Высшая школа технологии и энергетики СПбГУПТД

Техническая термодинамика

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 5

Задача 2
Определить теоретическую мощность привода одноступенчатого компрессора при изотермическом сжатии воздуха, если производительность его при начальных параметрах 0,1 МПа и 15 С составляет 0,1 м3/с, а конечное давление 0,7 МПа. Определить также расход охлаждающей воды, если температура его повышается в рубашке компрессора на 20С.

Задача 3
Определить теоретическую мощность привода одноступенчатого компрессора при адиабатном сжатии воздуха, если производительность его при начальных параметрах 0,1 МПа и 18 С составляет 15 м3/с, а конечное давление 0,6 МПа.

Задача 4
Сравнить теоретический расход энергии на сжатие 1 кг воздуха в одноступенчатом компрессоре при изотермическом, политропном (1.2 ) и адиабатном сжатии, если начальные параметры 0.1 МПа и 20С, конечное давление 0.8 МПа.

Задача 5
Сравнить теоретический расход энергии на сжатие 1 кг воздуха в одноступенчатом и двухступенчатом компрессорах при политропном сжатии, если начальные параметры 0,1 МПа и 15 С, а конечное давление 1,0 МПа. Изобразить процессы в pv- и Ts- диаграммах.

Задача 6
Сравнить теоретический расход энергии на сжатие 1 кг воздуха в одноступенчатом и двухступенчатом компрессорах при адиабатном сжатии, если начальные параметры 0,1 МПа и 15 С, а конечное давление 1,5 МПа. Изобразить процессы в диаграммах.

Задача 7
Определить необходимое число ступеней поршневого компрессора для сжатия воздуха до давления 35 МПа. если начальные параметры его 0.1 МПа и 15 С, при условии, что во избежание горения смазки конечная температура воздуха не должна превышать 200С и сжатие происходить по политропе (1.3 ). Изобразить процессы сжатия и охлаждения воздуха в pv- и Ts- диаграммах.

Задача 8
Определить теоретическую производительность компрессора (отнесенную к нормальным условиям) при политропном сжатии воздуха, если мощность привода компрессора 40 кВт, начальные параметры 0,1 МПа и 15 С, а конечное давление его 0,6 МПа. Изобразить процесс сжатия в диаграммах.

Задача 9
Определить производительность охлаждаемого компрессора при сжатии воздуха с начальными параметрами 0.1 МПа и 18 до давления 0.8 МПа, если фактически затрачиваемая на его привод мощность 50 кВт, изотермический к.п.д. компрессора 0.8.

Задача 10
Определить производительность неохлаждаемого компрессора при сжатии воздуха с начальными параметрами 0,1 МПа и t1 = 20 до давления 0,6 МПа, если фактически затрачиваемая на его привод мощность 60 кВт, а адиабатный к.п.д. компрессора 0,9.

Задача 11
Для идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания и изохорным подводом тепла определить параметры рабочего тела в характерных точках, термический к.п.д., количество подведенного и отведенного тепла, полезную работу и степень заполнения цикла, если начальные параметры рабочего тела 0,1 МПа и 50С, степень сжатия 7, а степень повышения давления 2,5. Рабочее тело – воздух.

Задача 12
Для идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания и изохорным подводом тепла определить параметры рабочего тела в характерных точках, термический к.п.д., количество отведенного тепла, полезную работу и степень заполнения цикла, если начальные параметры рабочего тела 0,1 МПа и 40С, степень сжатия 6, а количество подведенного тепла 930 кДж/кг. Рабочее тело – воздух.

Задача 13
Для идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изобарным подводом тепла определить параметры рабочего тела в характерных точках, термический к.п.д, количество подведенного и отведенного тепла, полезную работу и степень заполнения цикла, если начальные параметры рабочего тела 0,1 МПа и 20С, степень сжатия 14 и степень предварительного расширения 1,6. Рабочее тело – воздух.

Задача 14
Для идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изобарным подводом тепла определить параметры рабочего тела в характерных точках, термический к.п.д, количество отведенного тепла и степень степень заполнения цикла, если начальные параметры рабочего тела 0,1 МПа и 50С, степень сжатия 16 и количество подведенного тепла 800 кДж/кг. Рабочее тело – воздух.

Задача 15
Для идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом тепла определить параметры рабочего тела в характерных точках, термический к.п.д, количество подведенного и отведенного тепла, полезную работу и степень заполнения цикла, если начальные параметры рабочего тела 0,1 МПа и 15 С, степень сжатия 8, степень повышения давления 2,5 и степень предварительного расширения 1,3. Рабочее тело – воздух.

Задача 16
Для идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом тепла определить параметры рабочего тела в характерных точках, термический к.п.д, количество подведенного и отведенного тепла, полезную работу и степень заполнения цикла, если начальные параметры рабочего тела 0.1 МПа и 40С, степень сжатия 5, количество тепла, подведенного по изохоре, 800 кДж/кг, а количество тепла, подведенного по изобаре, 400 кДж/кг. Рабочее тело – воздух.

Задача 17
Для идеального цикла газотурбинной установки с изобарным подводом тепла без регенерации определить параметры рабочего тела в характерных точках, термический к.п.д., количество подведенного и отведенного тепла, полезную работу и степень заполнения цикла, если начальные параметры рабочего тела 0,1 МПа и 20 С, степень повышения давления 5 и температура газов в конце расширения 375 С. Рабочее тело – воздух.

Задача 18
Для идеального цикла газотурбинной установки с изобарным подводом тепла без регенерации определить параметры рабочего тела в характерных точках, термический к.п.д., количество отведенного тепла, полезную работу и степень заполнения цикла, если начальные параметры рабочего тела 0,1 МПа и 15 С, степень повышения давления 6, а количество подведенного тепла 120 кДж/кг. Рабочее тело – воздух.

Задача 19
Для идеального цикла газотурбинной установки с изобарным подводом тепла с полной регенерацией определить параметры рабочего тела в характерных точках, термический к.п.д., количество подведенного тепла и полезную работу, если начальные параметры рабочего тела 0,1 МПа и 15 С, степень повышения давления и температура рабочего тела в конце подвода тепла 600 С. Сравнить термический к.п.д. данного цикла с термическим к.п.д. такого же цикла без регенерации, а также с термическим к.п.д. цикла Карно для того же интервала температур. Рабочее тело – воздух.

Задача 20
Для идеального цикла газотурбинной установки с изобарным подводом тепла, двухступенчатым сжатием и расширением рабочего тела и полной регенерацией определить параметры рабочего тела в характерных точках, термический к.п.д. цикла, количество подведенного и отведенного тепла и полезную работу, если начальные параметры рабочего тела 0.1 МПа и 20 С, степень повышения давления в компрессорах и понижения давления в турбинах одинаковы и равны 2.5; рабочее тело после первой ступени компрессора охлаждается до начальной температуры, температура рабочего тела в конце расширения в обеих ступенях турбины равна С. Сравнить термический к.п.д. данного цикла с термическим к.п.д. цикла Карно для того же интервала температур. Рабочее тело – воздух.

Задача 21
Электрическая мощность турбогенератора паросиловой установки 25000 кВт. Определить расход пара на турбину, если параметры пара перед ней 3,5 МПа и 400 С, давление в конденсаторе 0,004 МПа, относительный эффективный к.п.д. турбины 0,8 и к.п.д. генератора 0,95. Считать, что установка работает по циклу Ренкина, работой насоса пренебречь.

Задача 22
Параметры пара перед турбиной 9 МПа и 500 С, а давление в конденсаторе 0,004 МПа. Определить состояние пара после расширения в турбине, если ее относительный внутренний к.п.д. 0,85.

Задача 23
Определить термический к.п.д. и степень заполнения цикла Ренкина с учетом работы насоса, если параметры пара перед турбиной 30 МПа и 600 С, а давление в конденсаторе 0,004 МПа.

Задача 24
Сравнить термический к.п.д. цикла Ренкина с учетом работы насоса и без него. В обоих случаях параметры пара перед турбиной 30 МПа и 600 С, а давление в конденсаторе 0,003 МПа.

Задача 25
Сравнить термический к.п.д. циклов Ренкина, осуществленных при одинаковых начальных и конечных давлениях 2 МПа и 0,02 МПа, если в одном случае пар влажный со степенью сухости 0,9, в другом – пар сухой насыщенный, а в третьем – перегретый с температурой 300 С.

Задача 26
Электрическая мощность турбогенератора паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина, 12000 кВт. Параметры пара перед турбиной 9 МПа и 450 С; давление в конденсаторе 0.004 МПа. Определить расход топлива на установку, если в котельной сжигается уголь с теплотой сгорания 24000 кДж/кг, к.п.д. котельной установки 0.8, относительный электрический к.п.д. турбогенератора 0.85. Другими потерями пренебречь.

Задача 27
Давление пара перед турбиной 3 МПа, а в конденсаторе 0.004 МПа. Относительный внутренний к.п.д. турбины 0.82. Определить, какова должна быть температура перед турбиной, чтобы влажность пара на выходе из турбины была равна 12%. Задачу решить графоаналитическим методом.

Задача 28
Определить термический к.п.д. и степень заполнения цикла Ренкина с учетом работы насоса, если параметры пара перед турбиной 24 МПа и 560 С, а давление в конденсаторе 0,004 МПа.

Задача 29
Определить теоретическую мощность турбины, работающей на паре с параметрами 3 МПа и 400 С при давлении в конденсаторе 0,004 МПа, если расход пара на нее 100 кг/с.

Задача 30
Сравнить термический к.п.д. двух паросиловых установок, работающих на паре с параметрами 1.4 МПа и 300 С, если у одной из них турбина работает на выхлоп в атмосферу (0.1 МПа) и котел питается водой из внешнего источника с температурой 30 С, а у другой имеется конденсатор с абсолютным давлением 0.004 МПа, а котел питается конденсатом обработавшего пара.

Задача 31
Определить термический к.п.д. и конечную влажность пара для идеального цикла паросиловой установки с промежуточным перегревом пара, если в турбину поступает пар с параметрами 12 МПа и 450 С, вторичный перегрев осуществляется при давлении 2.4 МПа до температуры 450 С и давление в конденсаторе 0.004 МПа. Определить также, какое изменение термического к.п.д. конечной влажности пара дает вторичный перегрев по сравнению с циклом Ренкина для тех же начальных параметрах и конечного давления пара.

Задача 32
В идеальном цикле паросиловой установки с промежуточным перегревом пара на выходе из цилиндра высокого давления турбины давление пара 0.8 МПа и степень сухости 0.98. Вторичный перегрев доводится до такой температуры, что после расширения пара в цилиндре низкого давления до давления 0.004 МПа его степень сухости 0.93. Определить количество тепла, сообщаемое пару во вторичном пароперегревателе.

Задача 33
Паросиловая установка работает по регенеративному циклу с отборами при давлениях 1 и 0,16 МПа, параметры пара перед турбиной 9 МПа и 500 С, давление в конденсаторе 0,004 МПа. Определить термический к.п.д. регенеративного цикла и сравнить его с термическим к.п.д. цикла Ренкина при тех же начальных параметрах и том же конечном давлении пара.

Задача 34
Определить термический к.п.д. цикла паросиловой установки с предельной регенерацией, если пар поступает в турбину с параметрами 3 МПа и 450С, давление в конденсаторе 0,004 МПа.

Задача 35
Определить термический к.п.д. цикла паросиловой установки с регенеративным отбором при давлении 0,3 МПа, если в турбину поступает пар с параметрами 6 МПа и 450С, давление в конденсаторе 0,004 МПа. Определить также относительное количество пара, расходуемое на регенерацию и термический к.п.д. цикла Ренкина при тех же начальных параметрах и конечном давлении пара.

Задача 36
Сравнить термический к.п.д. цикла Ренкина, регенеративного цикла с одним отбором при давлении пара 2,6 МПа и регенеративного цикла с двумя отборами при давлениях пара 2,6 и 0,12 МПа. Для всех трех случаев начальные параметры 18 МПа и 550 С, конечное давление 0,004 МПа.

Задача 37
Определить коэффициент использования тепла топлива на ТЭЦ, а также количество выработанной электроэнергии и тепла, переданного потребителю при сжигании 1 кг угля с теплотой сгорания 30000 кДж/кг. Известно, что к.п.д. котельной установки 0,86, к.п.д. паропровода 0,96, термический к.п.д. установки 0,26, относительный эффективный к.п.д. турбины 0,8, к.п.д. электрического генератора 0,97, к.п.д. теплофикационной сети 0,9. Известно также, что после турбин весь отработавший пар направляется для использования в тепловую сеть и возвращается в виде конденсата с температурой насыщения, соответствующей давлению отработавшего пара.

Задача 38
Сравнить теоретические расходы пара для случаев комбинированной и раздельной выработки электроэнергии и тепла. В обоих случаях параметры пара перед турбиной 3 МПа и 450 С, давление в конденсаторе 0,004 МПа, электрическая мощность установки 50 МВт, тепловая мощность установки 36 МВт. В первом случае пар к тепловому потребителю направляется из отбора турбины при давлении 0,3 МПа, во втором – из котла через редукционный клапан. Температура возвращаемого конденсата в обоих случаях соответствует насыщению при давлении 0,3 МПа.

Задача 39
Параметры пара перед теплофикационной турбиной 3 МПа и 400 С, давление в конденсаторе 0,004 МПа. При давлении 0,3 МПа часть пара отбирается для нужд производства. С производства возвращается конденсат с температурой 60С. Определить теоретическую мощность турбины, если расход пара на нее составляет 30 кг/с, а отпуск тепла на производство – 35 МДж/с.

Задача 40
Параметры пара перед теплофикационной турбиной 6 МПа и 450 С. При давлении 0,6 МПа часть пара отбирается на производство, откуда возвращается конденсат с температурой 50С. Остальной пар расширяется в турбине до давления 0,12 МПа и направляется в теплофикационную сеть, откуда возвращается конденсат с температурой 30С. Определить теоретическую мощность турбины, если расход тепла на производство составляет 14 МВт, а на отопление – 37 МВт.