Техническая термодинамика

Высшая школа технологии и энергетики СПбГУПТД

Министерство высшего и среднего специального образования
Е.В.Балахонцев, В.В.Мурзаков
ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
Методические указания и контрольные задания
для студентов-заочников теплоэнергетических специальностей
высших учебных заведений
Издание третье
Москва
1981

Стоимость одной готовой задачи уточняйте при заказе
Выполнены следующие задачи:

Контрольная работа 4

Задача 2
Определить скорость истечения, конечные параметры и массовый расход углекислого газа через суживающее сопло с диаметром выходного отверстия 8 мм, если начальные параметры его 8 МПа и 30 С, а давление среды, в которую происходит истечение 0,1 МПа. Потерями, теплообменом со стенками и начальной скоростью газа пренебречь.

Задача 3
Через суживающееся сопло форсунки в цилиндр двигателя внутреннего сгорания подается распыливающий воздух с начальными параметрами 6 МПа и 200 С. Определить скорость истечения, а также удельный объем и температуру воздуха на выходе из сопла, если давление в цилиндре 4 МПа. Потерями, теплообменом со стенками и скоростью на входе в сопло пренебречь.

Задача 4
Воздух с начальными параметрами 0.2 МПа и 20 С вытекает через суживающее сопло в атмосферу (0.1 МПа). Определить скорость и параметры воздуха на выходе из сопла, а также площадь выходного сечения, если расход воздуха 0.5 кг/с. Потерями, теплообменом со стенками и скоростью на входе в сопло пренебречь.

Задача 5
Воздух с начальными параметрами 1 МПа и 20 С вытекает через суживающее сопло в атмосферу. Расход воздуха 5 кг/с. Определить выходной диаметр сопла, если его скоростной коэффициент 0,92. Скоростью воздуха на входе в сопло пренебречь.

Задача 6
Воздух с начальными параметрами 1 МПа и 200 С вытекает в из сопла Лаваля в атмосферу (0,1 МПа). Расход воздуха 6 кг/с. Определить диаметр выходного сечения сопла, если его скоростной коэффициент 0,95. Скоростью воздуха на входе в сопло пренебречь.

Задача 7
К соплам газовой турбины подводятся продукты сгорания топлива с начальными параметрами 1 МПа и 600 С. Давление за соплами МПа. Определить площадь выходного сечения каждого из сопел, если расход продуктов сгорания через него кг/с. Потерями на трение, теплообменом со стенками и скоростью на входе в сопло пренебречь. Для упрощения расчетов продукты сгорания топлива заменить воздухом.

Задача 8
Определить скорость истечения воздуха через сопло Лаваля, если начальные параметры воздуха 0,8 МПа и 700 С, а давление среды на выходе из сопла равно атмосферному ( 0,1 МПа). Скоростной коэффициент сопла 0,92. Скоростью на входе в сопло пренебречь.

Задача 9
Определить длину расширяющейся части сопла Лаваля, через которое происходит истечение воздуха с начальными параметрами 1.6 МПа и 600 С в количестве 6 кг/с в среду с атмосферным давлением (0.1 МПа). Угол конусности принять равным 10, скоростной коэффициент сопла 0.93. Скоростью на входе в сопло пренебречь.

Задача 10
Азот с начальными параметрами 2 МПа и 300 С вытекает в количестве 0.5 кг/с через сопло Лаваля в атмосферу ( 0.1 МПа). Определить площади минимального и выходного сечений сопла, если его скоростной коэффициент 0.9. Скоростью азота на входе в сопло пренебречь.

Задача 11
Определить скорость истечения перегретого пара через суживающее сопло, если начальные параметры пара 0,6 МПа и 350 С, а давление среды, в которую происходит истечение, 0,4 МПа. Скоростью на входе в сопло, потерями и теплообменом со стенками пренебречь.

Задача 12
Определить скорость истечения перегретого пара через суживающееся сопло, если начальные параметры пара 0,6 МПа и 350 С, а давление среды, в которую происходит истечение, 0,1 МПа. Потерями, теплообменом со стенками и скоростью пара на входе в сопло пренебречь.

Задача 13
Как велика скорость истечения перегретого пара через сопло Лаваля, если начальные параметры его 1,4 МПа и 300 С, а конечное давление 0,006 МПа? Чему бы была равна эта скорость, если бы сопло было суживающимся? Теплообменом со стенками, потерями и скоростью пара на входе пренебречь.

Задача 14
Влажный пар с начальными параметрами 1,5 МПа и х=0,95 вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением 0,2 МПа в количестве 5 кг/с. Определить площади минимального и выходного сечений сопла, если скоростной коэффициент его 0,95. Скоростью на входе в сопло пренебречь.

Задача 15
Определить диаметры минимального и выходного сечений сопла Лаваля обдувочного аппарата парового котла с расходом сухого насыщенного пара 0,3 кг/с, если начальное давление пара 2 МПа, а конечное 0,1 МПа. Скоростью пара на входе в сопло, потерями и теплообменом со стенками пренебречь.

Задача 16
Производительность парового котла 2 кг/с при давлении 1,4 МПа. Какой должна быть площадь сечения предохранительного клапана, чтобы при внезапном прекращении отбора пара давление не превысило указанной выше величины? Потерей давления на дросселирование и скоростью пара на входе в клапан пренебречь. Пар в барабане котла считать сухим насыщенным, атмосферное давление принять равным 0,1 МПа.

Задача 17
Перегретый пар с параметрами 3 МПа и 400 С расширяется при истечении через сопло Лаваля до давления 0,2 МПа. Определить диаметры минимального и выходного сечения сопла, если расход пара 5 кг/с. Потерями, теплообменом со стенками и скоростью пара на входе в сопло пренебречь.

Задача 18
Перегретый пар с начальными параметрами 1,6 МПа и 300 С вытекает через суживающее сопло в атмосферу (0,1 МПа). Определить скорость истечения, если скоростной коэффициент сопла 0,9. Скоростью на входе в сопло пренебречь.

Задача 19
Влажный пар с начальными параметрами 1.6 МПа и х1=0,98 вытекает через суживающее сопло с площадью выходного сечения 40 мм2 в атмосферу (0,1 МПа). Определить секундный расход пара, если скоростной коэффициент сопла 0,92. Скоростью пара на входе в сопло пренебречь.

Задача 20
Перегретый пар с начальными параметрами 6 МПа и 400 С вытекает через суживающее сопло в атмосферу (0.1 МПа). Определить секундный расход пара, если площадь выходного сечения 30 мм2, а скоростной коэффициент его 0.95. Скоростью пара на входе в сопло пренебречь.

Задача 21
При движении воздуха по трубопроводу его давление понижается вследствие местных сопротивлений от 1 МПа до 0,8 МПа. Пренебрегая скоростью воздуха, определить изменение его энтропии. Найти также удельный объем воздуха до и после его дросселирования в местных сопротивлениях, если температура воздуха на входе в трубопровод 20 С.

Задача 22
Скорость воздуха на входе в трубопровод 8 м/с при параметрах 0,8 МПа и 15 С. Вследствие местных сопротивлений и трения в трубопроводе его давление понижается до 0,6 МПа. Определить скорость на выходе из трубопровода, если диаметр последнего не изменяется. Найти также величину энтальпии воздуха в начале и конце трубопровода и определить погрешность равенства, являющегося в данном случае приближенным.

Задача 23
Пусковой воздух для двигателя Дизеля находится в баллоне при параметрах 5 МПа и 20 С. При подаче воздуха в цилиндр двигателя он дросселируется в вентиле баллона до давления 2,5 МПа и в пусковом клапане двигателя до 1,6 МПа. Определить изменение энтропии воздуха при первом и втором дросселировании, а также удельные объемы его после первого и второго дросселирования. Скоростью воздуха пренебречь.

Задача 24
В баллоне находится кислород при параметрах 15 МПа и 15 С. При выпуске из баллона он дросселируется до 12 МПа. Пренебрегая скоростью кислорода, определить изменение энтропии кислорода при дросселировании, а также его удельные объемы до и после дросселирования.

Задача 25
6 кг азота при начальных параметрах 1,2 МПа и 15С дросселируется так, что объем всего азота становится 1 м3. Определить давление, до какого дросселируется азот, а также изменение его энтропии при дросселировании. Скорость азота при дросселировании не изменяется.

Задача 26
Продукты сгорания топлива с начальными параметрами 1 МПа и 600 С перед поступлением в газовую турбину, работающую на выхлоп в атмосферу (0,1 МПа), дросселируются в регулирующем устройстве до МПа. Определить связанную с этим потерю располагаемого теплопадения, а также изменение энтропии рабочего тела. Для упрощения расчета продукты сгорания заменить воздухом, изменением скорости потока в турбине пренебречь.

Задача 27
Определить потерю эксергии воздуха при дросселировании его с понижением давления от 2 МПа до 1.5 МПа. Температуру окружающей среды принять 20, изменением скорости потока пренебречь.

Задача 28
Природный газ поступает в газопровод постоянного сечения со скоростью 10 м/с при параметрах 0,5 МПа и 20 С. Вследствие дросселирования в запорных устройствах и трения давление его понижается до 0,4 МПа. Определить связанные с этим изменение скорости, энтальпии и температуры потока. Для упрощения расчета природный газ заменить метаном.

Задача 29
Продукты сгорания топлива с параметрами 2МПа и 650 С проходят через регулирующий клапан, где дросселируются до 1,8 МПа, а затем поступают в газовую турбину, где расширяются до атмосферного давления. Определить связанную с этим потерю теоретической мощности турбины, если расход рабочего тела 25 кг/с. Для упрощения расчета продукты сгорания топлива заменить воздухом.

Задача 30
Продукты сгорания топлива с параметрами 1.5 МПа и 700 С дросселируются в регулирующем клапане газовой турбины до 1.2 МПа, а затем расширяются в газовой турбине до атмосферного давления (0.1 МПа) и удаляются в окружающую среду. Определить потерю располагаемой работы, связанную с дросселированием рабочего тела. Для упрощения расчета продукты сгорания топлива заменить воздухом.

Задача 31
Влажный пар с параметрами 1 МПа и 0.9 дросселируется в редукционном клапане до 0.12 МПа. Пренебрегая изменением скорости пара в паропроводе, определить состояние и параметры пара после дросселирования, а также изменение внутренней энергии и энтропии пара в этом процессе.

Задача 32
Перегретый пар с параметрами 2 МПа и 350 С дросселируется в регулирующем клапане паровой турбины до 1.5 МПа, а затем расширяется в ней до 0.004 МПа. Определить потерю располагаемой работы вследствие дросселирования.

Задача 33
В клапанах турбины перегретый пар с параметрами 6 МПа и 400 С дросселируется до 5 МПа, а затем расширяется в турбине до 0,004 МПа. Определить потерю теоретической мощности турбины вследствие дросселирования, если расход пара кг/с.

Задача 34
Определить, до какого давления нужно дросселировать влажный пар с параметрами 1 МПа и х1=0,95, чтобы он стал сухим насыщенным. Определить также изменение внутренней энергии и энтропии пара в этом процессе. Изменением скоростью пара при дросселировании пренебречь.

Задача 35
Перегретый пар с параметрами 5 МПа и 350 С дросселируется до 2 МПа. Определить состояние и параметры пара после дросселирования, а также изменение внутренней энергии и энтропии пара в этом процессе. Скоростью пара и изменением и изменением ее при дросселировании пренебречь.

Задача 36
Параметры влажного пара в магистральном паропроводе 1,4 МПа и х1=0,98. Часть пара перепускается через дроссельный вентиль в паропровод низкого давления, в котором 0,12 МПа. Пренебрегая изменением скорости при дросселировании, определить состояние и параметры пара в паропроводе низкого давления, а также изменение внутренней энергии и энтропии пара при дросселировании.

Задача 37
Перегретый пар с параметрами 1,8 МПа и 250 С дросселируются до 1,0 МПа. Пренебрегая изменением скорости при дросселировании, определить конечное состояние пара и его параметры, а также изменение внутренней энергии и энтропии пара при дросселировании.

Задача 38
Перегретый пар с параметрами 15 МПа и 310 С дросселируется до 1 МПа. Определить конечное состояние пара и его параметры, а также изменение внутренней энергии и энтропии пара при дросселировании.

Задача 39
Влажный пар с параметрами 1,5 МПа и х1=0,85 и скоростью 10 м/с поступает в дроссельный вентиль, где давление его снижается до атмосферного. Считая, что площадь сечения трубопровода не изменяется, определить скорость пара за дроссельным вентилем и вычислить погрешность исходного равенства, связанную с изменением скорости пара вследствие дросселирования.

Задача 40
Перегретый пар с параметрами 3 МПа и 300 С дросселируется в регулирующем клапане до 2,6 МПа, а затем расширяется в турбине, работающей на выхлоп в атмосферу (0,1 МПа). Определить потерю располагаемой работы вследствие дросселирования.