Термодинамика

Задача От 1 кг сухого насыщенного водяного пара, имевшего давление 15 бар при постоянном объеме, отводится теплота. Конечная температура пара составляет 90 °С. Определить количество отведенной теплоты, изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах.

Задача Один кубический метр жесткой емкости при давлении 5 бар заполнен на одну четверть объема водой в состоянии насыщения, а на другие  – сухим насыщенным паром (рис.1). Определить, какое минимальное количество теплоты необходимо подвести к емкости, чтобы в ней находился только пар. Изобразить процесс в р,v-диаграмме и определить давление и температуру пара в конце этого процесса.

Рис. 1

Задача 1 кг воды с давлением 10 бар и температурой 100 ^оС нагревается при постоянном давлении до температуры 300 ^оС.

Определить удельные величины теплоты, которые идут:

а) на нагрев жидкой фазы воды от 100 ^оС до состояния насыщения,

б) процесс парообразования,

в) процесс перегрева пара.

Определить также степень перегрева пара Dt_п = t - t_н.

Задача Водяной пар с р₁ = 100 бар и х₁ = 0,85 изобарно нагревается до температуры выше температуры насыщения на 150 ^оС. Определить удельные работу изменения объема l и изменение внутренней энергии Δu этого процесса.

Задача Влажный атмосферный воздух имеет температуру 40 ^оС и давление 750 мм рт. ст., парциальное давление водяного пара в воздухе 30 мм рт. ст..
Определить аналитически (не используя диаграмму H,d) состояние и основные характеристики влажного атмосферного воздуха: абсолютную влажность, относительную влажность, температуру точки росы, влагосодержание, удельную энтальпию.

Задача Атмосферный воздух при давлении 1 бар имеет температуру 20 ^оС и относительную влажность j=90 %. Определить характеристики влажного атмосферного воздуха r, d, р_п, t_росы, H аналитически (расчетным путем), используя H,d-диаграмму влажного атмосферного воздуха.

Задача С помощью электронагревателя (рис. 1) 10 кг воздуха изобарно нагреваются от температуры внешней среды t₁=t_ос=20 °С
до t₂=700 °С. Температура нагревателя t_нг=1000°С остается постоянной. Определить увеличение энтропии системы и потерю возможной работы – эксергии за счет необратимости этого процесса теплообмена. Cчитать cистему замкнутой изолированной, а воздух идеальным двухатомным газом с c_р=const.

Рис. 1. Необратимый процесс теплообмена в T,S- диаграмме

Задача Двигатель работает по обратимому циклу Карно в интервале температур t₁=300 ^оС и t₂=50 ^оС и производит работу в 420 кДж.
Определить термический КПД цикла и количество теплоты, сообщенное рабочему телу и отведенное от него.

Задача Холодильная установка работает по обратимому циклу Карно в интервале температур t₁ = 20 ^оС и t₂ = -20 ^оС и затрачивает работу в количестве 100 кДж. Определить холодильный коэффициент цикла и его холодопроизводительность Q₂.

Задача Отопительная установка (тепловой насос) работает по обратимому циклу Карно в интервале температур t₁=100 ^оС и
t₂=10 ^оС, затрачивая работу в количестве 100 кДж.
Определить отопительный коэффициент цикла и его теплопроизводительность Q₁.