Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике

6.16 Сосуд объемом 60 л заполнен кислородом при давлении р₁=12,5 МПа.

Определить конечное давление кислорода и количество сообщенной ему теплоты, если начальная температура кислорода t₁=10 ºC, а конечная t₂=30 ºC. Теплоемкость кислорода считать постоянной.

Ответ: р₂=13,4 МПа, Q=133 кДж.

6.20 В цилиндре диаметром 0,4 м содержится 80 л воздуха при давлении р₁=0,29 МПа и температуре t₁=15 ºC.

Принимая теплоемкость воздуха постоянной, определить, до какой величины должна увеличиться сила, действующая на поршень, чтобы последний оставался неподвижным, если к воздуху подводится 83,7 кДж теплоты.

Ответ: F=89,2 кН.

6.21 В резервуаре, имеющем объем V=0,5 м³, находится углекислый газ при давлении р₁=0,6 МПа и температуре t₁=527 ºC.

Как изменится температура газа, если отнять от него при постоянном объеме 436 кДж? Зависимость теплоемкости от температуры считать линейной.

Ответ: t₂=276 ºC.

6.53 В калориметрической бомбе емкостью 300 см³ находится кислород при давлении р₁ = 2,6 МПа и температуре t₁ = 22 ºС.

Найти температуру кислорода t₂ после подвода к нему теплоты в количестве 4,19 кДж, считая зависимость теплоемкости от температуры линейной.

Ответ: t₂ = 595 ºС.

7.4 Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы нагреть 2 м³ воздуха от 100ºС до 500ºС при избыточном постоянном давлении 0,2 МПа? Какую работу совершит при этом воздух? Давление атмосферы принять равным 101235 Па. Объемная средняя изобарная теплоемкость равна 1,3 кДж/(м³·К).

Ответ: Q_p=2927 кДж, L=646 кДж.

7.16 Определить количество теплоты, необходимое для нагревания 2000 м³ воздуха при постоянном давлении р=0,5 МПа от t₁=150 ºC до t₂=600 ºC. Зависимость теплоемкости от температуры считать линейной.

Ответ: Q_p=3937 МДж.

7.17 В установке воздушного отопления внешний воздух при t₁=-15 ºC нагревается в калорифере при p=const до 60 ºC. Какое количество теплоты надо затратить для нагревания 1000 м³ наружного воздуха? Теплоемкость воздуха считать постоянной. Давление воздуха принять равным 101352 Па.

Ответ: Q_p=103 МДж.

7.41  В цилиндре находится воздух при давлении р=0,5 МПа и температуре t₁=400 ºC. От воздуха отнимается теплота при постоянном давлении таким образом, что в конце процесса устанавливается температура t₂=0 ºC. Объем цилиндра, в котором находится воздух, равен 400 л.

Определить количество отнятой теплоты, конечный объем, изменение внутренней энергии и совершенную работу сжатия. Зависимость теплоемкости от температуры считать нелинейной.

Ответ: Q_p=-425 кДж, V₂=0,1622 м³, ΔU=-306,5 кДж, L=-118,9 кДж.

7.18 0,2 м³ воздуха с начальной температурой 18 ºС подогревают в цилиндре диаметром 0,5 м при постоянном давлении р=0,2 МПа до температуры 200 ºС.

Определить работу расширения, перемещение поршня и количество затраченной теплоты, считая зависимость теплоемкости от температуры линейной.

Ответ: L=25000 Дж, h=0,64 м, Qp=88,3 кДж.

7.26 Для использования теплоты отходящих газов двигателя мощностью N=2500 кВт установлен подогреватель, через который проходит L=60000 м³/ч воздуха при температуре t₁=15 ºC и давлении р=0,101 МПа. Температура воздуха после подогревателя равна 75 ºС. Определить, какая часть теплоты топлива использована в подогревателе. КПД двигателя принять равным 0,33. Зависимость теплоемкости от температуры линейной.

Ответ: 71%.