Андрианова Т.Н. Дзампов Б.В. Зубарев В.Н. Ремизов С.А. Сборник задач по технической термодинамике

5.18 Какова должна быть скорость свинцовой пули, чтобы при ударе о стальную плиту она полностью расплавилась?

Предполагается, что в момент удара температура пули равна 27 ºС. Температура плавления свинца tпл=327 ºС, теплота плавления rпл=20,934 кДж/кг, а теплоемкость ср=0,1256 кДж/(кг·К).

Ответ: υ=275 м/c.


5.2 Одинаковые массы ртути и воды падают с одинаковой высоты на твердую поверхность. Перед падением и ртуть и вода имеют одну и ту же температуру. Полагая, что вся энергия падения аккумулируется падающими массами, определить, у какой из них изменение температуры будет больше и во сколько раз?

Теплоемкость ртути ср=0,140 кДж/(кг·К).

Ответ: ΔtHg≈30ΔtH2O.


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).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.


5.8 Какое количество охлаждающей воды следует подавать на колодки испытательного тормоза в 1 ч, если мощность двигателя N=55 кВт, температура охлаждающей воды 10 ºС, а предельно допустимая температура воды на выходе 80 ºС? Часть теплоты трения (20%) рассеивается в окружающей среде.

Ответ: mв=540,1 кг/ч.


5.61 Насос подает воду в котельный агрегат, сжимая ее от параметров t1 = 20ºС, р1 = 0,1 МПа до давления р2 = 10 МПа. Производительность насоса D = 200 т/ч.

Найдите теоретическую мощность привода насоса, считая воду несжимаемой жидкостью с удельным объемом υ = 0,001 м³/кг. Теплотой трения, изменением кинетической и потенциальной энергий пренебречь.

Ответ: Nтеор = 550 кВт.


5.62 Работа расширения 0,1 кмоля воздуха равна 17 кДж. Определите изменение внутренней энергии системы в кДж/кг, если в процессе расширения отводится 15 ккал теплоты.

Ответ: Δu = -27,6 кДж/кг.


5.63 Испытание двигателя ведется при помощи присоединенного к нему генератора. Напряжение на клеммах генератора постоянного тока u = 220 В, сила тока I = 50 А, КПД генератора ηг = 0,98.

Ответ: N = 11,3 кВт.


5.64 Определите КПД двигателя автомобиля мощностью 44,0 кВт при расходе топлива 7,4 кг/ч.

Теплоту сгорания топлива Qрн принять равной 40 МДж/кг.

Ответ: η = 0,535.


5.65 Мощность электростанции на выходных шинах составляет 12 МВт.

Какое количество топлива В, кг/ч, сжигается в топках котлов электростанции, если все потери энергии на станции составляют 70%, а теплота сгорания топлива Qрн = 30 МДж/кг.

Ответ: В = 4800 кг/ч.


5.17 Газ, состояние которого определяется на р,υ — диаграмме (рис. 2.4) точкой 1, переводится в состояние 2 по пути 1с2. При этом к газу подводится 80 кДж энергии в виде теплоты и от газа получается 30 кДж работы. Затем этот же газ возвращается в исходное состояние в процессе, который описывается кривой 2а1.

Сколько энергии в виде теплоты нужно подвести в некотором другом процессе 1d2, чтобы от газа получить 10 кДж работы? Сколько нужно подвести или отвести теплоты в процессе 2а1, если на сжатие расходуется 50 кДж энергии в форме работы?Газ, состояние которого определяется на р,υ - диаграмме (рис. 2.4) точкой 1, переводится в состояние 2 по пути 1с2. При этом к газу подводится 80 кДж энергии в виде теплоты и от газа получается 30 кДж работы. Затем этот же газ возвращается в исходное состояние в процессе, который описывается кривой 2а1. Сколько энергии в виде теплоты нужно подвести в некотором другом процессе 1d2, чтобы от газа получить 10 кДж работы? Сколько нужно подвести или отвести теплоты в процессе 2а1, если на сжатие расходуется 50 кДж энергии в форме работы?

Ответ: Q1d2=60 кДж, Q2a1=-100 кДж.