75 группа 2 вариант / ТТД / Часть 1 / Задачи ТТД
.docxМинистерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
“Ивановский Государственный энергетический университет
им. В.И. Ленина”
Кафедра ТОТ
Контрольная работа
по курсу
«Техническая термодинамика ч.1»
Выполнил:
Студент гр. 2-75
Беляев А.Н. (512002)
Иваново 2014.
Задача 1. Манометр, подсоединенный к замкнутому сосуду, показывает 1 МПа, бараметрическое давление 730 мм.рт.ст. Определить абсолютное давление в МПа и бар.
Дано: |
Решение: |
|
B = 730 мм.рт.ст. Pм = 1 МПа |
Абсолютное давление находим по формуле Pабс = B+Pм; B = 730 мм.рт.ст. = 97333 Па = 0,0973 МПа; Pабс =1+0,0973 = 1,0973 МПа = 10,973 бар. |
|
Pабс -? |
||
|
|
|
Ответ: Pабс. = 1.0973 МПа = 10,973 бар. |
Задача 2. В резервуар емкостью 3 м3 компрессором нагнетается кислород при этом избыточное давление емкости повышается от 0,2 бар до 2 бар, а температура от 20°С до 60°С, бараметрическое давление – 750 мм.рт.ст. Определить количество кислорода поступившего в емкость.
Дано: |
Решение: |
V = 3 м3 Pизб.1 = 0,2 бар Pизб.2 = 2 бар t1 = 20°C t2 = 60°C B = 750 мм.рт.ст. |
B = 750 мм.рт.ст. = 105 Па Pизб.1 = 0,2 бар = 0,2·105 Па Pизб.2 = 2 бар = 2·105 Па Pабс.1 = Pизб.1+B = 0,2·105+105 = 1,2·105 Па Pабс.2 = Pизб.2+B = 2·105+105 = 3·105 Па Из уравнения состояния идеального газа выражаем m:
Газовая постоянная:
|
-? |
|
|
|
Ответ: |
Задача 3. Смесь водорода и метана имеет газовую постоянную равную 2520 Дж/(кг·К). Определить состав смеси по массе и объему.
Дано: |
Решение: |
Rсм.=2520 Дж/(кг·К) газ 1 – H2 газ 2 – CH4 |
; ; ; ; ; 2. ; ; ; . |
g-? r-? |
|
|
|
Ответ: . |
Задача 4. 1 кг идеального воздуха начального состояния P1=1 бар, t1=30°С сжимается до P2=10 бар двумя способами:
-
изотермически;
-
адиабатно.
Определить работу, теплоту, конечный объем и температуру, изменение энтальпии и энтропии. Изобразить процесс в P,V- и T,s-диаграммах.
|
Дано: |
Решение: |
||||||
|
m = 1кг P1 = 1 бар t1 = 30°С P2 = 10 бар |
1. При T=const: Определим газовую постоянную и удельный объем в начальной точке: ; ; ; Выразим и найдем V2: ; Определим изменение энтропии, работа газа будет равна теплоте: ; ; Так как процесс изотермический, то .
2. При s=const: , где – показатель адиабаты; Выразим и найдем T2: ; Находим удельный объем в конечном состоянии: ; Удельные теплоемкости: ; ; Вычислим работу и изменение энтальпии: ; ; Так как процесс адиабатный, то . |
||||||
|
l-?, q-?, V2-? t2-?, Δs-?, Δh-? |
|||||||
|
|
|||||||
|
Ответ: |
|||||||
Процесс |
l, кДж/кг |
q, кДж/кг |
V2, м3/кг |
t2, °С |
Δs, Дж/(кг·К) |
Δh, кДж/кг |
||
T=const |
-200,4 |
-200,4 |
0,087 |
30 |
-661,1 |
0 |
||
s=const |
-202,294 |
0 |
0,168 |
312,14 |
0 |
283,27 |
Задача 4 продолжение:
Схематичное изображение процессов в P,V- и T,s-диаграммах.
Изотермический:
Адиабатный:
Задача 5. Определить теплоту и изменение внутренней энергии изобарно расширяющегося воздуха от t1 = 20°С до двукратного увеличения объема, построить в P,V- и T,s-диаграммах.
Дано: |
Решение: |
t1 = 20°С = 293,15 К V2 = 2V1 P = const |
Так как P = const: ; Выразим и найдем T2: ; Удельные теплоемкости: ; ; Рассчитаем теплоту и изменение внутренней энергии: ; . |
q-?, ΔU-? |
|
|
|
Ответ: . |
Схематичное изображение процесса в P,V- и T,s-диаграммах.
Задача 6. Рассчитать изобарный процесс при t1 = 180°С, x1 = 0,9 и t2 = 300°С. Определить параметры. Изобразить процесс в P,V-, T,s- и h,s-диаграммах.
Дано: |
Решение: |
|||||||
P = const t1 = 180°С x1 = 0,9 t2 = 300°С |
По таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара при t1 = 180°С определяем: Абсолютное давление: P = 1,0026·106 Па; Удельный объем кипящей воды и сухого насыщенного пара: V1’ = 0,0011274 м3/кг; V1” = 0,19386 м3/кг; Удельную энтальпию кипящей воды и сухого насыщенного пара: h1’ = 763,2 кДж/кг; h1” = 2777,2 кДж/кг; Удельную энтропию кипящей воды и сухого насыщенного пара: s1’ = 2,1395 кДж/(кг·К); s1” = 6,5841 кДж/(кг·К); Рассчитаем удельный объем, энтропию и энтальпию в начальной точке процесса: ; ; ; Находим внутреннюю энергию: ; По таблице при P = 1 МПа и t2 = 300°С определяем параметры конечной точки процесса: V2 = 0,258 м3/кг; h2 = 3051,7 кДж/кг; s2 = 7,1247 кДж/(кг·К); Находим внутреннюю энергию: ; Найдем изменение энтальпии, энтропии, внутренней энергии, работу процесса, теплота процесса будет равна изменению энтальпии: ; ; ; . |
|||||||
P-?, V1,2-?, ΔU-? Δh-?, Δs-? q-?, l-? |
||||||||
|
||||||||
Ответ: |
||||||||
Точка |
V, м3/кг |
t, °С |
P, МПа |
h, кДж/кг |
s, кДж/(кг·К) |
U, кДж/кг |
||
1 |
0,1745 |
180 |
1 |
2575,8 |
6,14 |
2401,3 |
||
2 |
0,258 |
300 |
1 |
3051,7 |
7,1247 |
2793,7 |
||
Процесс 1-2 |
ΔU, кДж/кг |
Δh, кДж/кг |
Δs, кДж/(кг·К) |
l, кДж/кг |
q, кДж/кг |
|||
P = const |
392,4 |
475,9 |
0,9847 |
83,5 |
475,9 |
Задача 6 продолжение:
Схематичное изображение процесса в P,V-, T,s- и h,s-диаграммах.
Задача 7. Рассчитать изотермический процесс при P1 = 8 бар, h1 = 2600 кДж/кг и P2 = 0,5 бар. Определить параметры. Изобразить процесс в P,V-, T,s- и h,s-диаграммах.
Дано: |
Решение: |
|||||||
T = const P1 = 8 бар P2 = 0,5 бар h1 = 2600 кДж/кг |
По таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара при P1 = 8·105 Па находим удельную энтальпию кипящей воды и водяного пара: h’ = 721 кДж/кг; h” = 2768,3 кДж/кг; Сравним их с удельной энтальпией данной в условии задачи: ; Находим x1: , где r = 2047,3 кДж/кг (взято из табл.); ; По таблице определяем удельные объем и энтропию кипящей воды и сухого насыщенного пара: V1’ = 0,0011148 м3/кг; V1” = 0,24033 м3/кг; s1’ = 2,046 кДж/(кг·К); s1” = 6,6615 кДж/(кг·К); Вычисляем удельную энтропию и объем в начальной точке процесса: ; ; t = 170°С; Найдем внутреннюю энергию: ; По таблице при P2 = 50 кПа и t = 170°С определяем конечные параметры процесса: V2 = 4,077 м3/кг; h2 = 2819,2 кДж/кг; s2 = 8,0312 кДж/(кг·К); Находим внутреннюю энергию: ; Рассчитаем изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии, работу и теплоту процесса: ; ; ; ; . |
|||||||
t-?, V1,2-?, ΔU-? Δh-?, Δs-? q-?, l-? |
||||||||
|
||||||||
Ответ: |
||||||||
Точка |
V, м3/кг |
t, °С |
P, МПа |
h, кДж/кг |
s, кДж/(кг·К) |
U, кДж/кг |
||
1 |
0,2207 |
170 |
0,8 |
2600 |
6,283 |
2423,44 |
||
2 |
4,077 |
170 |
0,05 |
2819,2 |
8,0312 |
2615,35 |
||
Процесс 1-2 |
ΔU, кДж/кг |
Δh, кДж/кг |
Δs, кДж/(кг·К) |
l, кДж/кг |
q, кДж/кг |
|||
T = const |
191,91 |
219,2 |
1,7482 |
582,89 |
774,8 |
Задача 7 продолжение:
Схематичное изображение процесса в P,V-, T,s- и h,s-диаграммах.