База задач ФизМатБанк
| 83274. Вентилятор мощностью 2,2 кВт с объемным расходом Vт = 1,6 м3/с откачивает из производственного помещения воздух (рис. ), давление которого р1 = 980 гПа, температура t1 = 20°С, р1 = 1,165 кГ/м3. Давление за вентилятором на dр = 6,1 гПа выше, чем p1. Диаметр поперечного сечения канала, по которому откачивается воздух, равен 400 мм. Определите, какая часть мощности вентилятора расходуется на теплоту трения. |
| 83275. Сердце человека в спокойном состоянии перекачивает примерно 300 л/ч крови, и при этом давление повышается с 80 до 120 мм ртутного столба. Какова мощность сердца в этом режиме работы? |
| 83276. Определите мощность гидравлической турбины, использующей напор плотины высотой Н = 100 м. Расход воды через турбину 500 м3/с. Удельный объем воды v = 0,001 м3/кг. |
| 83277. При точном взвешивании на аналитических весах приходится вводить поправку на то, что взвешиваемое тело и гири, находящиеся на различных чашках весов, испытывают со стороны воздуха различную выталкивающую силу. Каков вес воды в бюксе (рис. ), взвешиваемой на аналитических весах, если при равновесии весов на их чашку поставлены гири общим весом 20,563 гс? Удельный вес материала гирь уг = 8,4 гс/см3, а удельный вес воды вместе с бюксой ув = 1,2 гс/см3. Взвешивание произведено в воздухе при температуре t = 20°С и барометрическом давлении В = 1007 гПа. |
| 83278. Определите значение энтальпии воздуха, отсчитанное от 0°С, при t1 = 287°С и t2 = 560°С, если известна интерполяционная формула для истинной теплоемкости воздуха ср = (6,90 + 14,8*10^-4 t - 20,1*10^-8 t2)*4,1868 кДж/(кмоль*К). |
| 83279. Зависимость молярной теплоемкости оксида углерода от температуры выражается следующими экспериментальными данными: ####. Выразите, воспользовавшись методом наименьших квадратов, зависимость ср = f(T), задавшись уравнением вида ср = а + bТ. Проверьте точность получения уравнения. |
| 83280. З. Рассчитайте теплоемкость cv окиси азота при постоянном объеме при t = 1600°С, учитывая энергию колебаний атомов в молекуле и считая колебания гармоническими. Из опытных данных по спектроскопическому исследованию газа известна колебательная частота w = 1906 см^-1. Сравните полученную теплоемкость с табличным ее значением: cv = 0,940 кДж/(кг*К). |
| 83281. Сосуд разделен перегородкой на две части (рис. ), объемы которых V1 = 1,5 м3 и V2 = 1,0 м3. В части объемом V1 содержится диоксида углерода при p1 = 0,5 МПа и t1 = 30,0°С, а в части объемом V2 — кислород при р2 = 0,2 МПа и t2 = 57,0°С. Определите массовые и объемные доли диоксида углерода и кислорода, молярную массу смеси и ее удельную газовую постоянную после того, как перегородка будет убрана и процесс смешения закончится. |
| 83282. Воспользовавшись условиями задачи 5.15, рассчитайте температуру смеси при помощи табл. 14 приложения. |
| 83283. Горючая смесь состоит из водорода и этана и задана объемными долями фH2 = 0,40 и фC2H6 = 0,60. Подсчитайте количество воздуха, теоретически необходимое для сжигания 1 м3 смеси, отнесенного к нормальным условиям. |
| 83284. В закрытом сосуде объемом 0,8 м3 находится диоксид углерода при р1 = 2,2 МПа и t1 = 20°С. Газу сообщается Qv = 4600 кДж теплоты. Определите температуру и давление диоксида углерода в конце процесса. Задачу решите двумя способами: 1) считая теплоемкость постоянной и принимая ее по молекулярно-кинетической теории; 2) считая теплоемкость зависящей от температуры и пользуясь табл. 16 приложения. |
| 83285. Дымовые газы, входящие в воздухоподогреватель парогенератора, имеют объемный состав, %: СO2 = 10,8, O2 = 6,6, N2 = 80,7, Н2O = 1,9. Нагревая воздух, газы охлаждаются от t1г = 350°С до t2г = 160°С. Определите температуру нагретого воздуха, если известно, что расход дымовых газов (приведенных к нормальным условиям) Vтн = 53 000 м3/ч; расход воздуха mтв = 51 000 кг/ч; температура воздуха на входе в воздухоподогреватель t1в = 45°С. Воздухоподогреватель теряет в окружающую среду 4 % теплоты, отнимаемой у газов. Присосом атмосферного воздуха в газоходе воздухоподогревателя пренебречь. |
| 83286. Применяя первый закон термодинамики, покажите, что кривая, изображающая адиабату идеального газа в р, v-координатах, проходит всегда круче, чем кривая изотермического процесса. |
| 83287. Решите задачу 6.27, учитывая зависимость теплоемкости воздуха от температуры и применяя табл. 13 приложения. |
| 83288. Азот массой 1 кг в начальном состоянии имеет параметры р1 = 2,5 МПа и t1 = 700°С. После политропного расширения (показатель политропы n = 1,180) его давление р2 = 0,1 МПа. Определите изменение внутренней энергии du, количество теплоты q1-2, сообщенное азоту в процессе 1-2, и работу расширения l1-2. Постоянные теплоемкости рассчитайте по формуле ср = dh/dt и сv = du/dt, определив dh и du при помощи таблиц. Каким получилось бы значение q1-2, если ср и cv считать по молекулярно-кинетической теории, пренебрегая тем, что процесс протекает при высоких температурах? |
| 83289. Рассчитайте адиабатный процесс расширения азота, проходящий с трением. Начальная температура Т1 = 500 К, объем увеличивается в два раза, k = 1,4. Величина, характеризующая трение, а = 0,2. Газ идеальный. Найдите температуру Т2д в конце процесса расширения и сравните ее с температурой T2, при которой трение отсутствует. |
| 83290. Используя данные предыдущей задачи, рассчитайте работу расширения в адиабатном процессе с трением и без трения. |
| 83291. Определите изменение энтропии 1 кг диоксида углерода в процессе сжатия. Начальные параметры углекислоты: t1 = 40°С, р1 = 0,2 МПа, конечные: t2 = 253°С, р2 = 4,5 МПа. Расчет сделайте в двух вариантах: 1) при расчете теплоемкости углекислого газа использовать молекулярно-кинетическую теорию; 2) применить при расчете табл. 16 приложения с учетом зависимости теплоемкости от температуры. |
| 83292. Определите число способов, с помощью которых можно было бы осуществить заданные распределения восьми молекул по четырем частям объема. Первый, второй и третий способы распределения указаны на рис. . |
| 83293. В объеме находятся 6 молекул. Определите, как часто будет наблюдаться такое состояние, когда все молекулы соберутся в левой половине объема. Сделайте тот же расчет для 16 молекул. |
| 83294. Камень массой m = 1,2 кг падает с высоты h = 14 м на землю. Определите вызванное этим процессом изменение энтропии системы камень-земля. Температура камня и окружающей cреды равна 20°С. |
| 83295. Определите энтропию 1 кг газовой смеси, состоящей из азота и аргона, при р1 = 0,3 МПа и t1 = 300°С. Массовые доли азота и аргона: wN2 = 0,37, wАr = 0,63. Газы считать идеальными. Принять, что при p0 = 0,1 МПа и t0 = 0°С энтропия азота и аргона равна нулю. Для расчета использовать табл. 14 приложения. |
| 83296. Известно, что энтропия смеси газов больше, чем энтропия отдельных компонентов смеси, на величину, называемую «энтропией смешения». Вместе с тем, известно, что энтропия является аддитивной функцией. Как устраняется это противоречие? |
| 83297. Определите минимальную теоретическую работу разделения 1 кг воздуха на кислород и азот. Считать, что воздух состоит из 21 объемной части кислорода и 79 объемных частей азота. Температура воздуха 15°С. Температура среды 0°С. Газы считать идеальными. |
| 83298. Определите эксергию теплоты, которая выделяется при сгорании на воздухе 1 кг топлива с теплотой сгорания Qpн = 20 МДж/кг. Температура горения 1300°С. Параметры среды: рo.с. = 0,1 МПа и to.c. = 20°С. Теплоемкость продуктов сгорания принять постоянной. |
| 83299. Определите эксергию 1 кг горячих газов в котельном агрегате, если известно, что температура пламени при сгорании топлива равна 1400°С, а давление газов близко к атмосферному. Параметры окружающей среды (воздуха): ро.с. = 0,1 МПа и to.c. = 20°С. Считать, что термодинамические свойства газов идентичны свойствам азота. |
| 83300. Определите эксергетический КПД тепловой изоляции трубы, по которой течет горячая вода при давлении, близком к атмосферному, температура воды на входе 90°С, а на выходе 80°С; температура окружающего воздуха 20°С; считать теплоемкость воды постоянной. |
| 83301. В проточном теплообменнике нагревается воздух. Параметры воздуха при входе в теплообменник: р1 = 0,7 МПа и t1 = 140°С, на выходе р2 = 0,63 МПа и t2 = 800°С. Параметры среды: рo.с. = 0,1 МПа и tо.c. = 15°С. Определите изменение эксергии 1 кг воздуха в теплообменнике. Воздух считать идеальным газом. |
| 83302. Для некоторых горячих источников температура газа, выходящего из земли, доходит до 180°С (давление атмосферное). Определите эксергию 1 кг газа. Температура среды to.c. = 20°С. Считать, что газ по своим термодинамическим свойствам является идеальным и идентичен углекислому газу. Определите максимальный термический КПД, который имел бы тепловой двигатель, превращающий теплоту этого источника в работу. |
| 83303. В регенеративном теплообменнике газотурбинной установки (ГТУ) воздух нагревается за счет выхлопных газов, выходящих из турбины. Воздух нагревается от t1 = 140°С до t2 = 270°С; соответственно этому выхлопные газы охлаждаются от t3 = 340°С до t4 = 212°С. Определите потерю эксергии ГТУ в результате такого теплообмена в расчете на 1 кг проходящего газа. Газ считать идеальным, обладающим свойствами воздуха, а теплоемкость принять по молекулярно-кинетической теории. Температура окружающей среды 20°С. Считать, что теплообменник не имеет тепловых потерь. Гидравлическими сопротивлениями теплообменника пренебречь. Вычислите также эксергетический КПД теплообменника. |
| 83304. Определите потерю работоспособности, происходящую в тепловыделяющем элементе атомного реактора, где выделяющаяся в процессе ядерной реакции теплота поглощается водой, протекающей при давлении 10 МПа. Вода нагревается от t1 = 190°С до t2 = 280°С. Температура тепловыделяющего элемента t3 = 380°С и постоянна по высоте. Расчет потери вести на 419 кДж переданной теплоты. Температура окружающей среды to.с. = 20°С. Считать, что тепловые потери отсутствуют. Гидравлическими сопротивлениями пренебречь. |
| 83305. Определите потерю эксергии, происходящую в процессе конденсации водяного пара в конденсаторе паровой турбины. Процесс конденсации пара происходит при р = 4 кПа. Температура конденсации при этом равна 29,0°С. Теплота, выделяющаяся в процессе конденсации пара, передается окружающей среде, температура которой 10°С. Расчет произвести на 1 кг конденсирующегося пара. Считать, что в конденсатор поступает сухой насыщенный пар. Гидравлическими потерями конденсатора пренебречь. |
| 83306. Средняя температура подвода теплоты для водяного пара в паротурбинной установке (ПТУ) равна 330°С, температура отвода теплоты равна 29°С. Определите термический КПД ПТУ, а также эксергетический КПД теоретического цикла ПТУ. При расчете эксергетического КПД считать, что в топке котла сжигается топливо при атмосферном давлении. Максимальная температура пламени tпл = 1350°С, теплоемкость продуктов сгорания постоянна. Температуру среды принять равной 29°С. Считать, что тепловые потери в котельном агрегате отсутствуют. |
| 83307. Покажите вид кривых идеального газа, изображающих изохору и изобару в T, s-координатах, и докажите, что изобары являются более пологими кривыми, чем изохоры. |
| 83308. От источника теплоты с температурой Т1 = 900 К теплота q передается к источнику с температурой Т2 = 600 К. Определите степень необратимости этого процесса. Температура окружающей среды Тo.с. = 290 К. Какова будет степень необратимости процесса, если теплота предавалась бы от Т1 = 900 К источнику T3 = 400 К и от Т1 = 900 К источнику с Тo.с. = 290 К, т.е. к окружающей среде? Температура источников теплоты постоянна. |
| 83309. Определите степень необратимости процесса адиабатного течения азота (идеальный газ) через гидравлическое сопротивление. Скорость течения небольшая. Начальные параметры азота t1 = 450°С, p1 = 0,7 МПа; конечное давление р2 = 0,4 МПа. Параметры окружающей среды ро.с. = 0,1 МПа, to.c. = 25°С. Рассчитайте степень необратимости для случая, когда конечное давление равно p3 = 0,1 МПа, т.е. равно давлению окружающей среды. |
| 83310. На рис. изображен необратимый адиабатный процесс расширения газа, протекающий с трением. Докажите, что площадь под линией этого процесса равняется теплоте трения. |
| 83311. Определите значения постоянных а и b уравнения состояния Бертло для водяного пара: (p + a/Tv2)(v - b) = RT. Постоянные а и b находятся для критической точки по условиям: (dp/dv)Tкр = 0 и (d2p/dv2)Tкр = 0. Критические параметры воды ркр = 22,115 МПа, Tкр = 647,27 К и vкр = 0,3147*10^-2 м3/кг. |
| 83312. Найдите зависимость теплоемкости при постоянном объеме Cv от объема при постоянной температуре, предполагая, что поведение исследуемого вещества описывается: 1) уравнением состояния идеального газа; 2) уравнением Ван-дер-Ваальса; 3) уравнением Бертло (см. задачу 8.7). |
| 83313. Давление паров цинка при сублимации (для интервала 575 — 630 К) описывается уравнением lg p = 8,972 - 6,787/T. Вычислите теплоту сублимации. |
| 83314. С помощью уравнения Бертло вывести уравнение для вычисления энтальпии как функции температуры и давления и вычислите энтальпию бензола при T = Tкр = 561,6 К и давлении р = 0,5 МПа. Критическое давление бензола ркр = 4,851 МПа. Энтальпия в идеально-газовом состоянии (t = 561,6 К) равна 427 кДж/кг. |
| 83315. Выведите уравнение для подсчета энтальпии реального газа, подчиняющегося уравнению состояния с вириальным коэффициентом pv = RT+ В(Т)р, при помощи формулы для изобарно-изотермического потенциала. |
| 83316. Определите изменение энтальпии диоксида углерода в процессе изотермического сжатия от р1 = 0,5 МПа до р2 = 5,5 МПа при t = 200°С. Воспользоваться уравнением Ван-дер-Ваальса. |
| 83317. Подсчитайте изменение энтропии диоксида углерода в процессе сжатия при постоянной температуре t = 200°С от р1 = 0,5 МПа до р2 = 5,5 МПа. При заданных параметрах удельные объемы v1 и v2 соответственно равны 0,1780 и 0,01545 м3/кг. Воспользоваться уравнением Ван-дер-Ваальса. |
| 83318. В баллоне объемом V = 40 дм3 находится диоксид углерода при р = 3,923 МПа. Определите массу газа в баллоне, если его температура равна 20°С. Расчет произвести при помощи уравнений: 1) Клапейрона и 2) Ван-дер-Ваальса. В случае 2 использовать значения констант а и b, подсчитанные в задаче 8.1. Определите соответствующие погрешности по сравнению с массой, вычисленной по табличному значению удельного объема vтабл = 0,01063 м3/кг. |
| 83319. С помощью уравнения Ван-дер-Ваальса определите производную (du/dv)T и выясните ее физический смысл. |
| 83320. Выведите формулу для теплоемкости cv газа, подчиняющегося уравнению Бертло. |
| 83321. Определите значения постоянных а и b уравнения состояния Дитеричи р = RT/v - b е^-a/RTv и представьте его в приведенной форме. |
| 83322. При обработке экспериментальных данных термодинамических свойств большого числа веществ было установлено, что с достаточной для многих практических расчетов точностью удовлетворяется следующая функциональная зависимость: v = f (п, т, zкр), где v — удельный объем вещества; п = р/ркр — приведенное давление; т = T/Tкр — приведенная температура; zкр = pкр vкр/RTкр — критический коэффициент сжимаемости. В зависимости от значения zкр вещества можно разбить на следующие группы: I) zкр = 0,24 — 0,26; II) zкр = 0,26 — 0,28; III) zкр = 0,28 — 0,30; IV) z < 0,23 (группа воды). Вещества, принадлежащие к одной из этих групп, термодинамически подобны, находятся в соответственных состояниях и подчиняются уравнению состояния w = w (п, т), свойственному данной группе. В этой функциональной зависимости w = v/vкр есть приведенный удельный объем, равный обратной величине приведенной плотности. В табл. 20 приложения представлены значения приведенных плотностей (в зависимости от п и т) для всех четырех групп. Рассчитайте удельный объем v'250 жидкого четыреххлористого углерода при температуре насыщения ts = 250°С, если известно, что при р = 0,9807 МПа четыреххлористый углерод имеет температуру насыщения, равную 77°С, и удельный объем v' = 0,001276 м3/кг. Экспериментальное значение v'250 = 0,00190 м3/кг. Критические параметры четыреххлористого углерода следующие: р = 4,5602 МПа, Tкр = 283,2°С и vкр = 0,00179 м3/кг. |
| 83323. Уравнение состояния для 1 кг идеального ассоциированного газа имеет следующий вид: pv = RT(1 - pC/5 + 2m/2), где R — газовая постоянная, отнесенная к 1 кг; m — число «потерянных вращений», величина постоянная; С — постоянная величина. Воспользовавшись этим уравнением, вывести выражение для разности теплоемкостеи ср - cv. |
| 83324. Пользуясь обобщенными таблицами коэффициента сжимаемости (табл. 21 приложения), вычислите значения удельного объема водяного пара при t = 600°С и р = 29,5 МПа. |
| 83325. Найдите значение давления, создаваемого в сосуде объемом 30 дм водой в количестве 2,57 кг при температуре 600°С. |
| 83326. Определите температуру водяного пара, заключенного в сосуд объемом V = 0,030 м3 при р = 29,5 МПа. Масса водяного пара m = 2,57 кг. Сравните результат с табличным значением. |
| 83327. Вычислите работу 1 кг газа, подчиняющегося уравнению состояния Ван-дер-Ваальса. Процесс протекает при Т = const. |
| 83328. Вычислите коэффициент сжимаемости z = pv/RT для аргона при р = 0,5 МПа и t = 15°С, принимая, что молекулы газа взаимодействуют согласно потенциалу Леннарда — Джонса (потенциалу «12-6»). Необходимые для расчета значения силовых постоянных потенциала Леннарда — Джонса и приведенных вириальных коэффициентов представлены ниже. Силовые постоянные потенциала Леннарда — Джонса («12-6») ####. Приведенные вириальные коэффициенты ####. Здесь B*(T*) = B(T)/b0; T*= kT/e; B1*- B2*= Mcp/b0; B1*= T*(dB*/dT); B2*= T*(d2B*/d(T*)2). |
| 83329. Часто встречающиеся в термодинамических расчетах уравнения Максвелла легко запоминаются при помощи простой мнемонической диаграммы. Она представляет собой квадрат (рис. ) с двумя стрелками в виде диагоналей. Стороны квадрата обозначены символами потенциалов A, G, Н и U, причем символ свободной энергии записывается сверху. Углы квадрата обозначены соответствующими экстенсивными величинами, являющимися «естественными» переменными потенциала. Например, для свободной энергии А такими величинами являются объем V и абсолютная температура Т. Уравнение Максвелла легко читается при помощи диаграммы. Например, определите чему равна производная (dv/ds)p. На квадрате производная (dv/ds)p имеет изображение #, cоответствующее же этой производной выражение лежит на противоположной стороне квадрата #, т.е. представляет собой производную (dТ/dр)s. Следовательно, (dv/ds)p = (dT/dp)s. Так как стрелки квадрата симметричны относительно воображаемой линии, разделяющей производные (в данном случае вертикальной), то обе производные положительны. В случае отсутствия симметрии знаки у производных будут разными. Определите, чему равна производная (dp/ds)v. |
| 83330. Напишите соотношения Максвелла для независимых переменных v и T, р и T. Воспользуйтесь мнемоническим квадратом (рис. ). |
| 83331. Представьте изобарно-изотермический потенциал через дифференциалы его естественных переменных. |
| 83332. Найдите в общем виде разность между значением энтальпии жидкости на нижней пограничной кривой h' = h'(p) и теплотой q'p, которую нужно подвести к 1 кг воды, чтобы нагреть ее при постоянном давлении от температуры в тройной точке tтр.т до температуры насыщения ts. Вычислите значение этой разности для давлений 2,0 и 20,0 МПа. Определите какую долю в процентах составляет искомая разность от значения h'. |
| 83333. При помощи h, s-диаграммы определите теплоту парообразования r при абсолютном давлении р = 2,0 МПа. Сравните результат с табличным значением. |
| 83334. Из опыта получена зависимость рs = f(ts) между давлением и температурой насыщения водяного пара, которая описывается кривой (рис. ). Найдите графоаналитическим методом теплоту парообразования r при рs = 0,06 МПа. Сравните полученные данные с табличными. |
| 83335. Для исследования термодинамических свойств веществ на линии насыщения применяется калориметр, устроенный по следующему принципу (рис. ). Адиабатически изолированный сосуд, в котором в равновесии находятся кипящая жидкость и над нею сухой насыщенный пар, снабжен пароотводной трубкой с вентилем 1 и водоотводной трубкой с вентилем 2. Открывая нужные вентили, можно выпускать из сосуда либо сухой насыщенный пар, либо кипящую воду. Давление р = ps в калориметре все время поддерживается постоянным. Для сохранения равновесного состояния к системе подводят энергию. Эта энергия, сообщаемая нагревателем 3, расходуется на испарение некоторого количества жидкости. Какова мощность N на клеммах нагревателя, установленного в калориметре, если исследуемое вещество — вода и при закрытом вентиле 1 из калориметра за время т = 10 мин удаляется m = 0,8 кг жидкой кипящей воды? Абсолютное давление в калориметре р = 2 МПа. |
| 83336. Водяной пар при p1 = 6,0 МПа и t1 = 440°С изоэнтропно расширяется до тех пор, пока его температура t2 не оказывается равной 200°С. Определите средний показатель kср процесса, если он описывается уравнением рvk = const. |
| 83337. Определите теоретическую мощность турбины, если часовой расход пара D, протекающего через нее, составляет 640 т/ч. На входе в турбину пар имеет параметры p1 = 13,0 МПа и t1 = 565°С. Давление в конденсаторе турбины р2 = 0,004 МПа. Процесс расширения пара в турбине считать обратимым, т.е. изоэнтропным. Задачу решите, пользуясь только таблицами [2]. |
| 83338. В цилиндре под поршнем находится пароводяная смесь при давлении p1 = 9,0 МПа и степени сухости х = 0,125. Первоначальный объем смеси V = 10 м3. К содержимому в цилиндре изотермически подводится теплота в количестве Q = 6*10^3 МДж. Определите начальные и конечные параметры состояния вещества (р, t, h, s), изменение внутренней энергии и работу, произведенную при расширении. Представьте процесс в h, s-диаграмме. |
| 83339. Начальное состояние воздуха задано параметрами: t = 20°С, d = 8 г/кг с.в., р = 993,3 гПа. Воздух сжимается адиабатически до давления 6 бар и затем охлаждается. Определите, при какой температуре начнется выделение влаги из этого воздуха. Для решения задачи воспользоваться таблицами водяного пара. |
| 83340. Определите плотность влажного воздуха при параметрах: t = 320°С, р = 0,3 МПа, d = 30 г/кг с.в. |
| 83341. Постройте h-, d-диаграмму влажного воздуха для давлений воздуха от 1 до 15 кгс/см2, т.е. постройте в h-, d-координатах линии ф = 100 % для различных давлений. |
| 83342. Состояние влажного воздуха при атмосферном давлении определяется с помощью психрометра, причем «сухой» термометр показывает 30°С, а «мокрый» 20°С. Определите относительную влажность и влагосодержание воздуха с помощью h, d-диаграммы рис. . |
| 83343. В трубе, внутри которой протекает воздух при давлении 2 кгс/см2, находятся «сухой» и «мокрый» термометры. Их показания соответственно равны 30 и 20°С. Требуется определить влагосодержание d и относительную влажность ф проходящего воздуха. |
| 83344. Воздух с параметрами t = 20°С, р = 1 кгс/см2 и d = 6 г/кг с. в., сжимается в компрессоре до давления 4 кгс/см2 и охлаждается затем в трубах. Определите при какой температуре начинается выпадение воды. |
| 83345. На рис. изображена схема сжатия воздуха в двухступенчатом компрессоре с промежуточными холодильниками и отбором влаги, и также с последующим дросселированием воздуха. Параметры воздуха указаны на схеме. Необходимо проследить при помощи диаграммы весь путь воздуха, определить температуру начала выпадения воды, количество выпадающей воды и относительную влажность подаваемого потребителю воздуха. При решении этой задачи предполагается, что удается отсепарировать и удалить всю выпавшую влагу. |
| 83346. Параметры воздуха перед сжатием его в компрессоре следующие: p1 = 1 кгс/см2; t1 = 25°С; d1 = 14 г/кг с. в. Воздух сжимается до 5 кгс/см2 и охлаждается затем до t = 35°С, причем в процессе охлаждения удается отделить воду в количестве 4 г/кг с. в. После этого воздух дросселируется до давления р = 2 кг/см2. Необходимо определить относительную влажность воздуха после дросселя, а также температуру, при которой начнет выпадать вода из этого воздуха. |
| 83347. Из суживающегося сопла вытекает кислород, находящийся в резервуаре, давление и температура в котором постоянны и соответственно равны: p0 = 6 МПа и t0 = 100°С. Давление среды, в которую происходит истечение p2 = 3,6 МПа. Определите скорость истечения и расход кислорода, если площадь выходного сечения сопла f = 20 мм2. Газ подчиняется уравнению pv = RT, теплоемкость не зависит от температуры. Входная скорость близка к нулю. Процесс изменения состояния текущего газа — изоэнтропный. |
| 83348. Как изменяется скорость и секундный расход газа (задача 11.2), если он вытекает в среду с давлением р2 = 0,1 МПа. |
| 83349. Составной частью проектируемой опытной установки является баллон с диоксидом углерода, давление в котором поддерживается постоянным. За запорным вентилем баллона должно быть поставлено суживающееся сопло. Рассчитайте сопло, т.е. найдите значение скорости истечения и диаметр выходного сечения. Заданные для расчета условия: массовый расход вытекающего из сопла газа mт = 0,3 кг/с; давление перед соплом р0 = 5,5 МПа; температура t0 = 680°С. Давление в сосуде, в который вытекает газ, колеблется в пределах от 1 до 2 МПа. Задачу решить с помощью табл. 16 приложения. |
| 83350. Воздух с начальной скоростью w1 = 250 м/с при давлении p1 = 1,0 МПа и температуре t1 = 350°С вытекает через суживающееся сопло в среду с давлением р2 = 0,25 МПа. Площадь выходного сечения f = 1500 мм2. Определите скорость истечения воздуха. При решении воспользуйтесь табл. 16 приложения. |
| 83351. Из суживающегося сопла вытекает кислород. Параметры адиабатного торможения, соответствующего входной скорости, p0 = 2 МПа и t0 = 127°С, давление среды р2 = 0,2 МПа. Потери на трение учитываются коэффициентом скорости ф = 0,92. Определите скорость истечения и секундный расход газа, если площадь выходного сечения f2 = 100 мм2, воспользовавшись табл. 15 приложения. |
| 83352. Рассчитать сопло Лаваля и найти скорость истечения из него кислорода. Расход кислорода mт = 3,0 кг/с; давление на входе постоянное р0 = 1,2 МПа, температура t0 = 230°С; давление среды р2 = 0,095 МПа; коэффициент скорости ф = 0,95; угол раствора сопла у = 10°. При решении воспользуйтесь табл. 15 приложения. |
| 83353. Из баллона воздух через вентиль с проходным сечением площадью 20 мм2 вытекает в атмосферу (где давление р2 = 0,1 МПа). Определите давление pi, которое установится в баллоне через т = 150 с после начала истечения, если начальные параметры воздуха: p1 = 4,0 МПа, t1 = 15°С. Объем баллона v = 400 дм3. Истечение происходит изоэнтропно. |
| 83354. В пусковом баллоне двигателя Дизеля емкостью 60 дм3 находится сжатый воздух при давлении 6,0 МПа и температуре 20°С. При запуске двигателя воздух вытекает через отверстие диаметром 5 мм в цилиндр, где давление р2 = 0,1 МПа. Определите время, необходимое для падения давления в баллоне до 1,2 МПа, и температуру воздуха при этом давлении. Коэффициент расхода ц = 0,6, давление в баллоне падает по политропе с показателем n = 1,25. |
| 83355. Сопло Лаваля с минимальным сечением fmin = 10 мм2 и f2 = 1,5 fmin работает при следующих условиях: рабочее тело — воздух, р0 = 1 МПа, t0 = 300°С, р2 = 0,7 МПа. Определите секундный расход, пренебрегая потерями на трение и значением входной скорости. |
| 83356. Водяной пар расширяется в сопле Лаваля от р0 = 3,5 МПа и t0 = 450°С до р2 = 0,05 МПа. Определите скорость истечения и размеры сопла, если коэффициент потери энергии e = 0,12, а расход mт = 0,5 кг/с. |
| 83357. Пар при начальных параметрах р0 = 13,0 МПа и t0 = 580°С вытекает из расширяющегося сопла в среду с давлением 0,1 МПа. Площадь минимального сечения fmin = 3 см2. Определите секундный расход пара, скорость истечения и площадь выходного сечения сопла. Потерями в сопле и начальной скоростью пренебречь. Задачу решайте, сравнивая критическую скорость с местной скоростью звука. |
| 83358. Теплоемкость водяного пара при р = 12 МПа и t = 520°С ср = 2,65 кДж/(кг*К). Зависимость удельного объема от температуры при давлении р = 12,0 МПа согласно таблицам водяного пара выражается следующими данными: ####. Определите дифференциальный дроссель-эффект при t = 520°С. |
| 83359. С помощью таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара [2] определите точку инверсии для воды при температуре 270°С. |
| 83360. Определите экономию в работе, полученную за счет перехода от одноступенчатого к двухступенчатому адиабатному сжатию воздуха в поршневом компрессоре без вредного объема. Начальное давление p1 = 0,098 МПа, температура t1 = 17°С. Конечное давление р2 = 0,981 МПа. |
| 83361. Рассчитайте мощность на валу поршневого одноступенчатого неохлаждаемого компрессора, сжимающего кислород. Параметры среды, из которой всасывается газ: p1 = 0,0981 МПа и t1 = 20°С. Степень повышения давления b = р2/р1 = 7. КПД hк = 0,7. Длина цилиндра hц = 250 мм; ход поршня h = 240 мм; диаметр цилиндра d = 120 мм. Вал компрессора совершает 240 об/мин. Считать, что коэффициент наполнения цилиндра L равен объемному коэффициенту Lv, т.е. считать, что параметры всасываемого газа равны параметрам среды, а утечки отсутствуют. |
| 83362. Определите среднюю температуру выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу с подводом теплоты при v = const, если параметры рабочего тела на входе в цилиндр p1 = 0,097 МПа и t = 50°С, а степень сжатия е = 6. В процессе рабочему телу сообщается qv = 920 кДж/кг, рабочее тело обладает свойствами воздуха. Теплоемкость считать не зависящей от температуры. |
| 83363. Вывести уравнение для определения среднего индикаторного давления в цикле с подводом теплоты при р = const. |
| 83364. Начальные параметры воздуха, поступающего в компрессор ГТУ со сжиганием топлива при р = const, p1 = 0,1 МПа; t1 = 20°С. Степень повышения давления в компрессоре ГТУ b = 6. Температура газов перед соплами турбины t3 = 700°С. Рабочее тело обладает свойствами воздуха, теплоемкость его рассчитывается по молекулярно-кинетической теории. Компрессор засасывает 2*10^5 кг/ч воздуха. Определите: 1) Параметры всех точек идеального цикла ГТУ, термический КПД ГТУ, теоретические мощности турбины, компрессора и всей ГТУ. 2) Параметры всех точек действительного цикла (с учетом необратимости процессов расширения и сжатия в турбине и компрессоре), приняв внутренние относительные КПД турбины и компрессора соответственно h0i т = 0,87 и h0i к = 0,85. 3) Внутренний КПД ГТУ, действительные мощности турбины, компрессора и всей ГТУ. Представьте оба цикла в T-, s-диаграмме. |
| 83365. Для ГТУ, в котором сжигается топливо при р = const, известно: начальные параметры воздуха p1 = 0,09 МПа, t1 = 10°С, степень повышения давления b = 6,5, температура газов перед турбиной t3 = 800°С, внутренние относительные КПД турбины h0i т = 0,88 и компрессора h0i к = 0,85. Производительность компрессора mт = 300 т/ч. Определите параметры всех точек действительного цикла, действительные мощности турбины, компрессора и всей ГТУ, внутренний КПД ГТУ. Считайте, что рабочее тело обладает свойствами воздуха, учитывая зависимость теплоемкости воздуха от температуры. Задачу решите с помощью табл. 13 приложения. |
| 83366. На рис. представлена схема ГТУ с регенерацией, а также цикл в T, s-диаграмме. Для этой установки известно: p1 = 0,1 МПа, t1 = 15°С, b = р2/p1 = 4,8, t3 = 780°С. Внутренние относительные КПД турбины и компрессора h0i т = 0,85 и h0i к = 0,83. Регенерация предельная. Рабочее тело обладает свойствами воздуха, теплоемкость которого следует рассчитывать по молекулярно-кинетической теории. Определите параметры всех точек цикла и внутренний КПД ГТУ. Определите также внутренний КПД ГТУ при условии выключения системы регенерации. Рассчитайте термический КПД ГТУ с регенерацией. |
| 83367. Рассчитайте теоретический цикл ГТУ с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением и с предельной регенерацией. Параметры воздуха на входе в компрессор: p1 = 0,1 МПа, t1 = 20°С, степень повышения давления в обеих ступенях одинакова: b1 = b2 = 2,4, охлаждение воздуха после первого компрессора производится до t3 = 20°С. Температура воздуха перед обеими турбинами одинакова и равна 800°С. Давление воздуха после первой турбины 0,24 МПа, расход воздуха 250*10^3 кг/ч. Определите параметры всех точек цикла, термический КПД и теоретическую мощность ГТУ. Теплоемкость воздуха рассчитывайте по молекулярно-кинетической теории. Представьте цикл ГТУ в T, s-диаграмме. |
| 83368. Газотурбинная установка работает с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением. Степень повышения давления в компрессорах (и понижение в турбинах) одинакова: b1 = b2 = 2,2. В первый компрессор поступает воздух при p1 = 0,1 МПа и t1 = 20°С, после первого компрессора он охлаждается также до 20°С. Температура газов перед обеими турбинами одинакова и равна 820°С. Внутренние относительные КПД компрессоров равны 0,83, а турбин — 0,86. Степень регенерации s = 0,7, расход воздуха 250 т/ч. Определите параметры во всех точках цикла, внутренний КПД ГТУ, действительные мощности компрессоров, турбин и всей ГТУ. Представьте цикл в T, s-диаграмме. Принять, что тепловые характеристики воздуха рассчитываются с помощью молекулярно-кинетической теории теплоемкости. |
| 83369. Определите состояние пара за турбиной и подсчитайте внутренний КПД паротурбинной установки, если начальные параметры p1 = 13,0 МПа и t1 = 565°С, давление в конденсаторе р2 = 40 гПа, внутренние относительные КПД турбины и питательного насоса соответственно h0i т = 0,85 и h0i н = 0,87. |
| 83370. К соплам паровой турбины поступает пар с параметрами p1 = 17 МПа и t1 = 550°С. После изоэнтропного расширения до tb = 350°С он направляется в промежуточный пароперегреватель, где его температура повышается до ta = 520°С. Затем пар расширяется в последующих ступенях турбины до давления в конденсаторе р2 = 40 гПа (рис. ). Определите: 1) термический КПД цикла со вторичным перегревом; 2) насколько уменьшается влажность пара на выходе из турбины и насколько увеличивается термический КПД цикла в результате введения вторичного перегрева; 3) каковы средние интегральные температуры подвода теплоты в циклах с промежуточным перегревом и без него? Учесть работу насоса. |
| 83371. В паровую турбину (рис. ) поступает пар с параметрами p1 = 9,0 МПа и t1 = 540°С. Турбина имеет два регенеративных отбора в подогреватели поверхностного типа с каскадным сбросом конденсата греющего пара. Давление отборов р1° = 0,5 МПа и р2° = 0,12 МПа. Давление в конденсаторе р2 = 40 гПа. Определите термический КПД регенеративного цикла и удельный расход пара на 1 МДж и на 1 кВт*ч выработанной энергии. Сравните эти показатели с такими же показателями для цикла без регенерации. Вычислите величину экономии от введения регенеративного подогрева. |
| 83372. Парогазовая установка работает по следующей схеме (рис. ): воздух из атмосферы (состояние 1) сжимается компрессором (состояние 2) и подается в топочное устройство высоконапорного парогенератора ВПГ, где сгорает топливо. Продукты сгорания сначала отдают часть своей теплоты нагретой до температуры кипения воде и водяному пару, циркулирующим в особом контуре, а затем направляются в газовую турбину ГТ (состояние 3), в которой изоэнтропно расширяясь, совершают полезную работу. Отработавшие газы (состояние 4) идут в газовый подогреватель ГП и нагревают в нем конденсат водяного пара до температуры кипения (состояние 9), после чего выбрасываются в атмосферу (состояние 1). Кипящая вода из подогревателя ГП направляется в парогенератор ВПГ, где испаряется и перегревается (состояние 5). Перегретый пар, отработав в турбине высокого давления ТВД (состояние 6), снова перегревается за счет теплоты топочных газов ВПГ (состояние 7), затем работает в турбине низкого давления ТНД (состояние 8) и конденсируется в конденсаторе Кр. Водяной цикл, таким образом, замыкается. Идеальный бинарный цикл этой установки изображен на рис. Рассчитайте термический КПД идеального бинарного парогазового цикла, если известны следующие параметры. Газ: р1 = 0,1 МПа; t1 = 20°С; t3 = 800°С; t1' = 120°С; b = р2/p1 = 8. Вода и водяной пар: р5 = 1,3 МПа; t5 = 565°С; р6 = р7 = 3,0 МПа; t7 = 565°С; р8 = 30 гПа. Найдите отношение этого КПД и КПД цикла Карно для максимальной и минимальной температур бинарного цикла. Газ считать обладающим свойствами воздуха, теплоемкость газа ср считать постоянной. Работой водяных насосов пренебречь. |
| 83373. Определите термический и внутренний КПД цикла АЭС с ВВЭР и одноступенчатой сепарацией влаги. Начальное давление сухого насыщенного водяного пара перед турбиной p1 = 4 МПа, давление промежуточной сепарации (разделительное давление) рc = 0,3 МПа. Давление в конденсаторе р2 = 0,004 МПа, внутренний относительный КПД турбины h0i т = 0,8. Определите также изменение конечной влажности пара за счет сепарации и мощность установки, если расход пара D = 450 т/ч. Работу насосов не учитывать. |
Сборники задач
| Задачи по общей физике Иродов И.Е., 2010 |
| Задачник по физике Чертов, 2009 |
| Задачник по физике Белолипецкий С.Н., Еркович О.С., 2005 |
| Сборник задач по общему курсу ФИЗИКИ Волькенштейн В.С., 2008 |
| Сборник задач по курсу физики Трофимова Т.И., 2008 |
| Физика. Задачи с ответами и решениями Черноуцан А.И., 2009 |
| Сборник задач по общему курсу физики Гурьев Л.Г., Кортнев А.В. и др., 1972 |
| Журнал Квант. Практикум абитуриента. Физика Коллектив авторов, 2013 |
| Задачи по общей физике Иродов И.Е., 1979 |
| Сборник вопросов и задач по физике. 10-11 класс. Гольдфарб Н.И., 1982 |
| Все задачники... |
Статистика решений
| Тип решения | Кол-во |
| подробное решение | 62 245 |
| краткое решение | 7 659 |
| указания как решать | 1 407 |
| ответ (символьный) | 4 786 |
| ответ (численный) | 2 395 |
| нет ответа/решения | 3 406 |
| ВСЕГО | 81 898 |
Форма связи
fizmatbank@ya.ru
Мы в WhatsApp
Мы в Telegram
