12 Второй закон термодинамики

12.14 Определить изменение энтропии 2,4 кг углекислого газа, если в т/д процессе его давление увеличилось с 1,5 атм до 15 атм, а температура повысилась с 78ºС до 217ºС.

12.15 В отопительной системе ОС (рис. 4.5) тепловой двигатель ТД приводит в действие холодильную машину ХМ, отбирающую теплоту от природного теплового источника ПТИ. Вода в отопительной системе ОС, нагревающаяся за счет теплоты, отводимой от двигателя и от холодильной машины, является одновременно холодильником для тепловой и термостатом высокой температуры для холодильной машины. Какую массу топлива необходимо сжечь в топке теплового двигателя, чтобы количество теплоты, поступающее в отапливаемое помещение, составляло  10⁶ кДж за цикл? Известно, что температура в котле паровой машины 300 ºС, в отопительной системе 65 ºС. Температура грунтовой воды 5 ºС. Теплотворная способность топлива 43·10³ кДж/кг.

Ответ: Не менее 8 кг топлива.

12.16 В отопительной системе ОС (рис. 4.5) тепловой двигатель ТД приводит в действие холодильную машину ХМ, отбирающую теплоту от природного теплового источника ПТИ. Вода в отопительной системе ОС, нагревающаяся за счет теплоты, отводимой от двигателя и от холодильной машины, является одновременно холодильником для тепловой и термостатом высокой температуры для холодильной машины. Определить, в каком соотношении находятся между собой количества теплоты, подводимой при сгорании топлива и отбираемой холодильной машиной от природного резервуара. Известно, что температура в котле паровой машины 300 ºС, в отопительной системе 65 ºС. Температура грунтовой воды 5 ºС. Теплотворная способность топлива 43·10³ кДж/кг.

Ответ: q₁/q′₂=1,9.

12.17 Определите термический к.п.д. обратимого цикла Карно, совершаемого при температурах горячего и холодного источников тепла 1000 ºС и 370 ºС.

12.18 Определить термический к.п.д. теплового двигателя, работающего по обратимому циклу Карно. Температура подвода теплоты 500 ºС, температура отвода теплоты 20 ºС. Определите также, сколько подводится и сколько отводится теплоты в этом двигателе, если его мощность N=5 МВт.

12.19 В пароводяной эжекторной холодильной установке (рис. 4.7) для сжатия хладагента используется эжектор 1, в котором эффект сжатия смеси достигается с помощью кинетической энергии пара, подаваемого из котла 2. Смесь, состоящая из пара хладагента, поступающего из испарителя 4, и из водяного пара, вводимого из котла 2, направляется в конденсатор 7, где, охлаждаясь, полностью конденсируется и разделяется на два потока. Один, после дросселирования в вентиле 3, подается в испаритель 4, где и отбирает некоторое количество теплоты от охлаждаемого объема 5. Другой поток насосом 6 направляется в котел 2. Необходимо определить отношение, характеризующее степень термодинамического совершенства процессов, ε_действ/ε_теорет, если εдейств=0,68, средняя температура пара в котле 150 ºС, смеси в конденсаторе 35 ºС и смеси в испарителе 7 ºС.

Ответ: ε_действ/ε_теорет=0,25.

12.20 Определите эксергетический КПД тепловой изоляции трубы, по которой течет горячая вода при давлении, близком к атмосферному. Температура воды на входе t_вх, ºС; а на выходе t_вых, ºС; температура окружающего воздуха t_о.с, ºС; считать теплоемкость воды постоянной.

Таблица 5 – Исходные данные