Задачи

Задание №1.
Уравнение состояния идеального газа.
Задача. Газ находится в баллоне объемом V при известных давлении Рм
(показание манометра) и температуре t. Определить массу и плотность газа.
t (оС)
№ вар.
Газ
V (л)
Рм (бар)
1
Кислород (О2)
60
11,8
25
2
Азот (N2)
50
10
-5
3
Углекислый газ (СО2)
100
21
15
4
Воздух
70
32
20
5
Водород (Н2)
40
25
-10
6
Пропан (С3Н8)
45
30
0
7
Аммиак (NH3)
80
15
15
8
Метан (СН4)
80
20,5
20
9
Окись углерода (СО)
50
15
0
10
Гелий (Не)
60
15
15
Задача. До какого даления Рм по манометру надо заполнить баллон с газом
объемом V, чтобы при температуре t в баллоне было М газа?
№ вар.
Газ
V (л)
М (кг)
t (оС)
11
Кислород (О2)
60
1
25
12
Азот (N2)
50
1,3
-5
13
Углекислый газ (СО2)
100
1,5
15
14
Воздух
70
0,5
20
15
Водород (Н2)
40
0,1
-10
16
Пропан (С3Н8)
45
2
0
17
Аммиак (NH3)
80
1,2
15
18
Метан (СН4)
80
0,8
20
19
Окись углерода (СО)
50
1
0
20
Гелий (Не)
60
0,2
15
Задача. Показание манометра на баллоне - Рм. Температура газа в баллоне и в
помещении t, объем баллона – V. Сколько газа в кг выйдет из баллона, если открыть
вентиль?
№ вар.
Газ
V (л)
Рм (бар)
t (оС)
21
Кислород (О2)
60
11,8
25
22
Азот (N2)
50
10
-5
23
Углекислый газ (СО2)
100
21
15
24
Воздух
70
32
20
25
Водород (Н2)
40
25
-10
26
Пропан (С3Н8)
45
30
0
27
Аммиак (NH3)
80
15
15
28
Метан (СН4)
80
20,5
20
29
Окись углерода (СО)
50
15
0
30
Гелий (Не)
60
15
15
Задание №2.
Смеси идеальных газов.
Задача. Смесь трех газов находится при нормальных физических условиях.
Исходные данные для расчета приведены в таблице 1 по вариантам.
Рассчитать мольный (n1, n2, n3), объемный (r1, r2, r3) и массовый (g1, g2, g3)
составы смеси, массы (M1, M2, M3) и парциальные объемы (V1, V2, V3),
компонентов смеси, а также массу (М), объем (V), газовую постоянную (R)
и молярную массу (μ) смеси, т.е. заполнить таблицу 2 (см. наобороте).
Таблица 1.
№ вар.
Смесь газов
Исходные данные
1
n2=1,5
n3=2,0
n1=1,0
CO (μ1=28)
2
r1=0,231
r2=0,461
M=70
N
(μ
=28)
3
M1=4,03
M2=84
M3=57,2
2
2
CO
(μ
=44)
4
V1=2,24
V2=4,48
V3=8,97
2
3
5
g1=0,0851 g2=0,296 V=426
6
M2=11,2
V3=4,48
n1=0,7
CO2 (μ1=44)
7
V1=314
M2=644
n3=1,6
CO (μ2=28)
8
g1=0,036 g2=0,911 n3=0,5
H2O (μ3=18)
9
r1=0,2
n2=0,2
r3=0,6
10
g1=0,136 n2=1,0
g3=0,486
V1=2,24
11
M2=25,6
n3=3,5
N2 (μ1=28)
12
g1=0,0175 g2=0,559 n3=1,1
O2 (μ2=32)
13
r1=0,2
n2=0,7
r3=0,334
CO2 (μ3=44)
14
g1=0,091 n2=1,0
g3=0,666
15
n1=1,5
n2=4,0
n3=9,0
r1=0,118
16
r2=0,294
M=3,64
O2 (μ1=32)
17
M1=44,8
M2=50,4
M3=54,1
N2 (μ2=28)
18
V1=35,6
V2=17,9
V3=49,2
SO2 (μ3=64)
19
g1=0,635 g2=0,111 V=22,4
20
n1=3,4
M2=336
V3=17,9
M1=30,3
21
M2=280
M3=352
CO (μ1=28)
22
V1=6,72
V2=6,72
V3=11,2
N
(μ
=28)
23
g1=0,0306 g2=0,848 V=291
2
2
O
(μ
=32)
24
n1=0,1
M2=5,6
V3=15,6
2
3
25
V1=0,672 M2=5,6
n3=0,07
26
g1=0,424 g2=0,333 n3=1,0
N2 (μ1=28)
27
r1=0,492
n2=2,25
r3=0,172
CO2 (μ2=44)
28
g1=0,207 n2=0,3
g3=0,63
SO2 (μ3=64)
29
n1=9,0
n2=2,0
n3=11
30
r1=0,641
r2=0,103
M=303
3
Размерность величин: М – кг; n – кмоль; V – м ; μ – кг/кмоль.
Таблица 2.
Компоненты смеси
Газ
μ
n
r
g
M
V
R
Смесь
Задание №3.
Теплоемкость.
Задача. Используя таблицы термодинамических свойств газов, вычислить
средние удельные (массовые) изобарную и изохорную теплоемкости газовой смеси
в диапазоне температур ( 125 оС , 570 оС ).
Газовую смесь взять из задания №2 для своего варианта.
Задание №4.
Расчет сжатия газа в изотермическом, адиабатном и политропном процессах.
Задача. Один килограмм (1 кг) газа, начальное состояние которого
характеризуется параметрами p1 и Т1, сжимают до конечного давления p2. Сжатие
осуществляется по изотерме, адиабате и политропе с показателем n.
Определить: 1) термические (p, v, T) параметры газа в начале и в конце
каждого процесса; 2) изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии в
каждом процессе (u, i, s); 3) количество подведенной или отведенной теплоты к
рабочему телу q; 4) работу изменения объема L (работу процесса сжатия).
Построить масштабный эскиз решения в p-v и T-s-диаграммах. Исходные
данные приведены в табл. 1. Теплоемкости μсv и μсp принять постоянными,
полученными на основании молекулярно-кинетической теории (табл.2).
Таблица 1.
№ вар.
Газ
p1, бар
Т1, К
p2, бар
n
1
Воздух
1,0
280
5
1,10
2
СО
1,2
285
6
1,15
3
N2
1,3
290
7
1,20
4
O2
1,4
295
8
1,25
5
CO2
1,5
300
9
1,30
6
He
1,1
305
10
1,35
7
SO2
1,15
310
11
1,10
8
C3H8
1,25
305
12
1,15
9
NH3
1,35
300
13
1,20
10
CH4
0,8
295
14
1,25
11
Воздух
1,45
290
15
1,30
12
СО
1,4
285
16
1,35
13
N2
1,35
280
17
1,10
14
O2
1,3
300
18
1,15
15
CO2
1,25
305
5
1,20
16
He
1,0
280
17
1,25
17
SO2
1,2
285
18
1,30
18
C3H8
1,3
290
16
1,35
19
NH3
1,4
295
7
1,10
20
CH4
1,5
300
8
1,15
21
Воздух
1,1
305
9
1,20
22
СО
1,15
310
10
1,25
23
N2
1,25
305
11
1,30
24
O2
1,35
300
6
1,35
25
CO2
1,45
295
7
1,10
26
He
0,9
290
13
1,15
27
SO2
1,4
285
15
1,20
28
C3H8
1,35
280
14
1,25
29
NH3
1,3
300
12
1,30
30
CH4
1,25
305
10
1,35
Таблица 2
Газы
Одноатомные
Двухатомные (в том числе и воздух)
Трех- и многоатомные
μсv
кДж/(кмоль·К)
12,5
20,8
29,1
μсp
кДж/(кмоль·К)
20,8
29,1
37,4
Задание №5.
Определение параметров состояния влажного воздуха.
Задача. Для сушки используют воздух с температурой t1 и относительной
влажностью φ1 (или с заданным влагосодержанием d1). В калорифере его
подогревают до температуры t2 и направляют в сушилку, откуда он выходит с
температурой t3. Определить конечное влагосодержание d3, расход воздуха M и
теплоты Q на 1 кг испаренной влаги. Задачу решить при помощи id-диаграммы и
привести схему решения.
Данные, необходимые для расчета в зависимости от номера варианта,
приведены в прилагаемой таблице.
Требуется:
1) рассчитать основные параметры влажного воздуха (t, d, i, Pп) для
основных точек процессов и свести их в единую таблицу 1:
№
t
d
i
Pп
точки
1
2
3
2) определить расход воздуха M и теплоты Q на 1 кг испаренной влаги и
свести полученные данные в таблицу 2:
M
Q
3) привести схему решения в id-диаграмме.
Таблица исходных данных по вариантам к заданию №5 «Определение параметров
состояния влажного воздуха».
№
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
*
Параметры* в основных точках
t1=15;
t1=20;
t1=15;
t1=20;
t1=15;
t1=20;
t1=20;
t1=20;
t1=15;
t1=20;
t1=15;
t1=20;
t1=15;
t1=25;
t1=20;
t1=20;
t1=30;
t1=25;
t1=30;
t1=35;
t1=25;
t1=40;
t1=30;
φ1=50;
φ1=75;
d1=4;
d1=2;
φ1=70;
φ1=70;
d1=4;
d1=2;
φ1=90;
φ1=75;
d1=6;
d1=4;
φ1=80;
φ1=70;
d1=4;
d1=2;
φ1=75;
d1=6;
d1=4;
φ1=80;
φ1=70;
d1=4;
d1=2;
t2=90;
t2=90;
t2=90;
t2=90;
t2=90;
t2=90;
t2=90;
t2=90;
t2=90;
t2=90;
t2=90;
t2=85;
t2=90;
t2=90;
t2=90;
t2=90;
t2=85;
t2=90;
t2=90;
t2=80;
t2=90;
t2=90;
t2=90;
t3=35
t3=35
t3=35
t3=50
t3=40
t3=40
t3=30
t3=45
t3=40
t3=50
t3=35
t3=30
t3=35
t3=40
t3=40
t3=30
t3=50
t3=35
t3=30
t3=55
t3=35
t3=40
t3=30
Единицы измерения:
температура – оС, относительная влажность – %; влагосодержание – г/кг.
Задание №6.
Сжатие газа в компрессоре.
Задача. Два идеальных компрессора (одно- и трехступенчатый) приводятся в
действие двигателями равной мощностью 60 кВт. Обоими компрессорами
сжимается газ по политропе с показателем n. Начальные параметры газа – P1 и t1,
конечное давление – Рк. В трехступенчатом компрессоре газ между ступенями
охлаждается до первоначальной температуры. Определить производительность
каждого компрессора по начальным условиям V, температуру сжатия tk и
количество отводимой теплоты Q1-k. Теплоемкость принять постоянной.
Проанализируйте полученные параметры.
Данные, необходимые для расчета в зависимости от номера варианта,
приведены в прилагаемой таблице.
Отчет по заданию должен включать:
 титульный лист (наименование университета, наименование работы; сведения о
студенте, выполнившего работу, т.е. фамилия и номер группы; сведения о
преподавателе, принимающего работу; город, в котором выполнена работа, и год
выполнения);
 номер варианта и исходные данные работы;
 расчетные формулы, диаграммы и заполненную таблицу
Тип
компрессора
Одноступенчатый
Трехступенчатый
tк
Q1-k
V
Таблица исходных данных по вариантам к заданию №6 «Сжатие газа в
компрессоре».
№
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Газ
n
воздух
N2
CO2
CO
H2
SO2
NH3
воздух
O2
CO2
H2
NH3
CO
N2
SO2
воздух
SO2
CO
N2
NH3
O2
CO2
H2
воздух
H2
CO
NH3
воздух
SO2
O2
1,3
1,2
1,25
1,3
1,2
1,2
1,26
1,35
1,2
1,24
1,33
1,2
1,3
1,31
1,22
1,36
1,21
1,3
1,2
1,1
1,15
1,27
1,33
1,25
1,25
1,3
1,2
1,36
1,25
1,3
P1 (бар) t1 (оС) Pk (бар)
1
2
1,2
1,5
1,4
1
2
1,5
2,5
1,5
1,6
1,2
1,3
2,2
2
1
2
1,2
1,5
1,4
1
2
1,5
2,5
1,5
1,6
1,2
1,3
2,2
2
15
20
25
10
20
25
30
35
40
18
22
19
38
10
17
25
20
15
10
20
25
25
35
40
22
18
19
38
10
17
25
55
30
27
20
30
38
27
35
45
42
36
29
38
42
23
37
48
49
35
50
65
32
45
30
65
32
45
30
28
Задание №7.
Расчет параметров воды и водяного пара.
Задача. Определить с помощью таблиц воды и водяного пара для указанных
точек параметры t, p, v, h, s, x.
Исходные данные для расчетов даны в
Т
табл. 1 по вариантам.
2
3
Размерность величин: t [oC], p [бар], v
[м3/кг], h [кДж/кг], s [кДж/(кг·К)].
Результаты представить в виде таблицы
(по вертикали – номера точек, по горизонтали параметры t, p, v, h, s, x).
5 6
7
8
s
№ вар.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Таблица 1.
Исходные данные.
р2=112,9 v5=0,001017
v3=0,01544
h8=2609
h2=1403
s5=0,831
s3=5,536
s8=7,911
t2=280
t5=55
s2=3,069
h5=230,2
t2=280
v8=9,578
t3=280
p5=0,1574
v2=0,001229
t8=50
h2=1038
h5=209,3
s2=2,702
t6=50
t2=240
s8=8,1655
t2=200
v8=15,28
h2=852,4 t7=45
s2=2,331
h5=188,3
v3=0,1271 s8=8,165
t2=180
p7=0,07375
s2=2,139
t7=40
s3=6,584
s5=0,5721
t2=180
h8=2574
p2=6,18
v8=25,25
t 3=160
h5=146,6
v3=0,3068 v8=25,25
p3=6,18
p6=0,05622
t2=140
t5=30
p2=3,614 h8=2556
t2=140
s5=0,4365
t2=140
p6=0,04242
v2=0,001061
h5=104,8
s3=7,131
s8=8,558
Задание №8.
Расчет газового цикла.
Задача. Сухой воздух массой 1 кг совершает цикл, состоящий из четырех
последовательных термодинамических процессов.
Данные, необходимые для расчета газового цикла в зависимости от номера
варианта, приведены в прилагаемой таблице.
Требуется:
1) рассчитать все основные параметры (P, T, v, s) для основных точек
цикла и свести их в единую таблицу 1:
№
P
T
v
s
точки
1
2
3
4
2) построить цикл в рабочей (P,v) и тепловой (T,s) диаграммах;
3) для каждого из процессов определить значения показателя политропы n,
теплоемкости с, вычислить изменение внутренней энергии Δu,
энтальпии Δi, энтропии Δs, теплоту процесса q, работу процесса l и
свести их в единую таблицу 2:
Процесс
n
c
Δu
Δi
Δs
q
l
1-2
2-3
3-4
4-1
4) определить суммарные количества теплоты подведенной q’ и
отведенной q”, работу цикла lc, термический к.п.д. цикла η и свести
полученные данные в таблицу 3:
q’
q”
η
lc
При расчетах считать воздух идеальным газом, а его физические свойства –
независящими от температуры, т.е. принять:
ср=1,025 кДж/(кг·К);
сv=0,738 кДж/(кг·К).
Таблица исходных данных по вариантам к заданию №8 «Расчет газового цикла».
№
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Тип процесса**
*
Параметры в основных точках
P1=0,8;
P1=1,3;
P1=0,2;
P1=3,5;
P1=0,1;
P1=0,09;
P1=0,16;
P1=0,18;
P1=0,3;
P1=2,0;
P1=0,2;
P1=0,4;
P1=0,3;
P1=1,2;
P1=5,0;
P1=0,7;
P1=0,3;
P1=0,12;
P1=0,4;
P1=0,7;
P1=0,3;
P1=0,3;
P1=1,0;
P1=1,2;
v1=0,12;
P1=1,18;
P1=0,08;
P1=1,2;
P1=0,1;
P1=0,3;
v1=0,12;
T1=573;
v1=0,45;
T1=483;
T1=273;
T1=303;
v1=0,5;
T1=303;
v1=0,3;
T1=473;
T1=323;
T1=373;
T1=300;
T1=373;
T1=573;
v1=0,12;
T1=303;
v1=0,7;
v1=0,3;
T1=473;
T1=298;
v1=0,3;
T1=523;
v1=0,08;
T1=323;
T1=283;
T1=293;
T1=323;
T1=273;
T1=293;
P2=2,0;
P2=0,5;
P2=1,2;
T2=573;
P2=0,5;
P2=0,4;
T2=423;
v2=0,1;
P2=2,0;
T2=623;
P2=2,0;
P2=1,6;
P2=0,8;
P2=3,0;
P2=1,8;
P2=2,0;
P2=0,6;
v2=0,2;
P2=1,0;
T2=573;
P2=1,0;
P2=1,0;
Т2=573;
P2=1,4;
P2=2,5;
P2=7,84;
v2=0,4;
P2=6,0;
T2=433;
P2=1,8;
P3=1,2
T3=290
T3=573
P3=2,5
T3=473
T3=473
P3=2,5
P3=0,3
T3=573
v3=0,12
T3=473
P3=0,6
T3=473
T3=473
v3=0,2
T3=473
T3=523
T3=423
T3=573
v3=0,4
T3=523
T3=473
Р3=0,6
T3=423
T3=573
v3=0,21
T3=573
T3=593
T4=338
T3=603
1-2
S=c
T=c
S=c
P=c
n=1,3
n=1,2
n=1,2
n=1,1
n=1,3
P=c
T=c
S=c
T=c
T=c
T=c
S=c
S=c
T=c
T=c
P=c
S=c
S=c
Р=c
V=c
S=c
S=c
T=c
S=c
S=c
S=c
2-3
T=c
S=c
V=c
n=1,2
P=c
P=c
V=c
T=c
P=c
S=c
P=c
T=c
V=c
P=c
S=c
P=c
V=c
P=c
P=c
T=c
P=c
V=c
S=c
P=c
P=c
P=c
V=c
P=c
V=c
V=c
3-4
S=c
T=c
S=c
P=c
n=1,3
n=1,2
n=1,2
n=1,1
n=1,3
V=c
T=c
S=c
T=c
T=c
V=c
S=c
S=c
T=c
S=c
V=c
T=c
T=c
P=c
V=c
T=c
S=c
S=c
S=c
n=1,3
S=c
4-1
V=c
S=c
P=c
V=c
P=c
V=c
P=c
v=c
P=c
T=c
P=c
P=c
V=c
P=c
S=c
T=c
T=c
P=c
P=c
S=c
P=c
P=c
V=c
P=c
P=c
P=c
V=c
V=c
P=c
V=c
Единицы измерения: давления – МПа, температуры – К, удельного объема – м3/кг.
**
Типы процессов:
 Р=с – изобарный;
 V=c – изохорный;
 Т=с – изотермический;
 S=c – адиабатный (изоэнтропный);
 для политропных процессов задано значение показателя политропы n.
*
Задание №9.
Истечение газа.
Задача. Воздух с заданными начальными параметрами (Р1, Т1, w1) истекает
через сопло в среду с заданным давлением (Рс). Известен расход газа G или диаметр
выходного сечения сопла Dвых. Определить скорость истечения, тип сопла,
обеспечивающего максимальную скорость истечения.
Данные, необходимые для расчета в зависимости от номера варианта,
приведены в прилагаемой таблице.
Требуется:
1) определить тип сопла;
2) в зависимости от типа сопла заполнить одну из таблиц:
Сужающееся сопло
Wвых




G
Dвых
Комбинированное сопло
Wвых
Dмин
G
Dвых
Отчет по заданию должен включать:
наименование работы;
сведения о студенте, выполнившего работу, т.е. фамилия и номер группы;
номер варианта и исходные данные работы;
таблицу, расчетные формулы.
Таблица исходных данных по вариантам к заданию №9 «Истечение газа».
№
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Исходные данные*
P1
t1
Pc
G
Dвых
w1
1,5
2
2
10
15
25
10
5
5
5
4
4
7
5
25
20
20
15
20
2,5
7,5
8
1,8
2
13
15
10
6
4
12
100
200
200
50
130
100
200
100
100
100
200
300
300
100
300
200
100
50
150
100
250
200
250
300
350
400
550
100
50
200
0,9
0,5
1,2
1
2
1
0,7
0,8
2
3
3
3
2
2
5
5
3
5
6
0,7
4
2
0,7
0,4
3
3
2,5
1,4
3
3
0,15
0,2
1
0,8
0,5
0,5
0,5
0,3
0,3
0,5
0,7
1
1,5
0,7
1
2
5
1,5
2,5
1,6
1,5
1
0,5
2
8
8
10
29
39
11
-
0,00
30,00
0
10
20
0
0
10
10
10
0
20
0
15
0
25
10
0
0
0
0
10
15
20
25
30
0
10
0
0
Единицы измерения: давления – МПа, температуры – оС, расход газа – кг/с,
скорость газа – м/с, диаметр сечения - мм.
*
Задание №10.
Истечение водяного пара.
Задача. Сухой насыщенный водяной пар с температурой tн и начальной
скоростью Wн истекает адиабатно через сопло. Температура водяного пара в
выходном сечении сопла – tвых. Определить скорость истечения Wвых и расход пара
G (или диаметр выходного сечения сопла Dвых).
Исходные данные задачи:
№
G, кг/с Dвых, м
tн, оС Wн, м/с tвых, оС
вар.
1
10
60
0,1
320
2
9
60
0,11
320
3
8
60
2,9
310
4
7
60
0,13
320
5
6
55
0,14
280
6
5
55
4,3
280
7
4
55
4,9
280
8
3
55
5,5
280
9
2
50
5,7
240
10
1
50
0,19
240
11
0
50
0,2
240
12
1
45
6,5
240
13
2
45
0,18
200
14
3
45
0,17
200
15
4
45
4,1
200
16
5
45
3,6
200
17
6
40
3,0
180
18
7
40
0,13
180
19
8
40
2,2
180
20
9
40
0,11
180
21
10
35
0,1
160
22
9
35
0,09
160
23
8
35
0,08
160
24
7
35
0,7
160
25
6
30
0,06
140
26
5
30
0,07
140
27
4
30
0,08
140
28
3
30
1,1
140
29
2
25
0,1
120
30
1
25
1,5
120
Задание №11.
Смешение газов и паров.
Задача. Смешиваются два потока водяного пара. Расходы, параметры потоков
до и после смешения даны в таблице 1 по вариантам. Определить энтальпию h,
температуру t, энтропию (s) смеси, а также увеличение энтропии (Δs), вызванное
необратимостью процесса смешивания. Результаты расчетов представить в виде
таблицы. Состояние потоков до и после смешения представить в hs-диаграмме.
№
вар.
Первый поток
Таблица 1.
Давление
смеси
Второй поток
1
G1=0,85
P1=5
x1=0,7
G2=9,15
P2=10
t2=200
5
2
G1=1,67
P1=10
x1=0,7
G2=6,6
P2=20
t2=350
10
3
G1=1,31
P1=20
x1=0,7
G2=6
P2=50
t2=400
20
4
G1=2,42
P1=50
x1=0,7
G2=7,58
P2=80
t2=500
50
5
G1=1,21
P1=5
v1=0,7
G2=8,79
P2=10
s2=6,694
5
6
G1=2,15
P1=10
v1=0,1554
G2=17
P2=20
s2=6,9574
10
7
G1=1,63
P1=20
v1=0,07962 G2=9,3
P2=50
s2=6,6486
20
8
G1=2,86
P1=50
v1=0,03153 G2=7,32
P2=80
s2=6,7254
50
9
G1=2,08
P1=5
s1=6,3249
G2=7,92
P2=10
h2=2827,5
5
10
G1=3,03
P1=10
s1=6,1403
G2=9,11
P2=20
h2=3137,2
10
11
G1=2,16
P1=20
s1=5,948
G2=8,78
P2=50
h2=3196,9
20
12
G1=4,55
P1=50
x1=1,0
G2=5,85
P2=80
t2=500
50
13
G1=7,61
P1=5
x1=1,0
G2=2,39
P2=10
t2=200
5
14
G1=5,12
P1=10
x1=1,0
G2=4,37
P2=20
t2=350
10
15
G1=3,17
P1=20
x1=1,0
G2=7,72
P2=50
t2=400
20
Размерность приведенных в таблице 1 величин:
G [т/ч],
P [бар],
s [кДж/(кг·К)], t [оС],
h [кДж/кг],
v [м3/кг].
Задание №12.
Циклы ПТУ.
В паротурбинной установке (ПТУ) параметры состояния рабочего тела
изменяются по циклу Ренкина. Давление в паровом котле - Ркт, давление в
конденсаторе – Ркн.
1.
Определить теоретический к.п.д. цикла Ренкина и сравнить с к.п.д.
цикла Карно в том же интервале температур, т.е. заполнить таблицу:
Ркт
2.
ηR
q”
ηC
Ркн
tПП
q’
q”
ηR
ηC
В измененную схему добавили еще и промежуточный
пароперегреватель (ППП), давление в котором – Ртнд. Определить
теоретический к.п.д. цикла Ренкина с ПП и ППП, т.е. заполнить
таблицу:
Ркт
4.
q’
В схему добавили пароперегреватель (ПП), в котором температура пара
поднимается до tПП. Определить теоретический к.п.д. цикла Ренкина с
ПП и сравнить с к.п.д. цикла Карно в том же интервале температур, т.е.
заполнить таблицу:
Ркт
3.
Ркн
Ркн
tПП
Ртнд
q’
q”
ηR
Проанализируйте полученные параметры.
Данные, необходимые для расчета в зависимости от номера варианта,
приведены в прилагаемой таблице.
Таблица исходных данных по вариантам к заданию №12 «Циклы ПТУ».
№
P (бар)
варианта кт
1
110
2
120
3
150
4
170
5
190
6
110
7
120
8
150
9
170
10
190
11
110
12
120
13
150
14
170
15
190
16
100
17
130
18
140
19
160
20
180
21
100
22
130
23
140
24
160
25
180
26
100
27
130
28
140
29
160
30
180
Pкн (бар)
tпп, oC
Ртнд (бар)
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
360
400
420
460
480
410
430
440
470
500
360
400
420
460
480
410
430
440
470
500
360
400
420
460
480
410
430
440
470
500
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
Задание №6.
Расчет процесса изменения состояния водяного пара по is-диаграмме.
Задача Водяной пар в термодинамическом процессе переходит из начального
состояния в конечное.
Данные, необходимые для расчета процесса водяного пара в зависимости от
номера варианта, приведены в таблице 1.
Требуется:
1) определить параметры водяного пара в обоих состояниях и свести их в единую
таблицу (в системе СИ):
Точка
х
Р
Т
v
I
s
Нач.
Кон.
2) вычислить изменение в процессе найденных параметров и вычислить теплоту,
участвующую в процессе; свести их в таблицу:
ΔP
Δv
ΔT
Δi
Δu
Δs
q
Таблица 1.
№
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Процесс** Параметры* в нач. точке
S=const
T=c
P=c
V=c
T=c
P=c
S=c
V=c
V=c
V=c
P=c
T=c
S=c
S=c
S=c
V=c
P=c
S=c
S=c
T=c
T=c
T=c
P=c
X=0,9
P=5
T=300
T=500
T=150
T=500
P=20
X=0,85
P=0,01
T=500
T=400
X=0,8
P=50
X=0,9
X=0,9
X=0,9
S=8
T=100
X=0,8
X=0,85
P=5
P=3
S=6
P=1,5
v=0,05
v=0,1
x=0,75
v=2
v=0,02
P=0,01
x=0,9
P=1,5
P=0,2
T=650
P=0,005
T=50
T=580
P=0,01
T=200
v=0,05
v=0,1
x=0,8
Параметры* в кон. точке
T=400
P=0,01
X=0,85
X=0,8
P=0,005
X=0,9
P=0,1
T=450
T=400
T=200
T=200
Р=0,01
P=1
T=400
T=500
T=400
X=0,8
P=0,2
T=500
P=0,2
P=0,15
V=10
T=400
P=0,1
x=0,8
P=0,2
s=7
24
25
26
27
28
29
30
P=c
V=c
V=c
P=c
T=c
T=c
P=c
T=200
S=6
T=450
T=350
X=0,8
X=0,8
X=0,8
x=0,8
P=0,5
v=5
P=0,1
P=0,2
Продолжение таблицы 1.
X=0,95
T=500
s=7
X=0,8
X=0,8
S=9
V=10
T=300
s=8
Единицы измерения: давления – МПа, температуры – oC , удельного объема –
м3/кг, удельной энтропии – кДж/(кг·К), удельной энтальпии – кДж/кг.
*
**
Типы процессов: Р=с – изобарный; V=c – изохорный; Т=с –
изотермический; S=c – адиабатный (изоэнтропный).