|
Читайте также: |
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………….4
1 ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1. 4
АНАЛИЗ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА.. 4
1.1 Основные параметры состояния термодинамической
системы. Первый закон термодинамики. 4
1.1.1 Задачи. 5
1.2 Законы идеальных газов. Реальные газы.. 7
1.2.1 Задачи. 8
1.3 Смеси жидкостей и газов. 10
1.3.1 Задачи. 11
1.4 Теплоемкость. 13
1.4.1 Задачи. 14
1.5 Термодинамические процессы газов. 15
1.5.1 Задачи. 17
2 ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 2. 18
АНАЛИЗ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ КРУГОВЫХ ПРОЦЕССОВ.. 18
2.1 Круговые термодинамические процессы.. 18
2.1.1 Задачи. 19
2.2 Влажный воздух. 20
2.2.1 Задачи. 21
2.3 Процессы идеального одноступенчатого поршневого компрессора 22
2.3.1 Задачи. 23
2.4 Истечение газов. 25
2.4.1 Задачи. 26
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 27
ПРИЛОЖЕНИЕ А Пересчет значений некоторых физических величин. 28
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Относительная молекулярная масса и плотность
некоторых газов при нормальных
физических условиях ……………………………….. 29
ПРИЛОЖЕНИЕ В Удельные газовые постоянные некоторых
газов и водяного пара ……………………………..29
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Постоянные в уравнении Ван-дер-Ваальса ………….. 29
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Термодинамические свойства воды и водяного пара.
Состояние насыщения (по температурам) …………30
ВВЕДЕНИЕ
Индивидуальные задания являются неотъемлемой частью рабочей программы дисциплин «Техническая термодинамика» и «Теоретические основы теплотехники». Выполнение их позволяет студентам показать как уровень теоретической и практической подготовки, так и умение пользоваться законами термодинамики для анализа конкретных технологических процессов. В течение семестра необходимо выполнить два задания.
Оценка знаний по теме индивидуального задания проводится по рейтинговой системе, при которой учитывается своевременность сдачи задания и уровень знаний при его защите.
Оформляются задания в соответствии с требованиями к студенческим работам: РД ГОУВПО «КнАГТУ» 013-2009 «Текстовые студенческие работы. Правила оформления», РД ГОУВПО «КнАГТУ» 014-2004 «Конструкторская документация. Правила оформления».
1 ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1
АНАЛИЗ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
Необходимо дать теоретический анализ одного из процессов: изохорного, изобарного, адиабатного, изотермного, политропного и решить задачи из подразделов 1.1.1, 1.2.1, 1.3.1, 1.4.1, 1.5.1; варианты задания приведены в таблице 1.1.
1.1 Основные параметры состояния термодинамической
системы. Первый закон термодинамики
Состояние любого вещества, в частности рабочего тела, определяется параметрами состояния, основными из которых являются: плотность (или обратная ей величина - удельный объем), давление и температура.
r = m / V; v = V / m; p = F / S; p = pи + p0 ; p = p0 - pв; T = t + 273,15,
где r - плотность, кг/ м3; m - масса, кг; V - объем, м3; v - удельный объем, м3/кг; p - абсолютное давление, Па; F - сила, Н; S - площадь, м2; pи - избыточное давление, Па; p0 - атмосферное давление, Па; pв - разрежение, Па; T - температура, K; t - температура, 0C.
Первый закон термодинамики: Dq =Du + Dl; q = cp D T.
Для подробного изучения данного раздела необходимо обратиться к литературе [1, 2].
Таблица 1.1 - Варианты индивидуального задания 1
| Вари- ант | Процесс | З а д а ч и и з п о д р а з д е л о в | ||||
| 1.1.1 | 1.2.1 | 1.3.1 | 1.4.1 | 1.5.1 | ||
| v = const | 2 - 5 | 5 - 7, 17 | 1, 6, 13 | 3, 4, 11, 15 | 1, 5, 8, 10 | |
| p = const | 4 - 7 | 7, 8, 11, 18 | 3, 8, 11 | 5, 6, 7, 8 | 2, 6, 7, 9 | |
| T = const | 6 - 9 | 6 - 9 | 4, 9, 10 | 3, 11, 12, 15 | 3, 5, 7, 10 | |
| pvk = const | 8 - 11 | 7 - 10 | 1, 5, 10 | 7, 8, 9, 10 | 3, 4, 8, 9 | |
| pvn = const | 3, 10 - 12 | 8 - 11 | 2, 7, 12 | 5, 6, 8, 10, 11 | 5, 6, 7, 9 | |
| v = const | 4, 12, 14, 15 | 9 - 12 | 3, 6, 11 | 6, 9, 12, 13 | 4, 6, 8, 10 | |
| p = const | 14 - 17 | 10 - 13 | 4, 8, 13 | 7, 8, 13, 14 | 5, 7, 9, 11 | |
| T = const | 4 - 6, 15 | 11 - 14 | 8, 11, 1,2 | 1, 4, 8, 14 | 1, 5, 8, 11 | |
| pvk = const | 5 - 8 | 12 - 15 | 3, 4, 9 | 2, 6, 9, 15 | 1, 2, 9, 11 | |
| pvn = const | 7 - 10 | 13 - 16 | 2, 10, 13 | 1, 2, 10, 14 | 1, 3, 10, 11 | |
| p = const | 9 - 12 | 14 - 17 | 7, 9, 11 | 3, 4, 11, 15 | 1, 4, 5, 11 | |
| pvk = const | 11 - 14 | 15 - 18 | 3, 7, 9 | 3, 7, 8, 9 | 2, 4, 7, 8 | |
| v = const | 14 - 17 | 1, 5, 13, 20 | 4, 6, 11 | 4, 8, 10, 11 | 3, 5, 9, 10 | |
| T = const | 1, 3, 9, 17 | 2, 4, 18, 21 | 3, 9, 12 | 5, 9, 12, 13 | 1, 4, 6, 11 | |
| pvn = const | 2, 5, 7, 11 | 3, 5, 7, 9 | 2, 6, 11 | 2, 5,6, 10 | 2, 5, 7, 11 | |
| pvk = const | 4, 6, 7, 16 | 2, 4, 9, 12 | 7, 9, 12 | 1, 7, 9, 11 | 4, 7, 9, 11 | |
| V = const | 1, 11, 14, 16 | 7, 9, 11, 14 | 5, 6, 10 | 3, 5, 9, 15 | 1, 3, 8, 10 |
Задачи
1) Слиток свинца, имеющий плотность r= 11,3 г/см3, объемом V = = 1 дм3 взвешен при помощи пружинных весов на полюсе, где ускорение свободного падения g90 = 9,8324 м/с2. Определить массу и вес свинца. Что покажут пружинные весы на экваторе, где g0 = 9,780 м/с2?
Решение. Согласно второму закону Ньютона вес (сила притяжения к земле) равен: G = mg, где m = r V. Получаем G90 = r V g90; G90 = 11300 .0,001,9,8324 = 111,11 Н (кг м/с2); G0 = 11300 .0,001,9,780 = 110,52 Н; m = 11300 .0,001 = 11,3 кг.
2) В цилиндре дизеля при сгорании топлива давление увеличивается до 5 МПа. Найти силу, действующую на крышку цилиндра изнутри,
если внутренний диаметр равен 375 мм. Ответ: 550 кН.
3) Выразить давление, равное 100 кПа, в миллиметрах ртутного столба, в метрах водяного столба, в атмосферах. Ответ: 750 мм рт. ст.;
10,2 м вод. ст. (см. приложение А).
4) Вакуумметр показывает разрежение 80 кПа. Каково должно быть давление в сосуде, если атмосферное давление составляет 100 кПа? Ответ: 20 кПа.
5) Какое давление испытывает водолаз на глубине 30 м ниже уровня моря, если плотность морской воды равна 1080 кг/м3, а давление атмосферного воздуха 0,1 МПа? Ответ: 0,418 МПа.
6) Для определения уровня жидкости в емкости в нее помещен воздушный колокол. Воздух в этом колоколе, сжимаясь столбом жидкости, передает давление манометру. Какова высота уровня жидкости, если плотность жидкости равна 2700 кг/м3, а показание манометра 13,3 кПа?
7) В пусковом баллоне дизеля емкостью 0,3 м3 содержится воздух, плотность которого 2,86 кг/м3. Определить массу воздуха в баллоне. Ответ: 0,86 кг.
8) В цилиндре объемом 0,6 м3 при некотором давлении и температуре содержится 0,72 кг воздуха. Найти его плотность. Ответ: 1,2 кг/м3 .
9) Найти объем газа, если масса его 3 кг, а плотность 0,95 кг/м3. Ответ: 3,16 м3.
10) Выразить в единицах СИ давления 367,7 и 882,6 мм рт. ст. и 300 мм вод. ст. Ответ: 48,9 кПа; 118 кПа; 2,94 кПа.
11) Манометр, установленный на паровом котле, показывает давление 0,4 МПа. Чему равно давление пара, если барометр показывает 758 мм рт. ст.? Ответ: 0,5008 МПа.
12) Давление в конденсаторе паровой турбины 12 кПа. Давление атмосферного воздуха 740 мм рт. ст. Чему равно разрежение в конденсаторе? Ответ: 86,42 кПа.
13) Определить барометрическое давление (BТ), плотность (r T) и температуру (TT) воздуха на высоте Н = 9500 м, если давление на уровне моря составляет 101325 Па, температура 273,15 К.
Решение. В пределах тропосферы (до 11 000 м) законы изменения BТ,rT,TT от Н могут быть описаны следующими формулами: BТ = B0 (1-Н/44300)5,256;r T =
= r 0 (1-Н/44300)4,256; TT = Т0 - 0,0065Н, где BТ – барометрическое давление в тропосфере при tT = 0 0C, мм рт. ст.; B0 – барометрическое давление на уровне моря при tT = 0 0C,
мм рт. ст.; Н - высота над уровнем моря, м; r T – плотность воздуха в тропосфере, кг/м3;r 0 – плотность воздуха на уровне моря при tT = 0 0C, кг/м3 (r0 = 1,29); TT, Т0 – температура воздуха в тропосфере и на уровне моря, соответственно, К.
Ответ: BТ = 0,285·10 5 Па;r T = 0,462 кг/м3; TT = 211,4 К.
14) Определить подъемную силу воздушного шара, имеющего баллон объемом 4000 м3, заполненного водородом на уровне море и на высоте 4000 м над уровнем моря, если давление и температура окружающего воздуха 1013 гПа и 273 К. Массой оболочки пренебречь; считать, что давление и температура водорода и воздуха одинаковы.
15) Сколько килограммов свинца можно нагреть от t = 150 0C до температуры плавления tпл = 327 0C посредством удара молота массой
200 кг при падении его с высоты 2 м? Предполагается, что вся энергия падения молота превращается в теплоту, целиком поглощаемую свинцом. Теплоемкость свинца ср = 0,1256 кДж/(кг·К). Ответ: 0,0969 кг.
16) Стальной шар падает с высоты 100 м на твердую поверхность. При этом кинетическая энергия шара переходит в теплоту, 80 % которой усваивается. На сколько градусов нагреется шар при падении, если теплоемкость стали ср = 0,494 кДж/(кг·К)?
17) Какова должна быть скорость свинцовой пули, чтобы при ударе о стальную плиту она полностью расплавилась? Предполагается, что в момент удара температура пули равна 27 0С. Температура плавления свинца tпл = 327 0C, теплоемкость ср = 0,1256 кДж/(кг·К). Ответ: 340 м/с.
Дата добавления: 2015-08-13; просмотров: 142 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Собачьи сердца | | | Законы идеальных газов. Реальные газы |