1.4. Задачи по теме 1
Задача 1
В сечении 1 струйки задано давление р1, и температура Т1 газа (см. табл. 1). Определить в этом сечении плотность газа ρ1 и его теплоемкости Ср и Сv. Расчеты провести для воздуха (газовая постоянная R = 287 Дж/кгК, показатель изоэнтропы k = 1,4) и водорода (R = 4160 Дж/кгК, k = 1,4) и азота (R = 295 Дж/кгК, k = 1,4). Газы считать совершенными.
Задача 2
Используя результаты решения задачи 1 (1), определить расход воздуха в струйке, если скорость воздуха в сечении 1 W1 и площадь этого сечения F1 (значения W1 и F1 приведены в табл. 1).
Задача 3
Определить проекцию на ось струйки
суммарной силы 
,
действующей на воздух между сечениями
1 и 2 струйки, если известны расход газа
G и его скорости в сечениях 1 и 2
струйки. Расход воздуха G
и его скорость в сечении 1 W1
такие же, как в задаче 2, а скорость в
сечении 2 W2
задана в табл.1. Струйка является
осесимметричной с прямолинейной осью.
Задача 4
Используя значения параметров газа, заданные и полученные при решении задач 1 (W1), 2 (W2) и 3 (T1, cp), определить температуру воздуха в сечении 2 струйки Т2, считая течение энергетически изолированным и пренебрегая изменением потенциальной энергии положения.
Задача 5
Используя значения параметров газа, заданные и полученные при решении задач 1 (R), 2 (G), 3 (W2) и 4 (T2), определить плотность воздуха во втором сечении струйки 2 и площадь этого сечения F2. Принять давление воздуха в сечении 2 струйки р2 = 1,2105 Па. Нарисовать профиль канала и изменение параметров воздуха по его длине.
Задача 6
Используя условия задач 15 (G, p1, p2, F1, F2, W1, W2), определить проекцию на ось струйки силы , действующей со стороны потока воздуха на трубку тока.
Задача 7
Используя значения параметров газа, заданные и полученные при решении задач 1 (T1, 1, k, cp), 4 (T2) и 5 (2), определить изменение энтропии и установить качество процесса: обратимый или необратимый. В связи с неизбежной погрешностью при проведении расчетов обратимым процессом считать процесс, в котором изменение энтропии не превышает 10 Дж/кгК.
Задача 8
Используя условие задач 15 (k, R, W1, W2, T1, T2) , определить числа Маха в первом и втором сечениях струйки.
Задача 9
Как изменится скорость W2 воздуха в сечении струйки 2, если между сечениями 1 и 2 над воздухом совершается техническая работа lтех величиной 5104 Дж/кг (lтех = - 5104 Дж/кг). Принять, что параметры воздуха в сечении 1 струйки такие же, как в задачах 1 (р1, T1, 1, R, k, cp) и 2 (W1, F1), процесс между сечениями 1 и 2 является изоэнтропическим, потенциальная энергия положения не изменяется и давление во втором сечении р2 = 1,2105 Па. Также определить число Маха во втором сечении, изменение и потери эксергии при температуре окружающей среды Т0 = 288К.
Задача 10
Как изменится температура воздуха T2 в сечении струйки 2 и площадь этого сечения F2, если между сечениями 1 и 2 к воздуху подводится тепло qн величиной 5104 Дж/кг. Принять, что параметры воздуха в сечении 1 струйки такие же, как в задачах 1 (T1, р1, 1, R, cp), 2 (W1, F1) и 3 (W2), техническая работа не совершается, изменение потенциальной энергии положения отсутствует и давление во втором сечении р2 = 1,2105 Па. Определить среднее значение показателя политропы n процесса, число Маха, и все параметры воздуха во втором сечении, изменение и потери эксергии при температуре окружающей среды Т0 = 288К.
Задача 11
Сравнить результаты задач 8, 9 и 10.
Таблица 1