Контрольная работа №1. (к разделу Техническая термодинамика)

(к разделу " Техническая термодинамика")

Задача 1. Произвести расчет термодинамических параметров газовой смеси, совершающей изобарное расширение до объема V₂, если известны начальная температура t₁, начальное давление P₁ и масса смеси m.

Определить: газовую постоянную и кажущуюся молекулярную массу, начальный объем V₁, основные параметры в конечном состоянии, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, теплоту и работу расширения в процессе 1-2. Исходные данные для решения задачи приведены в таблицах 1, 2.

v При определении молярной массы и газовой постоянной обратить внимание на способ задания смеси.

v Теплоемкости компонентов смеси рассчитать с использованием закона Майера.

v Для расчета параметров состояния использовать уравнение состояния идеального газа.

v Правильность вычисления энергетических параметров контролировать по выполнению первого закона термодинамики.

Таблица 1.

Средняя характеристика природного газа из магистральных газопроводов

Таблица 2.

Задача 2. Для технологических целей необходимо иметь G килограммов в секунду воздуха при давлении P_k. Рассчитать идеальный многоступенчатый поршневой компрессор. Определить:

v количество ступеней компрессора и степень повышения давления в каждой ступени;

v количество теплоты отведенной от воздуха в цилиндрах компрессора и в промежуточном холодильнике;

v конечную температуру и объемную производительность компрессора.

v изобразить цикл на рабочей диаграмме.

Давление воздуха на входе в первую ступень компрессора P₁ = 0, 1 МПа и температура t₁ = 27 °С. Допустимое повышение температуры воздуха в каждой ступени Dt, показатель политропы сжатия n, конечное давление P_k и массовый расход воздуха G выбрать из таблицы 3.

v При решении задачи трение и вредное пространство не учитывать.

v Степень повышения давления в каждой ступени компрессора считать одинаковыми и привести в соответствие с допустимым повышением температуры Dt.

v Процесс в промежуточном холодильнике считать изобарным охлаждением до начальной температурыt₁.

Таблица 3.

Задача 3. Рассчитать теоретический цикл двигателя внутреннего сгорания для привода компрессора из задачи 2, если известны степень сжатия e (степень повышения давления в компрессоре p), максимальная температура цикла t₃ и механический КПД привода h_м. Определить:

v параметры рабочего тела в характерных точках цикла;

v подведенную и отведенную теплоту, работу и термический КПД цикла;

v мощность двигателя и массовый расход рабочего тела;

v построить цикл на рабочей диаграмме.

Тип двигателя и данные для расчета приведены в таблице 4.

v При решении задачи в качестве рабочего тела взять воздух. Начальное состояние соответствует нормальным условиям. Теплоемкость воздуха принять не зависящей от температуры.

v Расчет цикла произвести на 1 кг рабочего тела. Процессы сжатия 1-2 и расширения 3-4 считать адиабатными.

v Мощность привода определить с учетом механического КПД.

Таблица 4.

Задача 4. Произвести расчет горения твердого топлива при коэффициенте избытка воздуха a = 1, 25.

Определить низшую и высшую теплоту сгорания, теоретический и действительный расходы воздуха, температуру горения и массовый состав продуктов сгорания.

Исходные данные для решения задачи приведены в таблице 5.

v При решении задачи начальное состояние воздуха и топлива принять нормальным.

v Процесс горения считать изобарным. Теплоту сгорания считать по формуле Менделеева.

v Определение температуры горения производить при помощи It-диаграммы, для построения которой предварительно вычислить энтальпии продуктов сгорания при температурах порядка 1500 и 2000°С (без использования готовых таблиц энтальпий).

Таблица 5.

Элементарный состав рабочей массы некоторых твердых топлив