Задачи по ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ из Задачника по ТЕПЛОТЕХНИКЕ Ч.I УГНТУ

1. Параметры состояния.

Задача 1.2. Найти абсолютное давление пара в котле, если манометр показывает р = 0,13 МПа, а атмосферное давление по ртутному барометру составляет В = 680 мм рт.ст. при t = 25 ℃.

Задача 1.5. Определить абсолютное давление в конденсаторе паровой турбины, если показание присоединенного к нему ртутного вакуумметра равно 705 мм рт.ст., а показание ртутного барометра, приведенное к 0 ℃ В₀ = 747 мм рт.ст. Температура воздуха в месте установки приборов t = 20 ℃. Ответ дать в кПа.

Задача 1.7. Тягомер показывает разрежение в газоходе, равное 412 Па. Атмосферное давление по ртутному барометру В = 100925 Па при t = 15 ℃. Определить абсолютное давление дымовых газов.

Задача 1.8. Масса 1 м³ метана при определенных условиях составляет 0,7 кг. Определить плотность и удельный объем метана при этих условиях.

Задача 1.9. Плотность воздуха при определенных условиях равна 1,293 кг/м³. Определить удельный объем воздуха при этих условиях.

Задача 1.12. Определить абсолютное давление в паровом котле, если манометр показывает 2,45 бар, а атмосферное давление по ртутному барометру составляет В = 700 мм при t = 20 °С.

2. Уравнение состояния идеального газа.

Задача 2.1. Определить плотность и удельный объем газа при давлении р и температуре t.

Задача 2.5. Определить массу газа в сосуде с объемом V при температуре t. Давление газа по манометру равно Р_м. Барометрическое давление В.

Задача 2.10. По трубопроводу протекает 10 м³/с кислорода при температуре t = 127 ℃ и давлении 93,2 бар. Определить массовый расход газа в секунду.

Задача 2.12. Определить массу азота, содержащегося в баллоне емкостью 60 л, если давление азота по манометру равно 10,8 бар, а показание ртутного барометра В = 745 мм рт.ст. при температуре t = 25 ℃.

Задача 2.14. Сжатый гелий в баллоне имеет температуру t₁ = 15 ℃ и давление Р₁ = 4,8 МПа. Во время пожара температура воздуха в баллоне поднялась до t₂ = 450 ℃. Взорвется ли баллон, если известно, что при этой температуре он может выдержать давление не более 9,8 МПа?

3. Смеси идеальных газов.

Задача 3.11. Какое давление нужно создать, чтобы газовая смесь массой m кг при температуре t занимала объем, равный V?

Задача 3.12. В резервуаре емкостью V м³ находится коксовый газ при давлении р₁ и температуре t₁. После израсходования некоторого количества газа давление его понизилось до р₂, а температура упала до t₂. Определить массу израсходованного коксового газа.

Задача 3.15. Газовая смесь имеет следующий массовый состав: СО₂ = 12,0 %; О₂ = 8,0 %; N₂ = 80,0 %. До какого давления нужно сжать эту смесь, находящуюся при нормальных условиях, чтобы плотность её составляла ρ = 1,6 кг/м³.

4. Теплоемкость газов.

Задача 4.8. Определить теплоемкость газа при постоянном объеме и давлении, считая зависимость от температуры линейной (c = a + b ∙ t).

Задача 4.10. Газ в количестве 6 м³ при избыточном давлении p₁ и температуре t₁ нагревается при постоянном давлении до t₂. Определить количество подведенной к газу теплоты, считая зависимость средней теплоёмкости газа от температуры нелинейной. Решить задачу в 2 случаях: - используя массовую теплоемкость; - используя объемную теплоемкость. Сопоставить полученные ответы.

Задача 4.11. В регенеративном подогревателе газовой турбины воздух нагревается от t₁ до t₂. Определить количество теплоты, сообщаемое воздуху в единицу времени, если его массовый расход составляет G кг/ч. Ответ дать в кВт. Решить задачу в 4 случаях: - считать теплоемкость не зависящей от температуры;
- зависимость истинной теплоемкости от температуры принять линейной;
- зависимость средней теплоемкости от температуры принять линейной; - зависимость средней теплоемкости от температуры принять нелинейной. Сопоставить полученные ответы.

Задача 4.15. Найти количество теплоты, необходимое для нагрева 1 нм³ газовой смеси заданного состава при указанном процессе и нелинейной зависимости теплоёмкости от температуры.

5. Первый закон термодинамики.

Задача 5.1. В железнодорожной цистерне, содержащей М т масла с теплоемкостью с_м = 2,2 кДж/(кг · ℃) при температуре t₁, помещен электронагреватель мощностью N кВт. Определить время разогрева масла до температуры t₂. Потери теплоты в окружающую среду составляют ΔQ.

Задача 5.2. В газотурбинной установке (ГТУ) за сутки её работы на компрессорной станции сожжено V м³ природного газа с теплотой сгорания Q_н^р МДж/кг. Определить мощность ГТУ, если ее к.п.д равен η. Плотность газа ρ = 0,7 кг/м³.

Задача 5.4. Мощность электростанции на выходных шинах составляет 15 МВт. Какое количество топлива в кг/ч сжигается в топках котлов электростанции, если все потери на станции составляют 30 %, а р н Q = 33 МДж/кг.

Задача 5.7. Определить часовой расход воды на охлаждение гидротормоза при испытании двигателя, когда его работа при торможении превращается в теплоту, ΔQ% которой рассеивается в окружающей среде. Мощность двигателя равна N кВт, начальная температура воды t₁ ˚С, конечная - t₂ ˚С.