Методические указания и задания к выполнению контрольных работ для студентов инженерного факультета по специальностям 110301 и 110304 г. Вологда-Молочное 2011 г (стр. 12 из 17)

Массовая теплоемкость кислорода при постоянном объеме

массовая теплоемкость кислорода при постоянном давлении

удельная газовая постоянная кислорода

показатель адиабаты

2. При изображении политропных процессов на p-v и T-s диаграммах необходимо также наносить основные процессы (изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный). Политропные процессы изображать качественно без масштаба.

3. При решении задач помнить, что для идеального газа в диаграммах p-v и T-s точка считается полностью определенной, если для нее известны два основных параметра, так как третий параметр определяется из уравнения Клапейрона.

4. Задачи 11—20, посвященные водяному пару, следует решать с помощью h-s-диаграммы.

5. Начать решение задачи надо с качественного изображения процесса в координатах h-s.

6. Следует помнить, что заданная точка в диаграмме h-s, характеризующая состояние сухого насыщенного пара и перегретого водяного пара, определяет шесть параметров (р, v, Т, h, s, u (u = h - pv)), а точка, заданная в области влажного насыщенного пара, определяет семь параметров (р, v, Т, h, s, u, x).

7. Так как удельная энтальпия и внутренняя энергия выражаются в кДж/кг, то при определении величины и из уравнения и = h- pv произведение pv должно быть выражено в тех же единицах. Это значит, что при выражении v в м³/кг, величина р должна быть выражена в кПа.

8. При определении температуры точки в области влажного насыщенного пара следует помнить, что в этой области диаграммы h-s изотермы совпадают с изобарами. Поэтому следует, поднимаясь по изобаре до пересечения с пограничной кривой x=1, отсчитывать значения температуры по изотерме, отходящей вправо от точки пересечения изобары с кривой х= 1. Если точка пересечения не попадает на фиксированную изотерму, то производят интерполяцию между обозначенными изотермами.

9. Каждая точка в диаграмме h-s, характеризующая состояние водяного пара, определяется двумя параметрами. Например, любая точка в области перегретого пара будет определена, если известны р и t; р и v; h и р и т. д., в области влажного насыщенного пара — р и х; v и х; р и s и т. д.

10. Нужно помнить, что при определении скорости истечения пара из сопл с использованием h-s-диаграммы следует считать процесс, протекающий при постоянной энтропии.

11. При расчете дросселирования по диаграмме h-s следует считать, что h₁= процесс осуществляется при неизменной энтальпии, т. е. , где

-значения энтальпии в начале и конце процесса соответственно.

12. При решении задач 21—25 учитывать, что рабочим телом является идеальный газ - воздух, для которого

13. Решение задач по циклам газовых тепловых машин надо начинать с изображения качественного графика цикла в

-диаграммах.

14. Задачи 27 — 30 по циклам паросиловых установок следует решать с помощью диаграммы

.

15. При определении термического к. п. д. цикла Ренкина иметь в виду, что

— энтальпия конденсата в конденсаторе, которая определяется по формуле — теплоемкость воды, а — температура конденсата, определяемая по -диаграмме.

16. При решении задач 35 — 37 определяющей температурой является температура воздуха, по которой определяются параметры

из табл. X приложения учебника [1].

17. При решении задач 39 — 40 для определения средиелогарифмического напора использовать формулу

предварительно построив график изменения температуры теплоносителей вдоль поверхности теплообмена, откуда снять значения

, т. е. наибольшее и наименьшее значения температурных напоров.

Задание 1

ЗАДАЧИ

1. Газовая смесь массой 10 кг состоит из 6 кг азота, 1 кг углекислого газа и 3 кг окиси углерода. Начальное состояние смеси: давление р₁ = 2 МПа, температура t₁ = 37°С. В процессе Т =const смесь расширяется до давления р₂ = 0,5 МПа. Определить работу расширения смеси L, количество подведенной теплоты Q, объем V, до которого расширится газовая смесь, и парциальные давления газов, входящих в смесь в начальном состоянии. Изобразить графически процесс в

диаграммах.

2. Газовая смесь, состоящая из кислорода и азота, при давлении р{ = = 1 МПа занимает объем V = 0,5 м³ и имеет массу m = 5 кг. Парциальный объем кислорода V₀₂ = 0,2 м³, а азота V_N2 = 0,3 м³. Над смесью совершается изохорный процесс с подводом теплоты Q = 1000 кДж. Определить термодинамические параметры смеси в начальном и конечном состояниях, а также парциальные давления в начале процесса. Изобразить графически процесс в

диаграммах.

3. В сосуде объемом V=10 м³ при температуре t₁ — 27°С содержится воздух в количестве m = 100 кг. Сколько необходимо выпустить из сосуда воздуха, чтобы при подводе к оставшемуся воздуху теплоты в количестве Q = 10 МДж давление в сосуде оставалось неизменным? Изобразить графически процесс в

диаграммах.

4. В резервуаре содержится 100 кг углекислого газа при температуре t₁ = 80°С и давлении р₁ — 1 МПа. После выпуска части газа давление в резервуаре стало р₂ — 0,2 МПа, а температура t₂ = 30°С. Определить массу выпущенного газа и показатель политропы процесса. Изобразить графически процесс в

диаграммах.

5. Определить работу, совершаемую при изотермическом и адиабатном процессах расширения 10 кг азота, если его давление уменьшается от р₁= 1 МПа до р₂ = 0,1 МПа. Начальная температура газа t₁ = 700°С. В каком из этих процессов удельная работа расширения больше к на сколько? Изобразите оба процесса в

диаграммах.

6. Начальное состояние 1 кг воздуха задано параметрами р₁ — 10 МПа и t₁ = 147°С. Воздух сначала расширяется изотермически до давления р₂ = 1,0 МПа, а затем сжимается изобарно до удельного объема V₃ = 0,07 м³/кг. Определить суммарные количества теплоты, работы и изменения внутренней энергии воздуха, имевшие место при совершении процессов 1—2 и 2 — 3. Изобразить графически процессы а диаграммах pv и Ts.

7. Начальное состояние 10 кг кислорода характеризуется параметрами р₁=15МПа и t₁=200°С. В процессе 1—2 происходит политропное изменение состояния до p₂= 1,5 МПа и t₂ = 67°С, а в процессе 2 — 3 кислород изохорно сжимается до давления р₃= 6 МПа. Определить суммарные количества теплоты, работы и изменения внутренней энергии кислорода, имевшие место при совершении процессов 1—2 и 2 — 3. Изобразить процессы в pv- и Ts-диаграммах.

8. Начальное состояние 1 кг углекислого газа характеризуется параметрами р₁=1 МПа и V₁ = 0,1 м³/кг. В политропном процессе изменения его состояния к газу подводится теплота q — 150 кДж/кг, при этом он совершает работу l=200 кДж/кг. Определить показатель политропы процесса и параметры углекислого газа в конце процесса. Изобразить процесс в pv- и Ts-диаграммах.

9. Воздух в идеальном одноступенчатом компрессоре сжимается до давления р₂ — 0,5 МПа. Начальное давление р₁= 0,1 МПа, а температура t_x = 27°С. Массовая подача воздуха т_х= 1,3 кг/с. Определить теоретическую (без потерь) мощность, затрачиваемую на привод компрессора, для случаев изотермического и адиабатного сжатия воздуха. Найти удельное количество теплоты, которое необходимо отводить для осуществления изотермического процесса сжатия. Изобразить графически процессы сжатия воздуха в pv- и Ts-диаграммах.

10. В идеальном одноступенчатом компрессоре воздух сжимается до давления р₂= 0,3 МПа и температуры Т₂= 373 К. Начальное состояние воздуха характеризуется давлением р₁= 0,1 МПа и температурой t₁ — 27°С. Определить вид процесса и удельную работу сжатия. На сколько эта работа будет больше удельной работы при изотермическом сжатии при той же степени повышения давления и начальной температуре t₁ = 27°С?

11. Водяной пар массой 1 кг с давлением р₁= 3,5 МПа и температурой t₁ = 435°С в паровой турбине изоэнтропно расширяется до давления р₂=6 кПа. Определить параметры пара в начальной и конечной точках процесса, изменение внутренней энергии, работу расширения. Дать качественный график процесса в hs-диаграмме.