Вопросы и Задачи ТТД к экзамену 2012

Вопросы для подготовки к экзаменам

по термодинамике

Теория

1. Дать определение технической термодинамике как науке

2. Рабочее тело(рабочая среда)

3. Идеальный и реальный газы, газовые смеси

4. Основные параметры состояния, их обозначение и размерность

5. Термодинамический процесс. Виды термодинамических процессов

6. Дать определение газовой постоянной

7. Дать определение универсальной газовой постоянной

8. Связь между газовой постоянной и универсальной газовой постоянной

9. Записать и пояснить уравнение Клапейрона для 1кг идеального газа

10. Записать и пояснить уравнение Клапейрона для m кг идеального газа

11. Уравнение состояния в форме , предложенной Менделеевым

12. Дать определение парциальному давлению

13. Дать определение парциальному объему

14. Закон Дальтона

15. Задание смеси газов массовыми долями

16. Задание смеси газов объемными долями

17. Определение массовых долей компонентов смеси газов по заданным объемным долям

18. Определение газовой постоянной смеси газов

19. Определение молекулярной массы смеси газов

20. Записать и пояснить уравнение состояния для 1 кг смеси идеальных газов

21. Дать определение и математическую формулировку первого закона термодинамики

22. Теплоемкость идеального газа

23. Энтальпия идеального газа

24. Энтропии идеального газа

25. Эксергия

26. Внутренняя энергия идеального газа

27. Работа газа в термодинамическом процессе

28. Политропный процесс

29. Адиабатический процесс

30. Изохорный процесс

31. Изобарный процесс

32. Изотермический процесс

33. Второй закон термодинамики: формулировка и аналитическое выражение

34. Уравнение состояния реального газа в форме Ван дер Вальса

35. Основные характеристики водяного пара : степень влажности

36. Основные характеристики водяного пара: степень сухости

37. Основные характеристики водяного пара : Давление и температура насыщения

38. Основные характеристики водяного пара : теплота парообразования

39. I-S диаграмма водяного пара

40. Прямой цикл Карно. КПД цикла Карно

41. Обратный цикл Карно. Холодильный коэффициент

42. Основные характеристики влажного воздуха: состав влажного воздуха

43. Основные характеристики влажного воздуха: насыщенный влажный воздух

44. Основные характеристики влажного воздуха: точка росы влажного воздуха

45. Основные характеристики влажного воздуха: абсолютная и относительная влажность

46. Основные характеристики влажного воздуха: влагосодержание

47. Уравнение Эйлера

48. Уравнение первого закона термодинамики для потока газа

49. Статический, скоростной и полный напоры потока газа

50. Определение скорости движения газа

51. Определение массового секундного расхода газа

52. Уравнение обращения воздействий на газовый поток

53. Сопло Лаваля

54. Истечение газа из сосуда (изохорное истечение)

55. Сжатие газов в компрессоре

56. Цикл двигателя внутреннего сгорания с изохорным подводом и отводом теплоты

57. Цикл газотурбинной установки

58. Цикл паросиловой установки

59. Цикл холодильной установки

Задачи

1. В сосуде объемом 0,9 м находится 1,5 кг окиси углерода. Определить удельный объем и плотность окиси углерода при указанных условиях

Ответ: v=0,6 м7кг; р=1,67 кг/м³

2. Плотность воздуха при нормальных физических условиях р_н =1,293 кг/м³ . Чему равна плотность воздуха при давлении р =1,5 МПа и температуре t=20°C?

Ответ: р=17,82 кг/м³.

2. Найти плотность и удельный объем 1 кг газа СОг при нормальных физиче­ских условиях.

Ответ: р= 1,964 кг/м³; v=0,509 м³/кг.

2. Найти газовую постоянную для кислорода, водорода и метана

(СН₄).

Ответ: Ro₂ =258,9; Rh₂ =4124; Rch.,=5 18,8 Дж/кг-К.

5. Какой объем занимает 1 кг азота при температуре 70 °С и давлении 0,2 МПа?

Ответ: V-0,509 м³/кт.

5. Баллон с кислородом емкостью 20 л находится под давлением 10 МПа при температуре 15 °С. После израсходования части кислорода давление пони­зилось до 7,6 МПа, а температура упала до 10 °С . Определить массу израс­ходованного кислорода

Ответ: т=0,606 кг.

5. Для автогенной сварки используется баллон с кислородом емкостью 100 л Найти массу кислорода, если его давление в баллоне р =12 МПа, а темпе­ратура t =16 °С.

Ответ: т=16 кг.

5. Определить значение массовой теплоемкости кислорода при постоянном давлении (с_р) постоянном объеме (c_v), считая теплоемкость постоянной и не зависящей от температуры

Ответ: c_v=0,654 кДж/кг-К; с_р=0,916 кДж/кг-К.

9. В сосуде емкостью 300 л находится кислород при давлении р1=0,2МПа и температуре tj= 20 "С. Какое количество теплоты Q_v необходимо подвести, чтобы температура кислорода повысилась до температуры t₂ =300 °С? Ка­кое давление р₂ установится в сосуде? Ответ: Q_v=l 52,8 кДж; р2=0,39 МПа.

' Ч ~"

10.В закрытом сосуде емкостью V = 0,6 м содержится воздух при давлении р = 0,5 МПа и температуре ti = 20 °С. В результате охлаждения сосуда воз­дух, содержащийся в нем, теряет 105 кДж тепла. Принимая теплоемкость воздуха при температуре t_b определить какое давление и какая температура устанавливаются после этого в сосуде.

Ответ: t2=-20,7 °C; р₂=0,43 МПа

11.В установке воздушного отопления внешний воздух при ti =-15 °C нагре­вается в калорифере при р = const до t₂ = 60 °С. Какое количество теплоты надо затратить для нагревания 1000 м³ наружного воздуха? Теплоемкость считать при t = -15 °С. Давление воздуха принять равным 101325 Па

Ответ: Q=103 МДж

12.Для осуществления изотермического сжатия 0,8 кг воздуха при давлении Pi = 0,1 МПа и ti = 25 °С затрачена работа в 100 кДж. Определить давление Р2 сжатого воздуха и количество тепла , которое при этом необходимо отвести от газа

Ответ: р₂=0,322 МПа; Q=-90 кДж.

13.В газовом двигателе смесь газа и воздуха адиабатически сжимается так, что к концу сжатия ее температура оказывается на 200 °С ниже температуры самовоспламенения газа. В начале сжатия pi = 0,09 МПа и ti =70°С.Пока­затель адиабаты к =1,36, газовая постоянная смеси R = 314 Дж/(кг*К), темпе­ратура самовоспламенения равна 650 °С. Определить величину работы сжатия и степень сжатия

Ответ: =7,92; l/=-331,4 кДж/кг

14. До какого давления нужно адиабатно сжать смесь воздуха и паров бензина, чтобы в результате повышения температуры наступило самовоспламенение смеси? Начальные параметры: р =0,1 МПа, t\ = 15 °С .Температура вос­пламенения¹ смеси t₂ = 550 °С, показатель адиабаты к = 1,39.

Ответ: р₂=0,42 МПа.

15.Объем воздуха при адиабатном сжатии в цилиндре двигателя внутреннего сгорания уменьшился в 13 раз. Начальная температура перед сжатием ti = 77 С, а начальное давление pi = 0,09 МПа. Определить температуру и давление воздуха после сжатия.

Ответ: t₂=703 °C; р₂=3,27МПа

16.В цилиндре с изобарным подводом теплоты сжимается воздух по политро­пе с показателем п = 1,33. Определить температуру и давление воздуха в конце сжатия, если степень сжатия £ = Vi/v₂ =14; t =77 °С и р = 0,1 МПа.

Ответ: t₂=564 °С; р₂=3,39 МПа

17.В газовом двигателе политропно сжимается горючая смесь до температуры 450 °С. Начальное давление смеси pi = 0,09МПа, начальная температура t1 = 80 °С, газовая постоянная смеси R =340 Дж/(кг'К), показатель политро­пы n =1,35. Найти работу сжатия и степень сжатия.

Ответ: l/=-360 кДж/кг; =7,82

18.Воздух объемом V ₁ = 2 м.куб при давлении p ₁ = 0,2 МПа и температуре

t ₁ = 40 С сжимается до давления р₂ = 1,1 МПа и объема V₂ =0,5 м . Определить показатель политропы, работу сжатия и количество тведенной теплоты

Ответ: n=l,23; L=-652 кДж; Q=-272 кДж

19.В баллоне объемом V=100 л. содержится азот при давлении p=12МПа и

температуре t=40 ⁰ С. Определить массу азота в баллоне

20.Определить кажущуюся газовую постоянную воздуха если в 10 кг воздуха

содержится 75 кг азота и кислород.

21.Определить давление воздуха, если в нем содержится 79% азота и 21%

кислорода, р=2 МПа, t=50 ⁰ С, масса воздуха 5 кг, объем V=50л

22.Определить изменение внутренней энергии двуокиси углерода , если его

температура в термодинамическом процессе увеличилась с t₁=50⁰C до

t₂=100⁰C

23.Определить работу азота в адиабатическом процессе, если его

температура уменьшилась от t₁=150⁰C до t₂=50⁰C, k=1,4

24.Определить работу азота в адиабатическом процессе, если его давление

уменьшилась от р₁=5МПа до р₂=2МПа, k=1,4

25.Определить скорость газового потока , если величина статического напора

h_р=100мм водяного столба, а полного напора H=150мм

26.Определить величину показателя политропы , если в 1 м состоянии

р₁=5МПа, v₁=100л, а во 2 м состоянии р₂=2МПа, v₂=200л

27.Определить КПД цикла Карно, если рабочее тело получило от источника

теплоты Q₁=2кДж , а в холодильник отдало 1кДж теплоты

28.Определить КПД цикла Карно, если источник теплоты имеет t₁=500^o C, а

холодильник t₁=200^o C

29.Определить с помощью I-S диаграммы водяного пара степень его

влажности, если в исходном состоянии он имел давление 6бар и

температуру t=250⁰C , затем в адиабатическом процессе его давление

уменьшилось до р=0,5 бар

30.Определить с помощью I-S диаграммы водяного пара изменение внутренней энергии влажного пара если в исходном состоянии он имел влажность 0,1 при давлении р=2,5 бар, затем в адиабатическом процессе его температура увеличилась до t=250⁰C

31.Определить с помощью I-S диаграммы водяного пара степень его

влажности, если в исходном состоянии он имел давление 6бар

и температуру t=250⁰C , затем в адиабатическом процессе его давление

уменьшилось до р=1 бар

32.Определить с помощью I-S диаграммы водяного пара изменение внутренней энергии влажного пара если в исходном состоянии он имел влажность 0,1 при давлении р=1,5 бар, затем в адиабатическом процессе его температура увеличилась до t=250⁰C

33.Определить с помощью I-S диаграммы водяного пара степень его влажности, если в исходном состоянии он имел давление 6бар и температуру t=250⁰C , затем в адиабатическом процессе его давление уменьшилось до р=0,3 бар

34.Определить с помощью I-S диаграммы водяного пара изменение внутренней энергии влажного пара если в исходном состоянии он имел влажность 0,1 при давлении р=0,5 бар, затем в адиабатическом процессе его температура увеличилась до t=250⁰C