Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике

7.19 К 1 м³ воздуха, находящемуся в цилиндре со свободно движущимся нагруженным поршнем, подводится при постоянном давлении 335 кДж теплоты. Объем воздуха при этом увеличивается до 1,5 м³. Начальная температура воздуха равна 15 ºС.

Какая устанавливается в цилиндре температура и какова работа расширения? Зависимость теплоемкости от температуры считать линейной.

Ответ: t₂=159 ºC, L=95,1 Дж.

7.1 2 м³ воздуха с начальной температурой t₁=15ºC расширяются при постоянном давлении до 3 м³ вследствие сообщения газу теплоты.
Определить конечную температуру, давление газа в процессе и работу расширения.

Ответ: t₂=159ºC, р=0,24 МПа, L=239 кДж.

7.20 Отходящие газы котельной установки проходят через воздухоподогреватель. Начальная температура газов t_г1=300 ºС, конечная t_г2=160 ºС; расход газов равен 1000 кг/ч. Начальная температура воздуха составляет t_в1=15 ºС, а расход его равен 910 кг/ч.

Определить температуру нагретого воздуха t_в2, если потери воздухоподогревателя составляют 4%.

Средние теплоемкости (с_pm) для отходящих из котла газов и воздуха принять соответственно равными 1,0467 и 1,0048 кДж/(кг·К).

Ответ: t_в2=168,9 ºС.

7.63 Определить, какая часть теплоты, подводимой к газу в изобарном процессе, расходуется на работу и какая – на изменение внутренней энергии.

Ответ: 28,5% теплоты, подводимой к газу, превращается в работу, 71,5%, расходуется на увеличение внутренней энергии.

7.21 В цилиндре двигателя внутреннего сгорания находится воздух при температуре 500 ºC. Вследствие подвода теплоты конечный объем воздуха увеличился в 2,2 раза.

В процессе расширения воздуха давление в цилиндре практически оставалось постоянным.

Найти конечную температуру воздуха и удельные количества теплоты и работы, считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной.

Ответ: t₂=1428 ºC, l=266,3 кДж/кг, q_p=1088,7 кДж/кг.

7.68 Воздух, выходящий из компрессора с температурой 190 ºС, охлаждается в охладителе при постоянном давлении р=0,5 МПа до температуры 20 ºС. При этих параметрах производительность компрессора равна 30 м³/ч.

Определить часовой расход охлаждающей воды, если она нагревается на 10 ºС.

Ответ: V_в=733 л/ч.

7.64 К газообразным продуктам сгорания, находящимся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, подводится при постоянном давлении столько теплоты, что температура смеси поднимается с 500 до 1900 ºС. Состав газовой смеси следующий: m_СО2=15%; m_O2=5%; m_H2O=6%; m_N2=74%.

Найти количество теплоты, подведенной к 1 кг газообразных продуктов сгорания, считая теплоемкость нелинейно зависящей от температуры.

Ответ: q_p=1836 кДж/кг.

7.67 Газовая смесь, имеющая следующий массовый состав: СО₂=14%; О₂=6%; N₂=75%; Н₂О=5%, нагревается при постоянном давлении от t₁=600 ºС до t₂=2000 ºС.

Определить количество теплоты, подведенной к 1 кг газовой смеси. Зависимость теплоемкости от температуры принять нелинейной.

Ответ: q_p=1841 кДж/кг.

7.5 При сжигании в топке парового котла каменного угля объем продуктов сгорания составляет: V_к=11,025 м³/кг. Анализ продуктов сгорания показывает следующий их объемный состав: CO₂=10,3%, O₂=7,8%, N₂=75,3%, H₂O=6,6%.

Считая количество и состав продуктов сгорания неизменными по всему газовому тракту парового котла, а зависимость теплоемкости от температуры нелинейной, определить количество теплоты, теряемой с уходящими газами (на 1 кг топлива), если на выходе из котла температура газов равна 180ºC, а температура окружающей среды 20ºC. Давление продуктов сгорания принято равным атмосферному.

Ответ: q_ух=2418 кДж/кг.

8.20  1 кг воздуха при температуре t₁=30 ºC и начальном давлении р₁=0,1 МПа сжимается изотермически до конечного давления р₂=1 МПа.

Определить конечный объем, затрачиваемую работу и количество теплоты, отводимой от газа.

Ответ: υ₂=0,087 м³/кг, l=-200 кДж/кг, q=-200 кДж/к.