Казанцева И.Л. Техническая термодинамика и теплотехника ЭТИ (филиал) СГТУ имени Гагарина Ю.А.
10.98 V1, м³ газа при абсолютном давлении р1, МПа и температуре t1, °С расширяется до увеличения объема в ε раз.
Определить параметры конечного состояния газа, количество теплоты, работу, а также изменения внутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессах: а) изотермическом, б) адиабатном при k = 1,4; в) политропном при показателе политропы n = 1,47.
Процессы изобразить (совместно) в p—v и T—s-диаграммах.
Данные для расчета выбрать из табл. 1.
Таблица 1
| Вариант 05 | ||||
| Газ | V1, м³ | ε | р1, МПа | t1, °С |
| Кислород | 0,1 | 14 | 5,5 | 1180 |
13.243 Водяной пар с начальным давлением p1 = 5 МПа и степенью сухости x = 0,9 перегревается при постоянном давлении до температуры t2, после чего дросселируется до давления p3, а затем адиабатно расширяется до давления p4.
Определить с помощью i—s-диаграммы водяного пара количество теплоты, затраченной на перегрев пара; изменение внутренней энергии и конечную температуру t3 в процессе дросселирования, а также конечные параметры пара, работу и изменение внутренней энергии в процессе адиабатного расширения пара.
Исходные данные принять по табл. 3.
Таблица 3
| Вариант | t2, ºС | р3, МПа | р4, кПа |
| 05 | 450 | 1,4 | 5 |
18.180 Водяной пар с начальным давлением p1 = 5 МПа и степенью сухости x = 0,9 перегревается при постоянном давлении до температуры t2, после чего дросселируется до давления p3, а затем адиабатно расширяется до давления p4.
Определить с помощью i—s-диаграммы водяного пара количество теплоты, затраченной на перегрев пара; изменение внутренней энергии и конечную температуру t3 в процессе дросселирования, а также конечные параметры пара, работу и изменение внутренней энергии в процессе адиабатного расширения пара.
Исходные данные принять по табл. 3.
Таблица 3
| Вариант | t2, ºС | р3, МПа | р4, кПа |
| 05 | 450 | 1,4 | 5 |
18.181 Определить изменение влажности пара в месте выхода его из турбины и термический КПД цикла, если применяется промежуточный перегрев пара. Начальные параметры пара: р1 и t1; давление в конденсаторе р2 = 4,0 кПа. Промежуточный перегрев пара производится при давлении р3 до температуры t3. Изобразить цикл в i—s-диаграмме. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 4.
Таблица 4
| Вариант | р1, МПа | t1, °С | р3, МПа | t3, °С |
| 05 | 14 | 470 | 0,65 | 500 |
21.89 Парокомпрессорная холодильная установка (рис. 2) использует в качестве рабочего тела фреон-22. Температура рабочего тела на выходе из холодильной камеры t0, ºC, а на выходе из охладителя tк, ºC. Холодопроизводительность ПКХУ Q, кВт.
Определить холодильный коэффициент машины, расход фреона, а также теоретическую мощность привода компрессора и тепловую нагрузку конденсатора. Как изменятся значения этих величин, если холодильная машина будет работать по обратному циклу Карно в том же интервале температур tк и t0? Привести циклы холодильной машины в T—s и lgр—h — диаграммах. Исходные данные принять по табл. 6.
Таблица 6
| Вариант | t0, °С | tк, °С | Q, кВт |
| 05 | -15 | 15 | 27 |
19.148 В трехступенчатом компрессоре (рис. 4) давление воздуха повышается от р1 = 0,1 МПа до рк, МПа. Массовая производительность компрессора G, кг/ч. Во всех ступенях сжатие происходит по политропе с показателем n, что обеспечивается охлаждением цилиндров водой с массовым расходом D1, кг/час. В промежуточных охладителях воздух охлаждается до начальной температуры, равной t1 = t3 = t5, ºС, водой с массовым расходом D2, кг/час.
Определить теоретическую мощность двигателя, необходимую для привода компрессора, расход охлаждающей воды на каждую ступень компрессора D1, на каждый промежуточный охладитель D2 и общий расход охлаждающей воды D = 3D1 + 2D2, при повышении ее температуры на Δt, ºС в каждом из элементов компрессора.
Изобразить процесс сжатия воздуха в диаграммах p—v и T—s.
Исходные данные принять по табл. 7.
Таблица 7
| Варинт | t1, °С | рк, МПа | n | Δt, ºС | G, кг/ч |
| 05 | 17 | 7,5 | 1,3 | 10 | 100 |
17.76 Для идеального цикла газотурбинной установки (ГТУ) с подводом теплоты при р = const (рис. 5) заданы следующие параметры: давление и температура воздуха перед компрессором р1 = 0,1 МПа, t1, ºС, давление и температура газов на выходе из камеры сгорания р3, МПа, t3, ºС. Расход воздуха через компрессор G, кг/c. Рабочее тело обладает свойствами воздуха.
Определить: мощности: компрессора, газовой турбины, всей ГТУ; термический КПД цикла; термический КПД регенеративного цикла ГТУ (рис. 6) при тех же параметрах и степени регенерации σр = 0,6.
Таблица 8
| Вариант | t1, °С | G, кг/с | t3, °С | р3, МПа |
| 05 | 17 | 75 | 700 | 0,7 |
Оформление готовой работы
12.42 В котле энерготехнологического агрегата для обжига сырья выделяется тепловой поток qг при температуре образующихся газов t1 для водяного пара с температурой tʹ1. Температура окружающей среды t2.
Определить изменение энтропии, потерю эксергии и эксергетический КПД в процессе теплообмена между газами и паром.
Исходные данные принять по табл. 10.
Таблица 10
| Вариант | t1, °С | tʹ1, °С | qг, кДж/кг |
| 05 | 900 | 340 | 4100 |
