф-ра номера за-лікової книжки	3	2	1	4	5	6	7	8	9	0
Тиск Р2, МПа	4,0	3,2	2,6	4,5	5,2	3,0	3,6	5,0	5,8	6,0
Показник політропи, n	1,2	1,1	1,0	1,3	1,4	1,15	1,25	1,35	1,45	1,5
Маса газу m, кг/с	22	21	20	23	24	25	26	27	28	29

Задача №5

Визначити кількість теплоти, що необхідна для ізобарного нагрівання m, т/год, суміші нафти і води від температури t_1,°С, до температури t₂, 40%, маси нагрівної нафти становить вода. Густина нафти 850 кг/м³, густина води 1000 кг/м³, теплоємність нафти С_н=1,6 кДж/кгּгр, теплоємність води С_в=1 ккал/кгּгр. При розв’язанні задачі врахувати, що у ході нагрівання частина нафти, масовий % якої становить П % мас., перетвориться в пароподібну фазу. Масова частка води, яка випаровується у ході нагрівання суміші становить 10 % мас. Величину прихованої теплоти пароутворення нафти прийняти r=321 кДж/кг, а

води – 2436 кДж/кг.

Скласти заходи зі зменшення пароутворення компонентів суміші.

Визначити витрати природного газу для нагрівання суміші нафти і води за умови, що ККД підігрівача становить 45%. Теплоту згорання природного газу приймати 8800 ккал/нм³.

Вихідні дані прийняти згідно з табл.14.

Таблиця 14

Передостання цифра номера залікової книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Маса суміші m, т/год	50	60	70	55	65	75	52	62	72	80
Початкова темпе-ратура t1, °С	10	11	12	9	8	7	13	12	10	11
Остання цифра номера залікової книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Кінцева темпе-ратура t2, °С	83	85	84	82	81	80	79	83	84	85
Частка парової фази П, % мас.	5,0	5,5	6,0	4,5	4,0	3,5	3,0	7,0	7,5	8,0

Задача №6

Початковий стан повітря характеризується такими параметрами: тиск Р₁=745 мм рт.ст., температура t₁,°С, відносна вологість φ₁, %.

При постійному тиску повітря нагрівається у калорифері до температури t₂,°С, а потім адіабатно охолоджується до температури t₃,°С.

Визначити:

- температуру точки роси і температуру мокрого термометра для початкового стану повітря;

- кількість теплоти для нагрівання 1 кг і М_п, кг/год, повітря у калорифері;

- витрати сухої насиченої водяної пари з тиском 0,3 МПа, яку необхідно подати в калорифер для нагрівання повітря;

- кількість вологи, котра виділяється при охолодженні 1 кг і М_п, кг/год, повітря;

- кількість теплоти, яку потрібно відвести від 1 кг і М_п, кг/год, повітря при його охолодженні.

Надати пропозиції щодо повернення стану повітря після охолоджувача

(т.3) у початковий стан (т.1).

Як зміняться витрати сухої насиченої водяної пари для нагрівання повітря у калорифері, якщо тиск водяної пари збільшити до 1,0 МПа?

Задачу розв’язати за допомогою i-d -діаграми стану повітря(додаток 5). Вихідні дані прийняти за табл. 15.

Таблиця 16

Передостання циф-ра номера заліко-вої книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Температура до калорифера t1,°С	+5	+6	+7	+9	+10	+8	+11	+12	+4	+3
Відносна вологість φ1, %.	90	80	70	60	50	95	85	75	40	50
Остання цифра но-мера залікової книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Температура після калорифера t2,°С	+31	+40	+44	+39	+36	+35	+40	+25	+36	+30
Температура після охолоджувача t3,°С	+8	+14	+10	+11	+12	+13	+16	+11	+12	+10
Витрати повітря Мп, тис. кг/год	5,0	4,0	6,0	5,5	4,5	6,5	7,0	7,5	8,0	10,0

Задача №7

Цикл ТЕЦ здійснюється з одним відбором пари з турбіни при тиску Р₅, МПа (абсолютний тиск). Пара відбору використовується для регенеративного нагрівання живильної води парового котла у підігрівачах до температури t₇,°С. Розширення пари у турбіні здійснюється до тиску в теплофікаційному теплообміннику Р₂, МПа (надлишковий тиск).

Параметри перегрітої пари перед турбіною Р₁, МПа, t₁, °C. Масова частка пари, що відбирається з турбіни, становить g₁, част.од.

Визначити коефіцієнт використання теплоти для вказаної схеми роботи ТЕЦ, питомі витрати пари і теплоти.

Побудова процесів циклу представлена у координатах і-S і T-S на рис.27, а принципова схема ТЕЦ – на рис.26. Розрахунки проілюструвати побудовою процесів на міліметровому папері формату А4 у координатах і-S. Задачу розв’язати за допомогою і-S -діаграм водяної пари ( додаток 6).

Надати рекомендації з підвищення ефективності роботи ТЕЦ і збільшення коефіцієнта використання теплоти.

Вихідні дані для розв’язання задачі прийняти з табл.16.

Таблиця 16

Передостання ци-фра номера залі-кової книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Температура після регенеративного підігрівача t7,°С	212	191	207	204	201	198	195	191	221	219
Тиск перегрітої пари до турбіни Р1, МПа	6,0	10,0	12,0	9,0	8,0	7,0	7,5	6,5	8,5	9,5
Температура пере-грітої пари t1, °C	650	600	550	500	450	400	350	370	420	470
Остання цифра номера залікової книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Частка пари відбору g1, част.од.	0,1	0,11	0,12	0,13	0,14	0,15	0,16	0,17	0,18	0,19
Тиск пари в теплофікаційному теплообміннику Р2, МПа	0,25	0,3	0,35	0,4	0,27	0,32	0,37	0,45	0,42	0,47