Титульная страница МУ

Решебник Колосова по ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

Методические указания для студентов технических ВУЗов 2018 г.

М.В.Колосов

separator

1 Основные параметры состояния рабочего тела,
уравнение состояния идеальных газов

Задача 1.1

Задача 1.1

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

Определить абсолютное давление в паровом котле, если манометр показывает (0.2 + 0.02∙𝑛) МПа, а атмосферное давление равно 755 мм рт. ст.

Задача 1.2

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

Разрежение в газоходе парового котла, измеряемое тягомером, равно (15 + 𝑛) мм вод. ст. Определить абсолютное давление газов, если показание барометра 730 мм рт. ст., и выразить его в МПа.

Задача 1.3

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

В баллоне емкостью 40 л находится кислород при давлении (100 + 𝑛) кгс/см2 по манометру. Температура кислорода 25 °С, атмосферное давление равно 745 мм рт. ст. Определить массу кислорода и его плотность.

Задача 1.4

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

Чему равна масса водорода, если 𝑝ман = 6 кгс/см2; 𝑝бар = 750 мм рт. ст.; 𝑡 = 100 °С? Объем газа 𝑉 равен (𝑛 + 1) м3. Произвести расчет также для кислорода и углекислого газа.

Задача 1.5

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

В резервуаре емкостью 12 м3, содержащем в себе воздух для пневматических работ, давление равно 8 ат по манометру при температуре воздуха 25 °С. После использования части воздуха для работ давление его упало до (3 + 0.1𝑛) ат, а температура – до 17 °С. Определить, сколько кг воздуха израсходовано, если 𝑝бар = 755 мм рт. ст.

Задача 1.6

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

Сосуд емкостью 𝑉 = 10 м3 заполнен углекислым газом. Определить абсолютное давление в сосуде, если масса газа равна (1 + 𝑛) кг, а температура равна 27 °С.

Задача 1.7

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

Поршневой компрессор всасывает в минуту 3 м3 воздуха при 𝑡 = 17 °С и барометрическом давлении 𝑝бар = 750 мм рт. ст. и нагнетает его в резервуар, объем которого равен 8.5 м3. За какое время (в мин) компрессор поднимет давление в резервуаре до значения 𝑝 = (6 + 𝑛) ат, если температура в резервуаре будет оставаться постоянной? Начальное давление в резервуаре было 750 мм рт. ст., а температура равнялась 17 °С.

Задача 1.8

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

Плотность воздуха при нормальных условиях 𝜌н = 1.293 кг/м3. Чему равна плотность воздуха при абсолютном давлении 𝑝 = (1.5 + 𝑛) МПа и температуре 𝑡 = (20 + 𝑛) °С?

Задача 1.9

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

Дутьевой вентилятор подает в топку парового котла воздух в количестве 𝑉 = 102000 м3/ч при 𝑡 = 300 °С и давлении (избыточном) 𝑝м = 155 мм вод. ст. Барометрическое давление 𝑝бар = (740 + 𝑛) мм рт. ст. Определить часовую производительность вентилятора при нормальных условиях 𝑉н в м3н/ч.

Задача 1.10

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

Определить диаметр воздуховода для подачи (50 + 𝑛)·100 кг/ч воздуха при абсолютном давлении 1.15 бар, если температура этого воздуха 22 °С. Скорость воздуха в воздуховоде равна 8 м/с.


2 Смеси идеальных газов

3 Теплоемкость газов

4 Смешение газов


5 Основные законы термодинамики

Задача 5.1

Задача 5.1

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

В сосуд, содержащий 5 л воды при температуре 20 °С, помещен электронагреватель мощностью (500 + 10𝑛) Вт. Определить, сколько времени потребуется, чтобы вода нагрелась до температуры кипения 100 °С. Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь.

Задача 5.2

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

В котельной электростанции за 10 ч работы сожжено (100 + 10𝑛) т каменного угля с теплотой сгорания 𝑄нр = 7000 ккал/кг. Найти количество выработанной электроэнергии и среднюю мощность станции за указанный период работы, если КПД процесса преобразования тепловой энергии в электрическую составляет 22 %.

Задача 5.3

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

Найти изменение внутренней энергии 1 кг воздуха при охлаждении его от 𝑡1 = (300 + 10𝑛) °C до 𝑡2 = 50 °C. Учесть зависимость теплоемкости от температуры.

Задача 5.4

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

Определить изменение внутренней энергии 2 м3 воздуха, если температура его понижается от 𝑡1 = (200 + 10𝑛) °С до 𝑡2 = 70 °С. Учесть зависимость теплоемкости от температуры. Начальное давление воздуха (абсолютное) 𝑝1 = 0.6 МПа.

Задача 5.5

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

Найти внутреннюю энергию, энтальпию и энтропию 1 кг азота, если температура его равна (100 + 10𝑛) °С, а давление (абсолютное) 0.6 МПа.

Задача 5.6

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

Рис.1

Газ, состояние которого определяется на диаграмме р−𝑣 точкой 1 (рисунок ниже), переходит в состояние 2 по пути 1с2. При этом к газу подводится (50 + 2𝑛) кДж/кг энергии в виде теплоты и газом совершается 30 кДж/кг работы. Затем этот газ возвращается в исходное состояние в процессе, который в диаграмме 𝑝−𝑣 изображается линией 2а1. Сколько теплоты нужно подвести к рассматриваемому газу в некотором другом процессе 1d2, чтобы от газа получить 10 кДж/кг работы? Сколько нужно подвести или отвести теплоты в процессе 2а1, если на сжатие в этом процессе расходуется 50 кДж/кг?

Задача 5.7

Цена - 120 руб. (pdf) - 150 руб. (word)

Определить внутреннюю энергию, энтальпию и энтропию 1 кг газовой смеси, объемный состав которой следующий: 𝑟𝑂2 = (40 – 𝑛)·0.01; 𝑟𝑁2 = (60 + 𝑛)·0.01. Температура смеси (200 + 𝑛) °С, а давление (абсолютное) 0.4 МПа.

Задача 5.8

Цена - 120 руб. (pdf) - 150 руб. (word)

Рабочим телом газотурбинного двигателя является смесь идеальных газов. Массовый состав смеси следующий: 𝐶𝑂2 = 20 %, 𝑂2 = 8 %, 𝐻2𝑂 = 𝑛 %, 𝑁2 = (72 – 𝑛) %. При прохождении через газовую турбину температура потока газовой смеси снижается с 𝑡1 = 1200 °C до 𝑡2 = 400 °C. Определить техническую работу газовой турбины в расчете на 1 кг рабочего тела, пренебрегая теплообменом в окружающую среду.

Задача 5.9

Цена - 80 руб. (pdf) - 100 руб. (word)

В сосуде объемом 200 л находится углекислота при температуре 𝑡1 = 20 °С и давлении 𝑝1 = (10 + 𝑛) МПа. Температура среды 𝑡0 = 20 °С, давление среды 𝑝0 = 0.1 МПа. Определить максимальную полезную работу, которую может произвести находящаяся в сосуде углекислота.

Задача 5.10

Цена - 120 руб. (pdf) - 150 руб (word)

Определить максимальную полезную работу, которая может быть произведена 10 кг кислорода, если его начальное состояние характерезуется параметрами 𝑡1 = (400 + 10𝑛) °С и 𝑝1 = 0.1 МПа, а состояние среды – параметрами 𝑡0 = 20 °С и 𝑝0 = 0.1 МПа.

6 Процессы изменения состояния идеальных газов

7 Циклы газовых двигателей

8 Компрессоры

9 Водяной пар

10 Процессы изменения состояния водяного пара


11 Циклы паровых двигателей

Задача 11.1

Задача 11.1

Цена - 150 руб. (pdf) - 180 руб. (word)

Определить термический КПД цикла Ренкина с учетом работы питательного насоса по заданным 𝑝1 = 5+𝑛 МПа, 𝑡1 = 370 + 20𝑛 °С и 𝑝2 = 5 кПа.

Задача 11.2

Цена - 150 руб. (pdf) - 180 руб. (word)

Определить термический КПД цикла Ренкина с учетом работы питательного насоса, если параметры пара на входе в турбину: 𝑝1 = (20 + 6𝑛) бар и 𝑡1 = 400 °C. Давление пара на выходе из турбины 𝑝2 = 0.05 бар.

Задача 11.3

Цена - 150 руб. (pdf) - 180 руб. (word)

В паротурбинной установке с начальными параметрами пара р1 = 14 МПа, 𝑡1 = 550 °C и давлением в конденсаторе р2 = 5 кПа был введен промежуточный перегрев пара при давлении 𝑝пп = 1 МПа до температуры 𝑡пп = (380 + 10𝑛) °C. Найти КПД цикла с промежуточным перегревом и сравнить его с КПД цикла Ренкина до введения промежуточного перегрева пара.

Задача 11.4

Цена - 150 руб. (pdf) - 180 руб. (word)

Найти термический КПД цикла Ренкина, если начальные параметры пара р1 = 10 МПа, 𝑡1 = 500 °C. Давление в конденсаторе 𝑝2 = 0.05 бар. Определить, насколько уменьшится КПД, если на входе в турбину пар дросселируется до давления 𝑝1′ = (9.0 – 0.08𝑛) МПа.

Задача 11.5

Цена - 150 руб. (pdf) - 180 руб. (word)

Заводская ТЭЦ работает по схеме Р-установки, на ней работают две паровые турбины с противодавлением мощностью (4000 + 10𝑛) кВт каждая. Весь пар из турбин направляется на производство, откуда он возвращается обратно в котельную в виде конденсата при температуре насыщения. Турбины работают с полной нагрузкой, потери конденсата на производство отсутствуют. Параметры пара: на входе в турбины – р1 = 3.5 МПа, 𝑡1 = 435 °C; на выходе из турбин – р2 = 0.12 МПа. Принимая, что установка работает по циклу Ренкина, определить часовой расход топлива, если КПД котельной (𝜂ку) равен 0.84, а теплота сгорания топлива 𝑄нр = (28470 + 10𝑛) кДж/кг. Определить также количество теплоты, потребляемой на производстве, 𝑄пр.

Задача 11.6

Цена - 150 руб. (pdf) - 180 руб. (word)

Паросиловая установка работает при начальных параметрах 𝑝1 = 9 МПа и 𝑡1 = (450 + 10𝑛) °С. Конечное давление 𝑝к = 0.006 МПа. При 𝑝2 = 2.4 МПа введен вторичный перегрев до 440 °С. Определить термический КПД цикла с вторичным перегревом и влияние вторичного перегрева на термический КПД.

Задача 11.7

Цена - 150 руб. (pdf) - 180 руб. (word)

Паровая турбина электростанции работает при параметрах пара: 𝑝1 = 3.5 МПа; 𝑡1 = 435 °C; р2 = 0.004 МПа. Для подогрева питательной воды из турбины собирается пар при 𝑝отб = (120 + 10𝑛) кПа. Регенеративный подогреватель смешивающегося типа, конденсат в нем подогревается до температуры насыщения, соответствующей давлению в отборе. Определить термический КПД установки, теоретический удельный расход пара, а также повышение термического КПД в сравнении с установкой тех же параметров, но работающей по циклу Ренкина без регенеративного подогрева питательной воды. Показать процесс расширения в диаграмме ℎ−𝑠.

Задача 11.8

Цена - 150 руб. (pdf) - 180 руб. (word)

Турбина мощностью 24 МВт работает при параметрах пара: 𝑝1 = 2.6 МПа, 𝑡1 = 420 °С, 𝑝к = 0.004 МПа. Для подогрева питательной воды из турбины отбирается пар при 𝑝2 = 0.1 + 0.01𝑛 МПа. Регенеративный подогреватель смешивающегося типа, конденсат в нем подогревается до температуры насыщения, соответствующей давлению в отборе. Определить термический КПД установки, теоретический удельный расход пара, а также повышение термического КПД в сравнении с установкой тех же параметров, но работающей по циклу Ренкина без регенеративного подогрева питательной воды.

Задача 11.9

Цена - 150 руб. (pdf) - 180 руб. (word)

Из паровой турбины мощностью 𝑁 = 25 + 𝑛 МВт, работающей при 𝑝0 = 9 + 0.1𝑛 МПа, 𝑡1 = 480 °С, 𝑝к = 4 кПа, производится два регенеративных отбора: один при давлении 𝑝1 = 1 МПа и другой при 𝑝2 = 0.12 МПа. Определить термический КПД установки, улучшение термического КПД по сравнению с циклом Ренкина и часовой расход пара через каждый отбор.

Задача 11.10

Цена - 150 руб. (pdf) - 180 руб. (word)

Турбогенератор работает при параметрах пара 𝑝0 = 12 МПа, 𝑡1 = 500 + 5𝑛 °С, 𝑝к = 3.5 кПа, производится два регенеративных отбора: один при давлении 𝑝1 = 3 + 0.2𝑛 МПа и другой при 𝑝2 = 1.1 МПа. Определить термический КПД установки при использовании регенерации и сравнить его с циклом без регенерации.


12 Циклы тепловых электрических станций

13 Циклы холодильных установок и тепловых насосов

14 Истечение и дросселирование газов и паров

15 Влажный воздух

separator

ГОТОВЫЕ КОМПЛЕКТЫ ЗАДАЧ


Задачи с 1.1 по 1.10

Цена - 800 руб. (pdf) - 1000 руб. (word)


Задачи с 5.1 по 5.10

Цена - 920 руб. (pdf) - 1150 руб. (word)


Задачи с 11.1 по 11.10

Цена - 1500 руб. (pdf) - 1800 руб. (word)