UNIVERSITATEA TEHNICĂ A MOLDOVEI

Catedra Alimentări cu căldură şi gaze ventilaţierdquo

SARCINA pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I

pentru studenţii specialităţii 5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze

ventilaţie

CHIŞINĂU 2008

Alcătuitor conf univ dr V Gonciaruc

Redactor responsabil conf univ dr C Ţuleanu

Recenzent conf univ dr P Vacircrlan

UTM2008

GENERALITAŢI

Programa cursului Termotehnica I (Termodinamica tehnică)

prevede o lucrare grafică şi de calcul atacirct pentru studenţii cu studiul la

secţia de zi cacirct şi pentru studenţii la secţia fără frecvenţă

Lucrările trebuie icircndeplinite icircn caiete aparte cu icircnscrierea

obligatorie a condiţiilor si respectarea următoarelor cerinţe

- de arătat relaţiile din care se determina valorile necunoscute

- de indicat unităţile de masura pentru toate mărimile

- toate calculele matematice intermediare se efectuează cu

precizia de cel puţin trei cifre semnificative

- de trasat graficele numai pe foaie milimetrica de formatul

A4 indicacircnd pe axele de coordonate scările lor Scara

trebuie aleasă icircn aşa mod ca graficul să ocupe tot spaţiul de

lucru icircntre axele de coordonate

Icircn lucrare varianta se alege după ultima cifră a codului iar

valorile ndash după penultima cifră codul fiind format din ultimile două

cifre a numărului carnetului de note Indicaţiile metodice pentru

rezolvarea problemelor şi materialelor informativ sunt date icircn [12]

Varianta 1

Problema 1 m kg de aer avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t1

0C parcurg

un proces izobar Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei icircn timpul

procesului

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s Pentru aer

considerat gaz perfect se cunosc R=28713 J(kg ∙grad)

cp=l01 kJ(kg ∙grad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mkg 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p bar 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t10C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 m3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Problema 2

Icircntr-un recipient avacircnd capacitatea de V m3 se găsesc m kg vapori

de apă la presiunea p1 bar Aburul se răceşte pacircnă la temperatura t2 0CSă se determine

1) Parametrii stărilor iniţială şi finală

2) Căldura cedată prin răcirea vaporilor

3) Să se reprezinte procesul icircn diagrama i ndash s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V m3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

mkg 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 bar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Problema 3 O instalaţie pentru uscarea unui material de construcţie produce

mmat kgs material uscat Umiditatea materialului raportată la masa

uscată scade icircn timpul procesului cu 15 Aerul exterior utilizat pentru

uscare are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit

pacircnă la temperatura t2 0C La ieşirea din instalaţie aerul are temperatura

t3 0C Să se determine

1) Cantitatea de apă extrasă orar din material

2) Parametrii aerului la ieşirea din uscător

3) Debitul de aer ce trebuie utilizat icircn instalaţie

4) Cantitatea de căldură necesară pentru icircncălzirea aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mmatkgs 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Problema 4

Prin orificiul unui rezervor curge aer care se destinde adiabatic

de la presiunea p1 bar pacircnă la presiunea p 2 bar Aerul are temperatura t1

0C la intrarea icircn orificiuSă se determine

1) Regimul de curgere a aerului la ieşirea din orificiu

2) Viteza teoretică la ieşire

3) Temperatura aerului la ieşirea din orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 bar 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Problema 5

Un compresor cu piston fără spaţiu mort aspiră 900 m3 Nh aer cu temperatura t1

0C şi presiunea p1 bar pe care icircl refulează la

presiunea p2 bar Să se calculeze

1) Puterea de antrenare a compresorului dacă randamentul mecanic η=092

2) Temperatura de refulare a aerului

3) Reprezentarea procesului icircn diagramele T-s şi p-v pentru următoarele situaţii

a) Comprimare izotermă

b) Comprimare politropică cu n=43

c) Comprimare adiabatică

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

p1 bar 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

p2 bar 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Varianta 2

Problema 1

O cantitate de oxigen care ocupă volumul V1 la presiuna p1 şi

temperatura t1 se icircncălzeşte izocor pacircnă la temperatura t2 Să se calculeze

1) Starea finală a gazului

2) Căldura comunicată icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei icircn timpul

procesului

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Căldura masică specifică a gazului se consideră variabilă cu

temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 dm3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 bar 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă volumul Vm3 la presiunea p1 bar se icircncălzesc icircntr-un proces izocor pacircnă la presiunea p2 bar Să se

determine titlul final al vaporilor şi căldura comunicată icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V m3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 bar 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 bar 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Problema 3

Un uscător tunel foloseşte aer exterior avacircnd la intrare

temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 care este icircncălzit şi

transportat icircn camera de uscare de unde este refulat la temperatura t30C

şi umiditatea relativă φ3 Icircn timpul uscării din materialul umed se

elimină orar mapă kg apă Să se determine

1) Debitul de aer care circulă prin uscător

2) Consumul de căldură al instalaţiei

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mapă kgh 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Problema 4

Icircntr-un recipient se află oxigen la presiunea p1 bar şi temperatura

t10C care se scurge prin orificiul unui robinet cu diametrul de 10

mm icircn mediul cu presiunea p2 bar Să se determine 1) Regimul de scurgere a gazului la ieşirea din orificiu

2) Viteza teoretică de scurgere

3) Debitul masic de oxigen 4) Temperatura gazului la ieşirea din orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t10C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 bar 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Problema 5 Un compresor cu piston fără spaţiu mort aspiră V m3s aer la

presiunea p1 bar şi temperatura t10C pe care icircl comprimă icircn două

trepte pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd comprimarea politropică cu indicele n=43 să se determine

1) Lucrul mecanic la comprimarea icircntr-o singură treaptă

2) Lucrul mecanic la comprimarea icircn două trepte cu răcirea intermediară a aerului pacircnă la temperatura iniţială

3) Economia de lucru mecanic

4) Debitul apei de răcire icircn cazul răcirii intermediare dacă temperatura apei creşte cu Δt=100C

5) Reprezentarea procesului icircn diagramele p-v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V m3s 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 bar 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 bar 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Varianta 3

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată izoterm pacircnă cicircnd volumul creşte de 3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713

J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 bar 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C se

icircncălzesc icircntr-un proces izobar pacircnă la temperatura t2 0C Să se

determine cantitatea de căldură comunicată lucrul mecanic

efectuat variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Problema 3 Icircntr-o instalaţie de climatizare circulă maer kg s aer cu

temperatura la intrare t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Aerul este

umidificat prin stropire cu apă rece pacircnă ce umiditatea sa devine φ2 Să se determine

1) Cantitatea de apă preluată de aer icircntr-o oră

2) Temperatura aerului la ieşirea din umidificator

3) Fluxul termic preluat de la aer

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Problema 4

Printr-un ajutaj convergent curge aer care se destinde adiabatic

de la presiunea p1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Temperatura aerului la

intrare icircn ajutaj este t10C Să se determine

1) Regimul de scurgere a aerului la ieşirea din ajutaj

2) Viteza aerului la ieşire din ajutaj

3) Temperatura aerului la ieşire din ajutaj

4) Debitul de aer ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este de 20 mm2

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 bar 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Problema 5 Cilindrarea unui motor cu ardere internă la presiune constantă

este de 25 dm3 raportul de comperie ε = 15 iar raportul de destindere

prealabilă ρ = 15 Motorul funcţionează icircn patru timpi cu turaţia n = 2800 rotmin

Aerul aspirat are presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C

Să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil dacă acesta are puterea

calorică inferioară Pci=4104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi

T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Varianta 4

Problema 1 m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

adiabatic cu exponentul k = 14 pacircnă cicircnd volumul creşte de 2 ori

Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R=28713 J(kggrad) cp=101 kJ

( kggrad) cv=715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 bar 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se dilată izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se determine parametrii

finali ai vaporilor căldura şi lucrul mecanic icircn proces precum şi variaţia

energiei interioare a vaporilor

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 m3kg

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de ventilare mecanică se amestecă m1 kgs aer

exterior cu temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 cu m2 kgs

aer interior cu temperatura t20C şi umiditatea relativă φ2 Să se

determine

1) Temperatura entalpia şi conţinutul de umiditate a amestecului

2) Economia de căldură ce se poate realiza faţă de situaţia cacircnd icircn instalaţie s-ar icircntroduce numai aer exterior care urmează să fie

icircncălzit

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 kgs 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 kgs 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Problema 4 Printr-un ajutaj convergent circulă azot avacircnd presiunea la

intrare p1 bar şi temperatura t10C Gazul se scurge icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza de scurgere

2) Debitul de gaz ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este

de 10 mm2 Se cunosc pentru azot R = 0297 kJ(kggrad) cp = 113 kJ(

kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 bar 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Problema 5

Motorul unei motociclete cu un singur cilindru avacircnd

spaţiul mort de 50 cm3 funcţionează icircn doi timpi după ciclul cu ardere la volum constant cu turaţia n = 4000 rotmin Raportul de

compresie este ε = 6 iar cel de creştere a presiunii λ = 25

Considericircnd că aspiraţia are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C şi că amestecul aer ndash combustibil precum ş i

gazele de ardere au caracterist icile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 60 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Varianta 5

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

politropic cu exponentul politropei n pacircnă cicircnd volumul creşte de

3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţiile energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad) k =

14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 bar 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se răcesc icircntr-un proces izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se

determine titlul final al vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi

lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 m3kg

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu temperatura t1

0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora

1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Problema 4

Pe conducta de evacuare a unui cazan de abur se montează

un ajutaj convergent avacircnd diametrul minim de 6 mm Aburul părăseşte cazanul la presiunea p 1 bar şi

temperatura t1 0C şi se scurge adiabat prin ajutaj icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza jetului de abur la ieşirea din ajutaj

2) Debitul de abur

Icircn rezolvare se va utiliza diagrama i-s pentru vaporii de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 bar 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Problema 5

Motorul cu ardere internă avacircnd cilindrarea de 850 cm3

funcţionează după ciclul cu ardere mixtă icircn patru timpi la o turaţie

n = 3850 rotmin Aspiraţia amestecului aer ndash combustibil are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 iar parametrii ciclului

sunt ε = 8 λ = 2 şi ρ = 175

Considericircnd că amestecul aer ndash combustibil şi gazele de ardere au proprietăţile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 70 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Varianta 6

Problema 1

Aerul cu volumul iniţia l V1 se dilată politropic de la presiunea p1 şi temperatura t1 pacircnă la presiunea p2 şi volumul V2

Să se determine exponentul politropic temperatura finală

cantitatea de căldură schimbată căldura specifică masică a

procesului variaţia energiei interioa re entalpiei şi entropiei şi

lucrul mecanic efectuat icircn proces Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad)

cv = 715 kJ( kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 bar 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 bar 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 m3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă la presiunea p1 bar volumul V1 m

3 se dilată izoterm pacircnă la volumul V2 m3

Să se determine lucrul mecanic la destindere căldura comunicată titlul

final al vaporilor variaţia energiei interioare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 bar 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Problema 3

O instalaţie de uscare funcţionează cu un debit de aer maer

kg s Pentru realizarea procesului de uscare aerul este iniţial icircncălzit cu o

baterie de icircncălzire cu un flux de căldură Q kW Aerul are la intrare temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Să se determine

1) Temperatura şi umiditatea relativă a aerului la ieşirea din

bateria de icircncălzire

2) Conţinutul de umiditate a aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Alcătuitor conf univ dr V Gonciaruc

Redactor responsabil conf univ dr C Ţuleanu

Recenzent conf univ dr P Vacircrlan

UTM2008

GENERALITAŢI

Programa cursului Termotehnica I (Termodinamica tehnică)

prevede o lucrare grafică şi de calcul atacirct pentru studenţii cu studiul la

secţia de zi cacirct şi pentru studenţii la secţia fără frecvenţă

Lucrările trebuie icircndeplinite icircn caiete aparte cu icircnscrierea

obligatorie a condiţiilor si respectarea următoarelor cerinţe

- de arătat relaţiile din care se determina valorile necunoscute

- de indicat unităţile de masura pentru toate mărimile

- toate calculele matematice intermediare se efectuează cu

precizia de cel puţin trei cifre semnificative

- de trasat graficele numai pe foaie milimetrica de formatul

A4 indicacircnd pe axele de coordonate scările lor Scara

trebuie aleasă icircn aşa mod ca graficul să ocupe tot spaţiul de

lucru icircntre axele de coordonate

Icircn lucrare varianta se alege după ultima cifră a codului iar

valorile ndash după penultima cifră codul fiind format din ultimile două

cifre a numărului carnetului de note Indicaţiile metodice pentru

rezolvarea problemelor şi materialelor informativ sunt date icircn [12]

Varianta 1

Problema 1 m kg de aer avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t1

0C parcurg

un proces izobar Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei icircn timpul

procesului

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s Pentru aer

considerat gaz perfect se cunosc R=28713 J(kg ∙grad)

cp=l01 kJ(kg ∙grad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mkg 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p bar 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t10C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 m3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Problema 2

Icircntr-un recipient avacircnd capacitatea de V m3 se găsesc m kg vapori

de apă la presiunea p1 bar Aburul se răceşte pacircnă la temperatura t2 0CSă se determine

1) Parametrii stărilor iniţială şi finală

2) Căldura cedată prin răcirea vaporilor

3) Să se reprezinte procesul icircn diagrama i ndash s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V m3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

mkg 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 bar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Problema 3 O instalaţie pentru uscarea unui material de construcţie produce

mmat kgs material uscat Umiditatea materialului raportată la masa

uscată scade icircn timpul procesului cu 15 Aerul exterior utilizat pentru

uscare are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit

pacircnă la temperatura t2 0C La ieşirea din instalaţie aerul are temperatura

t3 0C Să se determine

1) Cantitatea de apă extrasă orar din material

2) Parametrii aerului la ieşirea din uscător

3) Debitul de aer ce trebuie utilizat icircn instalaţie

4) Cantitatea de căldură necesară pentru icircncălzirea aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mmatkgs 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Problema 4

Prin orificiul unui rezervor curge aer care se destinde adiabatic

de la presiunea p1 bar pacircnă la presiunea p 2 bar Aerul are temperatura t1

0C la intrarea icircn orificiuSă se determine

1) Regimul de curgere a aerului la ieşirea din orificiu

2) Viteza teoretică la ieşire

3) Temperatura aerului la ieşirea din orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 bar 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Problema 5

Un compresor cu piston fără spaţiu mort aspiră 900 m3 Nh aer cu temperatura t1

0C şi presiunea p1 bar pe care icircl refulează la

presiunea p2 bar Să se calculeze

1) Puterea de antrenare a compresorului dacă randamentul mecanic η=092

2) Temperatura de refulare a aerului

3) Reprezentarea procesului icircn diagramele T-s şi p-v pentru următoarele situaţii

a) Comprimare izotermă

b) Comprimare politropică cu n=43

c) Comprimare adiabatică

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

p1 bar 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

p2 bar 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Varianta 2

Problema 1

O cantitate de oxigen care ocupă volumul V1 la presiuna p1 şi

temperatura t1 se icircncălzeşte izocor pacircnă la temperatura t2 Să se calculeze

1) Starea finală a gazului

2) Căldura comunicată icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei icircn timpul

procesului

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Căldura masică specifică a gazului se consideră variabilă cu

temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 dm3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 bar 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă volumul Vm3 la presiunea p1 bar se icircncălzesc icircntr-un proces izocor pacircnă la presiunea p2 bar Să se

determine titlul final al vaporilor şi căldura comunicată icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V m3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 bar 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 bar 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Problema 3

Un uscător tunel foloseşte aer exterior avacircnd la intrare

temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 care este icircncălzit şi

transportat icircn camera de uscare de unde este refulat la temperatura t30C

şi umiditatea relativă φ3 Icircn timpul uscării din materialul umed se

elimină orar mapă kg apă Să se determine

1) Debitul de aer care circulă prin uscător

2) Consumul de căldură al instalaţiei

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mapă kgh 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Problema 4

Icircntr-un recipient se află oxigen la presiunea p1 bar şi temperatura

t10C care se scurge prin orificiul unui robinet cu diametrul de 10

mm icircn mediul cu presiunea p2 bar Să se determine 1) Regimul de scurgere a gazului la ieşirea din orificiu

2) Viteza teoretică de scurgere

3) Debitul masic de oxigen 4) Temperatura gazului la ieşirea din orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t10C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 bar 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Problema 5 Un compresor cu piston fără spaţiu mort aspiră V m3s aer la

presiunea p1 bar şi temperatura t10C pe care icircl comprimă icircn două

trepte pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd comprimarea politropică cu indicele n=43 să se determine

1) Lucrul mecanic la comprimarea icircntr-o singură treaptă

2) Lucrul mecanic la comprimarea icircn două trepte cu răcirea intermediară a aerului pacircnă la temperatura iniţială

3) Economia de lucru mecanic

4) Debitul apei de răcire icircn cazul răcirii intermediare dacă temperatura apei creşte cu Δt=100C

5) Reprezentarea procesului icircn diagramele p-v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V m3s 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 bar 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 bar 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Varianta 3

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată izoterm pacircnă cicircnd volumul creşte de 3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713

J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 bar 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C se

icircncălzesc icircntr-un proces izobar pacircnă la temperatura t2 0C Să se

determine cantitatea de căldură comunicată lucrul mecanic

efectuat variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Problema 3 Icircntr-o instalaţie de climatizare circulă maer kg s aer cu

temperatura la intrare t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Aerul este

umidificat prin stropire cu apă rece pacircnă ce umiditatea sa devine φ2 Să se determine

1) Cantitatea de apă preluată de aer icircntr-o oră

2) Temperatura aerului la ieşirea din umidificator

3) Fluxul termic preluat de la aer

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Problema 4

Printr-un ajutaj convergent curge aer care se destinde adiabatic

de la presiunea p1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Temperatura aerului la

intrare icircn ajutaj este t10C Să se determine

1) Regimul de scurgere a aerului la ieşirea din ajutaj

2) Viteza aerului la ieşire din ajutaj

3) Temperatura aerului la ieşire din ajutaj

4) Debitul de aer ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este de 20 mm2

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 bar 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Problema 5 Cilindrarea unui motor cu ardere internă la presiune constantă

este de 25 dm3 raportul de comperie ε = 15 iar raportul de destindere

prealabilă ρ = 15 Motorul funcţionează icircn patru timpi cu turaţia n = 2800 rotmin

Aerul aspirat are presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C

Să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil dacă acesta are puterea

calorică inferioară Pci=4104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi

T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Varianta 4

Problema 1 m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

adiabatic cu exponentul k = 14 pacircnă cicircnd volumul creşte de 2 ori

Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R=28713 J(kggrad) cp=101 kJ

( kggrad) cv=715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 bar 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se dilată izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se determine parametrii

finali ai vaporilor căldura şi lucrul mecanic icircn proces precum şi variaţia

energiei interioare a vaporilor

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 m3kg

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de ventilare mecanică se amestecă m1 kgs aer

exterior cu temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 cu m2 kgs

aer interior cu temperatura t20C şi umiditatea relativă φ2 Să se

determine

1) Temperatura entalpia şi conţinutul de umiditate a amestecului

2) Economia de căldură ce se poate realiza faţă de situaţia cacircnd icircn instalaţie s-ar icircntroduce numai aer exterior care urmează să fie

icircncălzit

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 kgs 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 kgs 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Problema 4 Printr-un ajutaj convergent circulă azot avacircnd presiunea la

intrare p1 bar şi temperatura t10C Gazul se scurge icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza de scurgere

2) Debitul de gaz ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este

de 10 mm2 Se cunosc pentru azot R = 0297 kJ(kggrad) cp = 113 kJ(

kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 bar 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Problema 5

Motorul unei motociclete cu un singur cilindru avacircnd

spaţiul mort de 50 cm3 funcţionează icircn doi timpi după ciclul cu ardere la volum constant cu turaţia n = 4000 rotmin Raportul de

compresie este ε = 6 iar cel de creştere a presiunii λ = 25

Considericircnd că aspiraţia are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C şi că amestecul aer ndash combustibil precum ş i

gazele de ardere au caracterist icile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 60 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Varianta 5

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

politropic cu exponentul politropei n pacircnă cicircnd volumul creşte de

3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţiile energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad) k =

14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 bar 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se răcesc icircntr-un proces izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se

determine titlul final al vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi

lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 m3kg

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu temperatura t1

0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora

1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Problema 4

Pe conducta de evacuare a unui cazan de abur se montează

un ajutaj convergent avacircnd diametrul minim de 6 mm Aburul părăseşte cazanul la presiunea p 1 bar şi

temperatura t1 0C şi se scurge adiabat prin ajutaj icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza jetului de abur la ieşirea din ajutaj

2) Debitul de abur

Icircn rezolvare se va utiliza diagrama i-s pentru vaporii de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 bar 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Problema 5

Motorul cu ardere internă avacircnd cilindrarea de 850 cm3

funcţionează după ciclul cu ardere mixtă icircn patru timpi la o turaţie

n = 3850 rotmin Aspiraţia amestecului aer ndash combustibil are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 iar parametrii ciclului

sunt ε = 8 λ = 2 şi ρ = 175

Considericircnd că amestecul aer ndash combustibil şi gazele de ardere au proprietăţile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 70 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Varianta 6

Problema 1

Aerul cu volumul iniţia l V1 se dilată politropic de la presiunea p1 şi temperatura t1 pacircnă la presiunea p2 şi volumul V2

Să se determine exponentul politropic temperatura finală

cantitatea de căldură schimbată căldura specifică masică a

procesului variaţia energiei interioa re entalpiei şi entropiei şi

lucrul mecanic efectuat icircn proces Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad)

cv = 715 kJ( kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 bar 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 bar 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 m3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă la presiunea p1 bar volumul V1 m

3 se dilată izoterm pacircnă la volumul V2 m3

Să se determine lucrul mecanic la destindere căldura comunicată titlul

final al vaporilor variaţia energiei interioare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 bar 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Problema 3

O instalaţie de uscare funcţionează cu un debit de aer maer

kg s Pentru realizarea procesului de uscare aerul este iniţial icircncălzit cu o

baterie de icircncălzire cu un flux de căldură Q kW Aerul are la intrare temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Să se determine

1) Temperatura şi umiditatea relativă a aerului la ieşirea din

bateria de icircncălzire

2) Conţinutul de umiditate a aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

GENERALITAŢI

Programa cursului Termotehnica I (Termodinamica tehnică)

prevede o lucrare grafică şi de calcul atacirct pentru studenţii cu studiul la

secţia de zi cacirct şi pentru studenţii la secţia fără frecvenţă

Lucrările trebuie icircndeplinite icircn caiete aparte cu icircnscrierea

obligatorie a condiţiilor si respectarea următoarelor cerinţe

- de arătat relaţiile din care se determina valorile necunoscute

- de indicat unităţile de masura pentru toate mărimile

- toate calculele matematice intermediare se efectuează cu

precizia de cel puţin trei cifre semnificative

- de trasat graficele numai pe foaie milimetrica de formatul

A4 indicacircnd pe axele de coordonate scările lor Scara

trebuie aleasă icircn aşa mod ca graficul să ocupe tot spaţiul de

lucru icircntre axele de coordonate

Icircn lucrare varianta se alege după ultima cifră a codului iar

valorile ndash după penultima cifră codul fiind format din ultimile două

cifre a numărului carnetului de note Indicaţiile metodice pentru

rezolvarea problemelor şi materialelor informativ sunt date icircn [12]

Varianta 1

Problema 1 m kg de aer avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t1

0C parcurg

un proces izobar Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei icircn timpul

procesului

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s Pentru aer

considerat gaz perfect se cunosc R=28713 J(kg ∙grad)

cp=l01 kJ(kg ∙grad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mkg 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p bar 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t10C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 m3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Problema 2

Icircntr-un recipient avacircnd capacitatea de V m3 se găsesc m kg vapori

de apă la presiunea p1 bar Aburul se răceşte pacircnă la temperatura t2 0CSă se determine

1) Parametrii stărilor iniţială şi finală

2) Căldura cedată prin răcirea vaporilor

3) Să se reprezinte procesul icircn diagrama i ndash s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V m3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

mkg 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 bar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Problema 3 O instalaţie pentru uscarea unui material de construcţie produce

mmat kgs material uscat Umiditatea materialului raportată la masa

uscată scade icircn timpul procesului cu 15 Aerul exterior utilizat pentru

uscare are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit

pacircnă la temperatura t2 0C La ieşirea din instalaţie aerul are temperatura

t3 0C Să se determine

1) Cantitatea de apă extrasă orar din material

2) Parametrii aerului la ieşirea din uscător

3) Debitul de aer ce trebuie utilizat icircn instalaţie

4) Cantitatea de căldură necesară pentru icircncălzirea aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mmatkgs 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Problema 4

Prin orificiul unui rezervor curge aer care se destinde adiabatic

de la presiunea p1 bar pacircnă la presiunea p 2 bar Aerul are temperatura t1

0C la intrarea icircn orificiuSă se determine

1) Regimul de curgere a aerului la ieşirea din orificiu

2) Viteza teoretică la ieşire

3) Temperatura aerului la ieşirea din orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 bar 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Problema 5

Un compresor cu piston fără spaţiu mort aspiră 900 m3 Nh aer cu temperatura t1

0C şi presiunea p1 bar pe care icircl refulează la

presiunea p2 bar Să se calculeze

1) Puterea de antrenare a compresorului dacă randamentul mecanic η=092

2) Temperatura de refulare a aerului

3) Reprezentarea procesului icircn diagramele T-s şi p-v pentru următoarele situaţii

a) Comprimare izotermă

b) Comprimare politropică cu n=43

c) Comprimare adiabatică

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

p1 bar 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

p2 bar 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Varianta 2

Problema 1

O cantitate de oxigen care ocupă volumul V1 la presiuna p1 şi

temperatura t1 se icircncălzeşte izocor pacircnă la temperatura t2 Să se calculeze

1) Starea finală a gazului

2) Căldura comunicată icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei icircn timpul

procesului

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Căldura masică specifică a gazului se consideră variabilă cu

temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 dm3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 bar 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă volumul Vm3 la presiunea p1 bar se icircncălzesc icircntr-un proces izocor pacircnă la presiunea p2 bar Să se

determine titlul final al vaporilor şi căldura comunicată icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V m3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 bar 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 bar 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Problema 3

Un uscător tunel foloseşte aer exterior avacircnd la intrare

temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 care este icircncălzit şi

transportat icircn camera de uscare de unde este refulat la temperatura t30C

şi umiditatea relativă φ3 Icircn timpul uscării din materialul umed se

elimină orar mapă kg apă Să se determine

1) Debitul de aer care circulă prin uscător

2) Consumul de căldură al instalaţiei

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mapă kgh 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Problema 4

Icircntr-un recipient se află oxigen la presiunea p1 bar şi temperatura

t10C care se scurge prin orificiul unui robinet cu diametrul de 10

mm icircn mediul cu presiunea p2 bar Să se determine 1) Regimul de scurgere a gazului la ieşirea din orificiu

2) Viteza teoretică de scurgere

3) Debitul masic de oxigen 4) Temperatura gazului la ieşirea din orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t10C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 bar 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Problema 5 Un compresor cu piston fără spaţiu mort aspiră V m3s aer la

presiunea p1 bar şi temperatura t10C pe care icircl comprimă icircn două

trepte pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd comprimarea politropică cu indicele n=43 să se determine

1) Lucrul mecanic la comprimarea icircntr-o singură treaptă

2) Lucrul mecanic la comprimarea icircn două trepte cu răcirea intermediară a aerului pacircnă la temperatura iniţială

3) Economia de lucru mecanic

4) Debitul apei de răcire icircn cazul răcirii intermediare dacă temperatura apei creşte cu Δt=100C

5) Reprezentarea procesului icircn diagramele p-v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V m3s 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 bar 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 bar 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Varianta 3

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată izoterm pacircnă cicircnd volumul creşte de 3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713

J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 bar 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C se

icircncălzesc icircntr-un proces izobar pacircnă la temperatura t2 0C Să se

determine cantitatea de căldură comunicată lucrul mecanic

efectuat variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Problema 3 Icircntr-o instalaţie de climatizare circulă maer kg s aer cu

temperatura la intrare t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Aerul este

umidificat prin stropire cu apă rece pacircnă ce umiditatea sa devine φ2 Să se determine

1) Cantitatea de apă preluată de aer icircntr-o oră

2) Temperatura aerului la ieşirea din umidificator

3) Fluxul termic preluat de la aer

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Problema 4

Printr-un ajutaj convergent curge aer care se destinde adiabatic

de la presiunea p1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Temperatura aerului la

intrare icircn ajutaj este t10C Să se determine

1) Regimul de scurgere a aerului la ieşirea din ajutaj

2) Viteza aerului la ieşire din ajutaj

3) Temperatura aerului la ieşire din ajutaj

4) Debitul de aer ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este de 20 mm2

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 bar 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Problema 5 Cilindrarea unui motor cu ardere internă la presiune constantă

este de 25 dm3 raportul de comperie ε = 15 iar raportul de destindere

prealabilă ρ = 15 Motorul funcţionează icircn patru timpi cu turaţia n = 2800 rotmin

Aerul aspirat are presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C

Să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil dacă acesta are puterea

calorică inferioară Pci=4104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi

T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Varianta 4

Problema 1 m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

adiabatic cu exponentul k = 14 pacircnă cicircnd volumul creşte de 2 ori

Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R=28713 J(kggrad) cp=101 kJ

( kggrad) cv=715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 bar 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se dilată izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se determine parametrii

finali ai vaporilor căldura şi lucrul mecanic icircn proces precum şi variaţia

energiei interioare a vaporilor

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 m3kg

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de ventilare mecanică se amestecă m1 kgs aer

exterior cu temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 cu m2 kgs

aer interior cu temperatura t20C şi umiditatea relativă φ2 Să se

determine

1) Temperatura entalpia şi conţinutul de umiditate a amestecului

2) Economia de căldură ce se poate realiza faţă de situaţia cacircnd icircn instalaţie s-ar icircntroduce numai aer exterior care urmează să fie

icircncălzit

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 kgs 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 kgs 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Problema 4 Printr-un ajutaj convergent circulă azot avacircnd presiunea la

intrare p1 bar şi temperatura t10C Gazul se scurge icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza de scurgere

2) Debitul de gaz ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este

de 10 mm2 Se cunosc pentru azot R = 0297 kJ(kggrad) cp = 113 kJ(

kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 bar 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Problema 5

Motorul unei motociclete cu un singur cilindru avacircnd

spaţiul mort de 50 cm3 funcţionează icircn doi timpi după ciclul cu ardere la volum constant cu turaţia n = 4000 rotmin Raportul de

compresie este ε = 6 iar cel de creştere a presiunii λ = 25

Considericircnd că aspiraţia are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C şi că amestecul aer ndash combustibil precum ş i

gazele de ardere au caracterist icile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 60 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Varianta 5

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

politropic cu exponentul politropei n pacircnă cicircnd volumul creşte de

3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţiile energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad) k =

14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 bar 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se răcesc icircntr-un proces izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se

determine titlul final al vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi

lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 m3kg

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu temperatura t1

0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora

1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Problema 4

Pe conducta de evacuare a unui cazan de abur se montează

un ajutaj convergent avacircnd diametrul minim de 6 mm Aburul părăseşte cazanul la presiunea p 1 bar şi

temperatura t1 0C şi se scurge adiabat prin ajutaj icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza jetului de abur la ieşirea din ajutaj

2) Debitul de abur

Icircn rezolvare se va utiliza diagrama i-s pentru vaporii de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 bar 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Problema 5

Motorul cu ardere internă avacircnd cilindrarea de 850 cm3

funcţionează după ciclul cu ardere mixtă icircn patru timpi la o turaţie

n = 3850 rotmin Aspiraţia amestecului aer ndash combustibil are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 iar parametrii ciclului

sunt ε = 8 λ = 2 şi ρ = 175

Considericircnd că amestecul aer ndash combustibil şi gazele de ardere au proprietăţile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 70 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Varianta 6

Problema 1

Aerul cu volumul iniţia l V1 se dilată politropic de la presiunea p1 şi temperatura t1 pacircnă la presiunea p2 şi volumul V2

Să se determine exponentul politropic temperatura finală

cantitatea de căldură schimbată căldura specifică masică a

procesului variaţia energiei interioa re entalpiei şi entropiei şi

lucrul mecanic efectuat icircn proces Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad)

cv = 715 kJ( kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 bar 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 bar 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 m3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă la presiunea p1 bar volumul V1 m

3 se dilată izoterm pacircnă la volumul V2 m3

Să se determine lucrul mecanic la destindere căldura comunicată titlul

final al vaporilor variaţia energiei interioare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 bar 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Problema 3

O instalaţie de uscare funcţionează cu un debit de aer maer

kg s Pentru realizarea procesului de uscare aerul este iniţial icircncălzit cu o

baterie de icircncălzire cu un flux de căldură Q kW Aerul are la intrare temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Să se determine

1) Temperatura şi umiditatea relativă a aerului la ieşirea din

bateria de icircncălzire

2) Conţinutul de umiditate a aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Varianta 1

Problema 1 m kg de aer avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t1

0C parcurg

un proces izobar Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei icircn timpul

procesului

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s Pentru aer

considerat gaz perfect se cunosc R=28713 J(kg ∙grad)

cp=l01 kJ(kg ∙grad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mkg 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p bar 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t10C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 m3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Problema 2

Icircntr-un recipient avacircnd capacitatea de V m3 se găsesc m kg vapori

de apă la presiunea p1 bar Aburul se răceşte pacircnă la temperatura t2 0CSă se determine

1) Parametrii stărilor iniţială şi finală

2) Căldura cedată prin răcirea vaporilor

3) Să se reprezinte procesul icircn diagrama i ndash s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V m3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

mkg 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 bar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Problema 3 O instalaţie pentru uscarea unui material de construcţie produce

mmat kgs material uscat Umiditatea materialului raportată la masa

uscată scade icircn timpul procesului cu 15 Aerul exterior utilizat pentru

uscare are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit

pacircnă la temperatura t2 0C La ieşirea din instalaţie aerul are temperatura

t3 0C Să se determine

1) Cantitatea de apă extrasă orar din material

2) Parametrii aerului la ieşirea din uscător

3) Debitul de aer ce trebuie utilizat icircn instalaţie

4) Cantitatea de căldură necesară pentru icircncălzirea aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mmatkgs 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Problema 4

Prin orificiul unui rezervor curge aer care se destinde adiabatic

de la presiunea p1 bar pacircnă la presiunea p 2 bar Aerul are temperatura t1

0C la intrarea icircn orificiuSă se determine

1) Regimul de curgere a aerului la ieşirea din orificiu

2) Viteza teoretică la ieşire

3) Temperatura aerului la ieşirea din orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 bar 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Problema 5

Un compresor cu piston fără spaţiu mort aspiră 900 m3 Nh aer cu temperatura t1

0C şi presiunea p1 bar pe care icircl refulează la

presiunea p2 bar Să se calculeze

1) Puterea de antrenare a compresorului dacă randamentul mecanic η=092

2) Temperatura de refulare a aerului

3) Reprezentarea procesului icircn diagramele T-s şi p-v pentru următoarele situaţii

a) Comprimare izotermă

b) Comprimare politropică cu n=43

c) Comprimare adiabatică

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

p1 bar 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

p2 bar 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Varianta 2

Problema 1

O cantitate de oxigen care ocupă volumul V1 la presiuna p1 şi

temperatura t1 se icircncălzeşte izocor pacircnă la temperatura t2 Să se calculeze

1) Starea finală a gazului

2) Căldura comunicată icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei icircn timpul

procesului

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Căldura masică specifică a gazului se consideră variabilă cu

temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 dm3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 bar 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă volumul Vm3 la presiunea p1 bar se icircncălzesc icircntr-un proces izocor pacircnă la presiunea p2 bar Să se

determine titlul final al vaporilor şi căldura comunicată icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V m3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 bar 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 bar 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Problema 3

Un uscător tunel foloseşte aer exterior avacircnd la intrare

temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 care este icircncălzit şi

transportat icircn camera de uscare de unde este refulat la temperatura t30C

şi umiditatea relativă φ3 Icircn timpul uscării din materialul umed se

elimină orar mapă kg apă Să se determine

1) Debitul de aer care circulă prin uscător

2) Consumul de căldură al instalaţiei

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mapă kgh 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Problema 4

Icircntr-un recipient se află oxigen la presiunea p1 bar şi temperatura

t10C care se scurge prin orificiul unui robinet cu diametrul de 10

mm icircn mediul cu presiunea p2 bar Să se determine 1) Regimul de scurgere a gazului la ieşirea din orificiu

2) Viteza teoretică de scurgere

3) Debitul masic de oxigen 4) Temperatura gazului la ieşirea din orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t10C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 bar 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Problema 5 Un compresor cu piston fără spaţiu mort aspiră V m3s aer la

presiunea p1 bar şi temperatura t10C pe care icircl comprimă icircn două

trepte pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd comprimarea politropică cu indicele n=43 să se determine

1) Lucrul mecanic la comprimarea icircntr-o singură treaptă

2) Lucrul mecanic la comprimarea icircn două trepte cu răcirea intermediară a aerului pacircnă la temperatura iniţială

3) Economia de lucru mecanic

4) Debitul apei de răcire icircn cazul răcirii intermediare dacă temperatura apei creşte cu Δt=100C

5) Reprezentarea procesului icircn diagramele p-v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V m3s 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 bar 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 bar 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Varianta 3

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată izoterm pacircnă cicircnd volumul creşte de 3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713

J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 bar 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C se

icircncălzesc icircntr-un proces izobar pacircnă la temperatura t2 0C Să se

determine cantitatea de căldură comunicată lucrul mecanic

efectuat variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Problema 3 Icircntr-o instalaţie de climatizare circulă maer kg s aer cu

temperatura la intrare t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Aerul este

umidificat prin stropire cu apă rece pacircnă ce umiditatea sa devine φ2 Să se determine

1) Cantitatea de apă preluată de aer icircntr-o oră

2) Temperatura aerului la ieşirea din umidificator

3) Fluxul termic preluat de la aer

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Problema 4

Printr-un ajutaj convergent curge aer care se destinde adiabatic

de la presiunea p1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Temperatura aerului la

intrare icircn ajutaj este t10C Să se determine

1) Regimul de scurgere a aerului la ieşirea din ajutaj

2) Viteza aerului la ieşire din ajutaj

3) Temperatura aerului la ieşire din ajutaj

4) Debitul de aer ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este de 20 mm2

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 bar 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Problema 5 Cilindrarea unui motor cu ardere internă la presiune constantă

este de 25 dm3 raportul de comperie ε = 15 iar raportul de destindere

prealabilă ρ = 15 Motorul funcţionează icircn patru timpi cu turaţia n = 2800 rotmin

Aerul aspirat are presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C

Să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil dacă acesta are puterea

calorică inferioară Pci=4104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi

T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Varianta 4

Problema 1 m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

adiabatic cu exponentul k = 14 pacircnă cicircnd volumul creşte de 2 ori

Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R=28713 J(kggrad) cp=101 kJ

( kggrad) cv=715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 bar 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se dilată izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se determine parametrii

finali ai vaporilor căldura şi lucrul mecanic icircn proces precum şi variaţia

energiei interioare a vaporilor

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 m3kg

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de ventilare mecanică se amestecă m1 kgs aer

exterior cu temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 cu m2 kgs

aer interior cu temperatura t20C şi umiditatea relativă φ2 Să se

determine

1) Temperatura entalpia şi conţinutul de umiditate a amestecului

2) Economia de căldură ce se poate realiza faţă de situaţia cacircnd icircn instalaţie s-ar icircntroduce numai aer exterior care urmează să fie

icircncălzit

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 kgs 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 kgs 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Problema 4 Printr-un ajutaj convergent circulă azot avacircnd presiunea la

intrare p1 bar şi temperatura t10C Gazul se scurge icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza de scurgere

2) Debitul de gaz ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este

de 10 mm2 Se cunosc pentru azot R = 0297 kJ(kggrad) cp = 113 kJ(

kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 bar 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Problema 5

Motorul unei motociclete cu un singur cilindru avacircnd

spaţiul mort de 50 cm3 funcţionează icircn doi timpi după ciclul cu ardere la volum constant cu turaţia n = 4000 rotmin Raportul de

compresie este ε = 6 iar cel de creştere a presiunii λ = 25

Considericircnd că aspiraţia are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C şi că amestecul aer ndash combustibil precum ş i

gazele de ardere au caracterist icile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 60 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Varianta 5

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

politropic cu exponentul politropei n pacircnă cicircnd volumul creşte de

3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţiile energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad) k =

14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 bar 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se răcesc icircntr-un proces izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se

determine titlul final al vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi

lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 m3kg

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu temperatura t1

0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora

1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Problema 4

Pe conducta de evacuare a unui cazan de abur se montează

un ajutaj convergent avacircnd diametrul minim de 6 mm Aburul părăseşte cazanul la presiunea p 1 bar şi

temperatura t1 0C şi se scurge adiabat prin ajutaj icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza jetului de abur la ieşirea din ajutaj

2) Debitul de abur

Icircn rezolvare se va utiliza diagrama i-s pentru vaporii de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 bar 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Problema 5

Motorul cu ardere internă avacircnd cilindrarea de 850 cm3

funcţionează după ciclul cu ardere mixtă icircn patru timpi la o turaţie

n = 3850 rotmin Aspiraţia amestecului aer ndash combustibil are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 iar parametrii ciclului

sunt ε = 8 λ = 2 şi ρ = 175

Considericircnd că amestecul aer ndash combustibil şi gazele de ardere au proprietăţile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 70 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Varianta 6

Problema 1

Aerul cu volumul iniţia l V1 se dilată politropic de la presiunea p1 şi temperatura t1 pacircnă la presiunea p2 şi volumul V2

Să se determine exponentul politropic temperatura finală

cantitatea de căldură schimbată căldura specifică masică a

procesului variaţia energiei interioa re entalpiei şi entropiei şi

lucrul mecanic efectuat icircn proces Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad)

cv = 715 kJ( kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 bar 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 bar 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 m3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă la presiunea p1 bar volumul V1 m

3 se dilată izoterm pacircnă la volumul V2 m3

Să se determine lucrul mecanic la destindere căldura comunicată titlul

final al vaporilor variaţia energiei interioare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 bar 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Problema 3

O instalaţie de uscare funcţionează cu un debit de aer maer

kg s Pentru realizarea procesului de uscare aerul este iniţial icircncălzit cu o

baterie de icircncălzire cu un flux de căldură Q kW Aerul are la intrare temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Să se determine

1) Temperatura şi umiditatea relativă a aerului la ieşirea din

bateria de icircncălzire

2) Conţinutul de umiditate a aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

uscată scade icircn timpul procesului cu 15 Aerul exterior utilizat pentru

uscare are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit

pacircnă la temperatura t2 0C La ieşirea din instalaţie aerul are temperatura

t3 0C Să se determine

1) Cantitatea de apă extrasă orar din material

2) Parametrii aerului la ieşirea din uscător

3) Debitul de aer ce trebuie utilizat icircn instalaţie

4) Cantitatea de căldură necesară pentru icircncălzirea aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mmatkgs 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Problema 4

Prin orificiul unui rezervor curge aer care se destinde adiabatic

de la presiunea p1 bar pacircnă la presiunea p 2 bar Aerul are temperatura t1

0C la intrarea icircn orificiuSă se determine

1) Regimul de curgere a aerului la ieşirea din orificiu

2) Viteza teoretică la ieşire

3) Temperatura aerului la ieşirea din orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 bar 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Problema 5

Un compresor cu piston fără spaţiu mort aspiră 900 m3 Nh aer cu temperatura t1

0C şi presiunea p1 bar pe care icircl refulează la

presiunea p2 bar Să se calculeze

1) Puterea de antrenare a compresorului dacă randamentul mecanic η=092

2) Temperatura de refulare a aerului

3) Reprezentarea procesului icircn diagramele T-s şi p-v pentru următoarele situaţii

a) Comprimare izotermă

b) Comprimare politropică cu n=43

c) Comprimare adiabatică

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

p1 bar 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

p2 bar 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Varianta 2

Problema 1

O cantitate de oxigen care ocupă volumul V1 la presiuna p1 şi

temperatura t1 se icircncălzeşte izocor pacircnă la temperatura t2 Să se calculeze

1) Starea finală a gazului

2) Căldura comunicată icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei icircn timpul

procesului

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Căldura masică specifică a gazului se consideră variabilă cu

temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 dm3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 bar 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă volumul Vm3 la presiunea p1 bar se icircncălzesc icircntr-un proces izocor pacircnă la presiunea p2 bar Să se

determine titlul final al vaporilor şi căldura comunicată icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V m3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 bar 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 bar 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Problema 3

Un uscător tunel foloseşte aer exterior avacircnd la intrare

temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 care este icircncălzit şi

transportat icircn camera de uscare de unde este refulat la temperatura t30C

şi umiditatea relativă φ3 Icircn timpul uscării din materialul umed se

elimină orar mapă kg apă Să se determine

1) Debitul de aer care circulă prin uscător

2) Consumul de căldură al instalaţiei

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mapă kgh 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Problema 4

Icircntr-un recipient se află oxigen la presiunea p1 bar şi temperatura

t10C care se scurge prin orificiul unui robinet cu diametrul de 10

mm icircn mediul cu presiunea p2 bar Să se determine 1) Regimul de scurgere a gazului la ieşirea din orificiu

2) Viteza teoretică de scurgere

3) Debitul masic de oxigen 4) Temperatura gazului la ieşirea din orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t10C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 bar 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Problema 5 Un compresor cu piston fără spaţiu mort aspiră V m3s aer la

presiunea p1 bar şi temperatura t10C pe care icircl comprimă icircn două

trepte pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd comprimarea politropică cu indicele n=43 să se determine

1) Lucrul mecanic la comprimarea icircntr-o singură treaptă

2) Lucrul mecanic la comprimarea icircn două trepte cu răcirea intermediară a aerului pacircnă la temperatura iniţială

3) Economia de lucru mecanic

4) Debitul apei de răcire icircn cazul răcirii intermediare dacă temperatura apei creşte cu Δt=100C

5) Reprezentarea procesului icircn diagramele p-v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V m3s 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 bar 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 bar 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Varianta 3

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată izoterm pacircnă cicircnd volumul creşte de 3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713

J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 bar 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C se

icircncălzesc icircntr-un proces izobar pacircnă la temperatura t2 0C Să se

determine cantitatea de căldură comunicată lucrul mecanic

efectuat variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Problema 3 Icircntr-o instalaţie de climatizare circulă maer kg s aer cu

temperatura la intrare t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Aerul este

umidificat prin stropire cu apă rece pacircnă ce umiditatea sa devine φ2 Să se determine

1) Cantitatea de apă preluată de aer icircntr-o oră

2) Temperatura aerului la ieşirea din umidificator

3) Fluxul termic preluat de la aer

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Problema 4

Printr-un ajutaj convergent curge aer care se destinde adiabatic

de la presiunea p1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Temperatura aerului la

intrare icircn ajutaj este t10C Să se determine

1) Regimul de scurgere a aerului la ieşirea din ajutaj

2) Viteza aerului la ieşire din ajutaj

3) Temperatura aerului la ieşire din ajutaj

4) Debitul de aer ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este de 20 mm2

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 bar 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Problema 5 Cilindrarea unui motor cu ardere internă la presiune constantă

este de 25 dm3 raportul de comperie ε = 15 iar raportul de destindere

prealabilă ρ = 15 Motorul funcţionează icircn patru timpi cu turaţia n = 2800 rotmin

Aerul aspirat are presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C

Să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil dacă acesta are puterea

calorică inferioară Pci=4104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi

T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Varianta 4

Problema 1 m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

adiabatic cu exponentul k = 14 pacircnă cicircnd volumul creşte de 2 ori

Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R=28713 J(kggrad) cp=101 kJ

( kggrad) cv=715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 bar 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se dilată izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se determine parametrii

finali ai vaporilor căldura şi lucrul mecanic icircn proces precum şi variaţia

energiei interioare a vaporilor

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 m3kg

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de ventilare mecanică se amestecă m1 kgs aer

exterior cu temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 cu m2 kgs

aer interior cu temperatura t20C şi umiditatea relativă φ2 Să se

determine

1) Temperatura entalpia şi conţinutul de umiditate a amestecului

2) Economia de căldură ce se poate realiza faţă de situaţia cacircnd icircn instalaţie s-ar icircntroduce numai aer exterior care urmează să fie

icircncălzit

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 kgs 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 kgs 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Problema 4 Printr-un ajutaj convergent circulă azot avacircnd presiunea la

intrare p1 bar şi temperatura t10C Gazul se scurge icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza de scurgere

2) Debitul de gaz ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este

de 10 mm2 Se cunosc pentru azot R = 0297 kJ(kggrad) cp = 113 kJ(

kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 bar 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Problema 5

Motorul unei motociclete cu un singur cilindru avacircnd

spaţiul mort de 50 cm3 funcţionează icircn doi timpi după ciclul cu ardere la volum constant cu turaţia n = 4000 rotmin Raportul de

compresie este ε = 6 iar cel de creştere a presiunii λ = 25

Considericircnd că aspiraţia are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C şi că amestecul aer ndash combustibil precum ş i

gazele de ardere au caracterist icile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 60 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Varianta 5

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

politropic cu exponentul politropei n pacircnă cicircnd volumul creşte de

3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţiile energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad) k =

14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 bar 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se răcesc icircntr-un proces izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se

determine titlul final al vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi

lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 m3kg

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu temperatura t1

0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora

1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Problema 4

Pe conducta de evacuare a unui cazan de abur se montează

un ajutaj convergent avacircnd diametrul minim de 6 mm Aburul părăseşte cazanul la presiunea p 1 bar şi

temperatura t1 0C şi se scurge adiabat prin ajutaj icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza jetului de abur la ieşirea din ajutaj

2) Debitul de abur

Icircn rezolvare se va utiliza diagrama i-s pentru vaporii de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 bar 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Problema 5

Motorul cu ardere internă avacircnd cilindrarea de 850 cm3

funcţionează după ciclul cu ardere mixtă icircn patru timpi la o turaţie

n = 3850 rotmin Aspiraţia amestecului aer ndash combustibil are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 iar parametrii ciclului

sunt ε = 8 λ = 2 şi ρ = 175

Considericircnd că amestecul aer ndash combustibil şi gazele de ardere au proprietăţile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 70 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Varianta 6

Problema 1

Aerul cu volumul iniţia l V1 se dilată politropic de la presiunea p1 şi temperatura t1 pacircnă la presiunea p2 şi volumul V2

Să se determine exponentul politropic temperatura finală

cantitatea de căldură schimbată căldura specifică masică a

procesului variaţia energiei interioa re entalpiei şi entropiei şi

lucrul mecanic efectuat icircn proces Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad)

cv = 715 kJ( kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 bar 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 bar 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 m3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă la presiunea p1 bar volumul V1 m

3 se dilată izoterm pacircnă la volumul V2 m3

Să se determine lucrul mecanic la destindere căldura comunicată titlul

final al vaporilor variaţia energiei interioare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 bar 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Problema 3

O instalaţie de uscare funcţionează cu un debit de aer maer

kg s Pentru realizarea procesului de uscare aerul este iniţial icircncălzit cu o

baterie de icircncălzire cu un flux de căldură Q kW Aerul are la intrare temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Să se determine

1) Temperatura şi umiditatea relativă a aerului la ieşirea din

bateria de icircncălzire

2) Conţinutul de umiditate a aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

1) Puterea de antrenare a compresorului dacă randamentul mecanic η=092

2) Temperatura de refulare a aerului

3) Reprezentarea procesului icircn diagramele T-s şi p-v pentru următoarele situaţii

a) Comprimare izotermă

b) Comprimare politropică cu n=43

c) Comprimare adiabatică

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

p1 bar 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

p2 bar 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Varianta 2

Problema 1

O cantitate de oxigen care ocupă volumul V1 la presiuna p1 şi

temperatura t1 se icircncălzeşte izocor pacircnă la temperatura t2 Să se calculeze

1) Starea finală a gazului

2) Căldura comunicată icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei icircn timpul

procesului

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Căldura masică specifică a gazului se consideră variabilă cu

temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 dm3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 bar 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă volumul Vm3 la presiunea p1 bar se icircncălzesc icircntr-un proces izocor pacircnă la presiunea p2 bar Să se

determine titlul final al vaporilor şi căldura comunicată icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V m3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 bar 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 bar 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Problema 3

Un uscător tunel foloseşte aer exterior avacircnd la intrare

temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 care este icircncălzit şi

transportat icircn camera de uscare de unde este refulat la temperatura t30C

şi umiditatea relativă φ3 Icircn timpul uscării din materialul umed se

elimină orar mapă kg apă Să se determine

1) Debitul de aer care circulă prin uscător

2) Consumul de căldură al instalaţiei

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mapă kgh 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Problema 4

Icircntr-un recipient se află oxigen la presiunea p1 bar şi temperatura

t10C care se scurge prin orificiul unui robinet cu diametrul de 10

mm icircn mediul cu presiunea p2 bar Să se determine 1) Regimul de scurgere a gazului la ieşirea din orificiu

2) Viteza teoretică de scurgere

3) Debitul masic de oxigen 4) Temperatura gazului la ieşirea din orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t10C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 bar 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Problema 5 Un compresor cu piston fără spaţiu mort aspiră V m3s aer la

presiunea p1 bar şi temperatura t10C pe care icircl comprimă icircn două

trepte pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd comprimarea politropică cu indicele n=43 să se determine

1) Lucrul mecanic la comprimarea icircntr-o singură treaptă

2) Lucrul mecanic la comprimarea icircn două trepte cu răcirea intermediară a aerului pacircnă la temperatura iniţială

3) Economia de lucru mecanic

4) Debitul apei de răcire icircn cazul răcirii intermediare dacă temperatura apei creşte cu Δt=100C

5) Reprezentarea procesului icircn diagramele p-v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V m3s 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 bar 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 bar 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Varianta 3

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată izoterm pacircnă cicircnd volumul creşte de 3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713

J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 bar 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C se

icircncălzesc icircntr-un proces izobar pacircnă la temperatura t2 0C Să se

determine cantitatea de căldură comunicată lucrul mecanic

efectuat variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Problema 3 Icircntr-o instalaţie de climatizare circulă maer kg s aer cu

temperatura la intrare t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Aerul este

umidificat prin stropire cu apă rece pacircnă ce umiditatea sa devine φ2 Să se determine

1) Cantitatea de apă preluată de aer icircntr-o oră

2) Temperatura aerului la ieşirea din umidificator

3) Fluxul termic preluat de la aer

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Problema 4

Printr-un ajutaj convergent curge aer care se destinde adiabatic

de la presiunea p1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Temperatura aerului la

intrare icircn ajutaj este t10C Să se determine

1) Regimul de scurgere a aerului la ieşirea din ajutaj

2) Viteza aerului la ieşire din ajutaj

3) Temperatura aerului la ieşire din ajutaj

4) Debitul de aer ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este de 20 mm2

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 bar 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Problema 5 Cilindrarea unui motor cu ardere internă la presiune constantă

este de 25 dm3 raportul de comperie ε = 15 iar raportul de destindere

prealabilă ρ = 15 Motorul funcţionează icircn patru timpi cu turaţia n = 2800 rotmin

Aerul aspirat are presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C

Să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil dacă acesta are puterea

calorică inferioară Pci=4104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi

T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Varianta 4

Problema 1 m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

adiabatic cu exponentul k = 14 pacircnă cicircnd volumul creşte de 2 ori

Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R=28713 J(kggrad) cp=101 kJ

( kggrad) cv=715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 bar 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se dilată izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se determine parametrii

finali ai vaporilor căldura şi lucrul mecanic icircn proces precum şi variaţia

energiei interioare a vaporilor

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 m3kg

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de ventilare mecanică se amestecă m1 kgs aer

exterior cu temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 cu m2 kgs

aer interior cu temperatura t20C şi umiditatea relativă φ2 Să se

determine

1) Temperatura entalpia şi conţinutul de umiditate a amestecului

2) Economia de căldură ce se poate realiza faţă de situaţia cacircnd icircn instalaţie s-ar icircntroduce numai aer exterior care urmează să fie

icircncălzit

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 kgs 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 kgs 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Problema 4 Printr-un ajutaj convergent circulă azot avacircnd presiunea la

intrare p1 bar şi temperatura t10C Gazul se scurge icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza de scurgere

2) Debitul de gaz ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este

de 10 mm2 Se cunosc pentru azot R = 0297 kJ(kggrad) cp = 113 kJ(

kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 bar 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Problema 5

Motorul unei motociclete cu un singur cilindru avacircnd

spaţiul mort de 50 cm3 funcţionează icircn doi timpi după ciclul cu ardere la volum constant cu turaţia n = 4000 rotmin Raportul de

compresie este ε = 6 iar cel de creştere a presiunii λ = 25

Considericircnd că aspiraţia are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C şi că amestecul aer ndash combustibil precum ş i

gazele de ardere au caracterist icile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 60 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Varianta 5

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

politropic cu exponentul politropei n pacircnă cicircnd volumul creşte de

3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţiile energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad) k =

14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 bar 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se răcesc icircntr-un proces izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se

determine titlul final al vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi

lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 m3kg

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu temperatura t1

0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora

1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Problema 4

Pe conducta de evacuare a unui cazan de abur se montează

un ajutaj convergent avacircnd diametrul minim de 6 mm Aburul părăseşte cazanul la presiunea p 1 bar şi

temperatura t1 0C şi se scurge adiabat prin ajutaj icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza jetului de abur la ieşirea din ajutaj

2) Debitul de abur

Icircn rezolvare se va utiliza diagrama i-s pentru vaporii de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 bar 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Problema 5

Motorul cu ardere internă avacircnd cilindrarea de 850 cm3

funcţionează după ciclul cu ardere mixtă icircn patru timpi la o turaţie

n = 3850 rotmin Aspiraţia amestecului aer ndash combustibil are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 iar parametrii ciclului

sunt ε = 8 λ = 2 şi ρ = 175

Considericircnd că amestecul aer ndash combustibil şi gazele de ardere au proprietăţile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 70 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Varianta 6

Problema 1

Aerul cu volumul iniţia l V1 se dilată politropic de la presiunea p1 şi temperatura t1 pacircnă la presiunea p2 şi volumul V2

Să se determine exponentul politropic temperatura finală

cantitatea de căldură schimbată căldura specifică masică a

procesului variaţia energiei interioa re entalpiei şi entropiei şi

lucrul mecanic efectuat icircn proces Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad)

cv = 715 kJ( kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 bar 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 bar 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 m3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă la presiunea p1 bar volumul V1 m

3 se dilată izoterm pacircnă la volumul V2 m3

Să se determine lucrul mecanic la destindere căldura comunicată titlul

final al vaporilor variaţia energiei interioare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 bar 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Problema 3

O instalaţie de uscare funcţionează cu un debit de aer maer

kg s Pentru realizarea procesului de uscare aerul este iniţial icircncălzit cu o

baterie de icircncălzire cu un flux de căldură Q kW Aerul are la intrare temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Să se determine

1) Temperatura şi umiditatea relativă a aerului la ieşirea din

bateria de icircncălzire

2) Conţinutul de umiditate a aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă volumul Vm3 la presiunea p1 bar se icircncălzesc icircntr-un proces izocor pacircnă la presiunea p2 bar Să se

determine titlul final al vaporilor şi căldura comunicată icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V m3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 bar 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 bar 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Problema 3

Un uscător tunel foloseşte aer exterior avacircnd la intrare

temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 care este icircncălzit şi

transportat icircn camera de uscare de unde este refulat la temperatura t30C

şi umiditatea relativă φ3 Icircn timpul uscării din materialul umed se

elimină orar mapă kg apă Să se determine

1) Debitul de aer care circulă prin uscător

2) Consumul de căldură al instalaţiei

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mapă kgh 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Problema 4

Icircntr-un recipient se află oxigen la presiunea p1 bar şi temperatura

t10C care se scurge prin orificiul unui robinet cu diametrul de 10

mm icircn mediul cu presiunea p2 bar Să se determine 1) Regimul de scurgere a gazului la ieşirea din orificiu

2) Viteza teoretică de scurgere

3) Debitul masic de oxigen 4) Temperatura gazului la ieşirea din orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t10C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 bar 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Problema 5 Un compresor cu piston fără spaţiu mort aspiră V m3s aer la

presiunea p1 bar şi temperatura t10C pe care icircl comprimă icircn două

trepte pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd comprimarea politropică cu indicele n=43 să se determine

1) Lucrul mecanic la comprimarea icircntr-o singură treaptă

2) Lucrul mecanic la comprimarea icircn două trepte cu răcirea intermediară a aerului pacircnă la temperatura iniţială

3) Economia de lucru mecanic

4) Debitul apei de răcire icircn cazul răcirii intermediare dacă temperatura apei creşte cu Δt=100C

5) Reprezentarea procesului icircn diagramele p-v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V m3s 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 bar 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 bar 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Varianta 3

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată izoterm pacircnă cicircnd volumul creşte de 3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713

J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 bar 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C se

icircncălzesc icircntr-un proces izobar pacircnă la temperatura t2 0C Să se

determine cantitatea de căldură comunicată lucrul mecanic

efectuat variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Problema 3 Icircntr-o instalaţie de climatizare circulă maer kg s aer cu

temperatura la intrare t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Aerul este

umidificat prin stropire cu apă rece pacircnă ce umiditatea sa devine φ2 Să se determine

1) Cantitatea de apă preluată de aer icircntr-o oră

2) Temperatura aerului la ieşirea din umidificator

3) Fluxul termic preluat de la aer

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Problema 4

Printr-un ajutaj convergent curge aer care se destinde adiabatic

de la presiunea p1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Temperatura aerului la

intrare icircn ajutaj este t10C Să se determine

1) Regimul de scurgere a aerului la ieşirea din ajutaj

2) Viteza aerului la ieşire din ajutaj

3) Temperatura aerului la ieşire din ajutaj

4) Debitul de aer ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este de 20 mm2

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 bar 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Problema 5 Cilindrarea unui motor cu ardere internă la presiune constantă

este de 25 dm3 raportul de comperie ε = 15 iar raportul de destindere

prealabilă ρ = 15 Motorul funcţionează icircn patru timpi cu turaţia n = 2800 rotmin

Aerul aspirat are presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C

Să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil dacă acesta are puterea

calorică inferioară Pci=4104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi

T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Varianta 4

Problema 1 m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

adiabatic cu exponentul k = 14 pacircnă cicircnd volumul creşte de 2 ori

Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R=28713 J(kggrad) cp=101 kJ

( kggrad) cv=715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 bar 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se dilată izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se determine parametrii

finali ai vaporilor căldura şi lucrul mecanic icircn proces precum şi variaţia

energiei interioare a vaporilor

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 m3kg

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de ventilare mecanică se amestecă m1 kgs aer

exterior cu temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 cu m2 kgs

aer interior cu temperatura t20C şi umiditatea relativă φ2 Să se

determine

1) Temperatura entalpia şi conţinutul de umiditate a amestecului

2) Economia de căldură ce se poate realiza faţă de situaţia cacircnd icircn instalaţie s-ar icircntroduce numai aer exterior care urmează să fie

icircncălzit

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 kgs 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 kgs 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Problema 4 Printr-un ajutaj convergent circulă azot avacircnd presiunea la

intrare p1 bar şi temperatura t10C Gazul se scurge icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza de scurgere

2) Debitul de gaz ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este

de 10 mm2 Se cunosc pentru azot R = 0297 kJ(kggrad) cp = 113 kJ(

kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 bar 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Problema 5

Motorul unei motociclete cu un singur cilindru avacircnd

spaţiul mort de 50 cm3 funcţionează icircn doi timpi după ciclul cu ardere la volum constant cu turaţia n = 4000 rotmin Raportul de

compresie este ε = 6 iar cel de creştere a presiunii λ = 25

Considericircnd că aspiraţia are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C şi că amestecul aer ndash combustibil precum ş i

gazele de ardere au caracterist icile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 60 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Varianta 5

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

politropic cu exponentul politropei n pacircnă cicircnd volumul creşte de

3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţiile energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad) k =

14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 bar 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se răcesc icircntr-un proces izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se

determine titlul final al vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi

lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 m3kg

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu temperatura t1

0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora

1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Problema 4

Pe conducta de evacuare a unui cazan de abur se montează

un ajutaj convergent avacircnd diametrul minim de 6 mm Aburul părăseşte cazanul la presiunea p 1 bar şi

temperatura t1 0C şi se scurge adiabat prin ajutaj icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza jetului de abur la ieşirea din ajutaj

2) Debitul de abur

Icircn rezolvare se va utiliza diagrama i-s pentru vaporii de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 bar 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Problema 5

Motorul cu ardere internă avacircnd cilindrarea de 850 cm3

funcţionează după ciclul cu ardere mixtă icircn patru timpi la o turaţie

n = 3850 rotmin Aspiraţia amestecului aer ndash combustibil are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 iar parametrii ciclului

sunt ε = 8 λ = 2 şi ρ = 175

Considericircnd că amestecul aer ndash combustibil şi gazele de ardere au proprietăţile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 70 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Varianta 6

Problema 1

Aerul cu volumul iniţia l V1 se dilată politropic de la presiunea p1 şi temperatura t1 pacircnă la presiunea p2 şi volumul V2

Să se determine exponentul politropic temperatura finală

cantitatea de căldură schimbată căldura specifică masică a

procesului variaţia energiei interioa re entalpiei şi entropiei şi

lucrul mecanic efectuat icircn proces Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad)

cv = 715 kJ( kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 bar 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 bar 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 m3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă la presiunea p1 bar volumul V1 m

3 se dilată izoterm pacircnă la volumul V2 m3

Să se determine lucrul mecanic la destindere căldura comunicată titlul

final al vaporilor variaţia energiei interioare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 bar 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Problema 3

O instalaţie de uscare funcţionează cu un debit de aer maer

kg s Pentru realizarea procesului de uscare aerul este iniţial icircncălzit cu o

baterie de icircncălzire cu un flux de căldură Q kW Aerul are la intrare temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Să se determine

1) Temperatura şi umiditatea relativă a aerului la ieşirea din

bateria de icircncălzire

2) Conţinutul de umiditate a aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t10C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 bar 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Problema 5 Un compresor cu piston fără spaţiu mort aspiră V m3s aer la

presiunea p1 bar şi temperatura t10C pe care icircl comprimă icircn două

trepte pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd comprimarea politropică cu indicele n=43 să se determine

1) Lucrul mecanic la comprimarea icircntr-o singură treaptă

2) Lucrul mecanic la comprimarea icircn două trepte cu răcirea intermediară a aerului pacircnă la temperatura iniţială

3) Economia de lucru mecanic

4) Debitul apei de răcire icircn cazul răcirii intermediare dacă temperatura apei creşte cu Δt=100C

5) Reprezentarea procesului icircn diagramele p-v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V m3s 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 bar 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 bar 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Varianta 3

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată izoterm pacircnă cicircnd volumul creşte de 3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713

J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 bar 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C se

icircncălzesc icircntr-un proces izobar pacircnă la temperatura t2 0C Să se

determine cantitatea de căldură comunicată lucrul mecanic

efectuat variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Problema 3 Icircntr-o instalaţie de climatizare circulă maer kg s aer cu

temperatura la intrare t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Aerul este

umidificat prin stropire cu apă rece pacircnă ce umiditatea sa devine φ2 Să se determine

1) Cantitatea de apă preluată de aer icircntr-o oră

2) Temperatura aerului la ieşirea din umidificator

3) Fluxul termic preluat de la aer

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Problema 4

Printr-un ajutaj convergent curge aer care se destinde adiabatic

de la presiunea p1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Temperatura aerului la

intrare icircn ajutaj este t10C Să se determine

1) Regimul de scurgere a aerului la ieşirea din ajutaj

2) Viteza aerului la ieşire din ajutaj

3) Temperatura aerului la ieşire din ajutaj

4) Debitul de aer ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este de 20 mm2

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 bar 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Problema 5 Cilindrarea unui motor cu ardere internă la presiune constantă

este de 25 dm3 raportul de comperie ε = 15 iar raportul de destindere

prealabilă ρ = 15 Motorul funcţionează icircn patru timpi cu turaţia n = 2800 rotmin

Aerul aspirat are presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C

Să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil dacă acesta are puterea

calorică inferioară Pci=4104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi

T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Varianta 4

Problema 1 m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

adiabatic cu exponentul k = 14 pacircnă cicircnd volumul creşte de 2 ori

Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R=28713 J(kggrad) cp=101 kJ

( kggrad) cv=715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 bar 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se dilată izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se determine parametrii

finali ai vaporilor căldura şi lucrul mecanic icircn proces precum şi variaţia

energiei interioare a vaporilor

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 m3kg

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de ventilare mecanică se amestecă m1 kgs aer

exterior cu temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 cu m2 kgs

aer interior cu temperatura t20C şi umiditatea relativă φ2 Să se

determine

1) Temperatura entalpia şi conţinutul de umiditate a amestecului

2) Economia de căldură ce se poate realiza faţă de situaţia cacircnd icircn instalaţie s-ar icircntroduce numai aer exterior care urmează să fie

icircncălzit

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 kgs 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 kgs 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Problema 4 Printr-un ajutaj convergent circulă azot avacircnd presiunea la

intrare p1 bar şi temperatura t10C Gazul se scurge icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza de scurgere

2) Debitul de gaz ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este

de 10 mm2 Se cunosc pentru azot R = 0297 kJ(kggrad) cp = 113 kJ(

kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 bar 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Problema 5

Motorul unei motociclete cu un singur cilindru avacircnd

spaţiul mort de 50 cm3 funcţionează icircn doi timpi după ciclul cu ardere la volum constant cu turaţia n = 4000 rotmin Raportul de

compresie este ε = 6 iar cel de creştere a presiunii λ = 25

Considericircnd că aspiraţia are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C şi că amestecul aer ndash combustibil precum ş i

gazele de ardere au caracterist icile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 60 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Varianta 5

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

politropic cu exponentul politropei n pacircnă cicircnd volumul creşte de

3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţiile energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad) k =

14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 bar 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se răcesc icircntr-un proces izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se

determine titlul final al vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi

lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 m3kg

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu temperatura t1

0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora

1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Problema 4

Pe conducta de evacuare a unui cazan de abur se montează

un ajutaj convergent avacircnd diametrul minim de 6 mm Aburul părăseşte cazanul la presiunea p 1 bar şi

temperatura t1 0C şi se scurge adiabat prin ajutaj icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza jetului de abur la ieşirea din ajutaj

2) Debitul de abur

Icircn rezolvare se va utiliza diagrama i-s pentru vaporii de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 bar 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Problema 5

Motorul cu ardere internă avacircnd cilindrarea de 850 cm3

funcţionează după ciclul cu ardere mixtă icircn patru timpi la o turaţie

n = 3850 rotmin Aspiraţia amestecului aer ndash combustibil are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 iar parametrii ciclului

sunt ε = 8 λ = 2 şi ρ = 175

Considericircnd că amestecul aer ndash combustibil şi gazele de ardere au proprietăţile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 70 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Varianta 6

Problema 1

Aerul cu volumul iniţia l V1 se dilată politropic de la presiunea p1 şi temperatura t1 pacircnă la presiunea p2 şi volumul V2

Să se determine exponentul politropic temperatura finală

cantitatea de căldură schimbată căldura specifică masică a

procesului variaţia energiei interioa re entalpiei şi entropiei şi

lucrul mecanic efectuat icircn proces Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad)

cv = 715 kJ( kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 bar 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 bar 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 m3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă la presiunea p1 bar volumul V1 m

3 se dilată izoterm pacircnă la volumul V2 m3

Să se determine lucrul mecanic la destindere căldura comunicată titlul

final al vaporilor variaţia energiei interioare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 bar 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Problema 3

O instalaţie de uscare funcţionează cu un debit de aer maer

kg s Pentru realizarea procesului de uscare aerul este iniţial icircncălzit cu o

baterie de icircncălzire cu un flux de căldură Q kW Aerul are la intrare temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Să se determine

1) Temperatura şi umiditatea relativă a aerului la ieşirea din

bateria de icircncălzire

2) Conţinutul de umiditate a aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 bar 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C se

icircncălzesc icircntr-un proces izobar pacircnă la temperatura t2 0C Să se

determine cantitatea de căldură comunicată lucrul mecanic

efectuat variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Problema 3 Icircntr-o instalaţie de climatizare circulă maer kg s aer cu

temperatura la intrare t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Aerul este

umidificat prin stropire cu apă rece pacircnă ce umiditatea sa devine φ2 Să se determine

1) Cantitatea de apă preluată de aer icircntr-o oră

2) Temperatura aerului la ieşirea din umidificator

3) Fluxul termic preluat de la aer

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Problema 4

Printr-un ajutaj convergent curge aer care se destinde adiabatic

de la presiunea p1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Temperatura aerului la

intrare icircn ajutaj este t10C Să se determine

1) Regimul de scurgere a aerului la ieşirea din ajutaj

2) Viteza aerului la ieşire din ajutaj

3) Temperatura aerului la ieşire din ajutaj

4) Debitul de aer ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este de 20 mm2

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 bar 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Problema 5 Cilindrarea unui motor cu ardere internă la presiune constantă

este de 25 dm3 raportul de comperie ε = 15 iar raportul de destindere

prealabilă ρ = 15 Motorul funcţionează icircn patru timpi cu turaţia n = 2800 rotmin

Aerul aspirat are presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C

Să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil dacă acesta are puterea

calorică inferioară Pci=4104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi

T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Varianta 4

Problema 1 m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

adiabatic cu exponentul k = 14 pacircnă cicircnd volumul creşte de 2 ori

Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R=28713 J(kggrad) cp=101 kJ

( kggrad) cv=715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 bar 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se dilată izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se determine parametrii

finali ai vaporilor căldura şi lucrul mecanic icircn proces precum şi variaţia

energiei interioare a vaporilor

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 m3kg

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de ventilare mecanică se amestecă m1 kgs aer

exterior cu temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 cu m2 kgs

aer interior cu temperatura t20C şi umiditatea relativă φ2 Să se

determine

1) Temperatura entalpia şi conţinutul de umiditate a amestecului

2) Economia de căldură ce se poate realiza faţă de situaţia cacircnd icircn instalaţie s-ar icircntroduce numai aer exterior care urmează să fie

icircncălzit

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 kgs 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 kgs 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Problema 4 Printr-un ajutaj convergent circulă azot avacircnd presiunea la

intrare p1 bar şi temperatura t10C Gazul se scurge icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza de scurgere

2) Debitul de gaz ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este

de 10 mm2 Se cunosc pentru azot R = 0297 kJ(kggrad) cp = 113 kJ(

kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 bar 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Problema 5

Motorul unei motociclete cu un singur cilindru avacircnd

spaţiul mort de 50 cm3 funcţionează icircn doi timpi după ciclul cu ardere la volum constant cu turaţia n = 4000 rotmin Raportul de

compresie este ε = 6 iar cel de creştere a presiunii λ = 25

Considericircnd că aspiraţia are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C şi că amestecul aer ndash combustibil precum ş i

gazele de ardere au caracterist icile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 60 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Varianta 5

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

politropic cu exponentul politropei n pacircnă cicircnd volumul creşte de

3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţiile energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad) k =

14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 bar 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se răcesc icircntr-un proces izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se

determine titlul final al vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi

lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 m3kg

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu temperatura t1

0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora

1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Problema 4

Pe conducta de evacuare a unui cazan de abur se montează

un ajutaj convergent avacircnd diametrul minim de 6 mm Aburul părăseşte cazanul la presiunea p 1 bar şi

temperatura t1 0C şi se scurge adiabat prin ajutaj icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza jetului de abur la ieşirea din ajutaj

2) Debitul de abur

Icircn rezolvare se va utiliza diagrama i-s pentru vaporii de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 bar 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Problema 5

Motorul cu ardere internă avacircnd cilindrarea de 850 cm3

funcţionează după ciclul cu ardere mixtă icircn patru timpi la o turaţie

n = 3850 rotmin Aspiraţia amestecului aer ndash combustibil are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 iar parametrii ciclului

sunt ε = 8 λ = 2 şi ρ = 175

Considericircnd că amestecul aer ndash combustibil şi gazele de ardere au proprietăţile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 70 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Varianta 6

Problema 1

Aerul cu volumul iniţia l V1 se dilată politropic de la presiunea p1 şi temperatura t1 pacircnă la presiunea p2 şi volumul V2

Să se determine exponentul politropic temperatura finală

cantitatea de căldură schimbată căldura specifică masică a

procesului variaţia energiei interioa re entalpiei şi entropiei şi

lucrul mecanic efectuat icircn proces Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad)

cv = 715 kJ( kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 bar 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 bar 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 m3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă la presiunea p1 bar volumul V1 m

3 se dilată izoterm pacircnă la volumul V2 m3

Să se determine lucrul mecanic la destindere căldura comunicată titlul

final al vaporilor variaţia energiei interioare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 bar 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Problema 3

O instalaţie de uscare funcţionează cu un debit de aer maer

kg s Pentru realizarea procesului de uscare aerul este iniţial icircncălzit cu o

baterie de icircncălzire cu un flux de căldură Q kW Aerul are la intrare temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Să se determine

1) Temperatura şi umiditatea relativă a aerului la ieşirea din

bateria de icircncălzire

2) Conţinutul de umiditate a aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

1) Regimul de scurgere a aerului la ieşirea din ajutaj

2) Viteza aerului la ieşire din ajutaj

3) Temperatura aerului la ieşire din ajutaj

4) Debitul de aer ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este de 20 mm2

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 bar 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Problema 5 Cilindrarea unui motor cu ardere internă la presiune constantă

este de 25 dm3 raportul de comperie ε = 15 iar raportul de destindere

prealabilă ρ = 15 Motorul funcţionează icircn patru timpi cu turaţia n = 2800 rotmin

Aerul aspirat are presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C

Să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil dacă acesta are puterea

calorică inferioară Pci=4104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi

T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Varianta 4

Problema 1 m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

adiabatic cu exponentul k = 14 pacircnă cicircnd volumul creşte de 2 ori

Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R=28713 J(kggrad) cp=101 kJ

( kggrad) cv=715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 bar 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se dilată izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se determine parametrii

finali ai vaporilor căldura şi lucrul mecanic icircn proces precum şi variaţia

energiei interioare a vaporilor

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 m3kg

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de ventilare mecanică se amestecă m1 kgs aer

exterior cu temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 cu m2 kgs

aer interior cu temperatura t20C şi umiditatea relativă φ2 Să se

determine

1) Temperatura entalpia şi conţinutul de umiditate a amestecului

2) Economia de căldură ce se poate realiza faţă de situaţia cacircnd icircn instalaţie s-ar icircntroduce numai aer exterior care urmează să fie

icircncălzit

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 kgs 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 kgs 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Problema 4 Printr-un ajutaj convergent circulă azot avacircnd presiunea la

intrare p1 bar şi temperatura t10C Gazul se scurge icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza de scurgere

2) Debitul de gaz ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este

de 10 mm2 Se cunosc pentru azot R = 0297 kJ(kggrad) cp = 113 kJ(

kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 bar 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Problema 5

Motorul unei motociclete cu un singur cilindru avacircnd

spaţiul mort de 50 cm3 funcţionează icircn doi timpi după ciclul cu ardere la volum constant cu turaţia n = 4000 rotmin Raportul de

compresie este ε = 6 iar cel de creştere a presiunii λ = 25

Considericircnd că aspiraţia are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C şi că amestecul aer ndash combustibil precum ş i

gazele de ardere au caracterist icile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 60 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Varianta 5

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

politropic cu exponentul politropei n pacircnă cicircnd volumul creşte de

3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţiile energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad) k =

14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 bar 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se răcesc icircntr-un proces izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se

determine titlul final al vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi

lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 m3kg

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu temperatura t1

0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora

1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Problema 4

Pe conducta de evacuare a unui cazan de abur se montează

un ajutaj convergent avacircnd diametrul minim de 6 mm Aburul părăseşte cazanul la presiunea p 1 bar şi

temperatura t1 0C şi se scurge adiabat prin ajutaj icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza jetului de abur la ieşirea din ajutaj

2) Debitul de abur

Icircn rezolvare se va utiliza diagrama i-s pentru vaporii de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 bar 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Problema 5

Motorul cu ardere internă avacircnd cilindrarea de 850 cm3

funcţionează după ciclul cu ardere mixtă icircn patru timpi la o turaţie

n = 3850 rotmin Aspiraţia amestecului aer ndash combustibil are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 iar parametrii ciclului

sunt ε = 8 λ = 2 şi ρ = 175

Considericircnd că amestecul aer ndash combustibil şi gazele de ardere au proprietăţile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 70 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Varianta 6

Problema 1

Aerul cu volumul iniţia l V1 se dilată politropic de la presiunea p1 şi temperatura t1 pacircnă la presiunea p2 şi volumul V2

Să se determine exponentul politropic temperatura finală

cantitatea de căldură schimbată căldura specifică masică a

procesului variaţia energiei interioa re entalpiei şi entropiei şi

lucrul mecanic efectuat icircn proces Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad)

cv = 715 kJ( kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 bar 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 bar 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 m3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă la presiunea p1 bar volumul V1 m

3 se dilată izoterm pacircnă la volumul V2 m3

Să se determine lucrul mecanic la destindere căldura comunicată titlul

final al vaporilor variaţia energiei interioare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 bar 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Problema 3

O instalaţie de uscare funcţionează cu un debit de aer maer

kg s Pentru realizarea procesului de uscare aerul este iniţial icircncălzit cu o

baterie de icircncălzire cu un flux de căldură Q kW Aerul are la intrare temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Să se determine

1) Temperatura şi umiditatea relativă a aerului la ieşirea din

bateria de icircncălzire

2) Conţinutul de umiditate a aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Varianta 4

Problema 1 m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

adiabatic cu exponentul k = 14 pacircnă cicircnd volumul creşte de 2 ori

Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţia energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R=28713 J(kggrad) cp=101 kJ

( kggrad) cv=715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 bar 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se dilată izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se determine parametrii

finali ai vaporilor căldura şi lucrul mecanic icircn proces precum şi variaţia

energiei interioare a vaporilor

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 m3kg

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de ventilare mecanică se amestecă m1 kgs aer

exterior cu temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 cu m2 kgs

aer interior cu temperatura t20C şi umiditatea relativă φ2 Să se

determine

1) Temperatura entalpia şi conţinutul de umiditate a amestecului

2) Economia de căldură ce se poate realiza faţă de situaţia cacircnd icircn instalaţie s-ar icircntroduce numai aer exterior care urmează să fie

icircncălzit

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 kgs 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 kgs 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Problema 4 Printr-un ajutaj convergent circulă azot avacircnd presiunea la

intrare p1 bar şi temperatura t10C Gazul se scurge icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza de scurgere

2) Debitul de gaz ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este

de 10 mm2 Se cunosc pentru azot R = 0297 kJ(kggrad) cp = 113 kJ(

kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 bar 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Problema 5

Motorul unei motociclete cu un singur cilindru avacircnd

spaţiul mort de 50 cm3 funcţionează icircn doi timpi după ciclul cu ardere la volum constant cu turaţia n = 4000 rotmin Raportul de

compresie este ε = 6 iar cel de creştere a presiunii λ = 25

Considericircnd că aspiraţia are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C şi că amestecul aer ndash combustibil precum ş i

gazele de ardere au caracterist icile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 60 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Varianta 5

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

politropic cu exponentul politropei n pacircnă cicircnd volumul creşte de

3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţiile energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad) k =

14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 bar 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se răcesc icircntr-un proces izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se

determine titlul final al vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi

lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 m3kg

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu temperatura t1

0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora

1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Problema 4

Pe conducta de evacuare a unui cazan de abur se montează

un ajutaj convergent avacircnd diametrul minim de 6 mm Aburul părăseşte cazanul la presiunea p 1 bar şi

temperatura t1 0C şi se scurge adiabat prin ajutaj icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza jetului de abur la ieşirea din ajutaj

2) Debitul de abur

Icircn rezolvare se va utiliza diagrama i-s pentru vaporii de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 bar 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Problema 5

Motorul cu ardere internă avacircnd cilindrarea de 850 cm3

funcţionează după ciclul cu ardere mixtă icircn patru timpi la o turaţie

n = 3850 rotmin Aspiraţia amestecului aer ndash combustibil are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 iar parametrii ciclului

sunt ε = 8 λ = 2 şi ρ = 175

Considericircnd că amestecul aer ndash combustibil şi gazele de ardere au proprietăţile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 70 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Varianta 6

Problema 1

Aerul cu volumul iniţia l V1 se dilată politropic de la presiunea p1 şi temperatura t1 pacircnă la presiunea p2 şi volumul V2

Să se determine exponentul politropic temperatura finală

cantitatea de căldură schimbată căldura specifică masică a

procesului variaţia energiei interioa re entalpiei şi entropiei şi

lucrul mecanic efectuat icircn proces Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad)

cv = 715 kJ( kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 bar 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 bar 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 m3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă la presiunea p1 bar volumul V1 m

3 se dilată izoterm pacircnă la volumul V2 m3

Să se determine lucrul mecanic la destindere căldura comunicată titlul

final al vaporilor variaţia energiei interioare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 bar 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Problema 3

O instalaţie de uscare funcţionează cu un debit de aer maer

kg s Pentru realizarea procesului de uscare aerul este iniţial icircncălzit cu o

baterie de icircncălzire cu un flux de căldură Q kW Aerul are la intrare temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Să se determine

1) Temperatura şi umiditatea relativă a aerului la ieşirea din

bateria de icircncălzire

2) Conţinutul de umiditate a aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

2) Economia de căldură ce se poate realiza faţă de situaţia cacircnd icircn instalaţie s-ar icircntroduce numai aer exterior care urmează să fie

icircncălzit

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 kgs 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 kgs 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Problema 4 Printr-un ajutaj convergent circulă azot avacircnd presiunea la

intrare p1 bar şi temperatura t10C Gazul se scurge icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza de scurgere

2) Debitul de gaz ce curge prin ajutaj dacă secţiunea minimă este

de 10 mm2 Se cunosc pentru azot R = 0297 kJ(kggrad) cp = 113 kJ(

kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 bar 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Problema 5

Motorul unei motociclete cu un singur cilindru avacircnd

spaţiul mort de 50 cm3 funcţionează icircn doi timpi după ciclul cu ardere la volum constant cu turaţia n = 4000 rotmin Raportul de

compresie este ε = 6 iar cel de creştere a presiunii λ = 25

Considericircnd că aspiraţia are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 0C şi că amestecul aer ndash combustibil precum ş i

gazele de ardere au caracterist icile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 60 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Varianta 5

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

politropic cu exponentul politropei n pacircnă cicircnd volumul creşte de

3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţiile energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad) k =

14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 bar 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se răcesc icircntr-un proces izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se

determine titlul final al vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi

lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 m3kg

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu temperatura t1

0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora

1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Problema 4

Pe conducta de evacuare a unui cazan de abur se montează

un ajutaj convergent avacircnd diametrul minim de 6 mm Aburul părăseşte cazanul la presiunea p 1 bar şi

temperatura t1 0C şi se scurge adiabat prin ajutaj icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza jetului de abur la ieşirea din ajutaj

2) Debitul de abur

Icircn rezolvare se va utiliza diagrama i-s pentru vaporii de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 bar 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Problema 5

Motorul cu ardere internă avacircnd cilindrarea de 850 cm3

funcţionează după ciclul cu ardere mixtă icircn patru timpi la o turaţie

n = 3850 rotmin Aspiraţia amestecului aer ndash combustibil are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 iar parametrii ciclului

sunt ε = 8 λ = 2 şi ρ = 175

Considericircnd că amestecul aer ndash combustibil şi gazele de ardere au proprietăţile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 70 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Varianta 6

Problema 1

Aerul cu volumul iniţia l V1 se dilată politropic de la presiunea p1 şi temperatura t1 pacircnă la presiunea p2 şi volumul V2

Să se determine exponentul politropic temperatura finală

cantitatea de căldură schimbată căldura specifică masică a

procesului variaţia energiei interioa re entalpiei şi entropiei şi

lucrul mecanic efectuat icircn proces Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad)

cv = 715 kJ( kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 bar 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 bar 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 m3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă la presiunea p1 bar volumul V1 m

3 se dilată izoterm pacircnă la volumul V2 m3

Să se determine lucrul mecanic la destindere căldura comunicată titlul

final al vaporilor variaţia energiei interioare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 bar 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Problema 3

O instalaţie de uscare funcţionează cu un debit de aer maer

kg s Pentru realizarea procesului de uscare aerul este iniţial icircncălzit cu o

baterie de icircncălzire cu un flux de căldură Q kW Aerul are la intrare temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Să se determine

1) Temperatura şi umiditatea relativă a aerului la ieşirea din

bateria de icircncălzire

2) Conţinutul de umiditate a aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 60 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Varianta 5

Problema 1

m kg de aer avacircnd presiunea p1 şi temperatura t1 se dilată

politropic cu exponentul politropei n pacircnă cicircnd volumul creşte de

3 ori Să se calculeze

1) Starea finală a aerului

2) Căldura şi lucrul mecanic icircn proces

3) Variaţiile energiei interioare entalpiei şi entropiei

4) Să se reprezinte procesul icircn diagramele p-v şi T-s

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad) cv = 715 J( kggrad) k =

14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 bar 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se răcesc icircntr-un proces izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se

determine titlul final al vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi

lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 m3kg

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu temperatura t1

0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora

1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Problema 4

Pe conducta de evacuare a unui cazan de abur se montează

un ajutaj convergent avacircnd diametrul minim de 6 mm Aburul părăseşte cazanul la presiunea p 1 bar şi

temperatura t1 0C şi se scurge adiabat prin ajutaj icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza jetului de abur la ieşirea din ajutaj

2) Debitul de abur

Icircn rezolvare se va utiliza diagrama i-s pentru vaporii de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 bar 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Problema 5

Motorul cu ardere internă avacircnd cilindrarea de 850 cm3

funcţionează după ciclul cu ardere mixtă icircn patru timpi la o turaţie

n = 3850 rotmin Aspiraţia amestecului aer ndash combustibil are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 iar parametrii ciclului

sunt ε = 8 λ = 2 şi ρ = 175

Considericircnd că amestecul aer ndash combustibil şi gazele de ardere au proprietăţile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 70 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Varianta 6

Problema 1

Aerul cu volumul iniţia l V1 se dilată politropic de la presiunea p1 şi temperatura t1 pacircnă la presiunea p2 şi volumul V2

Să se determine exponentul politropic temperatura finală

cantitatea de căldură schimbată căldura specifică masică a

procesului variaţia energiei interioa re entalpiei şi entropiei şi

lucrul mecanic efectuat icircn proces Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad)

cv = 715 kJ( kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 bar 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 bar 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 m3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă la presiunea p1 bar volumul V1 m

3 se dilată izoterm pacircnă la volumul V2 m3

Să se determine lucrul mecanic la destindere căldura comunicată titlul

final al vaporilor variaţia energiei interioare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 bar 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Problema 3

O instalaţie de uscare funcţionează cu un debit de aer maer

kg s Pentru realizarea procesului de uscare aerul este iniţial icircncălzit cu o

baterie de icircncălzire cu un flux de căldură Q kW Aerul are la intrare temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Să se determine

1) Temperatura şi umiditatea relativă a aerului la ieşirea din

bateria de icircncălzire

2) Conţinutul de umiditate a aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Problema 2

1 m3 de vapori de apă la presiunea p1 bar şi titlul x1 se răcesc icircntr-un proces izobar pacircnă la volumul specific v2 m3kg Să se

determine titlul final al vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi

lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 m3kg

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu temperatura t1

0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora

1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Problema 4

Pe conducta de evacuare a unui cazan de abur se montează

un ajutaj convergent avacircnd diametrul minim de 6 mm Aburul părăseşte cazanul la presiunea p 1 bar şi

temperatura t1 0C şi se scurge adiabat prin ajutaj icircn mediul cu

presiunea p2 bar Să se determine

1) Viteza jetului de abur la ieşirea din ajutaj

2) Debitul de abur

Icircn rezolvare se va utiliza diagrama i-s pentru vaporii de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 bar 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Problema 5

Motorul cu ardere internă avacircnd cilindrarea de 850 cm3

funcţionează după ciclul cu ardere mixtă icircn patru timpi la o turaţie

n = 3850 rotmin Aspiraţia amestecului aer ndash combustibil are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 iar parametrii ciclului

sunt ε = 8 λ = 2 şi ρ = 175

Considericircnd că amestecul aer ndash combustibil şi gazele de ardere au proprietăţile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 70 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Varianta 6

Problema 1

Aerul cu volumul iniţia l V1 se dilată politropic de la presiunea p1 şi temperatura t1 pacircnă la presiunea p2 şi volumul V2

Să se determine exponentul politropic temperatura finală

cantitatea de căldură schimbată căldura specifică masică a

procesului variaţia energiei interioa re entalpiei şi entropiei şi

lucrul mecanic efectuat icircn proces Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad)

cv = 715 kJ( kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 bar 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 bar 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 m3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă la presiunea p1 bar volumul V1 m

3 se dilată izoterm pacircnă la volumul V2 m3

Să se determine lucrul mecanic la destindere căldura comunicată titlul

final al vaporilor variaţia energiei interioare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 bar 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Problema 3

O instalaţie de uscare funcţionează cu un debit de aer maer

kg s Pentru realizarea procesului de uscare aerul este iniţial icircncălzit cu o

baterie de icircncălzire cu un flux de căldură Q kW Aerul are la intrare temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Să se determine

1) Temperatura şi umiditatea relativă a aerului la ieşirea din

bateria de icircncălzire

2) Conţinutul de umiditate a aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Icircn rezolvare se va utiliza diagrama i-s pentru vaporii de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 bar 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Problema 5

Motorul cu ardere internă avacircnd cilindrarea de 850 cm3

funcţionează după ciclul cu ardere mixtă icircn patru timpi la o turaţie

n = 3850 rotmin Aspiraţia amestecului aer ndash combustibil are loc la presiunea p1 bar şi temperatura t1 iar parametrii ciclului

sunt ε = 8 λ = 2 şi ρ = 175

Considericircnd că amestecul aer ndash combustibil şi gazele de ardere au proprietăţile aerului să se determine

1) Parametrii de stare icircn punctele caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a motorului

3) Randamentul termic teoretic comparativ cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul de combustibil la 100 km dacă motorul dezvoltă puterea la viteza de 70 kmh iar combustibilul este benzina

cu puterea calărică inferioară P ci=44104 kJkg

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Varianta 6

Problema 1

Aerul cu volumul iniţia l V1 se dilată politropic de la presiunea p1 şi temperatura t1 pacircnă la presiunea p2 şi volumul V2

Să se determine exponentul politropic temperatura finală

cantitatea de căldură schimbată căldura specifică masică a

procesului variaţia energiei interioa re entalpiei şi entropiei şi

lucrul mecanic efectuat icircn proces Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad)

cv = 715 kJ( kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 bar 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 bar 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 m3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă la presiunea p1 bar volumul V1 m

3 se dilată izoterm pacircnă la volumul V2 m3

Să se determine lucrul mecanic la destindere căldura comunicată titlul

final al vaporilor variaţia energiei interioare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 bar 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Problema 3

O instalaţie de uscare funcţionează cu un debit de aer maer

kg s Pentru realizarea procesului de uscare aerul este iniţial icircncălzit cu o

baterie de icircncălzire cu un flux de căldură Q kW Aerul are la intrare temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Să se determine

1) Temperatura şi umiditatea relativă a aerului la ieşirea din

bateria de icircncălzire

2) Conţinutul de umiditate a aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

procesului variaţia energiei interioa re entalpiei şi entropiei şi

lucrul mecanic efectuat icircn proces Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) cp = 101 kJ( kggrad)

cv = 715 kJ( kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 bar 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 bar 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 m3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 2

m kg de vapori de apă ce ocupă la presiunea p1 bar volumul V1 m

3 se dilată izoterm pacircnă la volumul V2 m3

Să se determine lucrul mecanic la destindere căldura comunicată titlul

final al vaporilor variaţia energiei interioare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 bar 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Problema 3

O instalaţie de uscare funcţionează cu un debit de aer maer

kg s Pentru realizarea procesului de uscare aerul este iniţial icircncălzit cu o

baterie de icircncălzire cu un flux de căldură Q kW Aerul are la intrare temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Să se determine

1) Temperatura şi umiditatea relativă a aerului la ieşirea din

bateria de icircncălzire

2) Conţinutul de umiditate a aerului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kW 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Problema 4

Vaporii saturaţi umezi de apă cu titlul x1 la presiunea iniţială p1 se scurg printr-un ajutaj convergent avacircnd aria secţiunii minime 20 mm2 icircn

mediul cu presiunea p2 bar Considericircnd scurgerea prin ajutaj adiabatică

să se determine

1) Viteza jetului de vapori la ieşirea din ajutaj

2) Debitul masic a vaporilor de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 bar 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Problema 5

O turbină cu condensaţie primeşte abur la presiunea p1 bar

şi temperatura t1 0C Consider icircnd că destinderea icircn turbină se

face adiabatic pacircnă la presiunea p2 bar să se determine

1) Poziţia punctelor caracteristice a ciclului Rankine icircn

diagrama i-s

2) Entalpia şi entropia icircn punctele caracteristice

3) Titlul vaporilor de apă după destinderea lor icircn turbină

4) Randamentul termic al ciclului Rankine

5) Randamentul termic al ciclului Carnot corespunzător

temperaturii la intrare şi ieşire din turbină

Curbele limită inferioara x = 0 şi cea superioara x = 1 să fie trasate grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 bar

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Varianta 7

Problema 1 m kg de aer la presiunea p1=1 bar şi temperatura t1 se

comprimă adiabatic pacircnă la presiunea p2

Să se determine temperatura finală a aerului variaţiile energiei inter ioare entalpiei şi entropi ei şi lucrul mecanic

consumat la comprimare

Pentru aer considerat gaz perfect se cunosc R = 28713 J(kggrad) k = 14

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 bar 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Problema 2

1 kg de vapori de apă la presiunea p1 bar şi temperatura

t1 0C se comprimă izoterm pacircnă la volumul final v2 m3kg

Să se determine parametrii finali ai vaporilor variaţia energiei interioare căldura şi lucrul mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 m3kg 01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de condiţionare debitul de aer maer kg s cu temperatura t10C şi umiditatea relativă φ1 este răcit pacircnă la

temperatura t20C Răcirea se face prin intermediul unei bater ii

plasate icircn camera de condiţionare funcţionicircnd cu apă de răcire a cărei temperatură creşte icircn timpul procesului cu Δt 0C Să se

determine

1) Fluxul termic preluat din aer

2) Debitul de apă ce trece prin baterie dacă randamentul acesteia

este η = 98 iar cp = 41868 kJ( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

maer kgs 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Problema 4

Un ajutaj de Laval al cărui diametru minim este 18 mm este

alimentat cu abur saturat uscat avacircnd presiunea la intrare p1 bar iar la ieşire p3 bar Scurgerea aburului prin ajutaj este

adiabatică cu exponentul adiabatei k = 129

Să se determine debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 bar

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izobară

aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t10C Gradul de creştere a

presiunii icircn compresor este β=6 Temperatura gazelor icircnaintea ajutajelor

turbinei este t3=8000C Compresorul livrează 40 kgs aer Să se

determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

2) Puterea teoretică a turbinei cu gaze

3) Randamentul termic teoretic icircn comparaţie cu randamentul

ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de temperaturi

4) Consumul orar de combustibil

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p-v şi T-s

Se cunosc randamentul camerii de ardere ηa = 098 randamentele

interne izoentropice ale compresorului şi turbinei ηsc = 084 ηst = 087 randamentul mecanic ηm = 098 puterea calorică inferioară a

combustibilului Pci = 419107 Jkg Agentul de lucru are

proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Varianta 8

Problema 1 Icircntr-un rezervor icircnchis cu volumul V1 se află aer comprimat

la presiunea p 1 şi temperatura t1 Ca rezultat al răcirii vasului

de la aer este sustrasă cantitatea de căldură Q Să se determine presiunea şi temperatur a aerului din rezervoar

după răcirea lui Căldura specifică a aerului se consideră

invariabilă cu temperatura

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 bar 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kJ 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Problema 2

1 kg de vapori de apă se dilată adiabat de la presiunea iniţia lă p1 bar şi temperatura t 1 0C pacircnă la presiunea finală p2

bar

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Să se determine titlul vaporilor după dilatare parametrii iniţiali şi finali

ai vaporilor şi lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C 600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 bar

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald dintr-un materialul

umed se extrage mapă kgs de apă Aerul exterior utilizat pentru uscare

are temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 fiind icircncălzit pacircnă la temperatura t2

0C La ieşirea din instalaţie aerul are

temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea relativă a aerului la ieşirea din bateria de icircncălzire şi la ieşirea din instalaţia de uscare

2) Debitul de aer al instalaţiei

3) Sarcina termică a baterie de icircncălzire

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mapăkgs

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Problema 4

Un ajutaj de Laval este alimentat cu abur supraacircncălzit

avacircnd la intrare presiunea p 1 bar şi temperatura t 10C Aburul

părăseşte ajutajul la presiunea p3 bar Scurgerea este adiabatică cu exponentul adiabatei k = 1135 Diametrul icircn secţiunea minimă a

ajutajului este de 15 mm

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Să se determine

1) Presiunea aburului icircn secţiunea minimă a ajutajului 2) Viteza aburului icircn secţiunea minimă şi la ieşirea din ajutaj

3) Debitul masic de abur care circulă prin ajutaj

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 bar 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2

Problema 5

Compresorul unei instalaţii de turbină cu gaze cu ardere izocoră aspiră aer la presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C

Gradul de creştere a presiunii icircn compresor este β = 4

Temperatura gazelor inaintea ajutajelor turbinei este t 3 = 7000C

Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Căldura primită şi cedată icircn ciclu

3) Căldura utilă icircn ciclu

4) Randamentul termic teoretic al ciclului icircn comparaţie cu randamentul ciclului Carnot icircntre aceleaşi limite de

temperaturi

5) Reprezentarea ciclului termodinamic icircn diagramele p -v şi T-s

Să se considere că amestecul de aer ndash combustibil şi gazele de

ardere au proprietăţile aerului cp = 1010 J( kggrad) şi cv = 715 J( kggrad)

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Varianta 9

Problema 1 Aerul cu volumul iniţial V1 şi temperatura t1 se dilată

izobar pacircnă la volumul V2 ca rezultat al comunicării de căldură Q

Să se determine temperatura finală a aerului presiunea gazului variaţiile energiei inter ioare entalpiei entropiei şi

lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 m3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kJ 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Problema 2

2 m3 de vapori saturaţi umezi de apă cu titlul x1 se dilată adiabat

de la presiunea p 1 bar pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine titlul final al vaporilor parametrii iniţiali şi finali a vaporilor şi lucrul

mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 bar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 bar 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Problema 3

Icircntr-o instalaţie de uscare cu aer cald este folosit aerul exterior cu

temperatura t1 0C şi umiditatea relativă φ1 Icircn calorifer aerul este

icircncălzit pacircnă la temperatura t2 0C şi transportat icircn camera de uscare

de unde este evacuat cu temperatura t3 0C Să se determine

1) Umiditatea finală a aerului

2) Debitul de aer şi cantitatea de căldură necesară pentru a evapora 1 kg de apă din materialul supus procesului de uscare

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Problema 4

Să se determine debitul de oxigen ce trece prin orificiul unui

robinet plasat pe un recipient dacă icircn interiorul recipientului presiunea este p1 bar şi temperatura t 10C iar presiunea

exterioară este p2=1 bar Diametrul orificiului este de 8 mm Să se

determine de asemenea viteza şi temperatura gazului la ieşirea din

orificiu

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Problema 5

O centrală de termoficare cu contrapresiune are o putere de

N=800 kWh Alimentarea turbinei se face cu abur supraicircncălzit

avacircnd presiunea p1 bar şi temperatura t 10C iar condensarea se face icircntr-un schimbător de căldură ce serveşte la icircncălzirea

apei care circulă icircntr -o reţea de termoficare La ieşirea din

turbină aburul are presiunea p2 bar şi este saturat uscat Să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului

2) Consumul specific de abur al centralei cunoscicircnd randamentul mecanic ηm = 097 şi randamentul

generatorului ηg = 098

3) Consumul de combustibil a cărui putere calorică inferioară Pci = 16000kJkg iar randamentul arderii η a = 082

4) Fluxul de căldură furnizat reţelei de termoficare

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

5) Randamentul termic al instalaţiei

6) Reprezentarea ciclului termodinamic al instalaţiei icircn

diagrama i-s

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 bar 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Varianta 10 Problema 1

m kg de aer la presiunea p1 şi temperatura t1 se comprimă

izoterm pacircnă ce volumul se micşorează de 25 ori Să se determine parametrii iniţiali şi finali a aerului variaţia

energiei interioare entalpiei şi entropiei căldura şi lucrul

mecanic icircn proces

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 bar 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Problema 2

1 kg de vapori se dilată adiabat de la parametrii iniţiali p1

bar şi t1 0C pacircnă la presiunea p2 bar Să se determine

1) Entalpia şi energia interioară a vaporilor icircn starea iniţială

2) Titlul volumul specific entalpia şi energia interioară a

vaporilor după dilatarea lor

3) Lucrul mecanic efectuat

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 bar

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Problema 3

m kg s de aer sunt icircncălzite prin stropire cu apă caldă de la temperatura t1 0C pacircnă la temperatura t2

0C Cunoscacircnd

umiditatea relativă iniţială a aerului φ1 să se determine utilizacircnd

diagrama I-d a aerului umed

1) Fluxul de căldură primit de aerul ce trece prin instalaţie

2) Cantitatea de apă preluată de aer icircn decursul procesului

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m kg s 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Problema 4

Printr-o conductă curge abur saturat umed la presiunea p1 bar şi

titlul x1 O parte din el printr-un ventil de laminare se scurge icircn altă

conductă de presiune joasă icircn care presiunea este p2 bar Să se determine

1) Parametrii vaporilor de apă icircn conducta de presiune joasă

2) Viteza de scurgere a vaporilor prin ventililul de laminare

3) Debitul masic al vaporilor de apă dacă diametrul orificiului din ventil este de 10 mm

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 bar 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Problema 5

O turbină cu condensaţie şi supraicircncălzire intermediară a

vaporilor primeşte abur cu presiunea p1 bar şi temperatura t 1 0C După destinderea icircn prima treaptă a turbinei pacircnă la presiunea p2prime bar şi temperatura t2prime

0C aburul este reacircncălzit la

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

presiunea p2prime bar pacircnă la temperatura iniţ ială t1 după care este

introdus pentru a se destinde icircn treapta a doua a turbinei pacircnă la presiunea p2 bar Considericircnd ca destinderea icircn turbină se face

adiabatic să se determine

1) Parametrii punctelor caracteristice ale ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară

2) Randamentul termic al ciclului cu supraicircncălzire intermediară

3) Randamentul termic al ciclului fără supraicircncălzire intermediară a aburului

4) Sporirea randamentului ciclului la supraicircncălzire intermediară a aburului

5) Reprezentarea ciclului Rankine cu supraicircncălzire intermediară a

aburului icircn diagrama i-s Curbele limită inferioară x = 0 şi limita superioară x = 1 să fie trasate

grafic utilizacircnd tabelele proprietăţilor termodinamice a vaporilor saturaţi

de apă

Parametrul 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 bar

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime bar

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime

0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 bar

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Программой курса Техническая термодинамика для студентов дневного и заочного обучения предусмотрено выполнение одной расчетно-графической работы

Задания должны выполняться в отдельных тетрадях с

обязательной записью условий и соблюдением следующих

требований

1) при определении искомых величин приводить формулы

из которых эти величины определяются

2) для всех величин имеющих размерность обязательно проставлять ее

3) все промежуточные математические вычисления

проводить с точностью не менее трех значащих цифр

4) графики выполнять только на миллиметровой бумаге

форматом А 4 с обязательным указанием масштабов по

осям координат Масштабы следует выбирать так чтобы

график заполнял все рабочее пространство между осями

координат

В контрольной работе выбор варианта осуществляется по

последней цифре шифра а значений входящих в задачи величин ndash

по предпоследней цифре Шифр соответствует двум последним

цифрам номера зачетной книжке студента Методические указания

к решению задач и справочный материал приведены в [12]

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Вариант 1

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

совершают изобарный термодинамический процесс

Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 7 5 8 6 3 10 15 20 25

p1 бар 8 6 3 9 10 7 2 5 12 20

t1 0C 20 70 50 30 10 40 60 90 80 100

V2 м3 06 12 15 23 18 13 10 6 5 4

Задача 2

В сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1 бар Пар охлаждается до температуры t2

0С

Определить

1) параметры начального и конечного состояний пара

2) количество отданного тепла при охлаждении пара

3) изобразить процесс на диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3 5 4 3 2 2 2 1 1 04 02

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 15

p1 бар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t20C 60 50 40 30 20 25 30 35 40 45

Задача 3 Производительность сушильной установки составляет mмат

кгс сухого материала Отношение влажности материала к его сухой

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

массе в течении процесса уменьшается на 15 Для сушки

используется наружный воздух с температурой t1 0С и

относительной влажностью φ1 который подогревается в

калорифере до температуры t2 0С На выходе из установки воздух

имеет температуру t3 0С Определить

1) количество влаги которая испаряется из материала в

течении часа

2) параметры воздуха на выходе из сушилки

3) количество воздуха которое необходимо пропустить через

сушилку

4) количество тепла для нагревание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ммат кгс 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

t10C 5

10

15

20

10

15

20

10

15

20

φ1 50

60

70

30

40

50

60

40

50

60

t20C 1

20

110

100

90

110

120

130

90

110

95

t3 0C 4

5

40

45

35

45

40

45

35

40

35

Задача 4 Через отверстие в стенке сосуда истекает воздух который

адиабатно расширяется от давления р1 бар до давления р2 бар

Воздух имеет на входе в отверстие температуру t1

0С Определить

1) режим истечения воздуха

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

р1 бар 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

р2 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

t10C 50 45 40 35 30 25 20 30 20 10

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Задача 5

Идеальный поршневой компрессор всасывает 900 м3ч воздуха при температуре t1

0С и давлении р1 бар и сжимает его до

давления р2 бар Необходимо

1) определить потребляемую двигателем компрессора мощность если его кпд

η = 092

2) определить температуру воздуха в конце процесса сжатия

3) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s для

а) изотермического сжатия

б) политропного сжатия с n = 43 в) адиабатного сжатия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 5 7 10 15 20 22 24 25 18 12

р1 бар 08 09 1 08 09 1 08 09 1 08

р2 бар 8 9 10 6 7 8 5 7 9 10

Вариант 2

Задача 1

В сосуде емкостью V1 находится кислород при давлении р1 и температуре t1 который нагревается в изохорном процессе до

температуры t2 Определить

1) параметры конечного состояния газа

2) количество сообщенного тепла в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах p-v и T-s Теплоемкость воздуха в процессе принять постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 дм3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p1 бар 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

t1 0C 18 20 22 25 27 30 28 18 25 30

t2 0C 60 80 90 100 110 120 140 150 160 180

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Задача 2

В закрытом сосуде обьемом V м3 находятся m кг водяного пара при давлении р1бар которые нагреваются или охлаждаются в

изохорном процессе до давления р2 Определить степень сухости

пара в конечном состоянии и количество сообщенной теплоты

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

м кг 6 5 4 3 2 6 2 3 4 5

V м3 06 05 04 03 01 08 09 1 07 035

p1 бар 6 5 3 2 4 1 24 25 32 45

p2 бар 10 7 8 9 6 5 4 45 8 10

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух при температуре

t1 0С и относительной влажности φ1 В калорифере его

подогревают и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t3 0С и относительной влажности φ3 В процессе

сушки из влажного материала испаряется mводы кг влаги

Определить

1) расход воздуха через сушилку

2) количество тепла

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C 20 10 15 25 10 15 20 25 10 15

φ1 40 40 50 60 40 60 50 40 30 60

t3 0C 30 40 45 35 40 30 45 35 40 30

φ 3 70 80 70 80 90 70 80 90 70 80

mводы кг 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Задача 4

В резервуаре заполненном кислородом поддерживается

давление р1бар и температура t1 0С Газ вытекает через отверстие

диаметром 10 мм в среду с давлением р2бар Определить

1) режим истечение газа через отверстие

2) теоретическую скорость истечения

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

3) массовый расход кислорода

4) температура газа на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

t1 0C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

p2 бар 40 35 30 25 20 15 10 5 2 1

Задача 5

Двухступенчатый идеальный компрессор всасывает V м3с воздуха при давлении р1 бар и температуре t1

0С и сжимает его до

конечного давления р2 бар Сжатие происходит политропно с

показателем n = 43 Определить

1) механическую работу для одноступенчатого сжатия

2) механическую работу для двухступенчатого сжатия с

промежуточным охлаждением воздуха до начальной температуры

3) экономию механической работы при двухступенчатом

сжатии

4) расход воды на охлаждение если ее температура в процессе

промежуточного охлаждения воздуха увеличивается на Δt =

100C

5) изобразить процесс двухступенчатого сжатия в

диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V м3с 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

p1 бар 08 09 10 08 09 10 08 09 10 08

t10C 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27

p2 бар 82 86 9 94 98 10 10 104 106 108

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Вариант 3

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяются изотермически до обьема в 3 раза больше первоначльного Определить

1) параметры конечного состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

p1 бар 10 9 8 7 6 3 9 5 4 2

t1 0C 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

подогревается при постоянном давлении до температуры t2 0С

Определить количество теплоты которое необходимо сообщить

пару механическую работу изменение внутренней энергии

энтальпии и энтропии

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10 12 14 16 18 20 30 80 90 100

t1 0C 200 220 240 260 280 220 260 300 350 400

t2 0C 300 350 400 450 500 600 350 400 450 500

Задача 3

В установке для кондиционирования воздуха подается mвоздуха кгс воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 Воздух увлажняется орошением холодной водой

до относительной влажности φ2 Определить

1) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении часа

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

2) температуру воздуха на выходе из оросительной камеры

3) количество тепла отнятое от воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвоздухакгс 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 50 40 30 50 40 30 50 40 30 50

φ2 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80

Задача 4

Воздух при давлении р1 бар и температуре t1 0С вытекает

через суживающееся сопло в среду с давлением р2 бар Определить

1) режим истечения воздуха на выходе из сопла

2) теоретическую скорость истечения

3) температуру воздуха на выходе из сопла

4) массовый расход воздуха если площадь минимального сечения сопла равно 20 мм2

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 5 4 3 2 3 4 5 2 3 4

p2 бар 10 09 08 10 09 08 10 09 08 10

t10C 20 30 40 20 30 40 20 30 40 20

Задача 5

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

изобарным подводом теплоты характеризуется параметрами ΔV = 25 дм3 ε = 15 ρ = 15 n = 2800 обмин

Воздух поступающий в цилиндр двигателя имеет начальное

давление р1 бар и температуру t1 0С Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла и сравнить его с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

4) часовой расход топлива если его низшая теплота сгорания Qр

н = 4104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

09

09

4

08

5

t1 0C 1

0

15

20

8

10

15

20

22

24

25

Вариант 4

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются адиабатно с показателем к=14 до двухкратного

увеличения обьема Определить

1) конечное состояние воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101

кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

p1 бар 10 9 8 7 6 5 4 3 2 8

t1 0C 400 380 360 350 340 320 300 280 250 200

Задача 2

1 м3 пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 расширяется при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить параметры конечного состояния пара теплоту

и механическую работу в процессе и изменение внутренней энергии пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

x1

05

06

07

07

5

08

04

05

03

04

02

v2 м3кг

07

05

04

5

03

6

03

02

5

02

2

02

01

8

01

5

Задача 3

В установке для вентиляции с механическим побуждением m1 кгс наружного воздуха с температурой t1

0С и относительной

влажностью φ1 смешиваются с m2 кгс внутреннего воздуха с

температурой t2 0С и относительной влажностью φ2

Определить

1) температуру энтальпию и влагосодержание смеси

воздуха

2) экономию энергии по сравнению с случаем когда в

установке использовался бы только наружный воздух

который необходимо нагревать в калорифере перед его подачей в вентиляционную камеру

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m1 кгс 05 10 15 20 16 14 12 11 06 07

t1 0C -5 0 5 -5 0 5 -5 0 5 -5

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

m2 кгс 07 12 17 22 18 16 14 13 08 09

t2 0C 30 35 45 30 35 40 45 30 35 40

φ2 60 40 50 60 60 50 30 60 70 40

Задача 4 Из суживающегося сопла вытекает азот находящийся в

резервуаре с давлением р1 бар и температурой t1 0С Истечение

происходит в среду с давлением р2 бар Определить

1) скорость истечение газа

2) расход газа если площадь выходного сечения сопла 10

мм2

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Для азота извесны R = 0297 кДж(кгград) ср = 113

кДж(кгград)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 70 60 50 40 30 20 10 5 48 3

t1 0C 60 50 40 60 50 40 60 50 40 60

p2 бар 40 35 30 25 20 15 5 25 2 15

Задача 5

Двухтактный одноцилиндровый двигатель мотоцикла

который имеет обьем вредного пространства 50 cм3 работает согласно термодинамическому циклу с изохорным подводом

теплоты Его параметры степень сжатия ε = 6 степень повыщения

давления λ = 25 число оборотов n = 4000 обмин Всасывание смеси топлива и воздуха происходит при давлении р1

бар и температуре t1 0С Допуская что рабочее тепло обладает

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных для цикла точках

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель развивает

мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота сгорания топлива Qр

н = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v

и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

t1 0C 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Вариант 5

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 и температуре t1

расширяются в политропном процессе с показателем n до

трехкратного увеличения его обьема Определить

1) конечное состояния воздуха

2) теплоту и механическую работу в процессе

3) изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии

4) изобразить процесс в диаграммах р-v и Т-s

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) ср = 101

кДж(кгград) к= 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

p1 бар 10

9

8

7

6

5

4

3

2

8

t1 0C 5

00

480

460

440

420

400

380

360

340

320

n

12

12

6

13

13

4

15

12

5

11

08

09

13

5

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и степени сухости x1 охлаждается при постоянном давлении до удельного обьема v2

м3кг

Определить степень сухости пара в конечном состоянии

изменение внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

20

18

16

14

12

10

8

6

4

x1 05

05

5

06

06

5

07

07

5

08

08

5

09

09

5

v2 м3кг

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой t1

0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t10C 0 5 10 15 20 5 10 15 20 0

φ1 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30

t20C 80 90 100 120 140 80 90 100 120 140

t30C 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50

Задача 4

На отводящей трубе парового котла установлено сопло с диаметром на выходе 6 мм Пар выходит из котла при давлении

р1бар и температуре t1 0С и истекает через сопло в среду с

давлением р2 бар Определить

1) теоретическую скорость истечения пара

2) расход пара через сопло

Для решения задачи использовать диаграмму i-s для водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30 80 90 100 120 130 140 160 240 300

t10C 240 300 350 350 400 350 400 450 500 600

p2 бар 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01

Задача 5 Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с

полезным обьемом ΔV = 850 см3 работает согласно

термодинамическому циклу со смешанным подводом теплоты с числом оборотов n = 3850 обмин Всасывание смеси топлива и

воздуха осуществляестся при давлении р1бар и температуре t1 0С

Параметры цикла соответственно ε = 8 λ = 2 и ρ = 175 Считая

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

что смесь топлива и воздуха а также продукты сгорания обладают

свойствами воздуха определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность двигателя

3) термический кпд цикла в сравнении с термическим

кпд цикла Карно в том же интервале температур

4) расход топлива на 100 км если двигатель разрывает мощность при скорости 60 кмч а низшая теплота

сгорания топлива Qрн = 44104 кДжкг

5) изобразить термодинамический цикл в диаграммах p-v и T-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

08

1

08

2

08

3

08

4

08

5

08

6

08

7

08

8

08

9

09

t1 0C 35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Вариант 6

Задача 1

Воздух в каличестве V1 м3 расширяется политропно от давления р1 бар и температуры t1

0С до давлениия р2бар и обьема

V2 м3

Определить показатель политропы конечную температуру количество подведенной теплоты массовую удельную

теплоемкость процесса изменение внутренней энергии и энтропии

полученную работу

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кгград) ср = 101 кДж(кгград) сv = 715 Дж(кгград) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 3 5 7 9 10 12 15 20 14 18

p1 бар 54 62 68 70 72 74 76 8 78 65

t1 0C 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

p2 бар 15 12 18 16 2 22 24 1 16 14

V2 м3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Задача 2

m кг водяного пара занимающие при давлении р1 бар обьем V1 м

3 расширяются изотермически до обьема V2 м3

Определить работу расширения количество подведенной

теплоты степень сухости пара и изменение его внутренней энергий

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2

3

4

5

15

2

3

4

5

6

p1 бар 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

V1 m3

01

01

2

01

4

01

6

01

8

02

02

2

02

4

02

5

02

6

V2 m3

02

04

06

08

02

2

05

06

08

1

12

Задача 3 Расход воздуха в сушильной установке составляет

mвозд кгс воздуха Перед подачей в сушильную камеру

наружный воздух с температурой t1 0С и относительной

влажностью φ1 нагревается в калорифере где ему сообщается Q

кВт тепла

Определить

1) температуру и относительную влажность нагретого воздуха на выходе из калорифера

2) влагосодержание воздуха

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 06 07 08 09 1 11 12 13 14

Q kВт 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t1 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

φ1 40 50 60 30 40 50 60 40 50 60

Задача 4 Влажный пар при давлении р1 бар и степени сухости x1

истекает через сопло в среду с давлением р2 бар Площадь

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

выходного сечение сопла составляет 20 мм2 Считая истечение

адиабатным определить

1) скорость пара на выходе из сопла

2) массовый расход водяного пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

x1 03 04 05 06 07 08 09 092 093 094

p2 бар 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Задача 5

Паросиловая установка с конденсатором получает пар при давлении р1 бар и температуре t1

0С В турбине пар

адиабатно расширяется до давления р2 бар Определить

1) построить цикл Ренкина в i-s диаграмме

2) энтальпию и энтропию в характерных точках цикла

3) степень сухости пара после его расширения в

турбине

4) термодинамический кпд цикла Ренкина

5) термодинамический кпд цикла Карно в том же интервале температур

Нижнюю x=0 и верхнюю x=1 пограничные кривые нанести

используя таблицы термодинамических свойств водяного

пара

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 30

80

90

100

120

130

140

160

30

80

t1 0C 450

500

600

450

500

600

400

450

500

600

p2 бар

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

02

03

04

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Вариант 7

Задача 1 m кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и температуре t1

0С

сжимаются в адиабатном процессе до давления р2 бар Определить

конечную температуру воздуха изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии величину работы сжатия

Для воздуха известны R = 28713 Дж(кг град) к = 14

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 2 5 3 4 6 8 5 9 10 7

t1 0C 15 20 10 5 18 16 14 8 6 12

p2 бар 7 8 5 6 10 4 16 3 2 4

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимается изотермически до конечного удельного обьема v2 м3кг

Определить конечные параметры пара изменение

внутренней энергии теплоту и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

6

8

12

t1 0C 200

220

240

260

280

300

350

160

180

200

v2 м3кг

01

00

5

00

4

00

3

00

2

00

1

00

08

02

01

5

01

Задача 3 В установке для кондиционирования воздуха m кгс

воздуха с температурой t1 0С и относительной влажностью φ1

охлаждаются до температуры t2 0С Охлаждение происходит в

калорифере за счет охлаждающей воды температура которой

увеличивается в процессе на Δt0C Определить

1) тепловой поток который воспринимает воздух

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

2) расход воды который проходит через калорифер охлаждения если его кпд η=098 а удельная

теплоемкость воды cp=41868 кДж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mвозд кгс 05 10 15 20 25 30 35 4 45 50

t1 0C 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30

φ1 40 50 60 40 50 60 40 50 60 40

t2 0C 15 20 25 15 20 25 15 20 25 15

Δt 0C 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5

Задача 4

Сухой насыщенный водяной пар с давлением р1 бар

вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением р3 бар Минимальный диаметр сопла равен 18 мм Процесс истечения

считается адиабатным с показателем к = 129

Определить массовый расход пара через сопло

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

p3 бар

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

10

8

10

9

11

11

1

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с

изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1 бар и температуре t1

0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 6 Температура газов на входе в турбину t3 =

8000C Производительность компрессора 40 кгс воздуха

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) теоретическую мощность турбины

3) термодинамический кпд цикла газотурбинной

установки в сравнении с кпд цикла Карно в том же

интервале температур

4) часовой расход топлива

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s Известны кпд камеры сгорания ηc = 098 кпд компрессора

и турбины соотвественно ηк = 084 ηт = 087 механический кпд

установки ηм = 098 низшая теплота сгорания топлива Qрн =

419107 Джкг Рабочее тело обладает свойствами воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv = 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

2

10

09

4

10

09

5

10

09

8

10

09

6

10

t1 0C 25

27

22

24

18

20

15

17

21

30

Вариант 8

Задача 1

В закрытом сосуде обьемом V м3 находится воздух при

давлении р1 бар и температуре t1 0С В результате охлаждения от

воздуха отнимается Q кДж теплоты

Определить давление и температуру воздуха в сосуде после его

охлаждения

Теплоемкость воздуха считать постоянной

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 05 06 07 08 09 1 09 08 07 06

p1 бар 5 7 8 9 10 2 3 4 6 5

t1 0C 20 18 25 30 22 21 19 17 33 31

Q kДж 90 105 110 120 130 115 109 112 125 135

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара и механическую работу в

процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 80

30

20

18

16

14

12

10

8

6

t1 0C

600

500

450

400

350

300

280

260

240

220

p2 бар

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

01

5

02

Задача 3

В установке для сушки с использованием теплого воздуха

от влажного материала испаряется mводы кгс воды Температура наружного воздуха t1

0С при относительной

влажности φ1 В калорифере его подогревают до температуры

t20C и направляют в сушилку откуда он выходит при

температуре t30C Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из

калорифера и на выходе из сушильной камеры

2) расход воздуха через установку

3) тепловую нагрузку калорифера

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mводыкгс

00

1

00

2

00

3

00

4

00

5

00

6

00

7

00

8

00

9

01

t1 0C 5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

φ1 40

50

60

40

50

60

40

50

60

40

t2 0C 8

0

85

90

95

100

110

120

130

140

110

t3 0C 30

35

40

45

50

35

40

40

45

50

Задача 4

Перегретый водяной пар с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает через сопло Лаваля в среду с

давлением р3 бар Диаметр минимального сечения сопла равен 15

мм Считая истичение адиабатным с показателем к = 1135

определить

1) давление пара в минимальном сечении сопла

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

2) скорость истечения в минимальном сечении и на выходе из сопла

3) массовый расход пара через сопло Лаваля

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 8 10 12 14 16 18 20 30 80 90

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p3 бар 15 20 25 30 15 20 25 30 15 20

Задача 5

Компрессор газотурбинной установки работающей с изобарным подводом тепла всасывает воздух при давлении р1

бар и температуре t1 0С Степень повышения давления в

компрессоре β = 4 Температура газов на входе в турбину t3 =

7000C Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) количество подведенного и отведенного теплоты

3) полезную теплоту в цикле

4) термодинамический кпд цикла установки в

сравнении с кпд цикла Карно в том же интервале температур

5) изобразить цикл в диаграммах p-v и T-s

Считать что смесь воздуха и топлива а также продукты сгорания имеют свойства воздуха cp = 1010 Дж(кг град) и cv

= 715 Дж(кг град)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

09

9

1

t1 0C 15

20

25

30

35

40

22

24

26

28

Вариант 9

Задача 1

V1 м3 воздуха с начальной температурой t1 0С

расширяется при постоянном давлении до обьема V2 м3

вследствие сообщения газу Q кДж теплоты

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Определить конечную температуру давление газа изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии и механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

V1 м3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t10C 15 20 18 16 17 25 28 24 29 30

V2 м3 3 6 9 8 10 12 14 16 18 20

Q kДж 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Задача 2

2 м3 влажного водяного пара со степенью сухости x1 расширяется в адиабатном процессе от давления р1 бар до давления

р2 бар

Определить степень сухости пара после его расширения начальные и конечные параметры пара произведенную

механическую работу

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 09 08 07 06 05 04 03 04 05 06

p1 бар 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

p2 бар 07 6 05 04 03 025 02 015 01 004

Задача 3

Для сушки используется наружный воздух с температурой

t1 0С и относительной влажностью φ1 В калорифере его

подогревают до температуры t2 0С и направляют в сушилку

откуда он выходит при температуре t3 0С Определить

1) относительную влажность воздуха на выходе из сушилки

2) расход воздуха и теплоты на 1 кг испаренной влаги

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t1 0C

5

10

15

25

125

175

225

25

5

75

φ1 20

30

40

50

25

35

45

55

60

65

t2 0C

100

95

80

85

90

100

90

80

85

90

t3 0C 45

40

35

40

35

40

45

50

40

30

Задача 4

Кислород из емкости с давлением р1 бар и температурой t1

0С истекает в окружающую среду с давлением р2 = 1 бар

Истечение происходит адиабатно через вентиль с отверстием

диаметром 8 mm Определить скорость истечения газа его массовый расход и

температуру на выходе из отверстия

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 2 3 4 5 3 35 45 5 16 18

t10C 40 30 35 28 25 30 35 27 24 22

Задача 5

Мощность теплоцентрали с противодавлением составляет N=8000 кВтчас тепла Питание паровой турбины

осуществляется перегретым водяным паром с давлением р1 бар

и температурой t1 0С На выходе из турбины пар становится

сухим насыщенным при давлении р2 бар Он конденсируется в

теплообменике где нагревается вода для системы отопления

Определить

1) параметры в характерных точках цикла

2) удельный расход пара в установке если механический

кпд ηм=097 а кпд генератора ηг=098

3) расход топлива если его низшая теплота сгорания

Qрн=16000 кДжкг а кпд горения ηс=082

4) количество теплоты отводимой в теплофикационную сеть

5) термодинамический кпд цикла

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

6) изобразить цикл установки в диаграмме i-s

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6 8 0 12 14 16 18 20 30 80

t1 0C 220 240 260 280 300 350 400 450 500 600

p2 бар 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22

Вариант 10

Задача 1

m кг воздуха при давлении р1 бар и температуре t1 0С

сжимаются изотермически пока его обьем уменьшается в 25 раза Определить начальные и конечные параметры воздуха изменение

внутренней энергии энтальпии и энтропии теплоту и

механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кг 10 5 4 6 7 8 2 3 1 7

p1 бар 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3

t1 0C 30 10 15 20 8 5 12 14 16 18

Задача 2

1 кг водяного пара при давлении р1 бар и температуре t1 0С

расширяется адиабатно до давления р2 бар Определить

1) энтальпию и внутреннюю энергии пара в начальном

состоянии

2) степень сухости энтальпию и внутреннюю энергию

пара после его расширения

3) механическую работу в процессе

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 6

8

10

12

14

16

18

20

30

80

t1 0C

220

240

260

280

300

350

400

450

500

600

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

p2 бар

00

3

00

35

00

4

00

45

05

00

45

00

4

00

35

00

3

00

4

Задача 3

m кгс воздуха нагреваются за счет орошения горячей водой от температуры t1

0С до температуры t2 0С Относительная

влажность вождуха в начальном состоянии φ1 Изпользуя I-d

диаграму для влажного воздуха определить

1) количество тепла которое воспринимается воздухом

2) количество влаги которая испаряется в воздухе в

течении процесса

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

m кгс 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

t1 0C 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10

t2 0C 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35

φ1 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40

Задача 4

Внутри трубы течет влажный насыщенный водяной пар

при давлении р1бар и степени сухости x1 Часть пара через

дроссельный вентиль истекает в трубу низкого давления в

которой давление р2 бар Определить

1) параметры водяного пара в трубу низкого давления

2) скорость истечения пара через дроссельный вентиль

3) массовый расход пара если диаметр отверстия вентиля 10

мм

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x1

08

09

09

1

09

2

09

3

09

4

09

5

09

6

09

7

09

8

p2 бар 12

14

16

18

20

12

14

16

18

20

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Задача 5 Паровая турбина с конденсацией и вторичным

перегревом пара работает при начальных параметрах р1 бар и

t1 0С После расширения в первой ступени до давления р2prime и

температуре t2prime пар вновь перегревается при давлении р2prime до

начальной температуры t1 после чего направляется во второй

ступени турбины где он адиабатно расширяется до давления р2

бар Определить

1) параметры в характерных точках цикла Ренкина со

вторичным перегревом пара

2) термодинамический кпд цикла со вторичного перегрева пара

3) термодинамический кпд цикла без вторичного перегрева пара

4) увеличение кпд установки при введение цикла со

вторичным перегревом пара

5) изобразить цикл Ренкина со вторичным перегревом пара в

диаграмме i-s

Нижнюю x = 0 и верхнюю x = 1 пограничные кривые нанести используя таблицы термодинамических свойств насыщенного

водяноно пара ( по давлениям)

Параметры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

p1 бар

120

100

90

80

30

20

18

16

14

12

t1 0C

600

500

450

400

350

300

500

450

400

350

p2prime бар

80

30

20

18

16

10

6

12

12

12

t2prime 0C

300

280

260

240

220

180

160

140

140

120

p2 бар

01

00

9

00

8

00

7

00

6

00

5

00

4

00

45

00

5

00

6

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

Literatura

1 Gonciaruc V Termotehnica I Ciclu de prelegeri Partea 1 Chişinău UTM 2008

2 Rabinobici O Sbornic zadaci po tehniceschoi termodinamiche M Maşinostroienie 1969

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99

SARCINA

pentru lucrarea grafică şi de calcul

la disciplina TERMOTEHNICA ndash I pentru studenţii specialităţii

5827 Ingineria sistemelor

de alimentare cu căldură şi gaze ventilaţie

Alcătuitor V Gonciaruc

Redactor

Bun de tipar

Formatul hacircrtiei 60x84 116

Hacircrtie ofset Tirajul 150 ex Coli de tipar Comanda nr

UTM 2008 Chişinău bd Ştefan cel Mare 168 Secţia Redactare şi Editare a UTM

2068 Chişinău str Studenţilor 99