1.8. Контрольные задания к разделу 1

Контрольные задания к разделу 1.1-1.2

1*. Разрежение в газоходе парового котла, измеряемое тягомером, равно Р мм вод. ст. Определить абсолютное давление газов, если показание барометра 730 мм рт. ст., и выразить его в МПа.

2*. Объемный состав газообразного топлива следующий: H₂, %, CH₄, %. Определить среднюю молекулярную массу и газовую постоянную смеси.

№ задачи	Значение	№ варианта
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1	Р, мм вод. ст.	15	17	19	21	23	25	27	29	31	33
2	r(Н2), % r(СН),%	9 91	10 90	11 89	12 88	13 87	14 86	15 85	16 84	17 83	18 82
3	P, бар	6	6,5	7	7,5	8	8,5	9	9,5	10	10,5
4	t 0С	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
5	t 0С	1200	1250	1300	1350	1400	1500	1600	1700	1800	1900
6	t 0С d, м	18 0,5	19 0,6	20 0,7	21 0,8	22 0,9	23 1	24 1,1	25 1,2	26 1,3	27 1,4
7	n1, кг n2, кг	10 41	12 42	14 43	16 44	18 45	20 46	22 47	24 48	26 49	28 50
8	G, кг/ч	100	102	104	106	108	110	112	114	116	118
9	P, ат	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15

3*. Определить массу 5 м³ водорода 5 м³ кислорода и 5 м³ углекислоты при давлении P бар и температуре 100⁰ С.

4*. Какова будет плотность окиси углерода при t⁰ С и 710 мм рт. ст., если при 0⁰ C и 760 мм рт. ст. она равна 1,251 кг/м³?

5*. Дымовые газы, образовавшиеся в топке парового котла, охлаждаются с t⁰ С до 250⁰ С. Во сколько раз уменьшается их объем, если давление газов в начале и конце газоходов одинаково?

6**. .В цилиндрическом сосуде диаметром d м; и высотой h=2,4 м находится воздух при t ⁰С, давление воздуха P_max=0,865 МПа, Р_бар=101858 Па. Определить массу воздуха в сосуде и плотность.

7**. В резервуаре объемом 10 м³ находится газовая смесь, состоящая из n₁ кг кислорода и n₂ кг азота. Температура смеси равна 27 °С. Определить парциальные давления компонентов смеси.

8**. Определить диаметр воздуховода для подачи G кг/ч воздуха при абсолютном давлении 1,15 бар, если температура этого воздуха 22° С. Скорость воздуха в воздуховоде равна 8 м/с.

9***. Поршневой компрессор всасывает в минуту 3 м³ воздуха при t = 17° С и барометрическом давлении Р_бар = 750 мм рт. ст. и нагнетает его в резервуар, объем которого равен 8,5 м³. За какое время (в мин) компрессор поднимет давление в резервуаре до значения Р, если температура в резервуаре будет оставаться постоянной? Начальное давление в резервуаре было 750 мм рт. ст., а температура равнялась 17° С.

Контрольные задания к разделу 1.3-1.4

1*. Воздух охлаждается от t₁ ⁰C до t₂=100⁰ C в процессе с постоянным давлением. Какое количество теплоты теряет 1 кг воздуха, считая теплоемкость постоянной.

2*. В закрытом сосуде объемом V находится воздух при давлении Р₁=0,8 МПа и температуре t₁=20⁰ С. Какое количество теплоты необходимо подвести для того, чтобы температура воздуха поднялась до t₂=120⁰ С?

3**. Найти часовой расход топлива, который необходим для работы паровой турбины мощностью 25 МВт, если теплота сгорания топлива МДж/кг и известно, что на превращение тепловой энергии в электрическую используется только 35% теплоты сожженного топлива.

4**. Определить изменение внутренней энергии 2 м³ воздуха, если температура его понижается от . Начальное давление воздуха абсолютное

5**. В сосуд, содержащий 5 л воды при температуре 20^о С, помещен электронагреватель мощностью N Вт. Определить, сколько времени потребуется, чтобы вода нагрелась до температуры кипения 100^о С. Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь.

6**. В закрытом сосуде объемом V = 300 л находится воздух при давлении P₁ бар и температуре t₁ = 20 .

Какое количество тепла необходимо подвести для того, чтобы температура воздуха поднялась до t₂ = 120 ?

Задачу решить, принимая теплоемкость воздуха постоянной.

7***. Продукты сгорания топлива поступают в газоход парового котла при температуре газов t_г = 1100° С и покидают газоход при температуре газов t_г^’ = 700° С. Объемный состав газов следующий: r(CO₂) = 11 %, r(O₂) = 6%, r(H₂O) %, r(N₂) % . Определить, какое количество теплоты теряет 1 м³ газовой смеси, взятой при нормальных условиях.

		№ варианта
№ Задачи	Значение	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1	t1 0С	1000	1100	1200	1300	1400	1500	1600	1700	1800	1900
2	V, л	300	350	400	450	500	560	600	650	700	750
3	, МДж/кг	33	35	37	39	41	43	45	47	49	51
4	t1, 0С	200	250	300	350	400	450	500	550	600	650
5	N, Вт	500	600	700	800	900	1000	1100	1200	1300	1400
6	P1, бар	3	3,2	3,4	3,6	3,8	4	4,2	4,4	4,6	4,8
7	r(H2O),% r(N2), %	3 80	6 77	9 74	12 71	15 68	18 65	21 62	24 59	27 56	30 53

Контрольные задания к разделу 1.4-1.6

1**. Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы нагреть V м³ воздуха при постоянном избыточном давлении P = 2 ат. от t₁ = 120° C до t₂ = 450° C? Какую работу при этом совершит воздух?

Атмосферное давление принять равным 750 мм рт. ст.

2**. В закрытом сосуде заключен газ при разрежении (P₁)_в = 6,7 кПа и температуре t₁ ^oC. Показания барометра – 742 мм рт. ст. До какой температуры нужно охладить газ при том же атмосферном давлении, что бы разрежение стало (P₂)_в =13,3 кПа?

3**. В установке воздушного отопления внешний воздух при t₁= –15° C нагревается в калорифере при P = const до 60° C. Какое количество теплоты надо затратить для нагревания V м³ наружного воздуха? Давление воздуха считать равным 755 мм рт. ст. Теплоемкость воздуха считать постоянной.

4**. Найти внутреннюю энергию, энтальпию и энтропию 1 кг азота, если температура его равна t °С, а давление (абсолютное) 0,6 МПа. Теплоемкость считать не зависящей от температуры.

5**. Воздух в количестве M кг при температуре t = 27° C изотермически сжимается до тех пор, пока давление не становится равным 4 МПа. На сжатие затрачивается работа L= –6 МДж. Найти начальные давление и объем, конечный объем и теплоту, отведенную от воздуха.

6**. Воздух при температуре t₁ = 20° C должен быть охлажден посредством адиабатного расширения до температуры t₂ °C. Конечное давление воздуха при этом должно составлять 0,1 МПа. Определить начальное давление воздуха P₁ и работу расширения 1 кг воздуха.

7**. В процессе политропного расширения воздуха температура его уменьшилась от t₁ °С до t₂ = -37° С. Начальное давление воздуха P₁ = 4 бар, количество его M = 2 кг.

Определить изменение энтропии в этом процессе, если известно, что количество подведенного к воздуху тепла составляет 89,2 кДж.

8**. Какое количество тепла необходимо затратить, чтобы нагреть 2 м³ воздуха при постоянном избыточном давлении P= 2 бар от t₁ = 100° С до t₂ °С? Какую работу при этом совершит воздух?

9***. Уходящие газы котельной установки проходят через воздухоподогреватель. Начальная температура газов tг₁ = 300° C, конечная tг₂ = 160° C; расход газов равен G кг/ч. Начальная температура воздуха составляет tв₁ = 15 °C, а расход его равен 800 кг/ч. Определить температуру нагретого воздуха tв₂, если потери тепла в воздухоподогревателе составляет 4 %. Средние теплоемкости (C_pm) для газов и воздуха принять соответственно равными 1,0467 и 1,0048 кДж/(кгּК).

10***. Рабочим телом газотурбинного двигателя является смесь идеальных газов. Массовый состав смеси m следующий: m(CO₂) = 20 %, m(O₂) = 8 %, m(H₂O) %, m(N₂) %. При прохождении через газовую турбину температура потока газовой смеси снижается с t₁ = 1200° C до t₂ = 400° C. Определить техническую работу газовой турбины в расчете на 1 кг рабочего тела, пренебрегая теплообменом в окружающую среду и зависимостью теплоемкости от температуры.

№ задачи	Значение	№ варианта
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1	V, м3	2	2,2	2,4	2,6	2,8	3	3,2	3,4	3,6	3,8
2	t1, 0С	70	72	74	76	78	80	82	84	86	88
3	V, м3	1000	1100	1200	1300	1400	1500	1600	1700	1800	1900
4	t, 0С	100	110	120	130	140	150	160	170	180	190
5	M, кг	12	12,1	12,2	12,3	12,4	12,5	12,6	12,7	12,8	12,9
6	t2, 0С	-30	-32	-34	-36	-38	-40	-42	-44	-46	-48
7	t1, 0С	27	29	31	33	35	37	39	41	43	45
8	t2, 0С	500	550	600	650	700	750	800	850	900	950
9	G, кг/ч	900	920	940	960	980	1000	1020	1040	1060	1080
10	m(H2O), % m(N2),%	62 10	60 12	58 14	56 16	54 18	52 20	50 22	48 24	46 26	44 28