Теплофизика. Часть 1 «Основы термодинамики»: Учебное пособие, страница 43

4)  Газы, двигаясь по дымовой трубе при постоянном давлении, охлаждаются от 350 до 294 ⁰С. Найти, во сколько раз площадь верхнего отверстия трубы должна быть меньше площади нижнего отверстия при сохранении одинаковой скорости в ней. Ответ: в 1,1 раза.

5)  Компрессор подает 1,5 м³/мин воздуха давлением 0,8 МПа при температуре 207 ⁰С. Для охлаждения сжатый воздух проходит при постоянном давлении трубчатый водяной холодильник, при выходе из которого имеет температуру 47 ⁰С. Найти массовый расход охлаждающей воды, если при входе в холодильник  она  имеет температуру 12 ⁰С, а при выходе 28 ⁰С. Теплоемкость воздуха =1,013 кДж/(кг К), воды = 4,19 Дж/(кг·К).

Ответ: 1259 кг/ч.

6)  К воздуху объемом 0,1 м³при давлении 1 МПа  и постоянной температуре 200 ⁰С  подводится 126 кДж теплоты. Найти конечное давление и объем. Ответ: 283 кПа; 0,35 м³ .

7)  Воздух с начальным объемом 8 м³  при давлении 90 кПа и температуре 20 ⁰ С изотермически сжимается до давления 0,8 МПа. Найти конечный объем и работу изменения объема. Ответ: 0,889 м³ ; -1,55 МДж .

8)  Сжатый воздух под давлением 1 МПа и температуре 50 ⁰С должен адиабатно расширяться до давления 50 МПа. Во сколько раз увеличится при этом объем воздуха, какова будет конечная температура и работа изменения объема, если начальный  объем 1 м³.

Ответ: V₂/ V₁ = 8,52; 137 К; 1,44 МДж .

9)  Воздух с начальным объемом 8 м³  и начальной температурой 20⁰С сжимается по политропе с показателем  n=1,2 от давления  0,09 МПа  до 0,82 МПа . Найти конечные температуру, объем воздуха и работу изменения объема. Ответ: 423 К; 1,28 м³ ; - 1,58 МДж .

10)  Воздух объемом 3 м³ расширяется от давления  0,55 МПа и температуры 45 ⁰С до   давления 0,15 МПа и  занимает  после этого объем 10 м³. Найти показатель политропы, конечную температуру и работу изменения давления. Ответ: 1,08; 289 К;  2,03 МДж .

11)  Воздух объемом 1,5 м³ сжимают от давления 0,1 МПа  и температуры 17 ⁰С до давления 0,7 МПа и температуры 100 ⁰С. Найти показатель политропы и работу изменения объема. Ответ: 1,15;  - 286 кДж.

9.7 Круговые термодинамические процессы

1)  Температура океанской воды в тропиках на глубине 1000 м равна 1⁰С и на поверхности 24 ⁰ С . Найти термический КПД теплового двигателя, если бы он работал по циклу Карно в указанном интервале температур.

Ответ: 6,7 %.

2)  На Крайнем Севере под слоем вечного льда морская вода имеет температуру +3 ⁰С, а температура наружного воздуха -22 ⁰С  Найти термический КПД теплового двигателя, если бы он работал по циклу Карно в таком интервале температур. Ответ: 9,1 %.

3)  Найти работу цикла Карно и количество теплоты, передаваемое теплоприемнику, при следующих условиях: Температура по верхней изотерме равна 200 ⁰С, по нижней изотерме 10 ⁰С . Количество подводимой теплоты  от теплоотдатчика Q₂ =1,7 МДж . Ответ: 0,07 МДж; 1,02 МДж .

4)  Воздух совершал прямой цикл Карно в интервале температур 250...30 ⁰С. Максимальное давление в цикле 1 МПа , а минимальное 120 кПа. Исследовать цикл. Ответ: v₁=0,150 м³/кг;  v₂ =0,185 м³/кг;  v₃=0,725 м³/кг; v₄ =0,588 м³/кг; Р₂ = 811 кПа; Р₄ = 145 кПа; = 0,42; l₀ = 13,22 кДж; |q₁|= 31,43 кДж/кг; |q₂|= 18,21 кДж/кг.

5)  Определить КПД обратимого цикла теплового двигателя, если температура теплоотдатчика 200 ⁰С, а теплоприемника 30 ⁰С. Ответ: 0,36.

6)  Воздух массой 1 кг изобарно расширяется с увеличением температуры от 15 до 150 ⁰С. Найти изменение удельной энтропии в этом процессе. Ответ: 389 Дж/(кг·К)

7)  Имеется идеальный газ массой 1кг при температуре 0 ⁰С и газ массой тоже 1 кг но при температуре 100 ⁰С. Найти изменение энтропии этих двух газов в результате их смешения при постоянном давлении. Средняя удельная теплоемкость газов  1 кДж/(кг·К). Теплообмен с внешней средой отсутствует. Ответ: 24 Дж/К.

8)  Воду массой 2 кг при температуре 60 ⁰С смешивают с водой массой 20 кг и температурой 3 ⁰С. Найти изменение энтропии при смешении этих двух масс. Ответ: 83 Дж/К.