5 Первый закон термодинамики
5.51 В газоходе смешиваются три газовых потока, имеющих одинаковое давление, равное 0,2 МПа. Первый поток представляет собой азот с объемным расходом V1=8200 м³/ч при температуре 200 ºС, второй поток – двуокись углерода с расходом 7600 м³/ч при температуре 500 ºС и третий поток – воздух с расходом 6400 м³/ч при температуре 800 ºС.
Найти температуру газов после смешения и их объемный расход в общем газопроводе.
Ответ: t=413 ºC, V=23000 м³/ч.
Все задачи из: Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике
5.52 В сборном газоходе котельной смешиваются уходящие газы трех котлов, имеющие атмосферное давление. Для упрощения принимается, что эти газы имеют одинаковый состав, а именно: СО2=11,8%; О2=6,8%; N2=75,6%; Н2О=5,8%. Часовые расходы газов составляют V1=7100 м³/ч; V2=2600 м³/ч; V3=11200 м³/ч, а температуры газов соответственно t1=170 ºС; t2=220 ºС; t3=120 ºС.
Определить температуру газов после смешения и их объемный расход через дымовую трубу при этой температуре.
Ответ: t=147 ºC, V=20916 м³/ч.
Все задачи из: Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике
5.53 Уходящие газы из трех паровых котлов при давлении 0,1 МПа смешиваются в сборном газоходе и через дымовую трубу удаляются в атмосферу. Объемный состав уходящих газов из отдельных котлов следующий:
из первого
СО2=10,4%; О2=7,2%; N2=77,0%; Н2О=5,4%;
из второго
СО2=11,8%; О2=6,9%; N2=75,6%; Н2О=5,8%;
из третьего
СО2=12,0%; О2=4,1%; N2=77,8%; Н2О=6,1%.
Часовые расходы газов составляют М1=12000 кг/ч; М2=6500 кг/ч; М3=8400 кг/ч, а температуры газов соответственно t1=130 ºC; t2=180 ºC; t3=200 ºC.
Определить температуру уходящих газов после смешения в сборном газоходе. Принять, что мольные теплоемкости этих газов одинаковы.
Ответ: t2=164 ºС.
Все задачи из: Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике
5.54 Продукты сгорания из газохода парового котла в количестве 400 кг/ч при температуре 900 ºС должны быть охлаждены до 500 ºС и направлены в сушильную установку. Газы охлаждаются смешением газового потока с потоком воздуха при температуре 20 ºС. Давление в обоих газовых потоках одинаковое.
Определить часовой расход воздуха, если известно, что Rгаз=Rвозд. Теплоемкость продуктов сгорания принять равной теплоемкости воздуха.
Ответ: Мвозд=333 кг/ч.
Все задачи из: Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике
5.55 При испытании двигателей внутреннего сгорания широким распространением пользуются так называемые гидротормоза. Работа двигателя при этом торможении превращается в теплоту трения и для уменьшения нагрева тормозного устройства применяется водяное охлаждение. Определить часовой расход воды на охлаждение тормоза, если мощность двигателя 90 л.с., начальная температура воды 15 ºС. Принять, что вся теплота трения передается охлаждающей воде.
5.56 При испытании дизельного двигателя было найдено, что удельный расход топлива 170 г/(л.с.ч). Определить эффективный КПД этого двигателя, если теплота сгорания топлива равна 41000 кДж/кг.
5.57 В калориметр, содержащий 0,6 л воды при температуре 20 ºС, опускают стальной образец массой в 0,4 кг, нагретый до 200 ºС. Определить теплоемкость стали, если повышение температуры воды составило 13 ºС. Массой калориметра пренебречь.
5.58 Автомобиль массой 1,5 т останавливается под действием тормозов при скорости 40 км/ч. Определить конечную температуру тормозов t2, если их стальная масса равна 15 кг, начальная температура 10 ºС, а теплоемкость стали равна 0,46 кДж/(кг·К). Потерями тепла в окружающую среду пренебречь.
5.59 Сердце человека в спокойном состоянии перекачивает примерно 300 л/ч крови, и при этом давление повышается с 80 до 120 мм ртутного столба. Какова мощность сердца в этом режиме работы?
Ответ: N = 0,444 Вт.
5.60 При испытании двигателей для определения мощности необходимо их тормозить (рис. 2.1). При этом работа, произведенная двигателем, расходуется на преодоление сил трения и превращается в теплоту, часть которой (примерно 20%) рассеивается в окружающей среде, а остальная часть отводится охлаждающей тормоз водой.
Сколько воды необходимо подводить к тормозу за 1 ч, если крутящий момент на валу Мкр = 2000 Дж, частота вращения n = 1500 об/мин, а допустимое повышение температуры воды Δt = 35 К.
Теплоемкость воды ср принять равной 4,1868 кДж/(кг·К).
Ответ: mτв = 6170 кг/ч.
