11 Комбинированные процессы
11.31 Азот от состояния 1 (р1=0,1 МПа и t1=100 ºC) в изобарном процессе расширяется до состояния 2, в котором t2=900 ºC, а затем изотермически переводится в состояние 3, в котором υ3=υ1. Показать процесс 1-2-3 в pυ- и Ts — диаграммах. Определить значения p,t и υ азота в точках 1, 2 и 3. Вычислить удельные работу, теплоту, изменение внутренней энергии и энтропии азота в процессах 1-2, 2-3 и 1-2-3 в целом. Изобарный процесс рассчитать с учетом зависимости теплоемкости о азота от температуры (см. табл. 2 приложения).
11.32 (Вариант 7) Смесь идеального газа массой m, заданная объемными долями и занимающая объем V1, нагревается при постоянном давлении от температуры t1 до температуры t2, а затем охлаждается при постоянном объеме до исходной температуры t1.
Определить конечное давление и объем смеси, работу расширения, подведенную теплоту и изменение энтропии m кг смеси. Указать, какое манометрическое давление будет иметь газовая смесь в конце изобарного нагрева и изохорного охлаждения, если приведенное к нулю ºC барометрическое давление равно p0. Расчет проиллюстрировать изображением процессов в p-υ и T-s координатах. Задачу решать с учетом нелинейной зависимости теплоемкости газа от температуры. Данные для решения задачи выбрать из таблицы 3.
Таблица 3
| V, м3 | p0, мм рт. ст. | m, кг | t1, ºC | t2, ºC |
| 45 | 735 | 16 | 400 | 800 |
Продолжение таблицы 3
| Объемная доля компонента газовой смеси, % | |||
| N2 | О2 | Водяной пар (Н2О) | СО |
| 15 | 45 | 20 | 20 |
11.33 Газ массой М с начальными параметрами (давлением р1 и температурой t1) изотермически расширяется до увеличения объема в ε раз, а затем адиабатно сжимается до первоначального объема. Определить:
- первоначальный объем и объем в конце изотермического расширения;
- давление в конце изотермического расширения и адиабатного сжатия;
- температуру в конце адиабатного сжатия;
- изменение энтропии в процессе изотермического сжатия;
- работу изотермического расширения и адиабатного сжатия.
Изобразить данные термодинамические процессы в pV- и TS координатах.
Исходные данные приведены в табл. 3 и 4.
Таблица 3
| Последняя цифра шифра | газ | М, кг | ε |
| 0 | О2 | 5 | 4,0 |
Таблица 4
| Предпоследняя цифра шифра | р1, МПа | t1, ºC |
| 0 | 3,0 | 150 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
ВУЗ: МГУПП
11.34 Воздух, имея начальную температуру t1=27 ºC и абсолютное давление p1, изотермически расширяется до давления р2=0,1 МПа, а затем нагревается в изохорном процессе до тех пор, пока давление вновь не станет равным р1. Требуется определить удельный объем воздуха в конце изотермического расширения и температуру в конце изохорного подвода теплоты, а также изменения удельных значений внутренней энергии, энтальпии и энтропии в изохорном процессе. Теплоемкость воздуха считать не зависящей от температуры. Изобразить процессы в рυ и Ts — диаграммах.
| Номер варианта | р1, МПа |
| 0 | 0,9 |
Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
ВУЗ: МИИТ
Все задачи из: Драбкина Е.В. Основы теплотехники МИИТ 2012
11.35 Расчет процессов идеальных газов
Полагая, что при нормальных физических условиях Sn=0 и hn=0, вычислить все недостающие параметры состояния в точках 1, 2, 3 процесса 1-2-3, теплоту q1-2, q2-3; работу l1-2, l2-3; изобразить процесс 1-2-3 в p-υ и T-s координатах.
Рабочее тело -O2 , для которого μcp=30 кДж/(кмоль·К), (cp/cν)=k=1,4.
Таблица 1 – Значения термодинамических параметров в узловых точках
| Вариант №1 | Точка 1 | Точка 2 | Точка 3 |
| р, бар | 7,77 | ||
| υ, м3/кг | 1,6 | ||
| t, ºС | -20 | 827 | |
| h, кДж/кг | |||
| s, кДж/(кг·К) | |||
| u, кДж/кг |
11.36 Воздух из состояния 1 (t1=1400 °С и р1=0,5 МПа) в изобарном процессе охлаждается до температуры t2=200 °С, а затем изотермически расширяется до состояния 3, в котором υ3=υ1. Показать процессы 1-2 и 2-3 в pυ- и Ts-диаграммах. Определить значения р, t и в точках 1, 2 и 3. Вычислить удельные работу, теплоту, изменение внутренней энергии и энтропии в процессах 1-2,3 и 1-2-3 в целом. Изобарный процесс рассчитать с учетом зависимости теплоемкости воздуха от температуры (см. табл. 2 приложения).
11.37 Один килограмм воздуха с начальными параметрами t1=0 ºС, р1=0,9 бар адиабатически сжимается до давления 8 бар, затем в изобарном процессе к нему подводится 800 кДж тепла, после чего воздух расширяется в политропном процессе до первоначальных параметров.
Определить показатель политропы, параметры в характерных точках, изменение энтальпии, энтропии, внутренней энергии, количества тепла и работу в каждом из процессов.
Определить также термический КПД и работу цикла.
11.38 Кислород с начальными параметрами t1=160 °C, p1=11,9 бар изотермически сжимается до р2=1,9·р1, а затем в адиабатном процессе температура изменяется до t3=0,5·t2. Определить параметры газа в рабочих точках, подведенную теплоту, изменение внутренней энергии, совершенную работу и изобразить процессы на (p-υ), (s-T) диаграммах.
11.39 Азот из состояния 1 (р1=6 МПа и t1=1000 ºC) в изохорном процессе охлаждается до температуры t2=100 ºC, а затем изотермически сжимается до состояния 3, в котором р3=р1. Показать процессы 1-2 и 2-3 в рυ- и Ts-диаграммах. Определить значения р, t и υ в токах 1, 2 и 3. Вычислить удельные работу, теплоту, изменение внутренней энергии и энтропии азота в процессах 1-2, 2-3 и 1-2-3 в целом. Изохорный процесс рассчитать с учетом зависимости теплоемкости азота от температуры (см. табл. 2 приложения).
11.40 Углекислый газ из начального состояния с параметрами р1 и t1 изотермически сжимается до давления р2, а затем изохорно охлаждается до температуры t3. Определить параметры состояния во всех остальных точках процессов и показать эти процессы в р,v и T,s–диаграммах. Вычислить также величины работы, теплоты, изменения внутренней энергии и энтропии в каждом процессе. Данные для решения задачи выбрать из таблицы 1.
Таблица 1
| Вариант | р1, МПа | t1, ºС | р2, МПа | t3, ºС |
| 00 | 0,4 | 160 | 1,7 | 50 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
Все задачи из: Зыков С.А. Теплотехника КГАУ Красноярск 2015
