Высшая школа технологии и энергетики СПбГУПТД

Сборник задач по технической термодинамике О.М. Рабинович

Решаем на заказ задачи по Технической термодинамике.
Готовы следующие задачи:

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

Ответ: p=0,7кг/м³,  v=1,43 м³/кг

Задача 2
Плотность воздуха при определенных условиях равна 1,293 кг/м³.
Определить удельный объем воздуха при этих условиях.
Ответ:  v=0,773 м³/кг

Задача 3
В сосуде объемом 0,9 м³ находится 1,5 кг окиси углерода.
Определить удельный объем и плотность окиси углерода при указанных условиях.

Ответ: v=0,6 м³/кг, p=1,67 кг/м³

Задача 5
Давление воздуха, измеренное ртутным барометром, равно 765 мм рт. ст. при температуре ртути t=20⁰C.
Выразить это давление в паскалях.

Ответ: B= 101 640 Па

Задача 6
Определить абсолютное давление в сосуде (рис.1), если показание присоединенного к нему ртутного манометра равно 66,7кПа (500 мм рт. ст.), а атмосферное давление по ртутному барометру составляет 10кПа( 700 мм рт. ст.).
Температура воздуха в месте установки приборов равна 0⁰C.

Ответ: p=0,1667 МПа

Задача 8
Определить абсолютное давление в паровом котле, если манометр показывает 0,245 МПа, а атмосферное давление по ртутному барометру составляет В=93325 Па (700 мм рт.ст.) при t=20⁰С.

Ответ: p_абс=0,388 МПа

Задача 11
Какая высота ртутного столба соответствует 100 кПа?

Ответ: h≈ 750 мм

Задача 12
Определить абсолютное давление в конденсаторе паровой турбины, если показание присоединенного к нему ртутного вакуумметра равно 94 кПа (705 мм рт.ст.), а показание ртутного барометра, приведенное к 0⁰C, В0=99,6 кПа (747 мм рт.ст.). Температура воздуха в месте установки приборов t=20⁰C.

Ответ: p=5,9 кПа

Задача 13
Разрежение в газоходе парового котла измеряется тягомером с наклонной трубкой (рис. 3). Угол наклона трубки а=30°. Длина столба воды, отсчитанная по шкале, l=160 мм.

Определить абсолютное давление газов, если показание ртутного барометра, приведенное к 0°С, В0=98,7 кПа (740 мм рт.ст.)

Ответ: p_абс=97,9 кПа (p_вак=734,1 мм.рт.ст.)

Задача 16
Пользуясь формулой, полученной в предыдущей задаче, определить давление воздуха на высоте 7000м над уровнем моря.

Ответ: p=42,08 кПа

Задача 17
Для предупреждения испарения ртути, пары которой оказывают вредное воздействие на организм человека, обычно при пользовании ртутными манометрами над уровнем ртути наливают слой воды.
Определить абсолютное давление в сосуде, если разность столбов ртути в U-образном манометре составляет 580 мм при температуре ртути 25⁰С, а высота столба воды над ртутью равна 150 мм. Атмосферное давление по ртутному барометру В=102,7 Кпа пи t=25⁰С.

Ответ: p_абс=0,181 МПа

Задача 18
В трубке вакуумметра высота столба ртути со­ставляет 570 мм при температуре ртути 20° С. Над ртутью находится столб воды высотой 37 мм. Барометрическое давление воздуха 97,1 кПа при 15° С.
Найти абсолютное давление в сосуде.

Ответ: p_абс= 20,7 кПа

Задача 19
На рис.4 показана схема измерения расхода жидкостей и газов при помощи дроссельных диафрагм. Вследствие мятия (дросселирования) жидкости при прохождении через диафрагму 1 давление ее за диафрагмой всегда меньше, чем перед ней. По разности давлений (перепаду) перед и за диафрагмой, измеряемой дифференциальным U — образным манометром 2, можно определить массовый расход жидкости по формуле M=af√2(p₁-p₂)p

где α — коэффициент расхода, определяемый экспериментальным путем;
f — площадь входного отверстия диафрагмы в м²;
р₁-р₂ — перепад давления на диафрагме в Па;
ρ — плотность жидкости, протекающей по трубе в кг/м³.
Определить массовый расход воды, измеряемый дроссельным устройством (рис.4), если α=0,8; показание дифференциального манометра р=4,53 кПа (34 мм рт. ст.), ρ=1000 кг/м³, а диаметр входного отверстия диафрагмы d=10 мм.

Ответ: M=0,189 кг/с

Задача 20
Присоединенный к газоходу парового котла тягомер показывает разрежение, равное 780 Па(80мм вод.ст.).
Определить абсолютное давление дымовых газов, если показание барометра В=102658 Па (770 мм.рт.ст.) при t=0⁰C.

Ответ: p=101870Па=764,1 мм.рт.ст.

Задача 21
Тягомер показывает разрежение в газоходе, равное 412Па (42мм.вод.ст.). Атмосферное давление по ртутному барометру  В=100925Па (757мм.рт.ст.) при t=15⁰C .
Определить абсолютное давление дымовых газов.

Ответ: p=100250Па (751,96мм.рт.ст.)

Задача 22
Найти абсолютное давление в газоходе котельного агрегата при помощи тягомера с наклонной трубкой, изображенного на рис.3. Жидкость, используемая в тягомере, - спирт с плотностью р=800 кг/м³. Отсчет ведут по наклонной шкале l=200 мм. Угол наклона трубки a=30⁰. Барометрическое давление В=99325 Па (745 мм рт.ст.) приведено к 0⁰С.

Ответ: p_абс=98,1 кПа (p_вак=739,1мм.рт.ст.)

Задача 23
Для измерения уровня жидкости в сосуде иногда используется устройство, схема которого изображена на рис.5.
Определить уровень бензина в баке, если h=220мм.рт.ст., а его плотность p=840 кг/м³ .

Ответ: H=3,56м

Задача 25
Перевести давление р=15 МПа в 1b/in².

Ответ: p=2175lb·in²

026

Задача 26
Давление в сосуде равно 200 кПа. Выразить это давление в lb/in².

Ответ: p=290 lb/in²

Задача 28
Температура пара, выходящего из перегревателя парового котла, равна 950F. Перевести эту температуру в С.

Ответ: t=510⁰C

Задача 30
Скольким градусам шкалы Цельсия соответствуют температуры 100⁰ и -4⁰F и скольким градусам шкалы Фаренгейта соответствуют температуры 600⁰ и -5⁰C?

Ответ: 100⁰F=37,8⁰C, -4⁰F=-20⁰C, 600⁰C=1112⁰F, -5⁰C=23⁰F

Задача 31
Водяной пар перегрет на 45⁰С. Чему соответствует этот перегрев по термометру Фаренгейта?

Ответ: Δt⁰F= 81⁰F

Задача 34
Определить плотность окиси углерода (СО) при p=0.1 МПА и t=15⁰C

Ответ: p=1,17 кг/м³

Задача 35
Найти плотность и удельный объем двуокиси углерода (CO₂) при нормальных условиях.

Ответ: p=1,964 кг/м³,  v_н=0,509 м³/кг

Задача 36
Определить удельный объем кислорода при давлении p=2,3 МПа и температуре t=280⁰C.
Ответ:  v=0,0625 м³/кг

Задача 37
Плотность воздуха при нормальных условиях p_н=1,293кг/м³ .
Чему равна плотность воздуха при давлении p=1б5МПа и температуре t=20⁰C.

Ответ: p=17,82 кг/м³

Задача 38
Определить массу углекислого газа в сосуде с объемом V=4м³ при t=80⁰C. Давление газа по манометру равно 0,04МПа . Барометрическое давление B=103990Па.

Ответ: M=8,6кг

Задача 39
В цилиндре с подвижным поршнем находится 0,8м³ воздуха при давлении p₁=0,5МПа. Как должен измениться объем, чтобы при повышении давления до 0,8МПа температура воздуха не изменилась?

Ответ: V₂=0,5м³

Задача 40
Дымовые газы, образовавшиеся в топке парового котла, охлаждаются с 1200 до 250⁰С.
Во сколько раз уменьшается их объем, если давление газов в начале и в конце газоходов одинаково?

Ответ: V₁/V₂=2,82 раза

Задача 41
Во сколько раз объем определенной массы газа при -20⁰C меньше, чем при +20⁰C, если давление в обоих случаях одинаковое?

Ответ: в 1,16 раза

Задача 42
Во сколько раз изменится плотность газа в сосуде, если при постоянной температуре показание манометра уменьшится от р₁=1,8 МПа до р₂=0,3 МПа?
Барометрическое давление принять равным 0,1 МПа.

Ответ: p₂=0,221p₁

Задача 43
В воздухоподогреватель парового котла подается вентилятором 130 000 м³/ч воздуха при температуре 30⁰С.
Определить объемный расход воздуха на выходе из воздухоподогревателя, если он нагревается до 400⁰С при постоянном давлении.

Ответ: V₂=288745,9 м³/ч

Задача 44
Найти газовую постоянную для кислорода, водо­рода и метана (СН₄).

Ответ: R₀₂=259,8 Дж/(кг·К); R_H2=4157 Дж/(кг·К); R_CH4=519,6 Дж/(кг·К)

Задача 46
Определить массу кислорода, содержащегося в бал­лоне емкостью 60 л, если давление кислорода по манометру равно 1,08 МПа, а показание ртутного барометра — 99 325 Па при температуре 25⁰С.

Ответ: M=0,9 кг

Задача 47
В сосуде находится воздух под разрежением 10кПа при температуре 0⁰С . Ртутный барометр показывает 99725 Па при температуре ртути 20⁰С.
Определить удельный объем воздуха при этих условиях.

Ответ: v=0,876 м³/кг

Задача 48
Какой объем будут занимать 11 кг воздуха при давлении р=0,44 МПа и температуре t=18°С?

Ответ: V=2,086 м³

Задача 50
В цилиндре диаметром 0,6м содержится 0,41м³ воздуха при p=0,25 и t₁=35⁰C .
До какой температуры должен нагреваться воздух при постоянном давлении, чтобы движущийся без трения поршень поднялся на 0,4м?

Ответ: t₂=117,6⁰C

Решение задачи на 2х страницах

Задача 51
В цилиндрическом сосуде, имеющем внутренний диаметр d= 0,6м и высоту Н = 2,4м, находится воздух при температуре 18°С. Давление воздуха составляет 0,765 МПа. Барометрическое давление (приведенное к нулю) равно 101 858 Па.
Определить массу воздуха в сосуде.

Ответ: М=7,052кг

Задача 54
Резервуар объемом 4м³ заполнен углекислым газом. Найти массу и силу тяжести (вес) газа в резервуаре, если избыточное давление газа p=0,4бар , температура его t=80⁰C, а барометрическое давление воздуха B=780мм рт.ст.

Ответ: M=8,64кг, G=84,8H

Задача 55
Определить плотность и удельный объем водяного пара при нормальных условиях, принимая условно, что в этом состоянии пар будет являться идеальным газом.

Ответ: p_H=0,8035м³/к,  v_H=1,244 м³/кг

Задача 56
Какой объем занимают 10 азота при нормальных условиях?

Ответ: uV=224м³

Задача 57
Какой объем займет 1 кмоль газа при p = 2 МПа и t = 200⁰С?

Ответ: 1,967 м³/кмоль

Задача 58
При какой температуре 1 кмоль газа занимает объем V=4 м³, если давление газа р=1 кПа?

Ответ: t=198⁰C

Задача 60
При какой температуре плотность азота при давлении 1,5 МПА будет равна 3 кг/м³?

Ответ: t=1411⁰C

Задача 63
Во сколько раз больше воздуха (по массе) вмещает резервуар при 10° С, чем при 50° С, если давление остается неизменным?

Ответ: в 1,14 раза

Задача 64
Баллон емкостью 0,9м³ заполнен воздухом при температуре 17⁰С . Присоединенный к нему вакуумметр показывает разрежение 80кПа.
Определить массу воздуха в баллоне, если показание барометра равно 98,7кПа.

Ответ: М=0,2018кг

Задача 65
Масса пустого баллона для кислорода емкостью 50л равна 80кг. Определить массу баллона после заполнения его кислородом при температуре t=20⁰C до давления 100бар. u=32кг/кмоль; R=8314Дж/(кмоль·градус)

Ответ: М=86,57кг

Задача 66
Для автогенной сварки использован баллон кислорода емкостью 100л .
Найти массу кислорода, если его давление p=12МПа и температура t=16⁰С.

Ответ: M_О2=16кг

Задача 67
Определить подъемную силу воздушного шара, наполненного водородом, если объем его на поверхности земли равен lм³ при давлении p=100кПа и температуре t=15⁰C.

Ответ: G=11,1H

Задача 68
Определить необходимый объем аэростата, наполненного водородом, если подъемная сила, которую он должен иметь на максимальной высоте Н=7000м, равна 39240Н.
Параметры воздуха на указанной высоте при­нять равными:
р=41кПа, t= —30° С.
Насколько уменьшится подъемная сила аэростата при заполнении его гелием? Чему равен объем аэростата V₂ на поверхности земли при давлении р=98,1 кПа и температуре t= 30° С?

Ответ: V₁=7300,5м³; ΔF=-2906H; V₂=3805м³

Задача 69
Газохранилище объемом V=100 м³ наполнено газом коксовых печей (на рис 6).

Определить массу газа в газохра­нилище, если t=20° С, В=100 кПа, а показание манометра, установленного на газохранилище, р=133,3 кПа. Газовую постоянную коксового газа принять равной 721 Дж/(кг*К).

Ответ: М=110,4 кг

Задача 72
Воздух, заключенный в баллон емкостью 0,9 м³, выпускают в атмосферу. Температура его вначале равна 27⁰С.
Найти массу выпущенного воздуха, если начальное давление в баллоне составляло 9,32 МПа, после выпуска - 4,22 МПа, а температура воздуха снизилась до 17⁰С.

Ответ: 51,8 кг.

Задача 73
По трубопроводу протекает 10м³/с кислорода при температуре t=127⁰С и давлении p=0,4 МПа .
Определить массовый расход газа в секунду.

Ответ: M=38,5 кг

Задача 74
Поршневой компрессор всасывает в минуту 3 м³ воздуха при температуре t=17° С и барометрическом давлении В=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° С.

Ответ: t=17 мин

Задача 75
Дутьевой вентилятор подает в топку парового котла 102000 м³/ч воздуха при температуре 300 ºС и давлении 20,7 кПа. Барометрическое давление воздуха в помещении В=100,7 кПа.
Определить часовую производительность вентилятора в м³ (при нормальных условиях).

Ответ: Q=48 940 м³/ч

Задача 76
Компрессор подает сжатый воздух в резервуар, причем за время работы компрессора давления в резервуаре повышается от атмосферного до 0,7 МПа, а температура – от 20 до 25⁰С. Объем резервуара V=56 м³. Барометрическое давление, приведенное к 0⁰С, B₀=100 кПа.
Определить массу воздуха, поданного компрессором в резервуар

Ответ: М=391,7 кг

Задача 78
В 1м³ сухого воздуха содержится примерно 0,21м³ кислорода и 0,79м³ азота.
Определить массовый состав воздуха, его газовую постоянную и парциальные давления кислорода и азота.

Ответ: g_O2=0,233; g_N2=0,767; R=288,3 Дж/(кг·К); p_N2=0,79p_см; p_O2=0,21p_см

Задача 80
Определить газовую постоянную смеси газов, состоящей из 1 м³ генераторного газа и 1,5 м³ воздуха, взя­тых при нормальных условиях, и найти парциальные давления составляющих смеси. Плотность генераторного газа р принять равной 1,2 кг/м³.

Ответ: R=295,3 Дж/(кг·К); p_в=0,6·p_см; p_г.г.=0,4·p_см

Решение задачи на 2х страницах

Задача 82
Генераторный газ имеет следующий объемный состав: Н₂=7,0% ; СН₄=2,0%; СО=27,6% ; С0₂=4,8% ; N₂=58,6% .
Определить массовые доли, кажущуюся молекулярную массу, газовую постоянную, плотность и парциальные давления при 15° С и 0,1 МПа.

Ответ: u=26,71 кг/моль; g_H2=0,005; g_CH4=0,012; g_CO=0,289; g_CO2=0,079; g_N2=0,615; R=311,3 Дж/(кг·К); p=1,115 кг/м³; p_H2=7000Па; p_CH4=2000Па; p_CO=27600Па; p_CO2=4800Па; p_N2=58600Па

Решение задачи на 2х страницах

Задача 83
Газ коксовых печей имеет следующий объемный состав: Н₂=57%, СН₄=23%, СО=6%, СО2=2%, N₂=12%.
Найти кажущуюся молекулярную массу, массовые доли, газовую постоянную плотность и парциальные давления при 15⁰С и 100 КПа.

Ответ: u=10,74 кг/моль; g_H2=0,016; g_CH4=0,343; g_CO=0,156; g_CO2=0,082; g_N2=0,313; R=774,1 Дж/(кг·К); p=0,448 кг/м³; p_H2=57кПа; p_CH4=23кПа; p_CO=6кПа; p_CO2=2кПа; p_N2=12кПа

Решение задачи на 2х страницах

Задача 84
Генераторный газ состоит из следующих объемных частей: H₂=18%, СО=24%, СО₂=6%, N₂=52%.
Определить газовую постоянную генераторного газа и массовый состав входящих в смесь газов.

Ответ:  g_H2=0,015;  g_CO=0б276; g_CO2=0б109; g_N2=0б600; R=342,4 Дж/(кг·К)

Задача 85
В цилиндр газового двигателя засасывается газовая смесь, состоящая из 20 массовых долей воздуха и одной доли коксового газа. Найти плотность и удельный объем смеси при нормальных условиях, а также парциальное давление воздуха в смеси (данные о коксовом газе приведены в тавлице IV, см.приложения).

Ответ: p_Н=1,206 кг/м³; v_Н=0,829 м³/кг; p_ввод=89,9 кПа

Задача 87
Определить газовую постоянную, плотность при нормальных условиях и объемный состав смеси, если ее массовый состав следующий:
Н₂=8,4% ; СН₄=48,7%; С₂Н₄=6,9%; СО=17%; С0₂=7,6% ; 0₂=4,7% ; N₂=6,7%

Ответ: R=719,7 Дж(кг·К); p_H=0,51 кг/м³; r_H2=0,485; r_CH4=0,352; r_C2H4=0,028; r_CO=0,07; r_CO2=0,02; r_O2=0,017; r_N2=0,028

Решение задачи на 2х листах

Задача 88
Найти газовую постоянную, удельный объем газовой смеси и парциальные давления ее составляющих, если объемный состав смеси следующий: СО₂=12%; СО=1%; Н₂О=6%; О₂=7%; N₂=74%, а общее давление ее р=100 КПа .

Ответ: R=291,3 Дж/(кг·К); v=0,795 м³/кг; p_CO2=12000Па

Задача 89
В резервуаре емкостью 125 м³ находится коксовый газ при давлении р=0,5 МПа и температуре t=18° С. Объемный состав газа следующий:
r_н2=0,46; r_сн4=0,32; r_со=0,15; r_N2=0,07.
После израсходования некоторого количества газа давление его понизилось до 0,3 МПа, а температура — до 12° С.
Определить массу израсходованного коксового газа.

Ответ: ΔM=120,71 кг

Задача 90
Массовой состав смеси следующий: CO₂=18%; O₂=12% N₂=70% До какого давления нужно сжать эту смесь, находящуюся при нормальных условиях, чтобы при t=180⁰C 8 кг ее занимали объем, равный 4м³

Ответ: p=0,247 МПа

Задача 91
Определить массовый состав газовой смеси, состоящей из углекислого газа и азота, если известно, что парциальное давление углекислого газа p_CO2 = 120 кПа, в давление смеси p_см = 300 кПа.

Ответ: g_N2=0,488; g_CO2=0,512

Задача 92
Газовая смесь имеет следующий массовый состав: С0₂=12% ; О₂=8% , N₂=80%.
До какого давления нужно сжать эту смесь, находящуюся при нормальных условиях, чтобы плотность ее составляла 1,6 кг/м³?

Ответ: p=0,123 МПа

Задача 94
Определить значение массовой теплоемкости кислорода при постоянном давлении и постоянном объеме, считая с= const.

Ответ: c_p=0,9159кДж/(кг·К); c_v=0,6541кДж/(кг·К)

Задача 96
Определить среднюю массовую теплоемкость углекислого газа при постоянном давлении в пределах 0-825⁰С, считая зависимость от температуры нелинейной.

Ответ: (C_рт)⁸²⁵₀=1,090 кДж/(кг·К)

Задача 97
Вычислить значение истинной мольной теплоемкости кислорода при постоянном давлении для температуры 1000° С, считая зависимость теплоемкости от температуры линейной. Найти относительную ошибку по сравнению с табличными данными.

Ответ: u_cp=36,5508 кДж/(кмоль·К); δ(uc^табл_р)=1,77%

Задача 101
Вычислить среднюю теплоемкость с_pm и с'_pm в пределах 200—800°С для СО, считая зависимость тепло­емкости от температуры линейной.

Ответ: c_pm|^t2_t1=1,1261 кДж/(кг·К); с'_vm|^t2_t1=1,037 кДж/(кг·К)

Задача 103
Найти среднюю теплоемкость с_рm и с'_рm углекис­лого газа в пределах 400— 1000° С, считая зависимостьтеплоемкости от температуры нелинейной.

Ответ: c_pm|^t2_t1=1,1258 кДж/(кг·К); с'_pm|^t2_t1=2,392 кДж/(кг·К)

Задача 104
Определить среднюю массовую теплоемкость при постоянном объеме для азота в пределах 200-800С, считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной.

Ответ:  с_vm|^t2=800C_t1=200C=0,8167 кДж/(кг·К)

Задача 105
Определить среднюю массовую теплоемкость при постоянном объеме для азота в пределах считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной, если известно, что средняя мольная теплоемкость азота при постоянном давлении может быть определена по формуле
μc_pm=28,7340 + 0,0023488t

Ответ: с_υm= 0,8122 кДж/(кг·К)

Воздух в количестве 6 м³ при давлении рi=0,3 МПа и температуре ti=25° С нагревается при постоянном давлении до t2=130° С.
Определить количество подведенной к воздуху теплоты, считая с= соnst.

Задача 108
Воздух охлаждается от 1000 до 100° С в процессе с постоянным давлением.
Какое количество теплоты теряет 1 кг воздуха? Задачу решить, принимая теплоемкость воздуха постоянной, а также учитывая зависимость теплоемкости от темпе­ратуры. Определить относительную ошибку, получаемую в первом случае.

Ответ: Q=-911,9 кДж; Q'=-990,1 кДж; δQ=7,9%

Задача 110
Пользуясь формулой, полученной в предыдущей задаче, определить истинную мольную теплоемкость кислорода при постоянном давлении для температуры 700⁰С.
Сравнить полученное значение теплоемкости со значением его, взятым из таблиц.

Ответ: u_cp1=38,46622 кДж/(кг·К), u_cp2=34,746 кДж/(кг·К), e=9,7%

Задача 113
Газовая смесь имеет следующий состав по объему:
СО₂=0,12; О₂=0,07; N₂=0,75;Н₂О=0,06.
Определить среднюю массовую теплоемкость c_pm, если смесь нагревается от 100 до 300° С.

Ответ: c_pm|^t2_t1=1,0928 кДж/(кг·К)

Задача 114
В регенеративном подогревателе газовой турбины воздух нагревается от 150 до 600⁰С .
Найти количество теплоты, сообщенное воздуху в единицу времени, если расход его составляет 360 кг/ч. Зависимость теплоемкости от температуры принять нелинейной.

Ответ: Q=47,84 кДж/с

Задача 116
Продукты сгорания топлива поступают в газоход парового котла при температуре газов t'_г=1100⁰С и покидают газоход при температуре . Состав газов по объему: r_CO2=11%; r_O2=6%; r_H2O=8%; r_N2=75%
Определить, какое количество теплоты теряет 1м³ газовой смеси, взятой при нормальных условиях.

Ответ: q=658,9 кДж/м³

Задача 117
Для использования теплоты газов, уходящих из паровых котлов, в газоходах послед­них устанавливают воздухоподогреватели. Газы протекают внутри труб и подогревают воз­дух, проходящий поперек тока (рис 7).
При испытании котельного агрегата были получены следующие данные:
температура газов соответственно на входе и на выходе из воздухоподогревателя t'_r=350° С, t''_r=160° С;
температура воздуха соответственно на входе и на выходе из воздухоподогревателя t'_в=20° С, t"_в=250° С;
объемный состав газов, проходящих через воздухопо­догреватель;
СО₂=12%; О₂=6 %; Н₂0=8 %; N₂=74%;
расход газов V_rн=66000 м³/ч.

Определить расход воздуха. Принять, что вся отданная газами теплота воспринята воздухом. Потерями давления воздуха в воздухоподогревателе пренебречь.

Ответ: V_вн=59810 м³/ч

Решение задачи на 2х страницах

Задача 118
Найти часовой расход топлива, который необходим для работы паровой турбины мощностью 25 Мвт, если теплота сгорания топлива Q^р_н=33,85 МДж/кг и известно, что на превращение тепловой энергии в механическую используется только 35% теплоты сожженного топлива.

Ответ: В=7,6 т/ч

Задача 120
Мощность турбогенератора 12000 кВт, к.п.д. генератора 0,97. Какое количество воздуха нужно пропустить через генератор для его охлаждения, если конечная температура воздуха не должна превышать 55⁰С?
Температура в машинном отделении равна 20⁰С, среднюю теплоемкость воздуха C_pm принять равной 1,0 кДж/(кг*К).

Ответ: m=10,29 кг/с

Задача 122
Теплота сгорания топлива, выражаемая в кДж/кг, может быть также выражена в кВт·ч/кг.
Принимая теплоту сгорания нефти равной 41900 кДж/кг, каменного угля 29300 кДж/кг, подмосковного бурого угля 10600 кДж/кг, выразить теплоту сгорания перечисленных топлив в кВт·ч/кг.

Ответ: Q_нефть=11,64 кВт·ч/кг; Q_кам.уг=8,14 кВт·ч/кг; Q_бур.у=2,94 кВт·ч/кг

Задача 123
Использование атомной энергии для производства тепловой или электрической энергии в техническом отношении означает применение новых видов топлив – ядерных горючих. Количество энергии, выделяющейся при расщеплении 1 кг ядерных горючих, может быть условно названо их теплотой сгорания. Для урана эта величина 22,9 млн. кВт-ч/кг .
Во сколько раз уран как горючее эффективнее каменного угля с теплотой сгорания 27 500 кДж/кг?

Ответ: N=3·10⁶раз

Задача 124
Важнейшим элементом атомной электростанции является реактор, или атомный котел. Тепловой мощностью реактора называют полное количество теплоты, которое выделяется в нем в течение 1 ч. Обычно эту мощность выражают в киловаттах.
Определить годовой расход ядерного горючего для реактора с тепловой мощностью 500000 кВт, если теплота сгорания применяемого для расщепления урана равна 22,9·10⁶ кВт·ч/кг, а число часов работы реактора составляет 7000.

Ответ: В=153 кг в год

Задача 125
Первая в мире атомная электростанция, построенная в СССР, превращает атомную энергию, выделяющуюся при реакциях цепного деления ядер урана, в тепловую, а затем в электрическую энергию. Тепловая мощность реактора атомной электростанции равна 30000 кВт, а электрическая мощность электростанции составляет при этом 5000 кВт.
Найти суточный расход урана, если выработка электроэнергии за сутки составила 120000 кВт·ч. Теплоту сгорания урана принять равной 22,9·10⁶ квт·ч/кг. Определить также, какое количество угля, имеющего теплоту сгорания 25800 кДж/кг, потребовалось бы для выработки того же количества электроэнергии на тепловой электростанции, если бы к.п.д. ее равнялся к.п.д. атомной электростанции.

Ответ: В_урана=31 г/сут; В_угля=100 т/сут

Задача 126
Теплоемкость газа при постоянном давлении опытным путем может быть определена в проточном калориметре. Для этого через трубопровод пропускают исследуемый газ и нагревают его электронагревателем (рис. 8). При этом измеряю количество газа, пропускаемое через трубопровод, температуры газа перед и за электронагревателем и расход электроэнергии. Давление воздуха в трубопроводе принимают неизменным.

Определить теплоемкость воздуха при постоянном давлении методом проточного калориметрирования, если расход воздуха через трубопровод М=690 кг/ч, мощность электронагревателя N_эл=0,5 кВт, температура воздуха перед электронагревателем t₁=18 ºC, а температура воздуха за электронагревателем t₂=20,6 ºC.

Ответ: c_pm=1 кДж/(кг·К)

Задача 127
Метод проточного калориметрирования, описанный в предыдущей задаче, может быть также использован для определения количества газа или воздуха, протекающего через трубопровод.
Найти часовой расход воздуха М кг/ч, если мощность электронагревателя N_эл=0,8 кВт, а приращение температуры воздуха t₂-t₁=1,8⁰C. Определить также скорость воздуха в трубопроводе за электронагревателем, если давление воздуха 120 кПа, температура его за электронагревателем 20,2⁰С, а диаметр трубопровода 0,125 м.

Ответ: М=1600 кг/ч, с=25,4 м/с

Задача 128
При испытании двигателей внутреннего сгорания широким распространением пользуются так называемые гидротормоза. Работа двигателя при этом торможении превращается в теплоту трения и для уменьшения нагрева тормозного устройства применяется водяное охлаждение.
Определить часовой расход воды на охлаждение тормоза, если мощность двигателя 90 л.с., начальная температура воды 15⁰С. Принять, что вся теплота трения передается охлаждающей воде.

Ответ: m_в=1272 кг/ч

Задача 129
При испытании нефтяного двигателя было найдено, что удельный расход топлива равен 231 г/(кВт·ч).
Определить эффективный к.п.д. этого двигателя, если теплота сгорания топлива Q^р_н=41000 кДж/кг(9800ккал/кг ).

Ответ: n_e=0,38

Задача 131
В котельной электростанции за 10x работы сожжено 100т каменного угля с теплотой сгорания Q^р_н=29300 кДж/кг.
Найти количество выработанной электроэнергии и среднюю мощность станции, если к.п.д. процесса преобразования тепловой энергии в электрическую составляет 20%.

Ответ: N_эл=162777,8 кВт·ч; N_ср=16277,8 кВт

Задача 132
В сосуд, содержащий 5л воды при температуре 20⁰С, помещен электронагреватель мощностью 800Вт.
Определить, сколько времени потребуется, чтобы вода нагревалась до температуры кипения 100⁰С. Потерями теплоты сосуда в окружающую среду пренебречь.

Ответ: t=34,2 мин.

Задача 133
В калориметр, содержащий 0,6 кг воды при t=20⁰C, опускают стальной образец массой в 0,4 кг, нагретый до 200⁰С. Найти теплоемкость стали, если повышение температуры воды составило 12,5⁰. Массой собственно калориметра пренебречь.

Ответ: c= 0,469 кДж/(кг·К).

Задача 134
Свинцовый шар падает с высоты h=100м на твердую поверхность. В результате падения кинетическая энергия шара полностью превращается в теплоту. Одна треть образовавшейся теплоты передается окружающей среде, а две трети расходуются на нагревание шара. Теплоемкость свинца с=0,126 кДж/(кг·К). Определить повышение температуры шара.

Ответ: Δt=5,2⁰C

Задача 135
Автомобиль массой 1,5 т останавливается под действием тормозов при скорости 40 км/ч.
Вычислить конечную температуру тормозов , если их масса равна 15 кг, начальная температура t₁=10⁰C, а теплоемкость стали, из которой изготовлены тормозные части, равна 0,46 кДж/(кг·К) . Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь.

Ответ: t₂=23,4⁰C

Задача 136
Предполагая, что все потери гидротурбины превращаются в теплоту и тратятся на нагрев воды, определить к.п.д. турбины по следующим данным: высота падения воды равна 400м, нагрев воды составляет 0,2⁰С.

Ответ: n=78,6%

Задача 137
В машине вследствие плохой смазки происходит нагревание 200 кг стали на 40⁰С в течение 20 мин.
Определить вызванную этим потерю мощности машины. Теплоемкость стали принять равной 0,46 кДж/(кг·К).

Ответ: ΔN=3,07 кВт

Задача 139
Найти изменение внутренней энергии 2м³ воздуха, если температура его понижается от t₁=250⁰C до t₂=70⁰C. Зависимость теплоемкости от температуры принять линейной. Начальное давление воздуха p₁=0,6 МПа.

Ответ: ΔU=-1063 кДж

Задача 140
К газу, заключенному в цилиндре с подвижным поршнем, подводится извне 100 кДж тепла. Величина произведенной работы при этом составляет 115 кДж. Определить изменение полной и удельной внутренней энергии газа, если количество его равно 0,8 кг.

Ответ: ΔU = -18,2 кДж

Задача 141
2 м³ воздуха при давлении 0,5 МПа и температуре 50⁰С смешиваются с 10 м³ воздуха при давлении 0,2 МПа и температуре 100⁰С. Определить давление и температуру смеси.

Ответ: t_см=82⁰C; p_см=0,25 МПа

Задача 145
В сосуде А находится 100 л водорода при давлении 1,5 МПа и температуре 1200ºС, а в сосуде В – 50 л азота при давлении 3 МПа и температуре 200ºС.
Найти давление и температуру, которые установятся после соединения сосудов при условии отсутствия теплообмена с окружающей средой.

Ответ: p=2,07 МПа, t=467⁰C

Задача 150
Газ при давлении p₁=1 МПа и температуре t₁=20⁰C нагревается при постоянном объеме до t₂=30⁰C. Найти конечное давление газа.

Ответ: p₂=1,956 МПа

Задача 152
В закрытом сосуде заключен газ при разрежении p₁=6667 Па и температуре t₁=70⁰C. Показание барометра - 101325 Па.
До какой температуры нужно охладить газ, чтобы разрежение стало p₂=13332 Па?

Ответ: T₂=318,8К, t₂=45,8⁰C

Задача 157
В закрытом сосуде емкостью V=0,5м³ содержится двуокись углерода при p₁=0,6 МПа и температуре t₁=527⁰C.
Как изменится давление газа, если от него отнять 420кДж? Принять зависимость с=f(t) линейной.

Ответ: p₂=0,42 МПа

Задача 159
До какой температуры нужно охладить 0,8м³ воздуха с начальным давлением 0,3 МПа и температурой 15⁰С, чтобы давление при постоянном объеме понизилось до 0,1 МПа? Какое количество теплоты нужно для этого отвести? Теплоемкость воздуха принять постоянной.

Ответ: t₂=-177⁰C, Q=-402 кДж

Задача 160
Сосуд объемом 60л заполнен кислородом при давлении p₁=12,5 Мпа.
Определить конечное давление кислорода и количество сообщенной ему теплоты, если начальная температура кислорода t₁=10⁰C, а конечная t₂=30⁰C. Теплоемкость кислорода считать постоянной.

Ответ: p₂=13,38 Мпа, Q=132,6 кДж

Задача 161
В цилиндре диаметром 0,4 м содержится 80л  воздуха при давлении p₁=0,29 МПа и температуре t₁=15⁰C.
Принимая теплоемкость воздуха постоянной, определить, до какой величины должна увеличиться сила, действующая на поршень, чтобы последний оставался неподвижным, если к воздуху подводится 83,7 кДж теплоты.

Ответ: F= 89,2 кН

Задача 165
Определить количество теплоты, необходимое для нагревания 2000 м³ воздуха при постоянном давлении p=0,5 МПа от t₁=150⁰C до t₂=600⁰C. Зависимость теплоемкости от температуры считать линейной.

Ответ: Q_p= 3937 МДж

Задача 166
В установке воздушного отопления внешний воздух при t₁=-15⁰C нагревается в калорифере при p=const до 60⁰C. Какое количество теплоты надо затратить для нагревания 1000 м³ наружного воздуха? Теплоемкость воздуха считать постоянной. Давление воздуха принять равным 101325 Па.

Ответ: 103 МДж.

Задача 168
0,2 м³ воздуха с начальной температурой 18⁰С подогревают в цилиндре диаметром 0,5 м при постоянном давлении р=0,2 МПа до температуры 200⁰С.
Определить работу расширения, перемещение поршня и количество затраченной теплоты, считая зависимость теплоемкости от температуры линейной.

Ответ: L=25 кДж, s=0,637 м, Q=88,6 кДж

Задача 169
Для использования теплоты отходящих газов двигателя мощностью N=2500 кВт установлен подогреватель, через который проходит L=60000 м³/ч воздуха при температуре t₁=15⁰C и давлении p=0,101 МПа. Температура воздуха после подогревателя равна 75⁰С.
Определить, какая часть теплоты топлива использована в подогревателе. КПД двигателя принять равным 0,33. Зависимость теплоемкости от температуры линейной.

Ответ: Q_в/Q_г=71%

Задача 172
Отходящие газы котельной установки проходят через воздухоподогреватель. Начальная температура газов t_г1=300⁰С, конечная t_г2=160⁰С; расход газов равен 1000кг/ч. Начальная температура воздуха составляет t_в1=¹⁵⁰С, а расход его равен 910 кг/ч.
Определить температуру нагретого воздуха t_в2, если потери воздухоподогревателя составляют 4%.
Средние теплоемкости для отходящих из котла газов и воздуха принять соответственно равными 1,0467 и 1,0048 кДж/(кг·К).

Ответ: t_в2=168,9⁰С

Задача 174
В цилиндре двигателя внутреннего сгорания находится воздух при температуре 500⁰С. Вследствие подвода теплоты конечный объем воздуха увеличился в 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.

Ответ: t₂=1428⁰C, l=266,3 кДж/кг, q_p=1088,7 кДж/кг

Задача 177
Газовая смесь, имеющая следующий массовый состав: СО₂=14%; О₂=6%; N₂=75%; Н₂О=5%, нагревается при постоянном давлении от t₁=600⁰С до t₂=2000⁰С.
Определить количество теплоты, подведенной к 1 кг газовой смеси. Зависимость теплоемкости от температуры принять нелинейной..

Ответ: q=1840,5 кДж/кг

Задача 178
При сжигании в топке парового котла каменного угля объем продуктов сгорания составляет: V_к=11,025 м³/кг. Анализ продуктов сгорания показывает следующий их объемный состав: CO₂=10,3%, O₂=7,8%, N₂=75,3%, H₂O=6,6%.
Считая количество и состав продуктов сгорания неизменными по всему газовому тракту парового котла, а зависимость теплоемкости от температуры нелинейной, определить количество теплоты, теряемой с уходящими газами (на 1 кг топлива), если на выходе из котла температура газов равна 180⁰C, а температура окружающей среды 20⁰C. Давление продуктов сгорания принято равным атмосферному.

Ответ: q_ук=2418 кДж/кг

Задача 180
Воздух в количестве 0,5 кг при p₁=0,5 МПа и t₁=30⁰C расширяется изотермически до пяти кратного объема.
Определить работу, совершаемую газом, конечное давление и количество теплоты, сообщаемой газу.

Ответ: p₂=0,1 МПа, Q=L=70 кДж

Задача 182
8м³ воздуха при p₁=0,09 МПа и t₁=20C сжимаются при постоянной температуре до 0,81 Мпа.
Определить конечный объем, затраченную работу и количество теплоты, которое необходимо отвести от газа.

Ответ: V₂=0,889 м³, Q=L=-1,582 кДж

Задача 183
При изотермическом сжатии 0,3 м³ воздуха с начальными параметрами p₁ = 1 МПа и t₁=300⁰C отводится 500 теплоты.
Определить конечный объем и конечное давление .

Ответ: V₂=0,057м³,  p₂=5,26 МПа

Задача 184
В воздушный двигатель подается 0,0139 м³/с воздуха при р₁=0,5 МПа и t₁=40⁰С. Определить мощность, полученную при изотермическом расширении воздуха в машине, если р₂=0,1 МПа.

Ответ: L=11,186 кВт

Задача 185
Воздух при давлении р₁=0,1 МПа и температуре t₁=27⁰С сжимается в компрессоре до р₂=3,5 МПа.
Определить величину работы L, затраченной на сжатие 100 кг воздуха, если воздух сжимается изотермически.

Ответ: L=-30,58 МДж

Задача 187
Воздуху в количестве 0,1м³ при p₁=1МПа и t₁=200⁰C сообщается 125 кДж теплоты; температура его при этом не изменяется.
Определить конечное давление p₂, конечный объем V₂ и получаемую работу L.

Ответ: p₂=0,286 МПа, V₂=0,35 м³, L=125 кДж

Задача 188
При изотермическом сжатии 2,1м³ азота, взятого при p_i=0,1 Мпа, от газа отводится 335 кДж теплоты.
Найти конечный объем V₂, конечное давление р₂ и затраченную работу L.

Ответ: p₂=0,493 МПа, V₂=0,426 м³, L=Q=-335 кДж

Задача 189
0,5м³ кислорода при давлении p_i=1 МПа и температуре t₁=30⁰C сжимаются изотермически до объема в 5 раз меньше начального.
Определить объем и давление кислорода после сжатия, работу сжатия и количество теплоты, отнятого у газа.

Ответ: Q=-804,7 кДж, p₂=5 МПа, V₂=0,1 м³

Задача 190
Газ расширяется в цилиндре изотермически до объема в 5 раз больше первоначального.
Сравнить величины работ: полного расширения и расширения на первой половине хода поршня.

Ответ: p=0,7кг/м³,  v=1,43 м³/кг

Задача 192
Начальное состояние газа определяется параметрами: р₁=0,05 МПа и V₁=1,5 м³. Построить изотерму сжатия.

Ответ: решение в виде рисунка

Задача 194

ВНИМАНИЕ!!! В условии ошибка: в результате сжатия объем уменьшается, а не увеличивается. Поэтому считаем, что в результате сжатия объем воздуха уменьшается в e=2,5 раза.

10кг воздуха при давлении p_i=0,12МПа и температуре t_i=30⁰C сжимаются изотермически; при этом в результате сжатия объем увеличивается в 2,5 раза.
Определить начальные и конечные параметры, количество теплоты, работу и изменение внутренней энергии.

Ответ: Q=L=-796,8 кДж, p₂=0,3 МПа, V₁=7,25 м³, V₂=2,9 м³

Задача 196
1кг воздуха при температуре t₁=15⁰C и начальном давлении p₁=0,1 МПа адиабатно сжимается до 0,8 Мпа.
Найти работу, конечный объем и конечную температуру.

Ответ: t₂=249⁰C, V₂=0,187 м³, L=-167,7 кДж

Задача 197
Воздух при давлении p_i=0,45 МПа, расширяясь адиабатно до 0,12 МПа, охлаждается до t₂ = —45⁰С.
Определить начальную температуру и работу, совершенную 1 кг воздуха.

Ответ: t₁=60⁰C, l=153,7 кДж/кг

Задача 198
1 кг воздуха, занимающий объем v_i=0,0887 м³/кг при p₁=1 МПа, расширяется до 10-кратного объема.
Получить конечное давление и работу, совершенную воздухом, в изотермическом и адиабатном процессах.

Ответ: 1) T=const; p₂=0,1 МПа; l=204 кДж/кг; 2) dQ=0; p₂=0,04 МПа; l=335 кДж/кг

Задача 199
Воздух при температуре t₁=25⁰C адиабатно охлаждается до t₂= - 55⁰C; давление при этом падает до 0,1 МПа.
Определить начальное давление и работу расширения 1 кг воздуха.

Ответ: p₁=0,3 МПа,  l= 57,4 кДж/кг

Задача 204
Работа, затраченная на адиабатное сжатие 3 кг воздуха, составляет 471 кДж. Начальное состояние воздуха характеризуется параметрами: t₁=15 ºC, р₁=0,1 МПа.
Определить конечную температуру и изменение внутренней энергии.

Ответ: t₂=234⁰C, ΔU=-471 кДж

Задача 205
В баллоне емкостью 100л находится воздух при давлении p1=5 МПа и температуре t1=20C. Давление окружающей среды p2=0,1 Мпа. Определить работу, которая может быть произведена содержащимся в баллоне воздухом при расширении его до давления окружающей среды по изотерме и по адиабате. Найти также минимальную температуру, которую будет иметь воздух в баллоне, если открыть вентиль и выпускать воздух из баллона до тех пор, пока давление в нем не станет равным давлению окружающей среды и при условии, что теплообмен воздуха с окружающей средой будет отсутствовать.

Задача 209
Объем воздуха при адиабатном сжатии в цилиндре двигателя внутреннего сгорания уменьшается в 13 раз.
Начальная температура воздуха перед сжатием t₁=77⁰C, а начальное давление р₁=0,09 МПа.
Определить температуру и давление воздуха после сжатия.

Ответ: p₂=3,264 Мпа, t₂=703⁰C

Задача 210
2 кг воздуха при давлении p₁=0,1 МПа и t₁=15⁰С адиабатно сжимаются в цилиндре компрессора до давления p₂=0,7 МПа.
Найти конечную температуру сжатого воздуха и работу, затраченную на сжатие.

Ответ: t₂=229⁰C, L= -307,7 кДж

Задача 211
1 м³ воздуха при давлении 0,095 МПа и начальной температуре 10⁰С сжимается по адиабате до 0,38 МПа.
Определить температуру и объем воздуха в конце сжатия и работу, затраченную на сжатие.

Ответ: t₂=148⁰C, V₂=0,373м³, L= -117,5 кДж

Задача 213
Воздух при температуре 127⁰С изотермически сжимается так, что объем его становится равным 1/4 начального, а затем расширяется по адиабате до начального давления.
Найти температуру воздуха в конце адиабатического расширения. Представить процесс расширения и сжатия воздуха в диаграмме pv.

Ответ: p=0,7кг/м³,  v=1,43 м³/кг

Задача 217
1 кг воздуха при р1=0,5 МПа и ti=111° С расширяется политропно до давления р2=0,1 МПа.
Определить конечное состояние воздуха, изменение внутренней энергии, количество подведенной теплоты и полученную работу, если показатель политропы m=1,2.

Задача 219
Воздух в количестве 3 м³ расширяется политропно от p₁=0,54 МПа  и  t₁=45⁰C до p₂=0,15 МПа. Объем, занимаемый при этом воздухом, становится равным 10 м³ .
Найти показатель политропы, конечную температуру, полученную работу и количество подведенной теплоты.

Ответ: m= 1,064; t₂=21,4⁰C; L=1875 кДж; Q=1575 кДж

Задача 220
В цилиндре двигателя с изобарным подводом теплоты сжимается воздух по политропе с показателем m=1,33. Определить температуру и давление воздуха в конце сжатия, если степень сжатия (ε=V₁/V₂) равна 14, t₁=77⁰C и p₁=0,1 МПа.

Ответ: t₂=564⁰C; p₂=3,39 МПа

Задача 226
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.

Ответ: ΔU=16,7 кДж; L=67,0 кДж

Задача 227
Воздух расширяется по политропе, совершая при этом работу, равную 270 кДж, причем в одном случае ему сообщается 420 кДж теплоты, а в другом – от воздуха отводится 92 кДж теплоты.
Определить в обоих случаях показатели политропы.

Ответ: 1) m=0,78; 2) m=1,88

Задача 229
Смесь коксового газа с воздухом сжимается по политропе с показателем m=1,38; начальное давле­ние р₁=0,1 МПа, начальная температура t₁=50⁰С.
Определить конечную температуру и давление, если степень сжатия е=4.

Ответ: p₂=0,677 МПа, t₂=274⁰C

Задача 230
В газовом двигателе политропно сжимается горючая смесь [R=340 Дж/(кг·К] до температуры 450 ºС. Начальное давление смеси р₁=0,09 МПа, начальная температура t₁=80 ºC. Показатель политропы m=1,35.
Найти работу сжатия и степень сжатия.

Ответ: l= -360 кДж/кг; ε =7,82

Задача 231
2м³ воздуха при давлении p₁=0,2 МПа и температуре t₁=40⁰C сжимаются до давления p₂=1,1 МПа и объема V₂=0,5м³.
Определить показатель политропы, работу сжатия и количество отведенной теплоты.

Ответ: n=1,23, L=-652 кДж, Q=-281 кДж

Решение задачи на 2х страницах

Задача 232
Находящийся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания воздух при давлении р₁=0,09 МПа и t₁=100 ºС должен быть так сжат, чтобы конечная температура его поднялась до 650 ºС.
Определить, какое должно быть отношение объема камеры сжатия двигателя к объему, описываемому поршнем, если сжатие происходит по политропе с показателем m=1,3.

Ответ: V₂=0,504V_h

Задача 233
1 кг воздуха при давлении р₁=0,4 МПа и температуре t₁=100 ºC расширяется до давления р2=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.

Ответ: а) t₂=-180⁰C, l=0, q=-202 кДж/кг б) t₂=100⁰C, l=148,6 кДж/кг, q=202 кДж/кг в) t₂=22⁰C, l=87,7 кДж/кг, q=0 г) t₂=23⁰C, l=110,6 кДж/кг, q=55,3 кДж/кг

Решение задачи на 3х страницах

Задача 236
Определить, является ли политропным процесс сжатия газа, для которого параметры трех точек имеют следующие значения: р₁=0,12 МПа; t₁=30 ºС; р₂=0,36 МПа; t₂=91 ºС; р₃=0,54 МПа; t₃=116 ºС.

Ответ: процесс – политропный, m=1,2.

Решение задачи на 2х страницах

Задача 241
1 кг воздуха сжимается от p₁=0,1 МПа и t₁=15⁰C до p₂=0,5 МПа и t₂=100⁰C. Определить изменение энтропии. Теплоемкость считать постоянной.

Ответ: Δs_1-2=-0,196 кДж/(кг·К)

Задача 243
В диаграмме Ts для идеального газа нанесены три изобары (рис.22). Две крайние изобары относятся к давлениям соответственно 0,1 и 10МПа.
Определить какое давление соответствует средней изобаре.

Ответ: p=2,257 МПа

Задача 245
Найти приращение энтропии 3кг воздуха; а) при нагревании его по изобаре от 0 до 400⁰С; б) при нагревании его по изохоре от 0 до 880⁰С; в) при изотермическом расширении с увеличением объема в 16 раз. Теплоемкость считать постоянной.

Ответ: Δs_p=2,74 кДж/К; Δs_v=3,13 кДж/К; Δs_t=2,36 кДж/К

Решение задачи на 2х страницах

Задача 246
1 кг воздуха сжимается по политропе от 0,1 МПа и 20⁰С до 0,8 МПа при m=1,2.
Определить конечную температуру, изменение энтропии, количество отведенной теплоты и затраченную работу.

Ответ: t₂=141⁰C; Δs=-0,2445 кДж/(кг·К), q=-87,1 кДж/кг, l=-173,0 кДж/кг

Задача 252
1 кг воздуха расширяется по адиабате от р₁=0,6 МПа и t₁=130 ºС до р₂=0,2 МПа. Определить конечную температуру, пользуясь диаграммой Ts.

Ответ: t₂=20⁰C

Задача 253
1 кг воздуха при р₁=0,09 МПа и t₁=100° С сжимается по адиабате так, что его объем уменьшается в 16 раз.
Найти конечную температуру и конечное давление, пользуясь диаграммой Тs.

Ответ: t₂=645⁰C, p₂=3,58 МПа

Задача 256
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 р₁=18 МПа, а температура воздуха и морской воды t₀=10° С. 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 4 км, а потерями привода можно пренебречь.

Ответ: L_{max(полез)}=11,81 МДж; F=2952H

Задача 258
В сосуде объемом 400 л заключен воздух при давлении р₁=0,1 МПа и температуре t₁=40 ºС. Параметры среды: р₀=0,1 МПа и t₀=20 ºС. Определить максимальную полезную работу, которую может произвести воздух, заключенный в сосуде. Представить процесс в диаграммах рυ и Ts.

Ответ: L_{max(полезн)}=4300 Дж

Решение задачи на 2х листах.

Задача 259
К газу в круговом процессе подведено теплоты 250 кДж. Термический к.п.д. равен 0,46.
Найти работу, полученную за цикл.

Ответ: L₀=115 кДж

Задача 260
В результате осуществления кругового процесса получена работа, равная 80 кДж, а отдано охладителю 50 кДж теплоты.
Определить термический к.п.д. цикла.

Ответ: η_t= 0,615

Задача 262
1 кг воздуха совершает цикл Карно между температурами t₁=327⁰С и t₂=27⁰С; наивысшее давление при этом составляет 2 МПа, а наинизшее — 0,12 МПа.
Определить параметры состояния воздуха в характер­ных точках, работу, термический к.п.д. цикла и коли­чества подведенной и отведенной теплоты.

Ответ: Q₁=66,66 кДж, Q₂=-33,46 кДж,  L=33,2 кДж, n_t=0,5

Решение задачи на 2х листах.

Задача 270
Температура воспламенения топлива, подаваемого в цилиндр двигателя с изобарным подводом теплоты, равна 800⁰С.
Определить минимально необходимое значение степени сжатия e, если начальная температура воздуха t₁=77⁰C. Сжатие считать адиабатным, k=1,4.

Ответ: е=16,46

Задача 272
Для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при р=соnst определить параметры в характерных точках, полезную работу, количество подведенной и отведенной теплоты и термический к. п. д., если дано:
р₁=100 кПа, t₁=70⁰; е=12; к=1,4; р=1,67.
Рабочее тело — воздух. Теплоемкость принять постоянной.

Ответ: n_t=0,586; l_u=363,9 кДж/кг; q₂=256,7 кДж/кг; q₁=621 кДж/кг

Решение задачи на 2х листах

Задача 273
Найти давление и объем в характерных точках цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при р=const, а также термический К.П.Д. и полезную работу, если дано: р₁=100КПа, е=14, к=1,4.
Диаметр цилиндра d=0,3м, ход поршня S=0,45м. Рабочее тело - воздух. Теполоемкость считать постоянной.

Ответ: V₁=V₄=0,0318 м³; V₂=0,00227 м³; V₃=0,00341 м³; p₃=p₂=4,023 МПа; p₄=0,1766; n_t=0,62

Задача 275
В цикле с подводом теплоты при р = соnst на­чальное давление воздуха р₁= 0,09 МПа, температура t₁= 47⁰С, степень сжатия е=12, степень предварительного расширения р=2 и V₁= 1 м³.
Определить параметры в характерных точках цикла, количество подведенной и отведенной теплоты, работу цикла и его термический к. п. д. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость принять постоянной.

Ответ: n_t=0,567; Q₁=851 кДж; Q₂=370 кДж; L_u=482,5 кДж; T₂=864К; T₃=1728К; T₄=846К

Решение задачи на 2х листах

Задача 279
Найти термический к.п.д. цикла. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость принять постоянной.

Решение задачи на 2х листах

Задача 281
Рабочее тело поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты обладает свойствами воздуха. Известны начальные параметры р₁=0,1МПа, t₁=30⁰С  и следующие характеристики цикла; е=7, λ=2,0 и р =1,2.Определить параметры в характерных для цикла точках, количество подведенной теплоты, полезную работу и термический к.п.д. цикла. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость считать постоянной.

Ответ: l_u=391,7 кДж/кг; q₁=733,2 кДж/кг; q₂=341,5 кДж/кг; v₁=0,8696 м³/кг; v₂=0,1242 м³/кг; p₂=1,524 МПа; p₃=3,049 МПа; p5=0,258 МПа; T₃=1320K; T₄=1583K

Решение задачи на 2х листах

Задача 283
Для идеального цикла газовой турбины с подводом теплоты при р=соnst определить параметры в характерных точках, полезную работу, термический к. п. д., количество подведенной и отведенной теплоты.
Дано; p₁=0,1 МПа; t₁=17⁰C; t₃=600⁰C; λ=р₂/р₁=8. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость при­нять постоянной.

Ответ: n_t=0,448; l_u=155 кДж/кг; q₂=192 кДж/кг; q₁=347 кДж/кг

Решение задачи на 2х листах

Задача 286
Газовая турбина работает по циклу с подводом тепла при р=соnst без регенерации. Известны степень повышения давления в цикле λ=р₂/р₁=7 и степень предварительного расширения р=v₃/v₂=2,4. Рабочее тело — воздух.
Найти термический к. п. д. этого цикла и сравнить его с циклом поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при р=соnst при одинаковых сте­пенях сжатия е и при одинаковых степенях расширения р. Представить цикл в диаграмме Тs.

Ответ: n_t^гту=0,427; n_t^двс=0б296

Задача 293
Компрессор всасывает 120м³/ч воздуха при p₁=0,1 МПа и t₁=27⁰C и сжимает его до p₂=1,2 МПа.
Определить: а) температуру сжатого воздуха при выходе из компрессора; б) объем сжатого воздуха; в) работу и мощность, расходуемые на сжатие воздуха. Расчет произвести для изотермического , адиабатного и политропного сжатия воздуха. Показатель политропы принять равным 1,3.

Ответ: а) t₂=t₁; V₂=10 м³/ч; L₀=29,8 МДж/ч; N=8,3 кВт; б) t₂=339⁰C; V₂=20,4 м³/ч; L₀=43,4 МДж/ч; N=12 кВт; в) t₂=257⁰C V₂=17,7 м³/ч; L₀=40,2 МДж/ч; N=11,2 кВт

Решение задачи на 4х листах

Задача 294
Компрессор всасывает в минуту 100м³ водорода при температуре 20⁰С и давлении 0,1 МПа и сжимает его до 0,8 МПа.
Определить потребную мощность двигателя для привода компрессора при адиабатном сжатии, если эффективный к.п.д. компрессора n_к=0,7.

Ответ: N=678 кВт

Задача 295
Приемные испытания компрессоров обычно проводятся не на газе, на котором должен работать компрессор, а на воздухе.
Для условий предыдущей задачи найти потребную мощность двигателя при работе компрессора на воздухе. Сравнить полученные результаты.

Ответ: N=678кВт

Задача 296
Производительность компрессора V_к=700 м³ воздуха в час; начальные параметры воздуха: p₁=0,1 МПа; t₁= 20⁰С; конечное давление p₂=0,6 МПа.
Определить теоретическую мощность двигателя для привода компрессора, если сжатие будет производиться изотермически. На сколько возрастет теоретическая мощность двигателя, если сжатие в компрессоре будет совершаться по адиабате?

Ответ: N_из=37,9 кВт,  N_ад=49,5 кВт

Задача 306
Трехступенчатый компрессор всасывает 60 м³/ч воздуха при p₁ = 0,08 МПа и t₁ = 27 ℃ и сжимает его адиабатно до 10 МПа.
Определить производительность компрессора по сжатому воздуху V_сж и работу, затраченную на сжатие в компрессоре.

Ответ: V_сж= 0,76 м³/ч; L₀= 29424 кДж/ч

Задача 307
Производительность воздушного компрессора при начальных параметрах p₁ = 0,1 МПа и t₁ = 25 ℃ и конечном давлении p₂ = 0,6 МПа составляет 500 кг/ч. Процесс сжатия воздуха — политропный, показатель политропы m = 1,2. Отношение хода поршня к диаметр S/D = 1,3. Число оборотов n = 31,4 рад/с (300 об/мин).
Определить теоретическую мощность двигателя, необходимую для привода компрессора, ход поршня и диаметр цилиндра.

Ответ: N=24,8 кВт; D= 0,287 м; S = 0,373 м

Задача 313
При p=0,9 МПа вода нагрета до 150⁰С. На сколько градусов нужно еще нагреть воду, чтобы началось кипение?

Ответ: На 25,4⁰С

Задача 314
Температура воды, находящейся в закрытом сосуде, равна 190⁰С. Под каким давлением находится вода?

Ответ: p≥ 1.255 МПа

Задача 321
Определить состояние водяного пара, если давление его р=2,2 МПа, а температура t=240⁰C.

Ответ: перегретый пар

Задача 323
Определить состояние водяного пара, если давление его р=1,5 МПа, а температура t=198,28⁰С.

Ответ: состояние пара-влажный пар

Задача 326
Найти удельный объем влажного пара, если р=2 МПа, а х=0,9.

Ответ: v_x=0,08974 м³/кг

Задача 332
Водяной пар имеет параметры р=9 МПа, t=500⁰С. Определить значения остальных параметров.

Ответ: p=27,17 кг/м³; u=3054,8 кДж/кг

Задача 333
Найти массу 10м³ пара при давлении р=1,4 МПа и степени сухости х=96%.

Ответ: М=74 кг

Задача 334
Определить массу 9 м³ пара при давлении p=0,8 МПа и степени влажности 10%.

Ответ: M= 41,63 кг

Задача 335
Найти количество теплоты, затрачиваемой на получение 1 кг пара при 1,8 МПа и x=0,9, если температура питательной воды t_в=32⁰С.

Ответ: 2471 кДж/кг

Задача 343
Определить диаметр паропровода, по которому протекает пар при давлении р=1,8 МПа. Расход пара М=1,11 кг/с, скорость пара w=20 м/с. Произвести расчет для трех случаев:
1) х₁=0,9; 2) х₂=1; 3) t=340°С.

Ответ: d₁=0,084м; d₂=0,0884м; d₃=0,104м

Задача 346
В паровом котле объемом V=15м³ находятся 4000 кг воды и пара при давлении 4МПа и температуре насыщения. Определить массы воды и сухого насыщенного пара, находящиеся в котле.

Ответ: M_n=206 кг; M_в=3794 кг

Решение на 2х страницах

Задача 348
В пароперегреватель парового котла поступает пар в количестве D=20 т/ч при давлении p=4 МПа и со степенью сухости x=0,98. Количество теплоты, сообщенной пару в пароперегревателе, составляет 11313 МДж/ч.
Определить температуру пара на выходе из пароперегревателя. Потерями давления в нем пренебречь, считая процесс изобарным.

Ответ: t_пар=450⁰C

Задача 349
Для регулирования температуры перегретого пара в некоторых случаях к нему примешивают насыщенный пар. Определить, какое количество насыщенного пара при давлении 4 МПа над прибавить к 1 кг перегретого пара при 3,9 МПа и 470⁰С для снижения температуры пара до 450⁰С при неизменном давлении.

Ответ: m=0,088 кг/кг

Задача 353
Пользуясь диаграммой is, определить энтальпию пара: а) сухого насыщенного при =2 МПа; б) влажного насыщенного при р=0,8 МПа и х=0,96; в) перегретого при р=2,9 МПа и t=400⁰С.

Ответ: h_a=2802 кДж/кг; h_б=2687 кДж/кг; h_в=3233 кДж/кг

Задача 360
В баллоне емкостью 1м³ находится пар при р=0,981 МПа и х=0,78.
Сколько теплоты нужно сообщить баллону, чтобы пар сделался сухим насыщенным?

Ответ: Q=2645,7 кДж

Задача 363
Влажный пар имеет при давлении p₁=0,8 МПа степень сухости x=0,9.
Какое количество теплоты нужно сообщить 1 кг этого пара, чтобы перевести его при постоянном давлении в сухой насыщенный пар?

Ответ: q=204,8 кДж/кг

Задача 367
К 1 кг пара при давлении 0,8 МПа и степени влажности 70% подводится при постоянном давлении 820 кДж теплоты.
Определить степень сухости, объем и энтальпию пара в конечном состоянии.

Ответ: x₂=0,7; v₂=0,1682 м³/кг; i₂=2154,4 кДж/кг

Решение задачи на 2х листах

Задача 368
1 кг влажного пара при давлении 1,8 МПа и влажности 3% перегревается при постоянном давлении до t=400⁰С.
Определить работу расширения, количество сообщенной теплоты и изменение внутренней энергии.

Ответ: l=110 кДж/кг, q=510 кДж/кг, Δu=400 кДж/кг

Решение задачи на 2х листах

Задача 369
Из парового котла поступает в пароперегреватель 2700 кг/ч пара при р=1,6 МПа и х=0,98. Температура пара после пароперегревателя равна 400 ºС.
Найти количество теплоты, которое пар получает в пароперегревателе, и отношение диаметром паропроводов до и после пароперегревателя, считая скорости пара в них одинаковыми.

Ответ: Q=1345680 кДж, d₁/d₂=0,798

Решение задачи на 2х листах

Задача 385
Пар с начальным давлением p₁ = 2 МПа и температурой t₁ = 300⁰С расширяется адиабатно до p₂ =0,004 МПа. Определить начальные и конечные параметры и работу расширения 1 кг пара.

Ответ: i₁=3023,3 кДж/кг; v₁=0,1255 м³/кг; i₂=2038 кДж/кг,1; x₂=0,788; l=843,9 кДж/кг

Задача 386
Пар с начальным давлением р₁=1,8 МПа и температурой t₁=340ºС расширяется адиабатно до давления р2=0,006 МПа.
Определить работу расширения и конечное состояние пара.

Ответ: l=815 кДж/кг; v₂=19,5 м³/кг; x₂=0,825

Задача 387
1 кг пара при давлении р₁=5 МПа и температуре t₁=400 ºС расширяется по адиабате до давления 0,05 МПа.
Найти, пользуясь диаграммой is, температуру и степень сухости для конечного состояния пара, а также адиабатный перепад теплоты.

Ответ: t₂=80⁰C; x₂=0,853; h₀=888 кДж/кг

Задача 388
5 кг водяного пара, параметры которого р₁=2 МПа и V₁=0,5 м³, расширяются адиабатно до давления р₂=0,2 МПа.
Определить конечный объем пара, степень сухости его и произведенную им работу.

Ответ: V₂=3,95 м³; x₂=0,862; L=1780 кДж

Решение задачи на 3х листах

Задача 394
Воздух при давлении p₁=0,1МПа и температуре t₁=15⁰C вытекает из резервуара.
Найти значение p₂, при котором теоретическая скорость адиабатного истечения будет равна критической, и величину этой скорости.

Ответ: p₂=0,0528 МПа; w_кр=310,5 м/с

Задача 402
Влажный пар с параметрами р₁=1,8 МПа и х₁=0,92 вытекает в среду с давлением р₂=1,2 МПа; площадь выходного сечения сопла f=20 мм². Определить теоретическую скорость при адиабатном истечении пара и его секундный расход.

Ответ: w₂=379,5 м/с; m=0,052 кг/с

Задача 413
Пар при давлении p₁ =1,2 МПа и x₁ =0,9 дросселируется до p₂ =0,1 МПа.
Определить конечную сухость пара.

Ответ: x₂=0,96

Задача 414
До какого давления необходимо дросселировать пар при р₁=6 МПа и х₁=0,96, чтобы он стал сухим насыщенным?

Ответ: p₂=0,26 МПа

Задача 415
Пар при давлении р₁=2 МПа и х₁=0,9 дросселируется до р₂=0,8 МПа.
Определить состояние пара в конце дросселирования.

Ответ: x₂=0,921

Задача 416
Пар при давлении р₁=10 МПа и t₁=320 ºС дросселируется до р₂=3 МПа.
Определить параметры конечного состояния и изменение температуры пара.

Ответ: x₂=0,99; Δt=85⁰C

Задача 417
Отработавший пар из паровой турбины поступает в конденсатор в количестве 125 т/ч. Состояние отработавшего пара р₂=0,0045 МПа и х=0,89.
Определить диаметр входного патрубка конденсатора, если скорость пара в нем ω=120 м/c.

Ответ: d=3,21 м

Решение задачи на 2х листах

Задача 418
Найти площадь минимального и выходного сечений сопла Лаваля, если известны параметры пара перед соплом: р₁=0,1 МПа, t₁=300 ºС. Давление за соплом р₂=0,25 МПа. Расход пара через сопло М=720 кг/ч. Скоростной коэффициент φ=0,94.

Ответ: f_min=1650 мм²; f_max=2100 мм²

Решение задачи на 4х листах

Задача 419
В паровую турбину подается пар со следующими параметрами: р₁=5,9 МПа, t₁=400 ºС. В клапанах турбины пар дросселируется до 5,4 МПа и поступает в расширяющиеся сопла, давление за которыми р₂=0,98 МПа. Расход пара через одно сопло М=8000 кг/ч. Скоростной коэффициент φ=0,94.
Определить площади минимального и выходного сечений.

Ответ: f_min=355 мм²; f_max=546 мм²

Решение задачи на 4-х листах

Задача 420
По паропроводу течет влажный пар, параметры которого р₁ =1 МПа и х₁=0,98. Часть пара через дроссельный вентиль перепускается в паропровод, давление в котором р₂=0,12 МПа.
Определить состояние пара в паропроводе низкого давления.

Ответ: пар перегретый, t₂=130⁰C

Задача 422
Определить термический к.п.д. цикла Ренкина, если p₁=6 МПа и t₁=450⁰C, p₂=0,004 МПа

Ответ: n_t=40,2%

Решение задачи на 2х листах

Задача 423
Сравнить термический к.п.д. идеальных циклов, работающих при одинаковых начальных и конечных давлениях p₁=2 МПа и p₂=0,02 МПа, если в одном случае пар влажный со степенью сухости x=0,9, в другом сухой насыщенный и в третьем перегретый с температурой t₁=300⁰С.

Ответ: 1) n_t=0,269; 2) n_t=0,278 3) n_t=0,289

Решение задачи на 3-х листах

Задача 424
Определить работу 1 кг пара в цикле Ренкина, если p₁=2 МПа, t₁=450⁰C и p₂=0,004 МПа. Изобразить данный цикл в диаграммах pv, Ts и is

Ответ: l₀=1161 кДж/кг

Решение задачи на 3х страницах

Задача 425
Найти термический КПД и мощность паровой машины, работающей по циклу Ренкина при следующих условиях: при впуске пар имеет давление р₁=1,5 МПа и температуру t₁=300⁰С; давление пара при выпуске р₂ =0,01 МПа, часовой расход пара составляет 940 кг/ч.

Ответ: n_t=0,296; N=220 кВт

Решение задачи на 2х страницах

Задача 429
Определить абсолютный внутренний к.п.д. паровой турбины, работающей при начальных параметрах: p₁=9МПа и t₁=480⁰C и конечном давлении p₂=0,004 МПА, если известно, что относительный внутренний к.п.д. турбины n=0,82.

Ответ: n_i=0,344

Задача 430
Определить экономию, которую дает применение паровых турбин с начальными параметрами p₁=3,5 МПа, t₁=435⁰С по сравнению с турбинами, имеющими начальные параметры p₁ =2,9 МПа t₁ = 400⁰С.
Давление в конденсаторе для обеих турбин принять равным p₂=0,004 МПа. Относительный эффективный к. п. д. обеих турбин принять одинаковым и равным η_e=0,8 (относительный эффективный к.п.д. турбин η_e=η_oiηм).

Ответ: 3,08%

Задача 431
На электростанции сжигается топливо с теплотой сгорания Q^p_н. Определить удельный расход топлива на 1 кВт·ч, если известны следующие данные: η_к.у=0,8; η_п=0,97; η_t=0,4; η_oi=0,82; η_м=0,98; η_г=0,97.
Определить также удельный расход теплоты на 1 кВт·ч.

Ответ: q=14,9 МДж/(кВт·ч), b=0,498 кг/(кВт·ч)

Задача 433
Паровая турбина мощностью N=25 МВт работает при начальных параметрах р₁=3,5 МПа и t₁=400⁰С. Конечное давление пара р₂=0,004 МПа.
Определить часовой расход топлива при полной нагрузке паровой турбины, если к. п. д. котельной установки η_к.у=0,82, теплота сгорания топлива Q^p_н=41870 кДж/кг, а температура питательной воды t_п.в=88⁰С. Считать, что турбина работает по циклу Ренкина.

Ответ: B=6438 кг/ч

Решение задачи на 3х листах

Задача 434
Турбины высокого давления мощностью N=100000 кВт работают при р₁=9 МПа и t₁=480⁰С, р₂=0,004 МПа. Определить термический к.п.д. цикла Ренкина для данных параметров и достигнутое улучшение термического к.п.д. по сравнению с циклом Ренкина для параметров пара: р₁=2,9 МПа, t₁=400⁰С; р₂=0,004 МПа.

Ответ: n_t=42,1%, e=14,4%

Решение задачи на 3х листах

Задача 452
Воздушная холодильная установка имеет холодопроизводительность Q₀=837 МДж/ч. Состояние воздуха, всасываемого компрессором, характеризуется давлением p₁=0,1 МПа и температурой t₁=-10⁰С. Давление воздуха после сжатия p₂ =0,4 МПа. Температура воздуха, поступающего в расширительный цилиндр, равна 20⁰С.
Определить теоретическую мощность двигателя компрессора и расширительного цилиндра, холодильный коэффициент установки, расход холодильного агента (воздуха), а также количество теплоты, передаваемой охлаждающей воде.

Ответ: N_дв=113 кВт; N_к=451 кВт; N_р.ц=338 кВт; e=2,06, M_в=12650 кг/ч; Q=1242 МДж/ч

Задача 453
Холодопроизводительность воздушной холодильной установки Q=83,7 МДж/ч. Определить ее холодильный коэффициент и потребляемую теоретическую мощность двигателя, если известно, что максимальное давление воздуха в установке p₂=0,5 МПа, минимальное давление p₁=0,11 МПА, температура воздуха в начале сжатия t₁=0⁰C, а при выходе из охладителя t₃=20⁰C. Сжатие и расширение воздуха принять политропными с показателем политропы n=1,28.

Ответ: e=2,56, N_дв=9,1 кВт

Решение задачи на 4х листах

Задача 455
В схеме аммиачной холодильной установки, приведенной в предыдущей задаче, расширительный цилиндр заменяется редукционным вентилем. Определить новое значение холодильного коэффициента ε и сравнит его с ε для схемы с расширительным цилиндром.

Ответ: ε'=8,17, ε'/ε=0,927

Решение задачи на 4х листах

Задача 459
Теоретическая мощность аммиачного компрессора холодильной установки составляет 50 кВт. Температура испарения аммиака t₁=5⁰C. Из компрессора пар аммиака выходит сухим насыщенным при температуре t₂=25⁰C. Температура жидкого аммиака понижается в редукционном вентиле.
Определить холодопроизводительность 1 кг аммиака и часовую холодопроизводительность всей установки.

Ответ: q₀=1040 кДж/кг, Q=1475 МДж/ч

Решение задачи на 3х листах

Задача 460
Компрессор углекислотной холодильной установки всасывает сухой пар и сжимает его по адиабате. Температура испарения углекислоты t₁=-10⁰C, а температура конденсации t₃=20⁰C. После конденсации жидкая углекислота расширяется в редукционном вентиле.
Определить тепловую нагрузку конденсатора, если холодопроизводительность углекислотной установки равна 419 МДж/ч. Представить цикл в диаграмме Ts.

Ответ: Q=52,34 МДж/ч

Решение задачи на 3х листах

Задача 461
В углекислотной холодильной установке с регулирующим вентилем компрессор всасывает сухой пар и сжимает его по адиабате так, что его энтальпия становится равной 700 кДж/кг. Температура испарения углекислоты t₁=-20⁰C, а температура ее конденсации t₃=20⁰C. Определить часовой расход углекислого газа и теоретическую мощность двигателя, если холодопроизводительность установки Q=502,4 МДж/ч.

Ответ: М_в=2810 кг/ч, N_теор=34,3 кВт

Решение задачи на 3х листах

Задача 463
Из испарителя аммиачной холодильной установки пар выходит сухим насыщенным при температуре t₁=-20⁰C. Температура адиабатного сжатия аммиачного пара t₂=125⁰C. Пройдя через конденсатор и переохладитель, пар превращается в жидкий аммиак с температурой t=15⁰C. Принимая производительность холодильной установки Q=290,7 кДж/с, провести сравнение данной установки с установкой, работающей без переохлаждения, определив для них холодопроизводительность 1кг аммиака, часовой количество аммиака, холодильный коэффициент и теоретическую мощность двигателя холодильной машины. Задачу решить, пользуясь диаграммой Ts.

Ответ: 1)q₂=1167,3 кДж/кг; M_a=897 кг/ч; ε=4,36; N=66,7 кВт

2)q₂=1167,3 кДж/кг; M_a=897 кг/ч; ε=4б57; N=63,7кВт

Решение задачи на 4х листах

Задача 464
Аммиачная холодильная установка должна производить 500 кг/ч льда при 0℃ из воды, имеющей температуру 20℃. Компрессор этой установки всасывает пар аммиака при температуре – 10℃ и степени сухости х=0,98 и сжимает его адиабатно до давления 1 МПа. Из компрессора пар аммиака поступает в конденсатор, конденсируется в нем, причем жидкий аммиак переохлаждается до 15℃. После дросселирования аммиак поступает в испаритель, где он испаряется при температуре – 10℃ и вновь всасывается компрессором.
Определить часовой расход аммиака, холодопроизводительность установки, количество теплоты, отводимой в конденсаторе охлаждающей водой, степень сухости аммиака в конце дросселирования и теоретическую мощность двигателя для привода компрессора. Представить цикл в диаграмме Ts. Сравнить значение холодильных коэффициентов данного цикла и цикла Карно, осуществляемого в том же интервале температур. Теплоту плавления льда принять равной 331 кДж/кг.

Ответ: M_a=176 кг/ч; Q=57,6 кДж/с; Q_охл.в=66,4 кДж/с; x₁=9%; N_t=8,9 кВт; ε=7б27; ε_к=7б51

Решение задачи на 6 листах

Задача 466
Определить абсолютную влажность воздуха, если парциальное давление пара в нем р=0,03 МПа, а температура воздуха t=80⁰С. Показание барометра В=99325 Па (745 мм рт. ст.).

Ответ: p=0,185 кг/м³

Задача 472
Состояние влажного воздуха характеризуется температурой t=25ºС и относительной влажностью φ=0,8. Барометрическое давление В=99325 Па (745 мм рт. ст.).
Найти парциальное давление пара в воздухе и его влагосодержание.

Ответ: p_n=2533 Па,  d=0,0163 кг/кг