Главная Случайная страница



Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника







ЗАДАЧИ ПО РАЗДЕЛАМ ТЕРМОДИНАМИКИ





Уравнения состояния идеального и реального газа

1. Определить плотность и удельный объем метана при нормальных и стандартных физических условиях, а также при давлении и температуре , используя уравнения состояния идеального и реального газа. Сопоставить и проанализировать полученные результаты (ПРИЛОЖЕНИЕ).

 

2. В баллоне объемом 40 л находится азот под давлением 75 бар и имеет температуру 20 0С. Пользуясь уравнениями состояния идеального и реального газа, определить плотность газа и сравнить полученные результаты (ПРИЛОЖЕНИЕ).

 

3. Определить массовый и объемный расход природного газа при давлении и температуре , если его коммерческий расход составляет . Молярная масса газа равна , а значение его коэффициента сжимаемости составляет .

 

Газовые смеси

1. Газовая смесь имеет следующий массовый состав:

· метан ;

· азот ;

· углекислый газ ;

· этилен ;

· водород ;

· этан .

Определить молярную массу, газовую постоянную и плотность смеси, а также молярные концентрации и парциальные давления компонентов смеси, если давление смеси равно , а температура – .

 

2. При давлении 820 мм рт. ст. и температуре 37 0С плотность смеси кислорода О2 и углекислого газа СО2 составляет . Определить массовые и молярные концентрации компонентов смеси, а также газовую постоянную смеси.

 

3. В камеру предварительного смешения камеры сгорания ГТД подается в секунду 1 кг природного газа и 16 кг воздуха. Температура воздуха перед смешением равна , температура природного газа . Определить коммерческий и объемный расход газовоздушной смеси на входе в камеру сгорания, если давление в камере смешения составляет . Определить также температуру и изобарную теплоемкость смеси , если молярная масса природного газа равна ( ), а его теплоемкость имеет значение cpm(пг) = 2,33 кДж/(кг·К).

Таблица 1

Удельные изобарные теплоемкости идеальных газов cpm, кДж/(кг·К)

Газ Температура, К
Азот N2 Аммиак NH3 Водород H2 Водяной пар H2О Воздух Кислород O2 Окись углерода CO Углекислый газ CO2 Метан CH4 Этан C2H6 Пропан C3H8 Бутан н-C4H10 Пентан н-C5H12 1,042 - 13,98 1,856 1,006 0,915 1,043 0,800 2,143 1,588 1,460 1,478 1,468 1,041 2,158 14,31 1,862 1,007 0,920 1,043 0,851 2,240 1,775 1,680 1,686 1,675 1,042 2,207 14,43 1,870 1,009 0,929 1,045 0,900 2,379 1,978 1,910 - - 1,045 2,287 14,48 1,877 1,014 0,942 1,049 0,942 2,535 2,188 2,130 2,132 2,120 1,050 2,375 14,50 1,888 1,021 0,956 1,055 0,981 2,704 2,396 2,370 - - 1,056 2,467 14,52 1,900 1,030 0,972 1,065 1,020 2,884 2,597 2,580 2,546 2,529

 



 

4. Аэростат заполнен смесью, в которой по массе 40 % водорода и 60 % азота. Объем аэростата равен 6000 м3. Определить подъемную силу аэростата, если температура газовой смеси равна -3 0С, а температура и давление воздуха равны соответственно -23 0С, 400 мм рт. ст. Масса оболочки аэростата составляет 1,2 т.

 

Первое начало термодинамики

1. При испытании двигателей для определения мощности используется тормоз. При этом работа расходуется на преодоление сил трения и превращается в теплоту, 20 % которой рассеивается в пространстве, а 80 % отводится охлаждаемой тормоз водой.

Какой часовой расход охлаждающей воды, подводимой к тормозу, обеспечит его охлаждение, если крутящий момент на валу равен , частота оборотов вала двигателя составляет , а допустимое повышение температуры воды – . Теплоемкость воды принять равной . (Мощность двигателя ).

 

2. Определить КПД двигателя мощностью при расходе топлива . Низшую теплоту сгорания топлива принять равной
Qнр = 40 МДж/кг.


 

3. Газ переводится из состояния 1 в состояние 2 в первом случае по пути
1-а-2, а во втором по пути 1-б-2 (рис. 1). Известно, что давление в точках 1 и 2 равны соответственно , , а изменение объема .

Определить, будет ли отличаться подведенное и отведенное количество теплоты, и если да, то насколько.

 

Рис. 1

 

4. В канале произвольной формы течет природный газ, массовый расход которого составляет (рис. 2). На входе в канал удельная энтальпия газа, его скорость и высота входного сечения равны соответственно: , , , а на выходе из канала эти характеристики потока имеют следующие значения: , , . Протекая в канале, газ отдает в окружающую среду 20 кДж/с теплоты. В канале установлена турбина. Определить, какую работу совершил бы природный газ в случае обратимого процесса.

 

 

Рис. 2


Процессы

1. 1 кг метана политропно расширяется от p1 = 0,2 МПа до p2 = 0,1 МПа, причем объем его увеличился в 4 раза; начальная температура метана равна
20 0С. Определить показатель политропы, начальный и конечный объем, конечную температуру, термодинамическую и потенциальную работу. Изобарная теплоемкость равна = 2,24 кДж/(кг·К). Изобразить процесс в координатах и .



 

2. 5 кг метана сжимается политропно с показателем n = 2 от p1 = 0,1 МПа до p2 = 0,6 МПа. Начальная температура метана равна t1 = 15 0С. Определить работу и конечные параметры метана. Изобарная теплоемкость равна
= 2,24 кДж/(кг·К). Изобразить процесс в координатах и .

 

3. При политропном сжатии 1 кг воздуха до объема v2 = 0,1 v1 температура возросла с 10 0С до 90 0С; начальное давление воздуха равно 0,08 МПа. Определить конечные параметры газа, показатель политропы, термодинамическую и потенциальную работу, работу и количество теплоты. Изобарная теплоемкость равна ср = 1,005 кДж/(кг·К). Изобразить процесс в координатах и .

 

4. В цилиндре дизеля воздух с начальными параметрами: давление –
0,1 МПа и температура – 20 0С сжимается в процессе с показателем политропы n =1,36. Сжатие идет до достижения воздухом температуры 700 0С. Определить конечное давление, степень сжатия v1/v2, термодинамическую и потенциальную работу. Изобразить процесс в координатах и .

 

5. Воздух расширяется политропически, совершая термодинамическую работу, равную 270 кДж. Определить показатель политропы, если от воздуха отводится 92 кДж теплоты. Изобарная теплоемкость воздуха равна
cр = 1,005 кДж/(кг×К). Изобразить процесс в координатах .

 

6. 0,8 м3 метана, имеющего температуру 20 0С и давление 0,7 МПа, адиабатно расширяется до трехкратного объема. Определить конечные параметры метана, термодинамическую работу, количество теплоты, изменение внутренней энергии и энтальпии. Изобарная теплоемкость равна cр = 2,25 кДж/(кг×К). Изобразить процесс в координатах и .

 

7. К 10 кг метана в изохорном процессе подведено 1885 кДж теплоты, а затем в изобарном процессе объем метана уменьшается в 2,5 раза. Начальная температура метана равна 17 0С, а давление – 0,8 МПа. Определить конечные параметры метана, работу, количество теплоты, изменение внутренней энергии. Изобарная теплоемкость метана принять равной
cр = 2,25 кДж/(кг×К). Изобразить процесс в координатах и .


ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица П 1

Характеристики компонентов, входящих в состав природных газов

 

Газ Хими-ческая формула Молярная масса , кг/кмоль Крити-ческая температура Tкр, К Крити-ческое давление pкр, МПа Температура кипения при p = pc, Tкп, К Фактор
Метан CH4 16,043 190,555 4,5988 111,65 0,0436
Этан C2H6 30,070 305,83 4,880 184,55 0,0894
Пропан C3H8 44,097 369,82 4,250 231,05 0,1288
н-Бутан н-C4H10 58,123 425,14 3,784 272,67 0,1783
и-Бутан и- C4H10 58,123 408,13 3,648 261,42 0,1703
н-Пентан н-C5H12 72,150 469,69 3,364 309,19 0,2345
и-Пентан и- C5H12 72,150 460,39 3,381 301,02 0,2168
н-Гексан н-C6H14 86,177 506,4 3,030 341,89 0,2846
н-Гептан н-C7H16 100,204 539,2 2,740 371,58 0,3521
н-Октан н-C8H18 114,231 568,4 2,490 398,83 0,4278
Ацетилен C2H2 26,038 308,33 6,139 189,15 0,0837
Этилен C2H4 28,054 282,35 5,042 169,44 0,0775
Пропилен C3H6 42,081 364,85 4,601 225,45 0,1225
Бензол C6H6 78,114 562,16 4,898 353,25 0,2530
Толуол C7H8 92,141 591,80 4,106 383,78 0,3286
Водород H2 2,0159 33,2 1,297 20,35 -0,0051
Водяной пар H2O 18,0153 647,14 22,064 373,15 0,2191
Аммиак H3N 17,0306 405,5 11,350 239,75 0,1049
Метанол CH4O 34,042 512,64 8,092 337,85 0,3286
Сероводород H2S 34,082 373,2 8,940 212,85 0,1000
Метилмер-каптан CH4S 48,109 470,0 7,230 279,10 0,1483
Диоксид серы SO2 64,065 430,8 7,884 263,15 0,1414
Гелий He 4,0026 5,19 0,227 4,21
Неон Ne 20,1797 44,40 2,760 27,09
Аргон Ar 39,948 150,65 4,866 87,29 0,0265
Монооксид углерода CO 28,010 132,85 3,494 81,65 0,0200
Азот N2 28,135 126,2 3,390 77,35 0,0173
Воздух - 28,9626 - - - -
Кислород O2 31,9988 154,58 5,043 90,19 0,0265
Диоксид углерода CO2 44,010 304,20 7,386 194,65 0,0728

 


 

 
 

 

 

 








Date: 2015-05-04; view: 1580; Нарушение авторских прав



mydocx.ru - 2015-2021 year. (0.032 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию