Задачи ( 8 штук)

Задачи ( 8 штук)
изохорный и изобарный процессы идеального газа. Решая эти задачи,
необходимо учитывать зависимость теплоемкостей идеальных газов от температуры и
определять их, пользуясь табл. 5 приложения.
- 1 - 4 м3 кислорода с начальной температурой t1 = 70°C и абсолютным давлением p1
= 0,3 МПа нагреваются при постоянном давлении до температуры t2 = 320°C.
Определить конечный объем газа, количество подводимого к нему тепла и изменение
его энтропии.
Задачи предназначены для практического освоения таблиц воды и водяного пара, поэтому их
следует решать только при помощи указанных таблиц.
- 2 - Водяной пар при температуре t = 300°С имеет энтропию 7 кДж/(кг·К). Определить
параметры пара и его состояние.
задачи предназначены для овладения навыками пользования is-диаграммой, поэтому их
можно и нужно решать с помощью данной диаграммы. Перед началом решения следует
изобразить рассматриваемый процесс схематически так, чтобы на рисунке был виден ход
решения задачи.
- 3 - . 1 кг водяного пара, имея начальные параметры p1 = 1,4 МПа (абсолютных) и 
= 0,12 м3/кг, нагревается при постоянном давлении до температуры t2 = 270°C.
Определить конечный объем пара, изменение внутренней энергии, подведенное
тепло и совершенную паром работу. Изобразить процесс в Ts- и is-диаграммах.
Задачи посвящены процессам во влажном воздухе. Решать их следует с помощью Idдиаграммы, причем схема решения должна быть представлена графически.
- 4 - Для сушки используют воздух с температурой t1 = 15°C и относительной влажностью
 = 50%. В калорифере его подогревают до температуры t = 90°С и направляют в
1
2
сушилку, откуда он выходит с температурой t3 = 30°С. Определить конечное влагосодержание воздуха, расход воздуха и тепла на 1 кг испаренной влаги. Задачу решить при
помощи Id-диаграммы и привести схему решения.
в условиях всех задач даются абсолютные, а не избыточные давления рабочего тела, и это не
оговаривается в условии каждой задачи только для краткости.
При решении всех задач на сжатие газа в компрессорах, а также на газовые циклы
рабочее тело следует считать идеальным газом с постоянной теплоемкостью, численное
значение которой вытекает из молекулярно-кинетической теории теплоемкости (эти
значения даны в табл. 1 приложения).
Задачи на циклы паросиловых установок следует решать с помощью is-диаграммы
водяного пара, прибегая в случае необходимости к таблицам (например, при определении
энтальпии жидкости). Предпочтительно пользоваться диаграммой, составленной в
единицах СИ, однако можно пользоваться и диаграммой, в которой энтальпии даны в
килокалориях, энтропия – в килокалориях на килограмм-градус, а давление – в
атмосферах абсолютных. В таких случаях для упрощения можно приближенно
считать, что 1 ат (абсолютная) =1 бар = 0,1 МПа (при выполнении точных
технических расчетов такое упрощение недопустимо). Все вычисления при этом
можно выполнять в старой системе единиц и переводить в единицы СИ следует только
конечные результаты (также приближенно принимая 1 ат (абсолютная) = 1 бар = 0,1
МПа).
При оформлении решения задач следует обратить внимание на аккуратность и
принципиальную правильность выполнения графической части. При решении задач на
сжатие газа в компрессорах необходимо изобразить рассматриваемый процесс в pv- и Tsдиаграммах, заботясь о том, чтобы цифровые обозначения характерных точек совпадали
с индексами, принятыми в расчете. При решении задач на циклы поршневых двигателей
внутреннего сгорания следует предварительно изобразить рассматриваемый цикл в pv- и
Ts-диаграммах (без масштаба), а затем уже выполнять расчет. Циклы газотурбинных
установок можно изображать только в Ts-диаграмме.
Необходимо помнить, что степень заполнения цикла определяется как отношение
термодинамического КПД данного цикла к термодинамическому КПД обратного
цикла Карно для того же интервала температур (максимальной и минимальной).
Решая задачи на циклы паросиловых установок с помощью is-диаграммы,
обязательно нужно привести схему решения, показав все необходимые линии isдиаграммы на графике. Кроме этого, следует правильно изобразить цикл в Ts-диаграмме
с указанием на графике нижней и верхней пограничных кривых. Цифровые обозначения
характерных точек цикла должны соответствовать индексам, принятым в расчете.
- 5 - Определить теоретическую производительность компрессора (отнесенную к
нормальным условиям) при политропном сжатии воздуха (n =1,2), если мощность
привода компрессора N = 40 кВт, начальные параметры р1 = 0,l МПа и t1 = 15°C, а
конечное давление его р2 = 0,6 МПа. Изобразить процесс сжатия в pv- и Tsдиаграммах.
- 6 - Для идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорным
подводом тепла определить параметры рабочего тела в характерных точках, термический
КПД, количество подведенного и отведенного тепла, полезную работу и степень заполнения
цикла, если начальные параметры рабочего тела p1 = 0,1 МПа и t1 = 50°С, степень сжатия  =
7, а степень повышения давления  = 2,5. Рабочее тело – воздух.
- 7 - Определить термический КПД и степень заполнения цикла Ренкина с учетом работы
насоса, если параметры пара перед турбиной p1 = 24 МПа и t1 = 560°C, а давление в
конденсаторе р2 = 0,004 МПа.
- 8 - Паросиловая установка работает по регенеративному циклу с отборами при
давлениях 1 и 0,16 МПа, параметры пара перед турбиной p1 = 9 МПа и t1 = 500°С,
давление в конденсаторе р2 = 0,004 МПа. Определить термический КПД
регенеративного цикла и сравнить его с термическим КПД цикла Ренкина,
осуществляемого при тех же начальных параметрах и том же конечном давлении пара.
Вопросы ( 7 штук )
-1 - Почему теплоемкость зависит от вида процесса? Каковы значения теплоемкостей
для основных процессов изменения состояния? Выведите уравнение Майера. Для какого
газа оно справедливо?
- 2 - Изобразите в Ts-диаграмме водяного пара относительное расположение нижней
пограничной кривой и какой-либо сверхкритической изобары. Дайте пояснения к
графику.
- 3 - 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.
- 4 - Упростите уравнение первого закона термодинамики для потока применительно к
процессу сжатия рабочего тела в идеальном неохлаждаемом компрессоре и получите
формулу для вычисления технической работы, затрачиваемой на его привод.
- 5 - Какие предпосылки положены в основу идеализации циклов поршневых двигателей
внутреннего сгорания? Изобразите в pv- и Ts-диаграммах идеальные циклы поршневых
двигателей внутреннего сгорания с подводом тепла при постоянном объеме, с
подводом тепла при постоянном давлении и со смешанным подводом тепла и сопоставьте их с рабочими процессами в реальных двигателях.
- 6 - Как влияют начальные параметры пара на термический КПД цикла Ренкина?
Охарактеризуйте основные этапы развития советской теплоэнергетики в части
повышения начальных параметров пара паросиловых установок?
- 7 - Покажите, что термический КПД регенеративного цикла паросиловой
установки повышается с увеличением числа регенеративных отборов. К какому
пределу он стремится при этом в случаях применения сухого насыщенного и
перегретого пара?