Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике

5.14 К газу, заключенному в цилиндре с подвижным поршнем, подводится извне 100 кДж тепла. Величина произведенной работы при этом составляет 115 кДж. Определить изменение полной и удельной внутренней энергии газа, если количество его равно 0,8 кг.

Ответ: ΔU=-15 кДж, Δu=-18,2 кДж/кг.

5.40  2 м³ воздуха при давлении 0,5 МПа и температуре 50 ºС смешиваются с 10 м³ воздуха при давлении 0,2 МПа и температуре 100 ºС.

Определить давление и температуру смеси.

Ответ: t_см=82 ºC, р_см=0,25 МПа.

5.41  В двух разобщенных между собой сосудах А и В (рис. 9) содержатся следующие газы: в сосуде А — 50 л азота при давлении р₁=2 МПа и температуре t₁=200 ºC, в сосуде В — 200 л углекислого газа при давлении р₂=0,5 МПа и температуре t₂=600 ºC.

Определить давление и температуру, которые установятся после соединение сосудов. Теплообменом с окружающей средой пренебречь.

Ответ: t=411 ºC, р=0,89 МПа.

5.42 При решении задач на смешение газов пользуются иногда формулами (64) и (65) в качестве приближенных. решите предыдущую задачу, пользуясь приближенными формулами, и сравните полученные результаты по точным и приближенным формулам.

Предыдущая задача:  В двух разобщенных между собой сосудах А и В (рис. 9) содержатся следующие газы: в сосуде А — 50 л азота при давлении р₁=2 МПа и температуре t₁=200 ºC, в сосуде B — 200 л углекислого газа при давлении р₂=0,5 МПа и температуре t₂=600 ºC.

Определить давление и температуру, которые установятся после соединение сосудов. Теплообменом с окружающей средой пренебречь.

Ответ: t=341 ºС, р=0,8 МПа, ε_р=10,1 %, ε_Т=17 %.

5.43 Три разобщенных между собой сосуда А, В, С заполнены различными газами. В сосуде А, имеющем объем 10 л, находится сернистый ангидрид SO₂ при давлении 6 МПа и температуре 100 ºС, в сосуде В с объемом 5 л — азот при давлении 0,4 МПа и температуре 200 ºС и в сосуде С с объемом 5 л — азот при давлении 2 МПа и температуре 300 ºС.

Определить давление и температуру, которые установятся после соединения сосудов между собой. Считать, что теплообмен со средой отсутствует.

Ответ: р=3,57 МПа, t=118 ºC.

5.50 В сосуде А находится 100 л водорода при давлении 1,5 МПа и температуре 1200 ºС, а в сосуде В – 50 л азота при давлении 3 МПа и температуре 200 ºС.

Найти давление и температуру, которые установятся после соединения сосудов при условии отсутствия теплообмена с окружающей средой.

Ответ: р=2,07 МПа, t=467 ºC.

5.52 В сборном газоходе котельной смешиваются уходящие газы трех котлов, имеющие атмосферное давление. Для упрощения принимается, что эти газы имеют одинаковый состав, а именно: СО₂=11,8%; О₂=6,8%; N₂=75,6%; Н₂О=5,8%. Часовые расходы газов составляют V₁=7100 м³/ч; V₂=2600 м³/ч; V₃=11200 м³/ч, а температуры газов соответственно t₁=170 ºС; t₂=220 ºС;    t₃=120 ºС.

Определить температуру газов после смешения и их объемный расход через дымовую трубу при этой температуре.

Ответ: t=147 ºC, V=20916 м³/ч.

5.53 Уходящие газы из трех паровых котлов при давлении 0,1 МПа смешиваются в сборном газоходе и через дымовую трубу удаляются в атмосферу. Объемный состав уходящих газов из отдельных котлов следующий:

из первого

СО₂=10,4%; О₂=7,2%; N₂=77,0%; Н₂О=5,4%;

из второго

СО₂=11,8%; О₂=6,9%; N₂=75,6%; Н₂О=5,8%;

из третьего

СО₂=12,0%; О₂=4,1%; N₂=77,8%; Н₂О=6,1%.

Часовые расходы газов составляют М₁=12000 кг/ч; М₂=6500 кг/ч; М₃=8400 кг/ч, а температуры газов соответственно t₁=130 ºC; t₂=180 ºC; t₃=200 ºC.

Определить температуру уходящих газов после смешения в сборном газоходе. Принять, что мольные теплоемкости этих газов одинаковы.

Ответ: t₂=164 ºС.

5.51 В газоходе смешиваются три газовых потока, имеющих одинаковое давление, равное 0,2 МПа. Первый поток представляет собой азот с объемным расходом V₁=8200 м³/ч при температуре 200 ºС, второй поток – двуокись углерода с расходом 7600 м³/ч при температуре 500 ºС и третий поток – воздух с расходом 6400 м³/ч при температуре 800 ºС.

Найти температуру газов после смешения и их объемный расход в общем газопроводе.

Ответ: t=413 ºC, V=23000 м³/ч.

5.54 Продукты сгорания из газохода парового котла в количестве 400 кг/ч при температуре 900 ºС должны быть охлаждены до 500 ºС и направлены в сушильную установку. Газы охлаждаются смешением газового потока с потоком воздуха при температуре 20 ºС. Давление в обоих газовых потоках одинаковое.

Определить часовой расход воздуха, если известно, что R_газ=R_возд. Теплоемкость продуктов сгорания принять равной теплоемкости воздуха.

Ответ: М_возд=333 кг/ч.