Евдокимова Н.Г. Техническая термодинамика и теплотехника УГНТУ 2013

3.38 (Вариант 00) Для газовой смеси, имеющей определенный объем каждого компонента определить:

— объемный состав смеси;

— массовый состав смеси;

— удельные газовые постоянные компонентов и смеси;

— кажущуюся молекулярную массу смеси;

— массы и парциальные давления компонентов, при давлении смеси (р_см, МПа), объеме смеси (м³) и температуре (t_см);

— плотность и удельный объем компонентов и смеси при заданных и нормальных физических условиях;

— средние теплоемкости смеси (массовую и объемную) при p=const и V=const;

— затрату теплоты на нагревание (охлаждение) смеси до t₂ при p=const и при V=const.

Исходные данные взять из таблиц 1 и 2. Значения теплоемкостей в зависимости от температуры представлены в приложении Б.

Таблица 1

Объем компонента, м³				Температура, ºС		Давление смеси, р_см, МПа
N₂	H₂	CO₂	H₂O	t₁	t₂	Давление смеси, р_см, МПа
7	10	8	15	150	600	0,20

Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.

Методические указания.pdf

ВУЗ: УГНТУ

5.7 (Вариант 00) Продукты сгорания из печи установки гидроочистки в количестве G₁ при температуре T₁ и постоянном давлении нагревают водородосодержащий газ (ВСГ) от температуры t₁ до t₂. Температура продуктов сгорания на выходе из теплообменного аппарата Т₂. Массовый состав продуктов сгорания и ВСГ представлен в таблице 4.

Определить:

— секундный расход ВСГ;

— количество теплоты, переданное продуктами сгорания ВСГ;

— изменение внутренней энергии продуктов сгорания и ВСГ в процессе теплообмена;

— термодинамическую работу продуктов сгорания и ВСГ.

Исходные данные взять из таблиц 3 и 4. Значения теплоемкостей в зависимости от температуры представлены в приложении Б. Процесс теплообмена считать без потерь в окружающую среду.

Таблица 3 — Исходные данные для задачи №2

G₁, кг/ч	Т₁, °С	Т₂, °С	t₁, °С	t₂, °С
400	600	200	50	150

Таблица 4 — Исходные данные для задачи №2

Массовый состав, % масс.		Массовый состав, % масс.
Продукты сгорания		ВСГ
СО₂	N₂	Н₂	СО
75	25	70	30

Методические указания.pdf

ВУЗ: УГНТУ

11.12 (Вариант 00) Сухой газ массой 1 кг совершает ряд последовательных термодинамических процессов (1-2; 2-3; 3-4).

Определить:

— давление, удельный объем и температуру газа в каждой точке (1, 2, 3, 4);

— для каждого процесса определить:

1) изменение внутренней энергии;

2) изменение энтальпии;

3) теплоту процесса;

4) термодинамическую работу расширения;

5) потенциальную работу;

— суммарное количество подведенной и отведенной теплоты и работы;

— построить в р-υ — координатах графическое изображение процессов.

Исходные данные взять из таблиц 5 и 6. Теплоемкости газа считать не зависящими от температуры (приложение А, таблица А1). Удельную газовую постоянную для газа взять из приложения А (таблица А2). Изменение внутренней энергии и изменение энтальпии рассчитать по формулам, представленным в [5, 6].

Таблица 5 — Исходные данные для задачи №3

р₁, МПа	Т₁, °С	р₂, МПа	р₃, МПа	Т₄, °С
0,80	300	0,10	0,50	400

Таблица 6 — Исходные данные для задачи №3

Газ	Процесс 1-2	Процесс 2-3	Процесс 3-4
Воздух	k=1,4	T=const	V=const

Методические указания.pdf

ВУЗ: УГНТУ

13.41 (Вариант 1) Водяной пар изменяет свое состояние в процессах 1-2-3-4-5. Процесс 1-2 изохорный, 2-3 изобарный, 3-4 изотермический, 4-5 адиабатный. Начальная степень сухости пара х1=0,9. Параметры пара в точках 1, 2, 3, 4, 5 приведены в таблице 9.

Определить:

— недостающие параметры состояния в каждой точке (р, υ, T);

— изменение внутренней энергии (Δu);

— изменение энтропии (Δs);

— изменение энтальпии (Δh);

— внешнюю теплоту (q);

— работу расширения пара (l).

Использовать h-s — диаграмму водяного пара (приложение Д, рисунок Д1). Результаты представить в виде таблиц 10 и 11.

Таблица 1 — Исходные данные к задаче №4

Характерные точки процессов
Уд. объем υ₁, м³/кг	Температура t₂, ºC	Степень сухости х₃	Давление р₄, МПа	Давление р₅, МПа
0,05	550	1,00	0,10	0,002

h-s — диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40.

Методические указания.pdf

ВУЗ: УГНТУ

14.19 Водяной пар, имея начальные параметры р₁=2 МПа и степень сухости х₁=0,9, нагревается при постоянном давлении до температуры t₂ (процесс 1-2), затем дросселируется до давления p₂ (процесс 2-3).

При давлении p₂ пар попадает в сопло Лаваля, где расширяется до давления р₃=0,05 МПа (процесс 3-4). Определить, используя h-s — диаграмму водяного пара (приложение Д, рисунок Д1):

— количество теплоты, подведенной к пару в процессе 1-2;

— изменение внутренней энергии и конечную температуру дросселирования t₃в процессе 2-3;

— конечные параметры и скорость пара на выходе из сопла Лаваля;

— расход пара в процессе изоэнтропного (адиабатного) истечения 3-4, если площадь минимального сечения сопла f_min.

Все процессы показать в h-s — диаграмме. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 12.

Таблица 12 — Исходные данные к задаче №5

Вариант	t₂, °С	р₂, МПа	f_min, см²
00	300	1,4	10

Методические указания.pdf

ВУЗ: УГНТУ

19.21 Газ — воздух с начальной температурой t₁=27ºC сжимается в одноступенчатом поршневом компрессоре от давления p₁=0,1 МПа до давления р₂. Сжатие может происходить по изотерме, по адиабате и по политропе с показателем политропы n. Определить для каждого из трех процессов сжатия:

— конечную температуру газа t₂,ºC;

— отведенную от газа теплоту Q,кВт;

— теоретическую мощность компрессора N, если его производительность G.

Дать сводную таблицу и изображение процессов в p-υ и T-s — диаграммах. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 13.

Таблица 13 — Исходные данные к задаче №6

Вариант	n	р₂, МПа	G,10³ кг/ч
00	1,25	0,90	0,3

Методические указания.pdf

ВУЗ: УГНТУ

17.14 Для теоретического цикла ГТУ с подводом теплоты при постоянном давлении определить:

— параметры (р, υ, Т) рабочего тела (воздуха) в характерных точках цикла 1, 2, 3 и 4;

— подведенную и отведенную теплоту;

— работу и термический КПД цикла;

— теоретическую мощность ГТУ при заданном расходе воздуха G.

Начальное давление р₁=0,1 МПа, начальная температура t₁=27 ºC, степень повышения давления в компрессоре π, температура газа перед турбиной t₃.

Дать схему и цикл установки в p-υ и T-s — диаграммах. Данные для решения задачи выбрать из таблицы 14.

Таблица 14 — Исходные данные к задаче №7

Вариант	π	t₃, °С	G, кг/c
00	6	700	35

Методические указания.pdf

ВУЗ: УГНТУ

13.40 Водяной пар с начальным давлением р₁=5 МПа и степенью сухости х₁=0,95 поступает в пароперегреватель, где его температура повышается на Δt; после перегревателя пар изоэнтропно (адиабатно) расширяется в турбине до давления p₂. Пользуясь h-s — диаграммой для водяного пара (приложение Д, рисунок Д1), определить:

— количество теплоты (на 1 кг пара), подведенной к нему в пароперегревателе;

— работу цикла Ренкина и степень сухости пара х₂ в конце расширения;

— термический КПД цикла;

— работу цикла, КПД цикла и конечную степень сухости, если после пароперегревателя пар с давлением р₁ дросселируется до давления р′₂, а затем адиабатно расширяется до давления р₂.

Изобразить процессы, происходящие в паротурбинной установке в T-s — диаграмме. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 15.

Таблица 15 — Исходные данные к задаче №8

Вариант	Δt, °С	р₂, кПа	р’₂, МПа
00	250	3,0	0,50

Методические указания.pdf

ВУЗ: УГНТУ

21.37 Пар — фреон — 12 при температуре t₁ поступает в компрессор, где адиабатно сжимается до давления, при котором его температура становится равной t₂, а степень сухости пара x₂=1. Из компрессора фреон поступает в конденсатор, где при постоянном давлении обращается в жидкость при температуре кипения, после чего адиабатно расширяется в дросселе до температуры t₄=t₁. Холодопроизводительность установки Q.

Определить:

— холодильный коэффициент установки;

— массовый расход фреона;

— теоретическую мощность привода компрессора.

Изобразите схему установки и ее цикл в T-s и h-s — диаграммах. Данные для решения задачи выбрать из таблицы 16. Задачу решить с помощью таблицы параметров насыщенного пара фреона — 12 (приложение Б, таблица Б1).

Таблица 16 — Исходные данные к задаче №9