Реферат: Технічна термодинаміка та теплові процеси технології будівельних матеріалів

РН2 = 7 кПа.

58. Газ коксових печей має наступний об'ємний склад: Н2 - 57%; СН4 - 23%; CO - 6%; СO2 - 2%; N2 - 12%. Визначити масові частки, уявну молекулярну масу, газову сталу, густину та парціальний тиск при 150С і 100 кПа.

Відповідь сум = 10,77; mH2 = 0,107; mCO2 = 0.082;

Rсум = 772 Дж/ (кг·К),сум = 0,45кг/ м3

59. Генераторний газ має склад: Н2 - 18%; CO - 24%; СO2 - 6%; N2 - 52%. Визначити газову сталу генераторного газу та масовий склад компонентів.

Відповідь: Rсум = 342 Дж/ (кг·К), mCO2 = 10,85;

mN2 = 60,03; mH2 = 1,48; mCO = 27,63…%

60. Аналіз димових газів виявив склад: rCO2 = 12.2%, rO2 = 7.1%, rCO = 0.4%, rN2 = 80.3%. Розрахувати масовий склад газів.

Відповідь: mCO2 = 17,7%, mO2 = 7,5%, mCO = 0,37%, mN2 = 74,43%.

61. В резервуарі перебуває коксовий газ під тиском 0,5МПа при температурі 180С. Об’єм резервуара 125м3. Об'ємний склад газу наступний: rН2 = 46%, rСН4 = 32%, rCO = 15%, rN2 = 07%. Після витрати деякої кількості газу тиск його упав до 0,3МПа, а температура до 120С. Визначити масу витраченого газу.

Відповідь: М = 2167 кг.

62. Масовий склад суміші наступний: CO2 - 18%; O2 - 12%; N2 - 70%. До якого тиску необхідно довести суміш, яка перебуває при нормальних умовах, щоб при температурі 1800С 8 кг її мали об’єм 4м3?

Відповідь: р = 0,24МПа

63. Визначити масовий склад газової суміші СO2 і N2, якщо парціальний тиск рСО2 = 120кПа, а для суміші рсум = 300кПа.

Відповідь:: mCO2 = 0,512, mN2 = 0,488.

64. Газова суміш має склад: CO2 - 12%; O2 - 8%; N2 - 80%. До якого тиску необхідно довести суміш, яка перебуває при нормальних умовах, щоб густина її склала 1,6кг/м3?

Відповідь: до 0,213 МПа

65. Визначити середню масову теплоємність при сталому об’ємі для азоту в межах 200...8000С, рахуючи, що середня мольна теплоємність азоту при сталому тиску може бути визначена за формулою

Відповідь: 0,8122 кДж/ (кг·К)

66. Повітря в кількості 6м3 при тиску 0,3МПа і температурі 250С нагрівається під сталим тиском до температури 1300С. Визначити кількість підведеної теплоти за умови С = const.

Відповідь: 2235кДж

67. В закритій посудині об’ємом 300л перебуває повітря під тиском 0,8 МПа і температурі 200С. Яку кількість теплоти необхідно підвести для того, щоб температура повітря піднялася до 1200С. Теплоємність повітря приймаємо сталою.

Відповідь: 77,3 кДж.

68. В калориметрі з ідеальною тепловою ізоляцією перебуває вода в кількості 0,8 кг при температурі 150С. Калориметр виготовлений із срібла, теплоємність якого 0,2345кДж/ (кг·К). Маса калориметра 0,25кг. В калориметр опустили 0,2кг алюмінію при температурі 1000С. Внаслідок температура води підвисилася до 19,240С. Визначити теплоємність алюмінію.

Відповідь: 0,8946 кДж/ (кг·К)

69. Димові гази надходять в газохід парового котла при температурі 11000С і виходять із газоходу при температурі 7000С. Склад газів за об’ємом: rCO2 = 11%, rO2 = 6%, rН2O = 8%, rN2 = 75%. Визначити, яку кількість теплоти втрачає 1м3 димового газу за нормальних умов.

Відповідь: 697,5 кДж/м3

70. Визначити годинні витрати палива для роботи парової турбіни потужністю 25МВт, якщо теплота згоряння палива 33,85 МДж/кг. На переутворення теплової енергії в механічну використовується тільки 35% теплоти спаленого матеріалу.

Відповідь: 7,59Т/год

71. Паросилова установка потужністю 4200 кВт має к. к. д. =0, 20. Визначити годинні витрати палива, якщо кДж/кг.

Відповідь: 3024 кг/год

72. В котельні електростанції зо 10 год. роботи спалено 100т кам’яного вугілля з теплотою згорання кДж/кг. Визначити кількість напрацьованої електроенергії та потужність станції, якщо к. к. д. процесу переутворення теплової енергії в електричну складає 20%.

Відповідь: 162780 кВт·год, Nст = 16278 кВт.

73. В посудину із 5л води при температурі 200С опустили електронагрівач потужністю 800 Вт. Скільки необхідно часу, щоб вода нагрілася до 1000С? Втратами теплоти посудиною знехтувати.

Відповідь: 30 хвилин

74. В калориметр із 0,6кг води в середині при t = 200С опустили сталевий зразок масою 0,4кг, нагрітий до 2000С. Визначити теплоємність сталці, якщо підвищення температури води склало 12,50С. Масою власно калориметра знехтувати.

Відповідь: С = 0,469 кДж/ (кг·R)

75.2м3 повітря під тиском 0,5МПа при температурі 500С змішуються з 10м3 повітря під тиском 0,2МПа при температурі 1000С. Визначити тиск і температуру суміші.

Відповідь: tсум = 820С, рсум = 0,25МПа

76. У збірному газоході котельної змішуються відхідні гази трьох котлів при атмосферному тиску. Для спрощення приймаємо однаковий склад газів: Н2О - 5,8%; СO2 - 11,8%; О2 - 6,8%, N2 - 75,6%. Годинні витрати газів складають V1 = 7100м3/год, V2 = 2600 м3/год, V3 = 11200 м3/год, а температура відповідно 1700С, 2200С,1200С. Визначити температуру газів після змішування та їх об'ємні витрати крізь димову трубу при цій температурі.

Відповідь: t = 1470С, V = 20900м3/год.

77. Димові гази із трьох парових котлів під тиском 0,1 МПа змішуються у збірному газоході та видаляються в атмосферу. Об'ємний склад топ очних газів із котлів наступний:

І - СО2 = 10,4%, О2 - 7,2%, N2 - 77%, Н2О - 5,4%.

ІІ - СО2 = 11,8%, О2 - 6,9%, N2 - 75,6%, Н2О - 5,8%.

ІІІ - СО2 = 12%, О2 - 4,1%, N2 - 77,8%, Н2О - 6,1%.

Годинні витрати газів складають М1 = 1200кг/год, М2 = 6500 кг/год, М3 = 8400 кг/год, а температури відповідно 1300С, 1800С, 2000С. Визначити температуру відхідних газів після змішування у збірному газоході. Приймаємо мольні теплоємності однаковими.

Відповідь: tсум = 1640С

78. Пічні гази після тунельної печі в кількості 400 кг/год при температурі 9000С повинні бути охолодженими до 5000С і спрямовані в сушарку. Гази охолоджуються повітрям. Тиск обох газових потоків однаковий. Визначити годинні витрати повітря, якщо відомо, що Rгаз = Rпов, Сгаз = Спов.

Відповідь: Мпов = 366 кг/год

79. Газ під тиском 1МПа і при температурі 200С нагрівається при сталому об’ємі до температури 3000С. Визначити кінцевий тиск газу.

Відповідь: 1,956МПа.

80. В закритій посудині ємністю 0,3м3 міститься 2,75 кг повітря під тиском 0,8МПа при температурі 250С. Визначити тиск і питомий об’єм після охолодження повітря до 00С.

Відповідь: р = 0,732МПа, V = 0,109м3/кг

81. В закритій посудині розміщується газ при тиску 2,8МПа, температурі 1200С. Який встановиться тиск, якщо температура впаде до 250С?

Відповідь: 2,12МПа

82. В закритій посудині перебуває газ під розрідженням 2666 Па при температурі 100С. Показання барометра 100 кПа. Після охолодження газу розрідження стало 20 кПа. Яка кінцева температура газу?

Відповідь: - 40,40С

83. До якої температури потрібно нагріти газ при V = const, якщо вихідний тиск 0,2МПа, температура 200С, а кінцевий тиск 0,5МПа?

Відповідь: до 459,50С

84. Посудина ємністю 90л міститься повітря при тиску 0,8 МПа і температурі 300С. Визначити кількість теплоти, яку необхідно надати повітрю, щоб підвищити його тиск приV = const до 1,6МПа. Залежність теплоємності від температури нелінійна.

Відповідь: Q = 184,8 кДж

85. До якої температури необхідно охолодити 0,8м3 повітря із початковим тиском 0,3МПа і температурою 150С, щоб тиск при сталому об’ємі впав до 0,1МПа? Яку кількість теплоти необхідно для цього відвести? Теплоємність повітря вважати сталою.

Відповідь: до - 1770С, Q = - 402 кДж

86. Посудина з киснем місткістю 60л перебуває під тиском 12,5МПа. Визначити кінцевий тиск кисню, кількість наданої йому теплоти, якщо початкова температура 100С, а кінцева 300С, теплоємність кисню вважати сталою.

Відповідь: 13,4 МПа, Q = 133 кДж

87. Для системи повітряного опалення зовнішнє повітря при t1=

150С підігрівається в калорифері при р = const до 600С. Яку кількість теплоти необхідно витратити для підігріву 1000м3 зовнішнього повітря? Теплоємність повітря вважати сталою. Тиск повітря дорівнює 101325Па.

Відповідь: 103МДж

88. Топ очні гази проходять через підігрівач повітря. Початкова температура газів 3000С, кінцева 1600С, витрата газів 1000кг/год. Початкова температура повітря складає 150С, витрати його - 910 кг/год. Визначити температуру нагрітого повітря, якщо втрати підігрівача складають 4%. Середня теплоємність газів і повітря і дорівнює відповідно 1,0467 і 1,0048 кДж/ (кг·К).

Відповідь: 168,90С

89. Повітря, яке виходить із компресора при температурі 1900С, охолоджується при сталому тиску 0,5МПа до температури 200С. З такими параметрами продуктивність компресора складає 30м3/год. Визначити годинні витрати води охолодження, якщо вона підігрівається на 100С.

Відповідь: 733 л/год

90. Повітря масою 5 кг при р = 0,5МПа і t = 300С розширюється ізотермічно у 5 разів. Визначити роботу, яку здійснює газ, кінцевий тиск і кількість теплоти, яка передана газу.

Відповідь: р = 0,1МПа, L = Q = 70 кДж

91. Повітря при р = 0,1МПа і t = 270С стискується в компресорі до 3,5МПа. Визначити роботу L на стискання 100 кг повітря, якщо процес ізотермічний.

Відповідь: L = - 30576 кДж

92. Вихідний стан газу характеризують параметри: р1 = 1МПа, V1 = 0,5м3. Побудувати ізотерму розширення.

93. Вихідний стан газу характеризують параметри: р1= 0,05МПа, V1 = 1,5м3. Побудувати ізотерму стискання.

94. Повітря при тиску 0,45МПа розширюється адіабатно до 0,12МПа і охолоджується до t = - 450С. Визначити початкову температуру та роботу, яку здійснює 1 кг повітря.

Відповідь: 610С, l = 75,3 кДж/кг

95.1 кг повітря має об’єм V = 0,0887 м3/кг при р = 1 МПа, розширюється в 10 разів. Підрахувати кінцевий тиск і роботу, яку здійснює повітря в ізотермічному та адіабатному процесах.

Відповідь:

1) T=const, p=0,1МПа, l = 204кДж/моль

2) dQ=0, p=0,04МПа, l = 133,5кДж/моль

96. Повітря при температурі 250С адіабатно охолоджується до температури - 550С, тиск при цьому падає до 0,1МПа. Визначити початковий тиск і роботу розширення 1 кг повітря.

Відповідь: р = 0,3МПа, l = 57,4 кДж/кг

97.0,8м3 диоксиду вуглецю від t = 200С і р = 0,7МПа адіабатно розширюється в 3 рази. Визначити кінцеві тиск, температуру, величину роботи.

Відповідь: р = 0,17МПа, t = - 57,60С, l = 535,7 кДж

98. В балоні міститься 100 л повітря при тиску 5МПа, температурі 200С. Тиск навколишнього повітря 0,1МПа. Визначити роботу розширення повітря до тиску навколишнього середовища в ізотермічному і адіабатному режимах. Знайти мінімальну температуру, яку набуде повітря в балоні, якщо відкрити вентиль і випустити повітря, поки тиск не зрівняється із зовнішнім тиском за умов відсутності теплообміну із оточуючим середовищем.

Відповідь:

1) l = 1466 кДж,

2) l = 68,64 кДж

tmin = - 1770С

99. В циліндрі двигуна газова суміш перебуває при р = 0,1МПа, t= 500С. Об’єм камери стискання складає 16% від об’єму, де рухається поршень. Визначити кінцеві тиск, температуру газової суміші при адіабатному стисканні. Показник адіабати дорівнює 1,38.

Відповідь: р = 1,54МПа, t = 4120С

100.2кг повітря при t=150С і р=0,1МПа адіабатно стискується в циліндрі компресора до тиску 0,7МПа. Визначити кінцеві температуру стисненого повітря і роботу на стискання.

Відповідь: t = 2290С, l = - 307,1 кДж

101. Із посудини, яка містить диоксид вуглецю під тиском 1,2МПа і температурі 200С витікає 2/3 місткості. Підрахувати кінцевий тиск, температуру за умов відсутності теплообміну із зовнішнім середовищем. (К = 1,28)

Відповідь: р =0,29МПа, t = - 57,60С

102. Повітря при температурі 200С необхідно охолодити шляхом адіабатного розширення до температури - 600С. Кінцевий тиск повітря повинен скласти 0,1МПа. Визначити початковий тиск повітря і питому роботу розширення.

Відповідь: р =0,3МПа, l = 57,8 кДж/кг

103.1,5 кг повітря стискується політропно від р1 = 0,09МПа, t1=180С до р2 = 1МПа, температура внаслідок чого зростає до t1=1250С. Визначити показник політропи, кінцевий об’єм, витрачену роботу та кількість відведеної теплоти.

Відповідь: m=1,149, V=0,171м3, L =-309,2 кДж,

Q=-195,4кДж

104. Повітря об’ємом 3м3 розширюється політропно від р1=0,54МПа, t1=450С до р2 = 0,15МПа. Об’єм збільшується до 10м3. Знайти показник політропи, кінцеву температуру, отриману роботу та кількість підведеної теплоти.

Відповідь: m=1,064, t=21,40С, L =1875 кДж,

Q=1575кДж

105. В циліндрі двигуна з ізобарним підведенням теплоти стискається повітря по політропі (m = 1,33). Визначити температуру та тиск повітря в кінці стискання, якщо його ступінь дорівнює 14, температура 770С, тиск 0,1МПа.

Відповідь: р2 =3,39МПа, t2 = 5640С

106.5м3 повітря під тиском 0,4МПа температурі 600С розширюється по політропі до трьохкратного об’єму і тиску 0,1МПа. Визначити показник політропи, роботу розширення, кількість підведеної зовні теплоти та зміну внутрішньої енергії.

Відповідь: m=1,26, L =1923 кДж,=-1250,6кДж

Q=+673,4кДж

107. В процесі політ ропного стискання витрачається робота в кількості 195 кДж. В одному випадку від газу відводиться 250кДж, в другому - до газу підводиться 42 кДж. Визначити показники політроп.

Відповідь:

1) m=0,9,2) m=1,49

108. Пальне в циліндрі двигуна характеризується параметрами t=1000С, р = 0,09МПа. Воно стискується політропно (m=1,33). Визначити кінцевий тиск, ступінь стискання в момент досягнення температури 4000С.

Відповідь: ε = 5,9, р = 0,95МПа

109. Повітря розширюється політропно, здійснюючи роботу 270кДж. В одному випадку йому надається 420кДж теплоти, в другому - від нього відводиться 92кДж теплоти. Визначити показники політропи.

Відповідь:

1) m=0,78,2) m=1,88

110.20м3 повітря під тиском 0,1МПа, температурі 180С стискається політропно до тиску 0,8МПа з показником політропи m = 1,25. Яку роботу необхідно витратити для отримання 1м3 стисненого повітря і яка кількість теплоти відводиться при стисканні?

Відповідь: L =-1078 кДж/м3,Q=-1548кДж

111. Дослідити політропні процеси стискання, якщо показники їх m=0,9 і m=1,1. Величина К складає 1,4.

112. Визначити, чи є процес стискання газу політропним, для якого параметри трьох точок мають такі значення: р1 = 0,12МПа, t1 = 300С, р2 = 0,36МПа, t2 = 910С, р3 = 0,54МПа, t3 = 1160С.

Відповідь: так, m = 1,2

113. В газовому двигуні політропно стискується пальне (R=340Дж/ (кг·К)) до температури 4500С. Початкові параметри суміші р1 = 0,09МПа, t1 = 800С. Показник політропи m = 1,35. Визначити роботу стискання та ступінь стискання.

Відповідь: ε = 7,82, L =-360 кДж/кг

114. Визначити ентропію азоту (m = 6,4кг, р = 0,5МПа, t=3000С). Теплоємність приймати сталою.

Відповідь: S = 1,94 кДж/К

115.1 кг повітря стискується адіабатно так, що об’єм його зменшується в 6 разів, потім при V=const тиск підвищується в 1,5 разів. Визначити загальну зміну ентропії повітря. Теплоємність вважати сталою.

Відповідь:

116. Визначити приріст ентропії 3 кг повітря: а) при нагріванні ізобарно від 00 до 4000С, б) при нагріванні ізохорно від 00 до 8800С, в) при ізотермічному розширенні із збільшенням об’єму в 16 разів. Теплоємність вважати сталою.

Відповідь:

117.1 кг повітря стискується політропно від 0,1МПа і 200С до 0,8МПа при m = 1,2. Визначити кінцеву температуру, зміну ентропії, кількість відведеної теплоти і витрачену роботу.

Відповідь: , t=1410С,

q=-87,1кДж/кг, l = - 173 кДж/кг

118. Відносна величина шкідливого простору одноступінчастого компресора дорівнює 5%. Тиск підсмоктаного повітря 0,1Ма. Визначити, за яким граничним тиском нагнітання продуктивність компресора становить нулю. Процес розширення повітря, що перебуває у шкідливому просторі і процес стискання повітря рахувати адіабатними.

Відповідь: 7,1МПа

119. Повітря під тиском 0,1МПа, температурі 200С повинно бути стисненим адіабатно до 0,8МПа. Визначити температуру в кінці стискання, теоретичну роботу компресора та величину об'ємного к. к. д.: а) для одноступінного компресора, б) для двоступінного компресора із проміжним охолоджувачем, в якому повітря охолоджується до вихідної температури.

Відповідь: Температура в кінці стискання, 0С - 257 (одно ступ), 123 (доступ); теоретично витрачена робота, Дж/кг - 238410, 206000; Об'ємний к. к. д. - 0,73, 0,912

120. Розрахувати, яка кількість водню може бути виділена при додаванні 1 кг алюмінієвої пудри до вапняно-силікатної суміші у газо - бетонозмішувач, якщо температура суміші становить 400С, а барометричний тиск складає 100250 Па.

Додатки - таблиці

Д.1. Молекулярні маси. Густини та об’єми кіломолей для нормальних умов, газові сталі важливих газів

Речовина	Хімічний символ	Молекулярна маса,	Густина, , в кг/м3	Об’єм кіломоля, м3/кг	Газова стала Дж/ (кг·К)
Повітря	-	28,96	1,293	22,40	287,0
Кисень	О2	32,00	1,429	22,39	259,8
Азот	N2	28,026	1,251	22,40	296,8
Атмосферний азот1	N2	28,16	(1,257)	(22,40)	(295,3)
Гелій	He	4,003	-0,179	22,42	2078,0
Аргон	Ar	39,994	1,783	22,39	208,2
Водень	H2	2,016	0,090	22,43	4124,0
Оксид вуглецю	CO	28,01	1,250	22,40	296,8
Диоксид вуглецю	CO2	44,01	1,977	22,26	188,9
Сірчанистий газ	SO2	64,06	2,926	24,89	129,8
Метан	CH4	16,032	0,717	22,39	518,8
Етилен	C2H4	28,052	1,251	22,41	296,6
Коксовий газ	-	11,50	0,515	22,33	721,0
Аміак	NH2	17,032	0,771	22,08	488,3
Водяна пара2	H2O	18,016	(22,40)	(22,40)	(461)
1Атмосферний азот - умовний газ, що складається з азоту повітря разом з диоксидом вуглецю і іншими, що є в повітрі.
2Приведення водяної пари до нормального стану є умовним

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10