Титульная страница Задачника

Сборник задач по ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

Учебное пособие для энергомашиностроительных техникумов и ВУЗов. Издание пятое. Москва 1973 г.

О.М.Рабинович

separator

Глава I. ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ ТЕЛА

Задача 1

Задача 1

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

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

Задача 3

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В сосуде объемом 0,9 м3 находится 1,5 кг окиси углерода. Определить удельный объем плотность окиси углерода при указанных условиях.

Задача 8

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

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 ℃.

Задача 12

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

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

Задача 18

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В трубке вакуумметра высота столбика ртути составляет 570 мм при температуре ртути 20 ℃. Над ртутью находится столбик воды высотой 37 мм. Барометрическое давление воздуха 728 мм рт. ст. при 15 ℃. Определить абсолютное давление в сосуде.

Глава II. ИДЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ОСНОВНЫЕ ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ

Задача 34

Задача 34

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Определить плотность окиси углерода (СО) при р = 0,1 МПа и t = 15 ℃.

Задача 35

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Найти плотность и удельный объем двуокиси углерода ( СО2) при нормальных условиях.

Задача 38

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Определить массу углекислого газа в сосуде с объемом V = 4 м3 при t = 80 ℃. Давление газа по манометру равно 0,04 МПа. Барометрическое давление В = 103990 Па.

Задача 39

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В цилиндре с подвижным поршнем находится V1 = 0,8 м3 воздуха при давлении р1 = 0,5 МПа. Как должен измениться объем, чтобы при повышении давления до р2 = 0,8 МПа температура воздуха не изменилась?

Задача 46

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Определить массу кислорода, содержащегося в баллоне емкостью V = 60 л, если давление кислорода по манометру равно 1,08 МПа. а показание ртутного барометра 99325 Па при температуре t = 25 ℃.

Задача 50

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В цилиндре диаметром 0,6 м содержится 0,41 м3 воздуха при p = 0,25 МПа и t1 = 35 ℃. До какой температуры должен нагреваться воздух при постоянном давлении, чтобы движущийся без трения поршень поднялся на 0,4 м?

Задача 51

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В цилиндрическом сосуде, имеющем внутренний диаметр d = 0,6 м и высоту Н = 2,4 м находится воздух при температуре t = 18 ℃. Давление воздуха составляет 0,765 МПа. Барометрическое давление, приведенное к нулю равно 101858 Па. Определить массу воздуха в сосуде.

Задача 53

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В сосуде объемом 0,5 м3 находится воздух при давлении 0,2 МПа и температуре 20 ℃. Сколько воздуха нужно выкачать из сосуда, чтобы разряжение в нем составило 56 кПа при условии, что температура в сосуде не изменится. Атмосферное давление по ртутному барометру равно 102,4 кПа при температуре ртути в нем, равной 18 ℃, разрежение в сосуде измерено ртутным вакуумметром при температуре ртути в нем, равной 20 ℃.

Задача 62

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Какова будет плотность кислорода при t = 0 ℃ и давлении 600 мм.рт.ст. если при t = 15 ℃ и давлении 760 мм.рт.ст. она равна ρ = 1,310 ккг/м3?

Задача 65

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Масса пустого баллона для кислорода емкостью V = 0,05 м3 равна 80 кг. Определить массу баллона после заполнения его кислородом при температуре t = 20 °C до давления р = 10 МПа.

Задача 71

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Сосуд емкостью 4,2 м3 наполнен 15 кг окиси углерода. Определить давление в сосуде, если температура газа в нем t = 27 ℃.

Задача 72

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Воздух, заключенный в баллон емкостью 0,9 м3 выпускают в атмосферу. Температура его вначале равна 27 ℃. Найти массу выпущенного воздуха, если начальное давление в баллоне составляло 9,32 МПа, после выпуска 4,22 МПа, а температура воздуха снизилась до 17 ℃.

Задача 74

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Поршневой компрессор всасывает в минуту V1 = 3 м3 воздуха при температуре t = 17 ℃ и барометрическом давлении B = 100 кПа и нагнетает его в резервуар, объем которого равен 8,5 м3. За сколько минут компрессор поднимет давление в резервуаре до 0,7 МПа, если температура в нем будет оставаться постоянной? Начальное давление воздуха в резервуаре составляло 100 кПа при температуре 17 ℃.

Глава III. ГАЗОВЫЕ СМЕСИ

Задача 91

Задача 91

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Определить массовый состав газовой смеси, состоящей из углекислого газа и азота, если известно, что парциальное давление углекислого газа рСО2 = 120 кПа, а давление смеси рсм = 300 кПа.

Глава IV. ТЕПЛОЕМКОСТЬ ГАЗОВ

Задача 94

Задача 94

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Определить значение массовой теплоемкости кислорода при постоянном объеме и постоянном давлении, считая с = const.

Задача 96

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Определить среднюю массовую теплоемкость углекислого газа при постоянном давлении, в пределах 0 - 825 ℃, считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной.

Задача 97

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Вычислить значение истинной мольной теплоемкости кислорода при постоянном давлении для температуры 1000 ℃, считая зависимость теплоемкости от температуры линейной. Найти относительную ошибку по сравнению с табличными данными.

Задача 101

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Вычислить среднюю теплоемкости Cрm и C’vm в пределах 200 − 800 ℃ для СО, считая зависимость теплоемкости от температуры линейной.

Задача 103

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Найти среднюю теплоемкость Срm и С’рm углекислого газа в пределах 400 - 1000℃, считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной.

Задача 104

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Найти среднюю массовую теплоемкость при постоянном объеме для азота в пределах 200 - 800℃, считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной.

Задача 108

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Воздух охлаждается от 1000 до 100 ℃ в процессе с постоянным давлением. Какое количество теплоты теряет 1 кг воздуха? Задачу решить, принимая теплоемкость воздуха постоянной, а также с учетом температурной зависимости. Определить относительную ошибку, получаемую в первом случае.

Задача 114

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В регенеративном подогревателе газовой турбины воздух нагревается от 150 до 600 ℃. Найти количество теплоты, сообщенное воздуху в единицу времени, если расход его составляет 360 кг/ч. Зависимость теплоемкости от температуры принять нелинейной.

Глава V. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Задача 120

Задача 120

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Мощность турбогенератора 12000 кВт, КПД генератора 0,97. Какое количество воздуха нужно пропустить через генератор для его охлаждения, если конечная температура воздуха не должна превышать 55 °С? Температура в машинном отделении равна 20 °С; среднюю теплоемкость воздуха принять равной 1,0 кДж/(кг⋅К).

Глава VI. ОСНОВНЫЕ ГАЗОВЫЕ ПРОЦЕССЫ

Задача 150

Задача 150

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Газ при давлении р1 = 1 МПа и температуре t1 = 20 ℃ нагревается при постоянном объеме до t2 = 300 ℃. Найти конечное давление газа.

Задача 151

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В закрытом сосуде емкостью V = 0,3 м3 содержится 2,75 кг воздуха при давлении р1 = 0,8 МПа и температуре t1 = 25 ℃. Определить давление и удельный объем после охлаждения воздуха до 0 ℃.

Задача 154

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В закрытом сосуде находится газ при разряжении рвак1 = 2666 Па и температуре t1 = 10 ℃. Показание барометра – В = 100 кПа. После охлаждения разряжение стало равным рвак2 = 20 кПа. Определить конечную температуру газа.

Задача 159

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

До какой температуры нужно охладить V = 0,8 м3 воздуха, с начальным давлением р1 = 0,3 МПа и температурой t1 = 15 ℃, чтобы давление при постоянном объеме понизилось до р2 = 0,1 МПа. Какое количество тепла нужно для этого отвести? Теплоемкость воздуха принять постоянной.

Задача 163

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В калориметрической бомбе емкостью 300 см3 находится кислород при давлении р1 = 2,6 МПа и температуре t1 = 22 ℃. Найти температуру кислорода при подводе к нему теплоты в количестве Q = 4,19 кДж, считая зависимость теплоемкости от температуры линейной.

Задача 165

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Определить количество теплоты, необходимое для нагревания 2000 м3 воздуха при постоянном давлении р = 0,5 МПа от t1 = 150 ℃ до t2 = 600 ℃. Зависимость теплоемкости от температуры считать нелинейной.

Задача 168

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

V1 = 0,2 м3 воздуха с начальной температурой t1 = 18 ℃ подогревают в цилиндре диаметром d = 0,5 м при постоянном давлении р = 0,2 МПа до температуры t2 = 200 ℃. Определить работу расширения, перемещение поршня и количество затраченной теплоты, считая зависимость теплоемкости от температуры линейной.

Задача 169

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Для использования отходящих газов двигателя мощностью N = 2500 кВт установлен подогреватель, через который проходит 60000 м3/ч воздуха при температуре t1 = 15 ℃ и давлении p = 0,101 МПа. Температура воздуха после подогревателя равна 75 ℃. Определить, какая часть теплоты топлива использована в подогревателе? К. п. д. двигателя принять равным η = 0,33. Зависимость теплоемкости от температуры считать линейной.

Задача 174

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В цилиндре двигателя внутреннего сгорания находится воздух при температуре 500 ℃. Вследствие подвода теплоты конечный объем воздуха увеличился в ε = 2,2 раза. В процессе расширения воздуха давление в цилиндре практически оставалось постоянным. Найти конечную температуру воздуха и удельные количества теплоты и работы, считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной.

Задача 180

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Воздух в количестве 0,5 кг при p1 = 0,5 МПа и t1 = 30 ℃ расширяется изотермически до пятикратного объема. Определить работу, совершаемую газом, конечное давление и количество теплоты, сообщаемое газу.

Задача 182

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

8 м3 воздуха при p1 = 0,09 МПа и t1 = 20 ℃ сжимаются при постоянной температуре до 0,81 МПа. Определить конечный объем, затраченную работу и количество теплоты, которое необходимо отвести от газа.

Задача 183

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

При изотермическом сжатии V1 = 0,3 м3 воздуха с начальными параметрами р1 = 1 МПа и t1 = 300 ℃ отводится 500 кДж теплоты. Определить конечный объем V2 и конечное давление р2.

Задача 187

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Воздуху в количестве 0,1 м3 при p1 = 1 МПа и t1 = 200 ℃ сообщается 125 кДж теплоты, температура его при этом не изменяется. Определить конечное давление, конечный объем и получаемую работу.

Задача 196

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

1 кг воздуха при температуре t1 = 15 ℃ и начальном давлении р1 = 0,1 МПа адиабатно сжимается до р2 = 0,8 МПа. Найти работу, конечный объем и конечную температуру.

Задача 200

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

0,8 м3 углекислого газа при температуре t1 = 20 ℃ и начальном давлении р1 = 0,7 МПа адиабатно расширяются до трехкратного объема. Определить конечные параметры t2 и р2 и величину полученной работы L. (k принять равным = 1,28).

Задача 219

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Воздух в количестве 3 м3 расширяется политропно от р1 = 0,54 МПа и t1 = 45 ℃ до р2 = 0,15 МПа. Объем, занимаемый при этом воздухом, становится равным 10 м3. Найти показатель политропы, конечную температуру, полученную работу и количество подведенной теплоты.

Задача 220

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В цилиндре двигателя с изобарным подводом теплоты по политропе с показателем m = 1,33. Определить температуру и давление воздуха в конце сжатия, если степень сжатия (ε = V1/V2) равна 14, t1 = 77 ℃ и p1 = 0,1 МПа.

Задача 222

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В процессе политропного сжатия затрачивается работа, равная 195 кДж, причем в одном случае от газа отводится 250 кДж, а в другом — газу сообщается 42 кДж. Определить показатели обеих политроп.

Задача 223

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

1,5 м3 воздуха сжимаются от р1 = 0,1 МПа и t1 = 17 ℃ до р2 = 0,7 МПа. Конечная температура при этом равна t2 = 100 ℃. Какое количество теплоты требуется отвести, какую работу затратить и каков показатель политропы?

Задача 225

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Горючая смесь в цилиндре двигателя, имеющая температуру t1 = 100 ℃ и давление р1 = 0,09 МПа подвергается сжатию по политропе с показателем m = 1,33. Определить конечное давление и степень сжатия в момент, когда температура достигнет t2 = 400 ℃.

Задача 226

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В процессе политропного расширения воздуху сообщается 83,7 кДж тепла. Найти изменение внутренней энергии воздуха и произведенную работу, если объем воздуха увеличился в 10 раз, а давление его уменьшилось в 8 раз.

Задача 229

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Смесь коксового газа с воздухом сжимается по политропе с показателем m = 1,38; начальное давление р1 = 0,1 МПа, начальная температура t1 = 50 ℃. Определить конечную температуру и давление, если степень сжатия ε = 4.

Задача 230

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В газовом двигателе политропно сжимается горючая смесь [R = 340 Дж/(кг∙ К)] до температуры 450 ℃. Начальное давление смеси p1 = 0,09 МПа, начальная температура t1 = 80 ℃. Показатель политропы m = 1,35. Найти работу сжатия и степень сжатия.

Задача 233

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

1 кг воздуха при давлении p1 = 0,4 МПа и температуре t1 = 100 ℃ расширяется до давления p2 = 0,1 МПа. Найти конечную температуру, количество теплоты и совершенную работу, если расширение происходит: а) изохорно, б) изотермически, в) адиабатно и г) политропно с показателем m = 1,2.

Глава VII. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Задача 241

Задача 241

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

1 кг воздуха сжимается от р1 = 0,1 МПа и t1 = 15 ℃ до р2 = 0,5 МПа и t2 = 100 ℃. Определить изменение энтропии. Теплоемкость считать постоянной.

Задача 243

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В диаграмме TS для идеального газа нанесены три изобары (рис. 22). Две крайние изобары относятся к давлениям соответственно 0,1 и 10 МПа. Определить, какое давление относится к средней изобаре.

Задача 245

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Найти приращение энтропии 3 кг воздуха а) при нагревании его по изобаре от 0 до 400 ℃; б) при нагревании его по изохоре от 0 до 880 ℃; в) при изотермическом расширении с увеличением объема в 16 раз. Теплоемкость считать постоянной.

Задача 246

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

1 кг воздуха сжимается по политропе от р1 = 0,1 МПа и t1 = 20 ℃ до р2 = 0,8 МПа при m = 1,2. Определить конечную температуру, изменение энтропии, количество подведенной теплоты и затраченную работу.

Задача 252

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

1 кг воздуха расширяется по адиабате от р1 = 0,6 МПа и t1 = 130 ℃ до р2 = 0,2 МПа. Определить конечную температуру, пользуясь диаграммой TS.

Задача 253

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

1 кг воздуха при р1 = 0,09 МПа и t1 = 100 ℃ сжимается по адиабате так, что его объем уменьшается в 16 раз. Определить конечную температуру, конечное давление пользуясь диаграммой TS.

Задача 255

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В сосуде объемом V = 200 л находится углекислота при температуре t1 = 20 ℃ и давлении р = 10 МПа. Температура среды t0 = 20 ℃, давление среды р0 = 0,1 МПа. Определить максимальную полезную работу, которую может произвести находящаяся в сосуде углекислота.

Задача 256

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Торпеда приводится в действие и управляется автоматически, двигаясь на заданной глубине. Для двигателя торпеды используется имеющийся в ней запас сжатого воздуха. Найти максимальную полезную работу, которую может произвести воздушный двигатель торпеды, если объем сжатого воздуха в ней V1 = 170 л, давление p1 = 18 МПа, а температура воздуха и морской воды t0 = 10 ℃. Торпеда отрегулирована на движение под уровнем моря на глубине 4 м. Определить также силу, с которой торпеда устремляется вперед, если радиус ее действия должен быть равен r = 4 км, а потерями привода можно пренебречь.

Задача 258

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

В сосуде объемом 400 л заключен воздух при давлении p1 = 0,1 МПа и температуре t1 = −40 ℃. Параметры среды p0 = 0,1 МПа и t0 = 20 ℃. Определить максимально полезную работу, которую может произвести воздух, заключенный в сосуде. Представить процесс в диаграммах pv и TS.

Глава VIII. КРУГОВЫЕ ПРОЦЕССЫ

Задача 262

Задача 262

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

1 кг воздуха совершает цикл Карно между температурами t1 = 327 ℃ и t2 = 27 ℃; наивысшее давление при этом составляет р1 = 2 МПа, а наинизшее р3 = 0,12 МПа. Определить параметры состояния воздуха в характерных точках, работу, термический КПД цикла и количества подведенной и отведенной теплоты.

Задача 263

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

1 кг воздуха совершает цикл Карно между температурами t1 = 327 ℃ и t2 = 27 ℃; наивысшее давление при этом составляет р1 = 1 МПа, а наинизшее р3 = 0,12 МПа. Определить параметры состояния воздуха в характерных точках, работу, термический КПД цикла и количества подведенной и отведенной теплоты.

Глава IX. ВОДЯНОЙ ПАР

Задача 359

Задача 359

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

V = 1 м3 пара при давлении р = 0,981 МПа и температуре t1 = 300 ℃ охлаждается при постоянном объеме до t2 = 100 ℃. Определить количество теплоты, отданное паром.

Глава XI. ЦИКЛЫ ПАРОСИЛОВЫХ УСТАНОВОК

Задача 427

Задача 427

Цена - 180 руб. (pdf) - 200 руб. (word)

Определить термический КПД цикла Ренкина для следующих параметров. 1. р1 = 3,5 МПа; t1 = 435 ℃; p2 = 0,004 МПа. 2. р1 = 9 МПа; t1 = 500 ℃; p2 = 0,004 МПа. 3. р1 = 13 МПа; t1 = 565 ℃; p2 = 0,0035 МПа. 4. р1 = 30 МПа; t1 = 650 ℃; p2 = 0,03 МПа.

Задача 432

Цена - 80 руб. (pdf) - 90 руб. (word)

Определить КПД электростанции, если удельный расход теплоты на 1 кВт∙ч равен 12140 кДж.