Техническая термодинамика
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
2.1. Методические указания
Студенты выполняют
При решении контрольных задач необходимо соблюдать следующие условия: а) выписывать условие задачи и исходные данные; б) решение задач сопровождать кратким пояснительным текстом, в котором указывать, какая величина определяется и по какой формуле, какие величины подставляются в формулу и откуда они берутся (из условия задачи, из справочника или были определены выше и т.д.); в) вычисления проводить в единицах СИ, показывать ход решения. После решения задачи нужно дать краткий анализ полученных результатов и сделать выводы. Всегда, если это возможно, нужно осуществлять контроль своих действий и оценивать достоверность полученных числовых данных.
2.2. Техническая термодинамика
Задача 1. Считая теплоемкость идеального газа зависящей от температуры, определить: параметры газа в начальном и конечном состояниях, изменение внутренней энергии, теплоту, участвующую в процессе, и работу расширения. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл.2,1., зависимость величины теплоемкости от температуры приведена в приложении 1.
Таблица 2.1
Последняя цифра шифра |
Процесс |
t1,°c |
t2,°c |
Предпоследняя цифра шифра |
Газ |
Р1, МПа |
m, кг |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
Изохорный Изобарный Адиабатный Изохорный Изобарный Адиабатный Изохорный Изобарный Адиабатный Изобарный |
2400 2200 2000 1800 1600 1700 1900 2100 2300 1500 |
400 300 300 500 400 100 200 500 300 100 |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
О2 N2 H2 N2 CO CO2 N2 H2 O2 CO |
1 4 2 3 5 6 8 10 12 7 |
2 5 10 4 6 8 3 12 7 9 |
Задача 2. Для теоретического цикла ГТУ с подводом теплоты при постоянном давлении определить параметры рабочего тела (воздуха) в характерных точках цикла, подведенную и отведенную теплоту, работу и термический к.п.д. цикла, если начальное давление р1 = 0,1 МПа, начальная температура t1 = 27,°C, степень повышения давления в компрессоре p, температура газа перед турбиной t3.
Таблица 2.2
Последняя цифра шифра |
Предпоследняя цифра шифра |
t1,°c |
G, кг/с |
Последняя цифра шифра |
Предпоследняя цифра шифра |
t1,°c |
G, кг/с | ||
0 1 2 3 4 |
6 6,5 7 7,5 8 |
0 1 2 3 4 |
700 725 750 775 700 |
35 25 30 40 50 |
5 6 7 8 9 |
7,5 7 6,5 6 7 |
5 6 7 8 9 |
725 750 775 800 825 |
60 70 80 90 100 |
Определить теоретическую
Задача 3. Провести термодинамический расчет поршневого двигателя, работающего по циклу Дизеля, если начальный удельный объем газа n1; степень сжатия ; начальная температура сжатия t1; количество тепла, подводимое в цикле q1. Определить параметры состояния в крайних точках цикла. Энтальпию (h), внутреннюю энергию (U) определить относительно состояния газа при Т0 = 0 К, энтропию (S) — относительно состояния при условиях Т0 = 273 К, Р = 0,1 МПа. Построить цикл в pv- и Ts-координатах. Для каждого процесса определить работу, количество подведенного и отведенного тепла, изменение внутренней энергии, энтальпию и энтропию. Определить работу цикла, термический к.п.д. цикла. Рабочее тело - воздух, масса 1 кг. R = 0,287кДж/кг×К; Ср = 1кДж/кг×К. Данные к задаче выбрать из табл. 2.3.
Таблица 2.3
Последняя цифра шифра |
Предпоследняя цифра шифра |
Начальная температура сжатия, t1,°c |
q1, кДж/кг | |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
14 15 20 18 16 15 14 16 18 20 |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
25 20 15 30 40 35 50 30 28 45 |
900 800 500 600 400 850 700 450 550 600 |
Задача 4. Определить конечное состояние газа, расширяющегося политропно от начального состояния с параметрами Р1, t1, изменение внутренней энергии, количество подведенной теплоты, полученную работу, если задан показатель политропы (n), конечное давление Р2. Показать процесс в pv- и Ts-координатах. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 2.4.
Таблица 2.4
Последняя цифра шифра |
Р1, МПа |
t1,°c |
Р2, МПа |
n |
Предпоследняя цифра шифра |
Газ |
m, кг |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 5 6 |
100 70 110 120 80 90 130 150 200 250 |
0,1 0,5 1,0 1,5 0,5 1,2 1,5 0,2 2 3,5 |
1,2 1,5 1,4 1,1 1,3 1,2 1,4 1,6 1,2 1,5 |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
О2 N2 CO N2 H2 О2 CO2 О2 CO N2 |
1 2 3 4 5 6 8 2 5 3 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Средние изобарные мольные теплоемкости
t, °C |
Воздух |
Кислород О2 |
АзотN2 |
Водород Н2 |
Водяной пар H2О |
Окись углерода СО |
Углекислый газ СО2 |
|
0 |
29,073 |
29,274 |
29,115 |
28,617 |
33,499 |
29,123 |
35,860 |
100 |
29,153 |
29,538 |
29,144 |
29,935 |
33,741 |
29,178 |
38,112 |
200 |
29,299 |
29,931 |
29,228 |
29,073 |
34,188 |
29,303 |
40,059 |
300 |
29,521 |
30,400 |
29,383 |
29,123 |
34,575 |
29,517 |
41,755 |
400 |
29,789 |
30,878 |
29,601 |
29,186 |
35,090 |
29,789 |
43,250 |
500 |
30,095 |
3L334 |
29,864 |
29,249 |
35,630 |
30,099 |
44,573 |
600 |
30,405 |
31,761 |
30,149 |
29,316 |
36,195 |
30,426 |
45,758 |
700 |
30,723 |
32,150 |
30,451 |
29,408 |
36,789 |
30,752 |
46,813 |
800 |
31,028 |
32,502 |
30,748 |
29,517 |
37,392 |
31,070 |
47,763 |
900 |
31,321 |
32,825 |
31,037 |
29,647 |
38,008 |
31,376 |
48,617 |
1000 |
31,598 |
33,118 |
31,313 |
29,789 |
38,619 |
31,665 |
49,392 |
1200 |
32,109 |
33,633 |
31,828 |
30,107 |
39,825 |
32,192 |
50,740 |
1400 |
32,565 |
34,076 |
32,293 |
30,467 |
40,976 |
32,653 |
51,858 |
1600 |
32,967 |
34,474 |
32,699 |
30,832 |
42,056 |
33,051 |
52,800 |
1800 |
33,319 |
34,834 |
33,055 |
31,192 |
43,070 |
33,402 |
53,604 |
2000 |
33,641 |
35,169 |
33,373 |
31,548 |
43,995 |
33,708 |
54,290 |
2200 |
33,296 |
35,483 |
33,658 |
31,891 |
44,853 |
33,980 |
54,881 |
2400 |
34,185 |
35,785 |
33,909 |
32,222 |
45,645 |
34,223 |
55,391 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Физические параметры сухого воздуха при давлении 101,3 кПа
t, °C |
102*λ, Вт/(м*К) Вт/(м.К> |
106*υ, м2/с |
Рг |
0 |
2,44 |
13,28 |
0,707 |
100 |
3,21 |
23,13 |
0,688 |
200 |
3,94 |
34,85 |
0,680 |
300 |
4,60 |
48,33 |
0,674 |
400 |
5,21 |
63,09 |
0,678 |
500 |
5,75 |
79,38 |
0,687 |
600 |
6,23 |
96,89 |
0,699 |
700 |
6,71 |
115,4 |
0,706 |
800 |
7,19 |
134,8 |
0,713 |
900 |
7,64 |
155,1 |
0,717 |
1000 |
8,08 |
177,1 |
0,719 |
