5.3. Задачи
5.28. Воздух c начальными параметрами р1=5 бар, t1=280 °С адиабатно расширяется до давления р2=2 бар. Пользуясь таблицами (табл. П2.3) термодинамических свойств газов [12, 15], определить конечные значения температуры и удельного объема, работу изменения объема.
Ответ: t2 =155 °С, v2=0,615 м3/кг, =92,6 кДж/кг.
5.29. Воздух адиабатно расширяется от р1=10 бар и t1=360 оС до р2=1 бар. Используя таблицы зависимости термодинамических свойств газов от температуры [15] (табл. П2.3), определить изменение энтальпии и внутренней энергии воздуха в этом процессе. Сравнить полученные результаты с результатами расчета этих же величин, считая теплоемкости газа сv и сp не зависящими от температуры.
Ответ: h= -309 кДж/кг , u= -223 кДж/кг;
(h)=0,84 % (h= -306,7 кДж/кг);
(u)=1,78 % (u= -223 кДж/кг).
5.30. Определить теплоту и изменение внутренней энергии воздуха, изобарно расширяющегося от t=20 оС до двукратного увеличения объема. Расчеты выполнить двумя способами:
а) считая теплоемкости воздуха сv и сp не зависящими от температуры,
б) используя таблицы зависимости термодинамических свойств газов от температуры [12, 15] (табл. П2.3).
Оценить погрешность расчетов искомых величин по способу (а) по отношению к способу (б).
Ответ: а) q=294,4 кДж/кг, u=210,29 кДж/кг;
б) q=299,16 кДж/кг, u=215,1 кДж/кг;
q=1,67 %, (u)=2,2 %.
5.31. В баллоне постоянного объема двуокись углерода (СО2) нагревается от давления р1=2 бар и температуры t1=10 оС до давления р1=4,05 бар. Пользуясь таблицами [12] (табл.6. П2), определить конечные параметры газа (t 2, v2, u2, h2) и количество затраченной удельной теплоты в этом процессе.
Ответ: t2=300 оС, v2=0,268 м3/кг, u2= 369,08 кДж/кг,
h2=447,36 кДж/кг, q=249,26 кДж/кг.
5.32. В конвективных газоходах парогенератора продукты сгорания топлива изобарно охлаждаются от t1=1050 °С до t2=140 оС. Состав газов задан по объему: rCO2=0,15, rO2=0,06, rN2=0,79.
Определить количество теплоты, отдаваемое 1 кг газов. При расчете использовать данные таблиц С.Л. Ривкина [12] (табл. П2.4 - П2.6).
Примечание: в таблицах смотреть азот атмосферный.
Указание:
при
р=const
энтальпии конечного и начального
состояний смеси определяются выражением
,
где gi – массовые доли каждого компонента газовой смеси.
Ответ: q=-1032 кДж/кг.
5.33. Кислород с начальными параметрами р1=1 МПа и t1=400 оС расширяется адиабатно до давления р2=0,2 МПа. Пользуясь таблицами термодинамических свойств газов [12] (табл. П2.5), определить конечную температуру, начальный и конечный удельные объемы, удельную работу изменения объема и изменение энтальпии в процессе.
Ответ: t2=167 оС, v1=0,175 м3/кг, v2=0,572 м3/кг;
=169,8 кДж/кг, h2-h1= -230,4 кДж/кг.
5.4. Контрольные вопросы
1. Какая величина характеризует закономерность энергетического взаимодействия газа и внешней среды в политропном процессе?
2. Какая величина характеризует закономерность изменения термических параметров в политропном процессе идеального газа?
3. Какая величина характеризует закономерность политропы идеального газа в Т,s- диаграмме?
4. Изобразите в диаграммах р,v и Т,s политропные процессы расширения идеального газа с показателем политропы 1<n<к, оцените теплоемкость этого процесса.
5. Какие величины используются вместо коэффициента Пуассона для определения температуры второй точки по двум известным параметрам первой точки и давлению или объему второй точки в обратимых адиабатных процессах идеальных газов при учете влияния температуры на теплоемкости сv и сp ?