Galagan_teploteh (1)

40. Покажите, как определяется работа в обратимых термодинамических процессах аналитически и графически в PV-диа- грамме.

41.Приведите формулировку первого закона термодинамики. Напишите аналитическое выражение этого закона для основных термодинамических процессов.

42.Как изменяется температура газа при изобарном и адиабатном расширении? Ответ проиллюстрируйте графиками процессов в pv- и Ts-диаграммах.

43.Что такое энтальпия газа и как определяется изменение энтальпии идеального газа в каком-либо термодинамическом процессе?

44.Что называется энтропией рабочего тела? Как определяется изменение энтропии идеального газа в термодинамическом процессе?

45.Изобразите в pv- и Ts-координатах идеальный прямой цикл Карно. Дайте необходимые пояснения.

46.В чем состоит содержание второго закона термодинамики? Приведите основные формулировки этого закона (достаточно привести две формулировки).

47.Опишите процесс парообразования в pv- и Ts-диаграммах. 48.Изобразите процесс адиабатного расширения и (условно) адиа-

батного дросселирования пара в h-s-диаграмме.

49.Дайте определение процесса истечения газов и паров. По каким формулам подсчитываются скорость и массовый расход рабочего тела при адиабатном истечении?

50.Есть ли принципиальное различие между парами и газами и в чем оно заключается?

51.Что называется влажным, сухим насыщенным и перегретым паром? Каковы основные свойства пара, находящегося в этих состояниях?

52.Какой параметр применяется для определения состояния влажного пара вместо температуры и почему?

53.Свяжите вопрос о крутизне изобар перегретого пара в диаграмме с изменением его теплоемкости.

11

54.Изобразите в Ts-диаграмме водяного пара относительное расположение нижней пограничной кривой и какой-либо сверхкритической изобары. Дайте пояснения к графику.

55.Что такое паросодержание и влажность насыщенного пара?

56.Опишите стадии парообразования.

57.Приведите уравнение Клапейрона - Клаузиуса и объясните входящие в него величины.

58.Как изображаются изобары насыщенного пара в диаграмме T-s? 59.Как изменяется влажность пара при адиабатном (изоэнтропий-

ном) расширении?

60.Что означают верхняя и нижняя пограничные кривые? Где они стыкуются?

61.За счет чего происходит изменение внутренней энергии в изотермическом процессе водяного пара и как его подсчитать при заданиях начальных и конечных параметрах р, v, h.

62.Покажите с помощью Ts-диаграммы, как будет меняться влажность пара в адиабатных процессах сжатия, если в первом случае процесс протекает при значении энтропии меньше критического, а во втором — больше критического.

63.Докажите с помощью pv-диаграммы, как будет меняться влажность пара в изохорных процессах нагревания, если в первом случае процесс протекает при объеме меньше критического, а во втором — больше критического.

64.Что такое теплота парообразования?

65.Как при помощи таблиц водяного пара можно определить, в каком состоянии находится вода, если известны ее параметры?

66.Что такое процессы испарения и кипения? Чем они отличаются друг от друга? Является ли давление и температура при кипении независимыми параметрами?

67.Как могут быть вычислены параметры в области влажного пара? 68.Изобразите в h-s-диаграмме воды и водяного пара нижнюю и верхнюю пограничные кривые. Покажите, какой характер и почему

будут иметь изобары в области влажного и перегретого пара.

12

69.Изобразите h-s-диаграмму воды и водяного пара. Каков характер в этой диаграмме нижней и верхней пограничных кривых? Где будет располагаться критическая точка?

70. Что такое температура точки росы и как ее можно определить? 71.Что называется влажным воздухом? Какой влажный воздух счи-

тается насыщенным и какой ненасыщенным?

72.Что такое влагосодержание влажного воздуха и в каких единицах оно измеряется? Какие максимальные значения может принимать влагосодержание и в каких случаях?

73.Почему влажный воздух, представляющий собой смесь сухого воздуха и водяного пара, можно считать с достаточной степенью точности идеальным газом? Что такое абсолютная влажность влажного воздуха?

74.Почему, если температура влажного воздуха больше температуры насыщения водяного пара, соответствующей полному давлению влажного воздуха, относительная влажность будет зависеть только от влагосодержания?

75.Что такое относительная влажность влажного воздуха? Чему может быть равно давление водяного пара в смеси? Какие при этом должны соблюдаться условия?

76.Как можно подсчитать объем влажного воздуха, приходящийся на 1 кг сухого воздуха?

77.Что такое температура мокрого термометра? Почему ее можно назвать температурой адиабатного насыщения влажного воздуха?

78.Изобразите h-d-диаграмму влажного воздуха. Дайте ее описание. 79.Как физически объяснить, почему при снижении внешнего давления ниже критического скорость истечения через суживающееся

сопло перестает увеличиваться?

80.Изобразите в pV-диаграмме графики адиабатного расширения рабочего тела при истечении через суживающееся сопло

81.Изобразите условный график необратимого истечения пара через сопло в h-s-диаграмме. Покажите на нем располагаемое и использованное теплопадение, а также потерю, обусловленную необратимостью процесса.

13

82.Опишите реальный процесс дросселирования.

83.Сопоставьте процесс адиабатного дросселирования с обратимыми процессами адиабатного и изотермического расширения. На что затрачивается работа расширения при дросселировании? Как вычислить изменение энтропии идеального газа при дросселировании?

84.Покажите в pV-диаграмме, что температура в точке касания касательной, проведенной из начала координат к изобаре, будет температурой инверсии при данном давлении.

85.Как изменяется при дросселировании температура газа в точках на той же изобаре, расположенных справа и слева от указанной точки касания?

86.Покажите с помощью h-s-диаграммы, как изменяется состояние водяного пара при дросселировании.

87.Покажите с помощью h-s-диаграммы, что дросселирование водяного пара сопряжено с потерей располагаемой работы.

88.Почему влажный воздух, представляющий собой смесь сухого воздуха и водяного пара, можно считать с достаточной степенью точности идеальным газом? Что такое абсолютная влажность влажного воздуха?

89.Почему, если температура влажного воздуха больше температуры насыщения водяного пара, соответствующей полному давлению влажного воздуха, относительная влажность будет зависеть только от влагосодержания?

90.Что такое относительная влажность влажного воздуха? Чему может быть равно давление водяного пара в смеси? Какие при этом должны соблюдаться условия?

91.Как можно подсчитать объем влажного воздуха, приходящийся на 1 кг сухого воздуха?

92.Что такое температура мокрого термометра? Почему ее можно назвать температурой адиабатного насыщения влажного воздуха?

93.Как изменяется температура газа при изобарном и адиабатном расширении? Ответ проиллюстрируйте графиками процессов в pv- и Ts-диаграммах.

14

94.Что такое энтальпия газа и как определяется изменение энтальпии идеального газа в каком-либо термодинамическом процессе?

95.Что называется энтропией рабочего тела? Как определяется изменение энтропии идеального газа в термодинамическом процессе?

96.Изобразите в pv- и Ts-координатах идеальный прямой цикл Карно. Дайте необходимые пояснения.

97.В чем состоит содержание второго закона термодинамики? Приведите основные формулировки этого закона (достаточно привести две формулировки).

98.Опишите процесс парообразования в pv- и Ts-диаграммах. 99.Изобразите процесс адиабатного расширения и (условно) адиа-

батного дросселирования пара в h-s-диаграмме.

100.Изобразите h-s-диаграмму воды и водяного пара. Каков характер в этой диаграмме нижней и верхней пограничных кривых? Где будет располагаться критическая точка?

Контрольная работа №1

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОВОГО ЦИКЛА

Задача 1. Условие задания

По заданным исходным параметрам рабочего тела в схеме цикла P-v координатах требуются:

1.Определить параметры состояния (P; v; T; U; i; S) в крайних точ-

ках цикла. Энтальпию и внутреннюю энергию определить относительно состояния при t = 00С; энтропию определить относи-

тельно состояния при нормальных условиях Т = 273 К, Р = 760

ммрт. ст.

2.Построить цикл в P–v и T-S координатах.

3.Для каждого процесса определить работу, количество подведенной или отведенной теплоты, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии.

4.Определить работу цикла, количество подведенного и отведен-

ного тепла, термодинамический КПД цикла, сравнив последний

15

с КПд цикла Карно, имеющего одинаковые с последним циклом максимальную и минимальную температуры.

Рабочее тело – определяется по таблице 2 , в зависимости от выбранного варианта.

Таблица №2 Массовая доля веществ в смеси

Номер ва-	СО2	О2		N2	Номер ва-	SО2	CH4	CO
рианта					рианта
01, 51,73	5	30		65	19,26, 76	10	35	55
02, 52,74	6	28		66	20,27,77	11	33	56
03, 53,75	7	26		67	21,28,78	12	31	57
04, 54,94	8	24		68	22,29, 79	13	29	58
05, 55,95	9	22		69	23,30, 80	14	27	59
06, 56,96	10	20		70	24,31,81	15	25	60
07, 57,97	11	18		71	25,32,82	16	23	61
08, 58,98	12	16		72	33,44, 83	17	21	62
09, 59,100	13	14		73	34,45, 84	18	19	63
10, 60	14	12		74	35,46, 85	19	17	64
Номер ва-	СО2		О2	N2	Номер ва-	SО2	CH4	CO
рианта					рианта
11,61	15	10		75	36,47, 86	20	15	65
12, 62	16	8		76	37,48, 87	21	13	66
13,63	17	6		77	38,49, 88	22	11	67
14,64	18	4		78	39,50, 89	23	9	68
15,65	19	30		51	40,69, 90	24	10	66
16,66	20	28		52	41,70, 91	25	11	64
17, 67	21	26		53	42,71, 92	26	12	62
18,68	22	24		54	43,72,93	27	13	60

Исходные данные выбрать по номеру варианта из таблицы 3. Таблица 3.

Исходные данные для расчета газового цикла.

№№		Исходные данные		Графическое задание цикла
задания
1	Р1=5 105 Па; v2=0,09 м3/кг;
	P2=10 105 Па; v3=0,14 м3/кг;
2	P1=1 105	Па; v2=0,4 м3/кг;
	P2=2 105	Па; v3=0,8 м3/кг;
3	P1=3 105	Па; v2=0,15 м3/кг;
	P2=6 105	Па; v3=0,3 м3/кг;
			16

	4		t1=2000 C; P1=6 105 Па; t2=3000C;
			v3=0,5 м3/кг; P5=3 105 Па;
	5		t1=2500 C; P1=8 105 Па; t2=4000 C;
			v3=0,7 м3/кг; P5=2 105 Па;
	6		t1=3000 C; P1=10 105 Па; t2=4000 C;
			v3=0,35 м3/кг; P5=2 105 Па;
	7		t1=250 C; P1=3 105 Па; P2=20 105			Па;
			t3=5500 C;
	8		t1=250 C; P1=1,5 105 Па; P2=10 105
			Па; t3=5000C;
	9		t1=300 C; P1=2 105 Па; P2=15 105			Па;
			t3=6000 C;
	10		Р1=3 105 Па; v1=0,3 м3/кг;
			P2=10 105 Па; t3=2000 C;
	11		Р1=2 105 Па; v1=0,5 м3/кг;
			P2=10 105 Па; t3=4000 C;
	12		Р1=1 105 Па; v1=0,9 м3/кг; P2=5			105
			Па; t3=12000 C;
	№№					Характеристика процессов
	зада-		Исходные данные
					1-2			2-3	3-4	4-1
	ния
	13	Р1 = 3 бар, Р2 = 6 бар, v2			Т = const			P = const	dq = 0	P = const
			= 0,15 м3/кг, v4 = 0,5
			м3/кг
	14		t1 = 30°С, Р1 = 1,5 бар, Р2		dq = 0			P = const	T =	P = const
			= 10 бар, t3 = 500°С						const
	15		Р1 = 1 бар, Р2 = 10 бар, v1		dq = 0			v = const	T =	P = const
			= 0,9 м3/кг, t3 = 1200°С						const
	16		Р1 = 4 бар, Р2 = 6 бар, v1		v = const			P - const	v =	P = const
			= 0,15 м3/кг, t3 = 350oС						const
	17		v1 = 0,12 м3/кг, t1 =		dq = 0			P = const	T =	P = const
			150°С, Р2 = 15 бар, t3 =		(P2>P1)				const
			850°С
	18		Р1 = 1 бар, Р2 = 5 бар, v2		dq = 0			P = const	dq = 0	P = const
			= 0,4 м3/кг, t3 = 400°С
	19		Р1 = 3 бар, t1 = 10oС,		T = const			v = const	dq = 0	v = const
			v2 = 0,1 м3/кг, t3 = 250°С		(P2>P1)
					17

20	Р1= 1,2 бар, t1 =	dq = 0	P = const	dq = 0	v = const
	40°C,v1/v2 = 8,	(P2>P1)
	q2-3 = 300 кДж/кг
21	v, = 1,1 м3/кг, t, = 30°C,	dq = 0	P = const	T =	v = const
	v/v2 = 12, q2 з = 700			const
	кДж/кг
22	P1 = 2 бар, t1 = 50oC,	T = const	v = const	dq = 0	v = const
	v2 = 0,1 м3/кг, t3 = 350°C
23	P1 = 30 бар, t1 = 550oC, P2	T = const	dq = 0	T =	dq = 0
	= 20 бар, P3 = 5 бар			const
24	P1 = 40 бар, v2 = 0,12	T = const	dq-0	T =	dq = 0
	м3/кг, P3 = 4 бар, t =10°C	(P1>P2)		const
24	P1 = 4 бар, v1 = 0,3 м3/кг,	dq=0	P = const	dq = 0	V = const
	P2 = 25 бар, t3 = 450°C
№№		Характеристика процессов
зада-	Исходные данные	1-2	2-3	3-4	4-1
ния
25	P1 = 10 бар, t1 = 300°C, t3	T = const	dq-0	T =	dq-0
	= 20°C, P3 = 0,5 6ap	(P1>P2)		const
26	P1 = 1 бар, v1 = 0,6 м3/кг,	dq = 0	v = const	dq = 0	P - const
	P3 = 10 бар, v2 =	(P2>P1)
	0,15м3/кг
27	P1 = 15 бар, t1 = 250oC, t2	P = const	dq = 0	P =	V = const
	= 350°C, P3 = 10 бар	(v2>v1)		const
28	P1 = 1,2 бар, t1 = 30 °C, P2	p vn=const	P = const	p vn=con	P = const
	= 10 бар, n = 1,25, v1/v2=			st
	1,8
29	Р1 = 0,8 бар,	dq = 0	v = const	dq = 0	P = const
	v1 = 0,75 м3/кг,	(P2>P1)
	t2 = 150°С, Р3 = 45 бар
30	Р1 = 1,5 бар, t1 = 300°С,	p vn=const	T = const	p vn=con	v = const
	v2 = 0,6 м3/кг, Р3 =	(P2>P1)		st
	2,3бар, n= 1,2
		18

31	Р1 = 2 бар, t1 = 50°С,	Т = const	P = const	T = const	P = const
	Р2 = 8 бар,	(P2>P1)
	T3 = 300°C

19

№№ за-	Исходные данные	Схема цикла
дания
32	Р1=12 105 Па; v1=0,08 м3/кг;
	P2=14 105 Па; t3=1600 C;
33	Р1=2 105 Па; v1=0,6 м3/кг;
	P2=4 105 Па; t3=10000 C;
34	Р1=6 105 Па; v1=0,15 м3/кг;
	P2=9 105 Па; t3=3500 C;
35	v1=0,12 м3/кг; t1=900 C;
	P2=25 105 Па; t3=3000 C;
36	v1=0,12 м3/кг; t1=1000 C;
	P2=20 105 Па; t3=8500 C;
37	v1=0,12 м3/кг; t1=1500 C;
	P2=15 105 Па; t3=8500 C;
38	P1=2 105 Па; P2=10 105 Па;
	t2=3000 C; q1=1050 кДж/кг;
39	P1=1 105 Па; P2=8 105 Па;
	t2=4000 C; q1=500 кДж/кг;
40	P1=1 105 Па; P2=5 105 Па;
	t2=3000 C; q1=800 кДж/кг;
41	Р1=0,8 105 Па; t1=100 C;
	v2=0,4 м3/кг; t3=2270 C;
42	Р1=2 105 Па; t1=1000 C;
	v2=0,2 м3/кг; t3=4000 C;
43	Р1=3 105 Па; t1=100 C;
	v2=0,1 м3/кг; t3=2500 C;

20