vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1

ЗАДАЧИ ПО РАЗДЕЛАМ ТЕРМОДИНАМИКИ

Уравнения состояния идеального и реального газа

1. Определить плотность и удельный объем метана при нормальных и

реального газа. Сопоставить и проанализировать полученные результаты (ПРИЛОЖЕНИЕ).

2.В баллоне объемом 40 л находится азот под давлением 75 бар и имеет температуру 20 0С. Пользуясь уравнениями состояния идеального и реального газа, определить плотность газа и сравнить полученные результаты (ПРИЛОЖЕНИЕ).

3.Определить массовый и объемный расход природного газа при давлении p 7,36 МПа и температуре t 20 0C , если его коммерческий расход

Определить молярную массу, газовую постоянную и плотность смеси, а также молярные концентрации и парциальные давления компонентов смеси,

2. При давлении 820 мм рт. ст. и температуре 37 0С плотность смеси кислорода О2 и углекислого газа СО2 составляет 1,72 кг / м3 . Определить

массовые и молярные концентрации компонентов смеси, а также газовую постоянную смеси.

3. В камеру предварительного смешения камеры сгорания ГТД подается в секунду 1 кг природного газа и 16 кг воздуха. Температура воздуха перед

смешением равна tв 270 0C , температура природного газа tпг 40 0C .

Определить коммерческий и объемный расход газовоздушной смеси на входе в камеру сгорания, если давление в камере смешения составляет pm 1,8 МПа . Определить также температуру Tm и изобарную теплоемкость

Таблица 1 Удельные изобарные теплоемкости идеальных газов cpm, кДж/(кг·К)

4. Аэростат заполнен смесью, в которой по массе 40 % водорода и 60 % азота. Объем аэростата равен 6000 м3. Определить подъемную силу аэростата, если температура газовой смеси равна -3 0С, а температура и давление воздуха равны соответственно -23 0С, 400 мм рт. ст. Масса оболочки аэростата составляет 1,2 т.

Первое начало термодинамики

1. При испытании двигателей для определения мощности используется тормоз. При этом работа расходуется на преодоление сил трения и превращается в теплоту, 20 % которой рассеивается в пространстве, а 80 % отводится охлаждаемой тормоз водой.

Теплоемкость воды принять равной cpm 4,1868 кДж /( кг К ). (Мощность двигателя N 2 n Мкр / 60, Вт).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

3

3. Газ переводится из состояния 1 в состояние 2 в первом случае по пути 1-а-2, а во втором по пути 1-б-2 (рис. 1). Известно, что давление в точках 1 и 2 равны соответственно p1 0,1 МПа , p2 0,5 МПа , а изменение объема

Определить, будет ли отличаться подведенное и отведенное количество теплоты, и если да, то насколько.

Рис. 1

окружающую среду 20 кДж/с теплоты. В канале установлена турбина.

Рис. 2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

4

Процессы

1. 1 кг метана политропно расширяется от p1 = 0,2 МПа до p2 = 0,1 МПа, причем объем его увеличился в 4 раза; начальная температура метана равна 20 0С. Определить показатель политропы, начальный и конечный объем, конечную температуру, термодинамическую и потенциальную работу. Изобарная теплоемкость равна cp = 2,24 кДж/(кг·К). Изобразить процесс в

2. 5 кг метана сжимается политропно с показателем n = 2 от p1 = 0,1 МПа до

возросла с 10 0С до 90 0С; начальное давление воздуха равно 0,08 МПа. Определить конечные параметры газа, показатель политропы, термодинамическую и потенциальную работу, работу и количество теплоты. Изобарная теплоемкость равна ср = 1,005 кДж/(кг·К). Изобразить процесс в координатах p v и T s .

4. В цилиндре дизеля воздух с начальными параметрами: давление – 0,1 МПа и температура – 20 0С сжимается в процессе с показателем политропы n =1,36. Сжатие идет до достижения воздухом температуры 700 0С. Определить конечное давление, степень сжатия v1/v2, термодинамическую и потенциальную работу. Изобразить процесс в координатах p V и T S .

5. Воздух расширяется политропически, совершая термодинамическую работу, равную 270 кДж. Определить показатель политропы, если от воздуха отводится 92 кДж теплоты. Изобарная теплоемкость воздуха равна cр = 1,005 кДж/(кг К). Изобразить процесс в координатах p V .

6. 0,8 м3 метана, имеющего температуру 20 0С и давление 0,7 МПа, адиабатно расширяется до трехкратного объема. Определить конечные параметры метана, термодинамическую работу, количество теплоты, изменение внутренней энергии и энтальпии. Изобарная теплоемкость равна cр = 2,25 кДж/(кг К). Изобразить процесс в координатах p V и T S .

7. К 10 кг метана в изохорном процессе подведено 1885 кДж теплоты, а затем в изобарном процессе объем метана уменьшается в 2,5 раза. Начальная температура метана равна 17 0С, а давление – 0,8 МПа. Определить конечные параметры метана, работу, количество теплоты, изменение внутренней

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

4

1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1.Основные положения теории круговых процессов

(циклов) тепловых двигателей

Круговым процессом называется замкнутый процесс, в котором рабочее тело возвращается в исходное состояние. Поэтому итоговое изменение параметров и функций состояния рабочего тела в круговом процессе равно нулю

внутренняя энергия; h – удельная энтальпия).

Периодически повторяющиеся круговые процессы, называемые также

циклами, реализуются в тепловых машинах, к которым относятся тепловые

двигатели и холодильные установки.

В теории циклов рассматриваются только элементы внешнего баланса –

внешние термодинамическая L* и потенциальная W* работы, а также внешний

теплообмен Q*. Поэтому после интегрирования по замкнутому контуру