Термодинамика Вариант 17 – Ответы на вопросы и решение задач

Содержание

Контрольные вопросы

11. Объем баллона с углекислым газом (СО2) объемом V=0,5 м3, давление газа р=10 бар, температура t =20 °C. Какова масса газа в баллоне?

15. Какова газовая постоянная смеси водорода (Н2) и окиси углерода (СО), если массовая доля водорода gH2 =0,667?

29. Определить изменение энтальпии (∆h) при нагреве углекислого газа (СО2) от t1 = 100 °С до 800 °С тремя способами:
а) используя табличные значения h;
б) используя среднеарифметическое значение теплоемкости ср для данного интервала температур;
в) приняв теплоемкость постоянной, согласно молекулярно-кинетической теории газов.
Воспользоваться таблицей 1 Приложения учебного пособия. Сравнить полученные результаты. Какое значение ∆h является наиболее точным и почему?

41. Приведите цикл воздушной холодильной установки в T-s –диаграмме. Обозначьте температуру вырабатываемого холода (ТХ) и температуру окружающей среды (ТОС). Покажите цикл Карно для данного интервала температур. Сравните по удельной холодопроизводительности (qX) и затрачиваемой работе (l) обратимый цикл воздушной холодильной установки и цикл Карно, сделайте выводы.

Задание № 1
Расчет параметров и процессов изменения состояния идеального газа
Задача
Для процесса изменения состояния идеального газа 1-2 рассчитать:
-термические параметры р, v, T в начальном и конечном состояниях;
- изменение калорических параметров ∆u, ∆h, ∆s;
- теплоту (q) и работу процесса (w, l).
Исходные данные: углекислый газ (СО2 ), μсv =29,1 кДж/кмоль .К,
μ =44 кг/кмоль, изохорный процесс, р1 =7,71 бар, t1=180 °C,t2=20 °C
Результаты расчета представить в таблицах 1, 2.
Показать процесс в р-v и Т-sдиаграммах.

Задание № 2
Расчет параметров и процессов изменения состояния водяного пара
Задача
Для процесса изменения состояния водяного пара 1-2 рассчитать:
-термические параметры р, v, t, u, h, s, x в начальном и конечном состояниях;
- изменение калорических параметров ∆u, ∆h, ∆s;
- теплоту (q) и работу процесса (w, l).
Для решения использовать таблицы воды и водяного пара.
Исходные данные: изобарный процесс, р1 =20 бар, t1=400 °C,х2=1.
Результаты расчета представить в таблицах 1, 2. Показать процессы в р-v, Т-s и h-s диаграммах.

Задание № 3
Расчет обратимого цикла газового двигателя
Задача
Рассчитать цикл газового двигателя (ДВС) в соответствии с исходными данными (номер цикла -3).
Исходные данные: р1 =1 бар, t1=70 °C,ε=v1/v2 =12, ρ=v3/v2=1,67.
Рабочее тело – воздух.
Рассчитать параметры (p,v,T) в узловых точках цикла, подведенную (q1), отведенную (q2) теплоту, работу (l) и термический КПД (ηt) цикла.
Теплоемкость воздуха принять постоянной. Показать процессы в Т-sдиаг-раммах. Результаты расчета представить в таблице.
Ответить на вопросы:
1) Чем отличается обратимый цикл ДВС от реального?
2) Как влияет степень сжатия ε = v1/ v2 и начальные параметры рабочего тела (p1 ,T1) на термический КПД цикла?

Задание № 4
Расчет обратимого цикла паротурбинной установки
Задача
Рассчитать обратимый цикл Ренкина. Параметры пара на входе в турбину
р1 =120 бар, t1=400 °C, р2 =0,04 бар.
1.Представить цикл в Т-s и h-s диаграммах.
2. Привести схему установки и нанести узловые точки цикла на схему. Указать назначение каждого процесса (1-2, 2-3 и т.д.), его характер (адиабатный, изохорный...)
3.Определить параметры р, t, h, s, x в узловых точках цикла с использованием таблиц[3] и занести в таблицу.
4. Рассчитать подводимую теплоту (q1), отводимую теплоту (q2), работу турбину (lт), работу насоса (lн), работу цикла (l), термический КПД цикла (ηt).
5. Показать цикл Карно в p-v и Т-s диаграммах для интервала давлений p1÷p2. Сравнить термический КПД цикла Ренкина (ηt) с термическим КПД цикла Карно (ηtк).
Ответить на вопросы:
- почему нецелесообразно осуществление цикла Карно в паротурбинной установке?
- как зависит термический КПД цикла Ренкина (ηt) от параметров пара на входе в турбину р1 ,t1от давления в конденсаторе р2?

Вы можете убедиться в качестве данной работы. Часть контрольной представлена ниже: