Андрианова Т.Н. Дзампов Б.В. Зубарев В.Н. Ремизов С.А. Сборник задач по технической термодинамике
9.23 Применяя первый закон термодинамики, показать, что кривая, изображающая адиабату идеального газа в р, υ — координатах, проходит всегда круче, чем кривая изотермического процесса.
11.3 В баллоне объемом 40 л находится сжатый кислород при р1 = 14,0 МПа и при температуре среды. После быстрого открытия выпускного вентиля кислород вытекает в атмосферу. Затем вентиль снова закрывается. Теплообмен между содержимым баллона и средой за время выпуска практически не успевает совершиться. Давление в баллоне р2 после выпуска оказывается 7,0 МПа. Через некоторое время температура снова становится равной температуре среды t1 = 20ºС.
Какой стала температура кислорода в баллоне сразу после выпуска? Какое количество кислорода вытекло из баллона? Чему стало равно давление после восстановления первоначальной температуры? Какое количество кислорода может вытечь, если выпуск производить очень медленно при постоянной температуре газа и конечном давлении р2 = 7,0 МПа?
Ответ: после выпуска t2 = -33ºС; выпущено Δmад = 2,86 кг кислорода; р2 = 8,55 МПа; при изотермическом выпуске Δmизот = 3,68 кг.
19.91 Идеальный поршневой компрессор сжимает 450 м³/ч воздуха (в пересчете на нормальные условия) температурой t1=30 ºC от р1=0,10 МПа и до р2=0,5 МПа.
Определить мощность, затрачиваемую на привод компрессора, если сжатие происходит адиабатно, и температуру газа на выходе из компрессора.
Ответ: N=28,7 кВт, t2=207 ºC.
19.97 Компрессор сжимает 600 м³/ч воздуха от давления р1=0,098 МПа до р2=0,6 МПа.
Определить мощность, необходимую на привод компрессора, если сжатие происходит: 1) адиабатно; 2) политропно с показателем n=1,3; 3) изотермически.
Ответ: 1) Nад=38,9 кВт; 2) Nпол=36,8 кВт; 3) Nиз=29,6 кВт.
19.98 Многоступенчатый поршневой компрессор без вредного объема сжимает воздух от начального давления р1=0,0981 МПа до давления р2=5,4 МПа. Известно, что отношение конечного давления к начальному одинаково для всех цилиндров и находится в пределах 6-8.
Определить число ступеней в компрессоре, мощность двигателя, если к.п.д. ступени равен 0,7, и расход охлаждающей воды при увеличении ее температуры на 15 ºС. Известно, что начальная температура воздуха t1=17 ºC, а сжатие политропическое с показателем n=1,3. Производительность компрессора 300 м³/ч (в пересчете на нормальные условия).
Ответ: число ступеней равно двум, N=65,3 кВт, m=493,5 кг/ч.
19.130 В изотермическом компрессоре воздух сжимается от 0,098 до 0,981 МПа. Как изменится мощность двигателя для привода компрессора, если сжатие будет производится изотермически до 98,1 МПа.
Ответ: В 3 раза.
19.124 Определите предельное давление (в долях от начального), при котором производительность одноступенчатого компрессора, сжимающего воздух, становится равной нулю. Объем вредного пространства составляет 2, 4 и 6% части объема цилиндра, соответствующей ходу поршня. Сжатие – адиабатное.
Ответ: 1) 245р1; 2) 95,6р1; 3) 55,7р1.
16.56 Начальное состояние воздуха, поступающего в воздушный двигатель, характеризуется параметрами: р1 = 1,2 МПа и t1 = 157ºС. Расширение в цилиндре двигателя происходит по политропе с n = 1,3; р2 = 0,1 МПа.
Определите часовой расход сжатого воздуха, если мощность двигателя N = 200 кВт.
Ответ: mτ = 3064 кг/ч.
16.57 Воздушный двигатель, использующий для работы сжатый воздух, должен развивать мощность N = 30 кВт.
Каков часовой расход сжатого воздуха, если начальные параметры его р1 = 2,0 МПа; t1 = 30ºС. Давление в конце адиабатного расширения р2 = 0,098 МПа.
Ответ: mτ = 616 кг/ч.
17.70 Рассчитайте термический КПД простейшей газотурбинной установки, работающей по циклу с подводом теплоты при р = const и при следующих степенях повышения давления: 1) β1 = 5; 2) β2 = 10; 3) β3 = 20.
Считайте, что рабочее тело обладает свойствами воздуха. Показатель адиабаты принять равным k = 1,4.
Ответ: ηt,1 = 0,369; ηt,2 = 0,482; ηt,3 = 0,575.
