Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике

9.21 В газовом двигателе смесь газа и воздуха адиабатно сжимается так, что к концу сжатия ее температура оказывается на 200 ºС ниже температуры самовоспламенения газа. В начале сжатия р₁=0,09 МПа и t₁=70 ºC. Показатель адиабаты k=1,36, R=314 Дж/(кг·К), температура самовоспламенения равна 650 ºС.

Определить величину работы сжатия и степень сжатия ε=υ₁/υ₂.

Ответ: l=-331,4 кДж/кг, ε=7,92.

9.51 До какого давления нужно сжать адиабатически смесь воздуха и паров бензина, чтобы в результате повышения температуры наступило самовоспламенение смеси?

Начальные параметры: р₁=0,1 МПа, t₁=15 ºС. Температура воспламенения смеси t₂=550 ºС; k=1,39.

Ответ: р₂=4,2 МПа.

9.22 Адиабатным сжатием повысили температуру воздуха в двигателе так, что она стала равной температуре воспламенения нефти; объем при этом уменьшился в 14 раз.

Определить конечную температуру и конечное давление воздуха, если р₁=0,1 МПа и t₁=100 ºC.

Ответ: Т₂=1067 К, р₂=4 МПа.

9.16 Работа, затраченная на адиабатное сжатие 3 кг воздуха, составляет 471 кДж. Начальное состояние воздуха характеризуется параметрами: t₁=15 ºC, р₁=0,1 МПа.

Определить конечную температуру и изменение внутренней энергии.

Ответ: t₂=234 ºC, ΔU=-471 кДж.

9.53 В баллоне емкостью 100 л находится воздух при давлении р₁=5 МПа и температуре t₁=20 ºC. Давление окружающей среды р₂=0,1 МПа.

Определить работу, которая может быть произведена содержащимся в баллоне воздухом при расширении его до давления окружающей среды по изотерме и по адиабате. Найти также минимальную температуру, которую будет иметь воздух в баллоне, если открыть вентиль и выпускать воздух из баллона до тех пор, пока давление в нем не станет равным давлению окружающей среды и при условии, что теплообмен воздуха с окружающей средой будет отсутствовать.

Ответ: L_из=1466 кДж, L_ад=686 кДж, t₂=-177 ºС.

9.15 В цилиндре газового двигателя находится газовая смесь при давлении р₁=0,1 МПа и температуре t₁=50 ºC. Объем камеры сжатия двигателя составляет  от объема, описываемого поршнем.

Определить конечное давление и конечную температуру газовой смеси при адиабатном ее сжатии. Показатель адиабаты принять равным 1,38.

Ответ: р₂=1,54 МПа, t₂=412 ºC.

9.14 В двигателе с воспламенением от сжатия воздух сжимается таким образом, что его температура поднимается выше температуры воспламенения нефти.

Какое минимальное давление должен иметь воздух в конце процесса сжатия, если температура воспламенения нефти равна 800 ºC? Во сколько раз при этом уменьшится объем воздуха?

Начальное давление воздуха р₁=0,1 МПа, начальная температура воздуха t₁=80 ºC. Сжатие воздуха считать адиабатным.

Ответ: р₂=4,9 МПа, ε=16 раз.

9.52 Воздух адиабатно расширяется в цилиндре так, что конечный его объем в 5 раз больше начального.

Сравнить работу полного расширения и расширения на первой половине хода поршня.

Ответ: l₂/l₁=0,554.

9.13 Объем воздуха при адиабатном сжатии в цилиндре двигателя внутреннего сгорания уменьшается в 13 раз. Начальная температура воздуха перед сжатием t₁=77 ºC, а начальное давление р₁=0,09 МПа.

Определить температуру и давление воздуха после сжатия.

Ответ: t₂=703 ºC, р₂=3,27 МПа.

9.12 2 кг воздуха при давлении р₁=0,1 МПа и t₁=15 ºC адиабатно сжимаются в цилиндре компрессора до давления р₂=0,7 МПа.

Найти конечную температуру сжатого воздуха и работу, затраченную на сжатие.

Ответ: t₂=229 ºC, L=-307,1 кДж.