zad_termodynamika - Termodynamika wykład SGSP

zad_termodynamika.doc
(313 KB) Pobierz
Zadania z termodynamiki
I. Podstawy
1. Bijak młota mechanicznego o ciężarze G=2000 N spada swobodnie z wysokości h = 2 m na matrycę stalową
o masie m = 50 kg. Częstość uderzeń n = 120 na minutę. Temperatura początkowa matrycy T = 323 k.
Ciepło właściwe stali c = 452 J/kg deg. Obliczyć czas
w jakim matryca zagrzeje się do temperatury
T = 773 K, przy założeniu, że 20% ciepła wydzielającego się przy uderzeniu zużywa się do podgrzania
matrycy a reszta zaś rozprasza się w otoczeniu.
1
2
2. Zbiornik o objętości 50 m napełniono mazutem o temperaturze t = - 2 C. Gęstość mazutu
3
o
ρ = 1002 kg/m ,
3
a jego średnie ciepło właściwe wyraża wzór:
w J/kgdeg. Przez podgrzanie
temperatura mazutu wzrosła do 48 C. Obliczyć:
o
2.
1. średnie ciepło właściwe mazutu w granicach
ilość ciepła Q jakie należy doprowadzić do zbiornika, jeżeli 10% ciepła pochłoniętego przez mazut idzie
na pokrycie strat ciepła na rzecz otoczenia.
3. Moc silnika wynosi N= 300 kW. W tym silniku 30% ciepła wydzielającego się wskutek spalania zamienia
się na pracę, zaś 25% przechodzi do wody chłodzącej. Obliczyć strumień m wody chłodzącej silnik, jeżeli
jej temperatura przy dopływie t =20 C, zaś na wypływie t =50 C.Cieplo właściwe wody przyjąć
c = 4 187 J/kg deg.
w
1
o
o
2
4. Do pomiaru silnika zastosowano hamulec wodny. Strumień wody przepływający przez hamulec wynosi
m= 7 kg/s. Temperatura wody na dopływie jest równa t = 10 C, zaś przy wypływie t =25 C.
Przy założeniu, że strata ciepła hamulca na rzecz otoczenia wynosi 5,5 % mocy silnika, wyznaczyć moc
efektywną silnika.
o
1
2
o
5. Pociąg o masie 900 ton jedzie z prędkością 40 km/h. Obliczyć ilość ciepła Q wydzielanego wskutek
zahamowania pociągu, oraz do jakiej temperatury można byłoby podgrzać 10 ton wody przy pomocy
wyliczonego ciepła Q, gdy jej temperatura początkowa równa jest 4 C ?
W obliczeniach uwzględnić tylko energię kinetyczną ruchu postępowego.
0
6..Zbiornik o objętości 50 m napełniono mazutem o temperaturze t = - 4 C. Gęstość mazutu wynosi
3
o
1
 = 1002 kg/m , a jego średnie ciepło właściwe wyraża wzór:
Przez podgrzanie temperatura mazutu wzrosła do 49 C. Obliczyć :
3
w J/kg deg.
o
a) średnie ciepło właściwe mazutu
b) ilość ciepła Q jakie należy doprowadzić do zbiornika, jeżeli 10% ciepła pochłoniętego przez mazut idzie na
pokrycie strat ciepła na rzecz otoczenia.
7. W zbiorniku o stałej objętości zamknięto n = 2 kmol metanu CH o temperaturze początkowej t = 20 C .
4
1
o
Średnie ciepło właściwe metanu wyraża wzór:
w J/kmol deg
Pojemność cieplna zbiornika wynosi W = 2000 J/deg. Gaz ogrzewa się za pomocą elektrycznego grzejnika o
mocy N = 2 kW. Przy założeniu, że straty ciepła na rzecz otoczenia są znikome, obliczyć czas  po jakim gaz
el
ogrzeje się do temperatury t = 300 C.
0
2
8. Generator elektryczny o mocy N = 10 MW mający sprawność 96% chłodzony jest wodorem. Temperatura
wodoru przy dopływie do generatora wynosi t = 25 C, zaś na odpływie t = 55 C. Rzeczywiste ciepło
właściwe wodoru wyraża wzór : (Mc ) = 28680 + 1,172 T + 0,879 10 T J/kmol deg słuszny w zakresie
temperatur od zera do 100 C. Obliczyć:
a) strumień ciepła wywiązującego się w generatorze
b) strumień wodoru „n”, gdy ciepło wywiązujące się w generatorze przechodzi jedynie do wodoru.
el
o
1
o
2
-3
p
2
0
9. Samochód o masie 1200 kg jedzie z jednostajną prędkością 60 km/h po szosie nachylonej do poziomu pod
kątem  = 4 . Przyspieszenie grawitacyjne ma wartość normalną. Obliczyć moc silnika przyjmując, że 50%
jego mocy zużywa się na podniesienie energii potencjalnej samochodu.
o
10. Silnik o mocy efektywnej 12 kW napędza maszynę roboczą (pompę, wentylator) Sprawność przekładni tj.
stosunek mocy efektywnej napędowej maszyny roboczej do mocy efektywnej silnika wynosi 95%. Sprawność
mechaniczna maszyny roboczej  = 0,8. Obliczyć pracę użyteczną wykonaną przez maszynę roboczą
w czasie 24 minut.
m
11. Do pomiaru silnika zastosowano hamulec wodny. strumień wody przepływający przez hamulec wynosił
m = 10 kg/s. Temperatura wody na dopływie równa jest 283 K a na odpływie 298 K. Przy założeniu, że strata
ciepła hamulca na rzecz otoczenia wynosi 8% mocy silnika, wyznaczyć moc efektywną silnika N .
e
12. Pompa grzejna działa między dwoma źródłami ciepła mającymi niezmienne temperatury T = 290 K
i T = 370K. Moc zużywana do napędu pompy grzejnej wynosi 1100 kW, zaś ilość ciepła oddanego przez nią
do górnego źródła Q = 1700 kW. Obliczyć wzrost wydajności cieplnej jaki uzyskałoby się w przypadku
zastosowania pompy grzejnej działającej w sposób odwracalny o tej samej mocy.
1
2
13. Silnik cieplny, w którym zachodzi obieg termodynamiczny, włączony jest między dwa źródła ciepła o
niezmiennych temperaturach odpowiednio 900 K i 300 K. Sprawność termiczna silnika wynosi 34%, a jego
moc 12 MW. Obliczyć:
a. ilość ciepłą pobranego przez silnik ze źródła cieplejszego,
b. ilość ciepła oddawanego przez silnik do źródła zimniejszego,
c. moc odwracalnego silnika Carnota działającego między tymi samymi źródłami i pobierającego tą samą ilość
ciepła co równoważny silnik.
14. Czynnik gazowy zamknięty w cylindrze podlega przemianie odwracalnej wg równania Pv = idem. Parametry
początkowe przemiany wynoszą p = 2 bar; V= 110 dm , p = 0,5 bar, a ciśnienie otoczenia wynosi
1 bar. Obliczyć pracę bezwzględną, pracę techniczną oraz pracę użyteczną wykonaną przez gaz. Pola tych prac
przedstawić na wykresie w układzie p-v.
3
1
2
15. Samochód o masie 3500 kg jedzie z jednostajną prędkością 80 km/h po szosie nachylonej do poziomu pod
kątem 8 . Przyspieszenie grawitacyjne ma wartość normalną. Obliczyć moc silnika przyjmując, że 55 % jego
mocy zużywa się na podniesienie energii potencjalnej samochodu.
o
16. Czynnik gazowy zamknięty w cylindrze podlega przemianie odwracalnej, której obrazem w układzie p-v jest
odcinek linii prostej. Parametry stanu początkowego i końcowego przemiany wynoszą p ;V ; p ; V . Ciśnienie
otoczenia wynosi p = 1 bar. Wyznaczyć pracę bezwzględną, pracę techniczną, oraz użyteczną wykonaną
przez gaz, gdy: p =3,5 bar, V = 0,1 m , p = 1,5 bar i V =0,3 m
1
1
2
2
a
1
1
3
2
2
3
.
17. Silnik o mocy efektywnej 11 kW napędza maszynę roboczą (np. pompę). Sprawność przekładni tj. stosunek
efektywnej mocy napędowej maszyny roboczej do mocy efektywnej silnika wynosi 95%.
Sprawność mechaniczna maszyny roboczej wynosi 80%. Obliczyć pracę użyteczną wykonaną przez maszynę
roboczą w czasie 18 minut.
18. Do naczynia zawierającego m =0,8kg gliceryny o temperaturze t =-15 C włożono bryłę miedzi o masie
m =0,58kg i temperaturze t =160 C. Obliczyć zmianę entropii powstałego układu w założeniu, że jest on
izolowany cieplnie od otoczenia. Ciepło właściwe miedzi c =0,385 kJ/(kg deg), a ciepło właściwe gliceryny
c =1,625 kJ/(kg deg).
g
m
g
o
o
m
m
g
19. Płaska ścianka stanowiąca warstwę izolacji cieplnej zbiornika znajduje się z jednej strony w kontakcie z cieczą
wypełniającą zbiornik, o stałej temperaturze t =150 C (podtrzymywanej przez podgrzewanie), z drugiej –
z powietrzem otaczającym o t =15 C. Ilość ciepła przepływającego przez ściankę w jednostce czasu do
o
z
o
0
= 4 kJ/s. Obliczyć przyrost entropii całego systemu (zbiornik i otoczenie) na jednostkę
czasu (tzw. źródło entropii).
otoczenia wynosi
20. Blok stalowy o masie 6 kg ma początkową temperaturę t =20 C. Umieszczono go w palenisku kuziennym,
gdzie podgrzał się do t =1100 C. Po wyjęciu z paleniska włożono go do izolowanego cieplnie od otoczenia
naczynia zawierającego 10 l wody o temperaturze początkowej. Obliczyć ciepło dostarczone przy podgrzewaniu
bloku oraz temperaturę, jaką osiągnie blok i woda na skutek wymiany ciepła między nimi. Ciepło właściwe stali
c =0,46 kJ/(kg deg), a wody c =4,19 kJ/(kg deg).
o
1
o
2
s
w
21. W zamkniętym, wypełnionym gazem zbiorniku, całkowicie izolowanym cieplnie od otoczenia, znajduje się
mieszadło napędzane z zewnątrz. Wskutek mieszania przez pewien okres czasu temperatura w zbiorniku
wzrosła z t =20 C do t =30 C . Przyrost energii wewnętrznej U/T=1 kJ/deg. Obliczyć pracę mieszania (rys.).
1
o
2
o
22. Turbina parowa rozwija na wale moc N=6 MW, zużywając
=35000 kg/h pary wodnej. Para dopływająca
do turbiny ma entalpię i =3260 kJ/kg i prędkość 90 m/s, para odpływająca ma entalpię i =2510 kJ/kg
i prędkość 230 m/s. Obliczyć ilość ciepła traconego przez turbinę do otoczenia.
1
2
23. Silnik odrzutowy porusza się poziomo w nieruchomym powietrzu zez stałą prędkością u = 300 m/s. Spaliny
wypływają z dyszy wylotowej silnika z prędkością względną w =700 m/s. Ilość powietrza dopływającego do
2
silnika
=50 kg/s. Ilość spalin wypływających wynosi również
(ilość paliwa jest pomijalnie mała).
Obliczyć siłę ciągu silnika. Ciśnienia w przekroju wlotowym i spalin w przekroju wylotowym są równe
ciśnieniu otoczenia.
24. Od 0,1 m powietrza o początkowym ciśnieniu p = 10 bar odprowadzono przy stałej temperaturze 125 kJ ciepła.
Obliczyć ciśnienie i objętość w końcowym stanie przemiany oraz pracę techniczną i bezwzględną przemiany.
3
1
25. 5 kilomoli azotu o parametrach początkowych p =755 Tr i t =0C zmniejszyło po sprężeniu izotermicznym
swoją objętość pięciokrotnie. Jakie ciśnienie osiągnięto po sprężeniu. Obliczyć ilość odprowadzonego ciepła,
zmianę energii wewnętrznej i pracę bezwzględną sprężania.
1
1
26. 1 kg tlenu ogrzano od t =0C do t =1000C przy stałym ciśnieniu 1 bar. Uwzględniając zmienność ciepła
właściwego obliczyć objętości gazu w obu punktach przemiany oraz wykonać bilans energetyczny przemiany
obliczając zmianę energii wewnętrznej, pracę bezwzględną i ciepło doprowadzone oraz zmianę entalpii i entropii
czynnika.
1
2
27. Zbiornik o objętości 90 l jest wypełniony powietrzem o ciśnieniu bezwzględnym p =8 bar i temperaturze
t =27. Ile ciepła należy doprowadzić do układu, aby podnieść ciśnienie bezwzględne powietrza w zbiorniku
do p =16 bar. Przyjąć c = 5R/2.
1
1
2
v
28. 1 kg tlenu o temperaturze 30 zajmuje objętość 0,77 m . Na skutek izochorycznego doprowadzania ciepła,
zmianę energii wewnętrznej i entropii, uwzględniając zmienność ciepła właściwego.
3
29. Gęstość gazu o p = 1 bar, wynosi 1,2 kg/m . Na skutek adiabatycznego sprężania gęstość wzrosła do 4,8 kg/m .
Obliczyć pracę bezwzględną i techniczną sprężania, jeśli wiadomo, że jest to gaz kalorycznie doskonały,
dwatomowy.
3
1
3
30. 1,5 kg powietrza o ciśnieniu 0,9 bar i temperaturze 18C na skutek politropowego sprężania osiągnęło ciśnienie
10 bar i temperaturę 125C. Obliczyć wykładnik politropy, objętość końcową, pracę bezwzględną i techniczną
oraz ciepło przemiany (traktując powietrze jako gaz kalorycznie doskonały, dwuatomowy) (rys.).
31. Objętość 10 kg powietrza o parametrach początkowych p =1,2 bar i t =333C zmniejszono trzykrotnie. Proces
przeprowadzono: izobarycznie, izotermicznie i adiabatycznie. Dla wszystkich przemian obliczyć parametry
stanów końcowych oraz pracę bezwzględną i techniczną (powietrze jako gaz kalorycznie doskonały,
dwuatomowy). Przedstawić przemiany w układach p-V i T-s.
1
1
32. Do turbiny gazowej dopływają spa...
Plik z chomika:
jozek5
Inne pliki z tego folderu:



czynniki.doc (2157 KB)
podstawy.doc (246 KB)
przeplywy.doc (353 KB)
 Pytania.doc (55 KB)
 Sprężarki.doc (121 KB)
Inne foldery tego chomika:

Sterowniki Kamera CIF Single Chip
 Termodynamika- Przykłady i zadania. F.Wolańczyk
 To nie jest kolejna komedia dla kretynów (Lektor PL)
Zgłoś jeśli naruszono regulamin





Strona główna
Aktualności
Kontakt
Dział Pomocy
Opinie


Regulamin serwisu
Polityka prywatności
Copyright © 2012 Chomikuj.pl