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

1.43 Слиток свинца, имеющего плотность ρ = 11,3 г/см³, объемом V = 1 дм³ взвешен при помощи пружинных весов на полюсе, где ускорение свободного падения g_90º = 9,8324 м/с².

Каков вес свинца, выраженный в ньютонах и в килограмм-силах? Что покажут пружинные весы на экваторе, где g_0º = 9,780 м/с²?

Ответ: Р_90º = 111,11 Н, Р_90º = 11,330 кгс; Р_0º = 110,51, Р_0º = 11,269 кгс.

1.45 В конденсаторе паровой турбины поддерживается абсолютное давление   р = 0,004 МПа.

Каковы показания вакуумметров, проградуированных в килоньютонах на квадратный метр, миллиметрах ртутного столба и в английских фунтах на квадратный дюйм, если в одном случае показания барометра составляют 735 мм рт. ст., а в другом – 764 мм рт. ст.?

Ответ: 1) р_вак = 94,0 кН/м² = 705 мм рт. ст. = 13,64 lbf/in².

2) р_вак = 97,93 кН/м² = 734 мм рт. ст. = 14,20 lbf/in².

1.37 В машинном зале электростанции работают три турбины, в конденсаторах которых поддерживается абсолютное давление р₁ = 2,94 кПа, р₂ = 3,923 кН/м² и р₃ = 0,711 lbf/in².

Определите величины вакуумов в процентах барометрического давления. Показание барометра в машинном зале В = 753 мм рт. ст.

Ответ: ω₁ = 97,1%; ω₂ = 96,1%; ω₃ = 95,1%.

1.36 В железнодорожной цистерне (рис. 1.1) находился вязкий мазут. Для того чтобы слить мазут в условиях морозной погоды, его нужно было разогреть. Для этого через верхний люк цистерны опустили трубу, по которой подавали насыщенный водяной пар. Когда мазут был полностью слит, трубу из цистерны вынули, а люк немедленно закрыли герметически. Через некоторое время цистерна была смята атмосферным давлением (рис. 1.2).

Определите суммарную результирующую силу F, приложенную к нижней половине боковой поверхности цистерны.

Известно, что после конденсации всего пара в цистерне образовался вакуум р_вак = 700 мм рт. ст. Барометрическое давление В = 0,1 МПа. Размеры цистерны указаны на рис. 1.1.

Ответ: F = 1,7582 МН = 179,3·10³ кгс.

1.35 Цилиндр диаметром d = 200 мм (рис. 1.3) плотно закрыт подвешенным на пружине поршнем, условно невесомым и скользящим без трения. В цилиндре образован вакуум, составляющий ω = 90% барометрического давления В = 0,101 МПа.

Определите силу F натяжения пружины, если поршень неподвижен.

Ответ: F = 2854 Н = 291 кгс.

1.34 Для измерения малых избыточных давлений или небольших разрежений применяются микроманометры. Принципиальная схема прибора представлена на рис. 1.4.

Определите абсолютное давление в воздуховоде 1, если длина l столба жидкости в трубке микроманометра 2, наклоненной под углом α = 30º, равна 180 мм.

Рабочая жидкость – спирт плотностью ρ = 0,8 г/см³. Показание барометра 0,1020 МПа. Давление выразить в мегапаскалях, миллиметрах ртутного столба и в килограмм-силах на квадратный сантиметр.

Ответ: р_абс = 0,1027 МПа = 770 мм рт. ст.  = 1,047 кгс/см².

1.33 По трубопроводу диаметром d = 50 мм, присоединенному к газгольдеру, подается газ, удельный объем которого υ = 0,500 м³/кг.

За какое время газ наполнит газгольдер, если его объем V = 5 м³, средняя по сечению скорость газа в трубопроводе ω = 2,55 м/с, а плотность газа, заполнившего газгольдер, ρ = 0,00127 г/см³.

Ответ: τ = 10 мин 35 с.

5.15 Сколько килограммов свинца можно нагреть от температуры 15 ºС до температуры его плавления t_пл=327 ºС посредством удара молота массой 200 кг при падении его с высоты 2 м?

Предполагается, что вся энергия падения молота превращается в теплоту, целиком поглощаемую свинцом.

Теплоемкость свинца с_р=0,1256 кДж/(кг·К).

Ответ: m_св=0,1001 кг.

5.16 Свинцовый шар падает с высоты 80 м на твердую поверхность. При этом кинетическая энергия шара переходит в теплоту, 80% которой им усваивается.

На сколько градусов нагревается при падении шар?

Теплоемкость свинца с_р=0,1256 кДж/(кг·К).

Ответ: на 5 К.