11 Комбинированные процессы
11.1 Начальное состояние m, кг газа определяется параметрами Р1 и Т1. Газ изохорно нагревается до температуры Т2, а затем адиабатно расширяется до давления Р3.
Определить: параметры состояния газа в конце нагрева и адиабатного расширения; работу газа; изменение внутренней энергии, количество подведенной теплоты.
Расчет производится для обоих процессов. Найти суммарное изменение этих величин.
Представить процесс в рυ и Ts координатах. Исходные данные взять из таблиц 3.7 и 3.8 по последней и предпоследней цифрам номера зачетной книжки.
Таблица 3.7
| Предпоследняя цифра | Газ | m, кг |
| 9 | Н2О (пар) | 1 |
Таблица 3.8
| Параметры газа | Обозначения, единицы измерения | Последняя цифра |
| 4 | ||
| Давление | р1, Па | 1,5•105 |
| Температура | Т1, К | 315 |
| Температура | Т2, Па | 500 |
| Давление | р3, Па | 1,3•105 |
Варианты задачи: 46, 00, 04, 20, 48, 26, 82, 10, 36, 70, 69, 34, 16, 24, 32.
Все задачи из: Крысин А.Г. Иваненко В.П. Теплотехника СПбГТЭУ 2012
11.2 Кислород с начальными параметрами t1=155ºC, р1=1,7 бар изотермно расширяется до υ2=2,7υ1, а затем изобарно сжимается до υ3=0,5υ2. Определить параметры газа в рабочих точках, подведенную теплоту, изменение внутренней энергии, совершенную работу и изобразить процессы на рυ- и Ts- диаграммах.
Ответ: υ1=0,654 м³/кг, s1=0,277 кДж/(кг·К), υ2=1,766 м³/кг, р2=0,7 бар, t2=155ºC, s2=0,508 кДж/(кг·К), υ3=0,883 м³/кг, t3=-59ºC, s3=-0,127 кДж/(кг·К), q1-2=110,457 кДж/кг, q2-3=-194,024 кДж/кг, Δu1-2=0, Δu2-3=-139,956 кДж/кг, l2-3=-61,810 кДж/кг, l1-2=110,457 кДж/кг.
11.3 1 кг газа изотермически сжимается от начального объема V1 до объема V2, а затем изобарно расширяется до начального объема V1. Начальное давление газа равно p1, температура T1.
Определить параметры состояния газа в конце сжатия и расширения, работу газа, изменение внутренней энергии, количество теплоты, участвовавшей в процессе. Расчет произвести для обоих процессов и найти суммарное изменение этих величин. Представить процессы в pυ и Ts координатах.
Исходные данные взять из таблиц 3.5 и 3.6 по последней и предпоследней цифрам шифра зачетной книжки.
Таблица 3 — Исходные данные
| Газ | Н2О (пар) |
| Отношение объемов V2/V1 | 0,3 |
| Температура Т1, К | 308 |
| Давление р1, Па | 1,3·105 |
Варианты задачи: 78, 58, 36, 10, 40, 50, 54, 34, 76, 86, 69.
Все задачи из: Крысин А.Г. Иваненко В.П. Теплотехника СПбГТЭУ 2012
11.4 Воздух, начальные параметры которого р1=0,12 МПа, Т1=298 К, адиабатно сжимается в цилиндре ДВС. Степень сжатия ε=15. Затем в изобарном процессе к нему подводится 242 кДж/кг теплоты. Определить работу сжатия и параметры воздуха после подвода теплоты.
Ответ: υ1=0,713 м³/кг, υ2=0,048 м³/кг, р2=5,245 МПа, Т2=877 К, l=-415,433 кДж/кг, р3=5,245 МПа, Т3=1116 К, υ3=0,061 м³/кг.
11.5 Азот с начальными параметрами t1=250ºC, р1=1,5 бар изотермно расширяется до υ2=2,5υ1, а затем изобарно сжимается до υ3=0,6υ2. Определить параметры газа в рабочих точках, подведенную теплоту, изменение внутренней энергии, совершенную работу и изобразить процессы на р-υ и T-s диаграммах.
Ответ: υ1=1,035 м³/кг, s1=0,564 кДж/(кг·К), υ2=2,588 м³/кг, р2=0,6 бар, s2=0,836 кДж/(кг·К), υ3=1,553 м³/кг, t3=41ºC, s3=0,302 кДж/(кг·К), q1-2=142,263 кДж/кг, q2-3=-218,614 кДж/кг, Δu1-2=0, Δu2-3=-156,123 кДж/кг, l2-3=-62,100 кДж/кг.
11.6 Азот с начальными параметрами t1=250 ºC, р1=1,5 бар изотермно расширяется до υ2=2,5υ1, а затем изобарно сжимается до υ3=0,6υ2. Определить параметры газа в рабочих точках, подведенную теплоту, изменение внутренней энергии, совершенную работу и изобразить процессы на р-υ и T-s диаграммах.
Ответ: υ1=1,035 м³/кг, s1=0,564 кДж/(кг·К), υ2=2,588 м³/кг, р2=0,6 бар, s2=0,836 кДж/(кг·К), υ3=1,553 м³/кг, t3=41 ºC, s3=0,302 кДж/(кг·К), q1-2=142,263 кДж/кг, q2-3=-218,614 кДж/кг, Δu1-2=0, Δu2-3=-156,123 кДж/кг, l2-3=-62,100 кДж/кг.
11.7 В цилиндре 1 кг воздуха сжимается в одном случае по изотерме, а в другом — по политропе со средним показателем n=1,2, ток, что объем уменьшается в ε раз. Определить конечные значения температуры, давления и плотности воздуха, а также работу, изменение энтропии в процессах сжатия. Начальные параметры: р1=750 мм рт. ст. и t1. Теплоемкость воздуха считать не зависящей от температуры.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы
| Предпоследняя цифра шифра | ε | t1, ºC |
| 1 | 8 | 47 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
Все задачи из: Термодинамика и теплопередача МИИТ 2013
11.8 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.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы
| Предпоследняя цифра шифра | р1, МПа |
| 1 | 0,5 |
Ответ: υ2=0,860 м³/кг, t3=1227 ºC, Δu2-3=869 кДж/кг, Δh2-3=1214 кДж/кг, Δs2-3=1,165 кДж/(кг·К).
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
Все задачи из: Термодинамика и теплопередача МИИТ 2013
11.9 (Вариант 21) Газ массой m кг расширяется от начального состояния при давлении р1 и температуре t1 до конечного давления p2. Определить конечные параметры газа, а также работу газа, изменение внутренней энергии и количество подведенной теплоты при изотермном, адиабатном и политропном расширении. Показать работу процессов на pυ — диаграмме, сопоставить величину работы в этих процессах между собой при графическом и аналитическом определении. Исходные данные в табл.1.
Таблица 1
| р1, бар | р2, бар | t1, ºC | m, кг | газ | n |
| 7 | 3 | 130 | 3 | CH4 | 1,3 |
Варианты задачи: 1, 19, 24, 27, 28, 29.
11.10 (Вариант 93) Газовая смесь массой М, заданная по объемному составу, нагревается при постоянном объеме V1 от температуры t1 до температуры t2, а затем охлаждается при постоянном давлении до начальной температуры t1.
Определите конечные давления и объем смеси, величину работы и теплоты, участвующих в процессах, изменение внутренней энергии и энтропии смеси в каждом процессе. Расчет иллюстрировать изображением процессов в pυ- и Ts- координатах.
Данные для решения задачи выбрать из таблицы 1.
Таблица 1
| М, кг | V1, м3 | t1, ºC | t2, ºC | Объемный состав смеси, % |
|
| N2 | H2О | ||||
| 48 | 42 | 85 | 400 | 50 | 50 |
Примечание: Задачу решить с учетом зависимости теплоемкости газов от температуры.
Варианты задачи: 98, 97, 71, 18, 35, 78, 27, 28, 20, 09, 86, 03, 36, 99, 07.
