Контрольная работа 3 (первая часть курса) Задачи

1. В резервуаре находится 100 кг влажного пара при степени сухости x=0,8 и температуре t=250° С. Определить объем резервуара.

Дано: Найти:

m=100 кг; V=?

x=0,8;

t=250° С;

Решение:

Из выражения для степени сухости определяем массы насыщенного пара и насыщенной жидкости:

100*0,8=80 (кг);

100-80=20 (кг).

Из таблицы характеристик насыщенного водяного пара по заданной температуре определяем давление, удельные объемы насыщенных пара и жидкости . Для t=250° С они равны :

=3,9776 (МПа); 0,05006 (м³/кг); 0, 0012512 (м³/кг).

Насыщенные пар и жидкость занимают весь объем резервуара, поэтому объем его равен:

0,0012512*20+0,05006*80=4,03 (м³).

Ответ: V=4,03 (м³).

16. 4 кг водяного пара, имеющие начальное абсолютное давление p₁=0,9 МПа, расширяются при постоянной температуре от объема V₁=0,2 м³ до объема V₂=0,4м³. Определить работу расширения и количество подведенного тепла. Изобразить процесс в Ts- и is-диаграммах.

Дано:

m=4 кг; Найти:

p₁=0,9 МПа; l=?

V₁=0,2 м³ ; q=?

V₂=0,4м³;

Рис.3.1. Изотермическое расширение водяного пара .

Решение:

а)Для начальных параметров из таблицы характеристик насыщенного водяного пара по заданному давлению определяем удельные объемы насыщенных пара и жидкости .

0,2149 (м³/кг); 0, 0011213 (м³/кг).

=3,09 (кг).

4- 3,09=0,91 (кг).

Определяем x и y:

0,23; 0,77.

Определяем значения внутренней энергии и энтропии для начальных параметров:

; .

Значения и определяем из таблицы =6,623 (кДж/кг*К) и

=2,094 (кДж/кг*К), а и вычисляем по формулам:

и .

Для этого из таблицы берем значения для и :

=2774 (кДж/кг) , =742,8 (кДж/кг).

Подставив эти значения в соответствующие формулы, получаем:

741,8 (кДж/кг); 2580,6 (кДж/кг).

Для энтропии получаем:

=3,14 (кДж/кг*К).

Для внутренней энергии:

=1164,7 (кДж/кг).

Давлению по таблице соответствует температура t=175,35° С.

b) Т.к. температура остается постоянной ,то по таблице по температуре определяем давление =0,89 (МПа), удельные объемы насыщенных пара и жидкости 0,2166 (м³/кг); 0, 0011208 (м³/кг).

=3,01 (кг).

4- 3,09=0,99 (кг).

Определяем x и y:

0,25; 0,75.

Определяем значения внутренней энергии и энтропии для начальных параметров:

; .

Значения и определяем из таблицы =6,6256 (кДж/кг*К) и

=2,0909 (кДж/кг*К), а и вычисляем по формулам:

и .

Для этого из таблицы берем значения для и :

=2773 (кДж/кг) , =741,1 (кДж/кг).

Подставив эти значения в соответствующие формулы, получаем:

740,1 (кДж/кг); 2580,23 (кДж/кг).

Для энтропии получаем:

=3,22 (кДж/кг*К).

Для внутренней энергии:

=1200,2 (кДж/кг).

Теперь можем вычислить количество подведенного тепла:

62,3 (кДж/кг).

Работу определяем по формуле:

.

142 (кДж/кг);

62,3-142=-79,7 (кДж/кг).

Ответ: q=62,3 (кДж/кг); l=-79,7 (кДж/кг).

27.От материала, помещенного в сушилку, необходимо отнять 2000 кг воды. Наружный воздух, имея температуру t₁=15°С и от­носительную влажность ₁=0,3, проходит через калорифер и подо­гревается, а затем он поступает в сушилку и выходит из нее при t₂=50°С и относительной влажности ₂=0,9. Определить количест­во воздуха, которое необходимо пропустить через сушилку. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

Дано: Найти:

m_воды = 2000 кг; m_в-ха - ?

t₁ = 15°С;

₁ = 0,3;

t₂ = 50°С;

₂ = 0,9;

Решение:

На Id-диаграмме находим точку 1 на пересечении линии ₁ =30% и t₁ = 15°С (рис. 3.3).

Опускаемся вниз до пересечения с осью d и находим d₁ = 2 г/кг(с.в.) – влагосодержание воздуха в точке 1.

Поднимаемся вверх до пересечения с линией t₂ = 50°С и находим точку 11 – нагревание воздуха происходит при неизменном влагосодержании d.

По линии i = const доходим до пересечения с линией ₂ = 0,9 – находим точку 2, характеризующую состояние воздуха после сушилки.

Опускаясь вниз до пересечения с осью d, находим влагосодержание точки 2

d₂ =78 г/кг(с.в.)

Т.о. в процессе нагревания 1 кг сухого воздуха испарилось влаги:

г/кг(с.в.)

Для испарения 1 кг влаги потребуется кг сухого нагретого воздуха.

Для испарения 2000 кг влаги потребуется

кг

Ответ: кг

Контрольная работа 4 (вторая часть курса)

Задачи

1. Азот с начальными параметрами p₁=5 МПа и t₁=20° С по­ступает со скоростью w₁=15 м/с в суживающееся сопло, диаметр выходного, отверстия которого d₂=10 мм, и выходит через него в среду с давлением p₂=4 МПа. Пренебрегая потерями и теплообме­ном со стенками, определить скорость, удельный объем и темпера­туру азота на выходе из сопла, а также его массовый расход через сопло.

Дано: Найти:

p₁=5 МПа; w₂= ?

t₁=20° С; v= ?

w₁=15 м/с; T₂= ?

d₂=10 мм; М=?

p₂=4 МПа;

Решение:

Учет начальной скорости потока удобно проводить, используя параметры полного адиабатного торможения. Считается, что скорость потока w₁ возникает в результате расширения газа от некоторых параметров p_о v_o, соответствующих параметрам торможе­ния (при w_о=0), до начальных параметров p₁ v₁. При этом формулы для расчета скорости и расхода сохраняют свой обычный вид. В нашем случае режим истечения дозвуковой, поэтому для скорости и расхода они будут иметь вид:

;

.

Энтальпия адиабатного торможения определяется из уравнения энергии потока при изоэнтропном течении:

,где =0.

После подстановки численных значений получим:

=304,11 (кДж/кг);

Из соотношения , где =0,94848 и =0,96621(находим по

соответствующей энтальпии ( К) из табл.13 приложения (6)), определяем :

==5,1 (МПа).

Определяем :

.

Для этого определяем по давлению в устье = 4 (МПа):

К,

откуда =284.4 (кДж/кг).

Далее вычисляем:

200,04 (м/с);

=0,02 (м³/кг);

=0,785 (кг/с).

Ответ: w₂=200,04 (м/с); v=0,02 (м³/кг); T_у=274 (К); М=0,785 (кг/с).

16. Производительность парового котла D=2 кг/с при давлении 1,4 МПа. Какой должна быть площадь сечения предохранительного клапана, чтобы при внезапном прекращении отбора пара давление не превысило указанной выше величины? Потерей давления на дрос­селирование и скоростью пара на входе в клапан пренебречь. Пар в барабане котла считать сухим насыщенным, атмосферное давление принять равным 0,1 МПа.