Примеры решения задач по физике

Математика
Дифференциальные уравнения
Примеры решения интегралов
Решение типовых задач
Сопромат, начерталка
Работа«Соединение болтом»
Работа «Соединение шпилькой»
Выполнить эскизы

Деталирование чертежа

Контрольная работа по сопромату
Проекционное черчение
Начертательная геометрия
Физика, электротехника
Учебник по физике
Лабораторные и контрольные
работы по электротехнике
Кинематика
Примеры решения задач
Динамика движения твердого тела
Работа и энергия
Электростатика
Энергия электростатического поля
Законы постоянного тока

Сила Ампера.

Энергия магнитного поля
Термодинамика
Учебник по информационным технологиям
Информационные сети
Информационные ресурсы сетей
Физические характеристики
волоконно-оптических передающих сред
Основные сервисы сетевой среды Internet
Протоколы и сервисы поисковых систем
Подсети. Маска подсети. Имена
Таблица маршрутизации
Методы коммутации информации
Высокоскоростное подключение
по аналоговым каналам
Взаимосвязь с другими сетями и архитектурами
Потери пакетов
Распределенные системы обработки данных
Создание стандартных технологий локальных сетей
Проблемы объединения нескольких компьютеров
Логическая структуризация сети
Поддержка разных видов трафика
Пропускная способность линии
Кабели на основе экранированной витой пары
Асинхронная и синхронная передачи
Методы коммутации
Коммутация пакетов
Технология Fast ethernet
Технология Gigabit ethernet
Технология FDDI
Технология виртуальных сетей
Структура глобальной сети
Основные принципы технологии АТМ
Технология мобильных сетей
Организация физических и логических каналов
в стандарте GSM
Схема взаимодействия локальных, городских
и глобальных вычислительных сетей
Удаленный доступ
Типы используемых глобальных служб
Многосегментные концентраторы
Типы адресов стека TCP/IP
Таблицы маршрутизации в IP-сетях
Протокол надежной доставки TCP-сообщений
Использование выделенных линий для построения
корпоративной сети

Использование служб ISDN в корпоративных сетях

Энергетика
Рентгеновское излучение
Ускорители элементарных частиц и ионов
Первый бетатрон для ускорения
электронов
Реактор БИГР (быстрый импульсный
графитовый реактор)
Атомные батареи в космосе
Атомные батареи для маяков, бакенов
Космические ядерные аварии
Импульсные реакторы
Излучатели нейтронов
Лекции по радиобиологии
Загрязнение окружающей среды
в результате ядерных взрывов
Выбрасы радиоактивных веществ
в атмосферу
Газообразные выбросы АЭС
Нормирование выбросов радиоактивных
газов в атмосферу
АЭС с реактором ВВЭР
АЭС с быстрыми реакторами
Химические свойства радиоактивных элементов
Применение тория
Химически уран

Плутоний

Декоративное садоводство
и цветоводство
Садово-парковое искусство
Комнатное цветоводство
Ландшафтный дизайн
Современные садовые стили
Кантри во французском стиле
История искусства
Портретная живопись
Архитектура Франция
Живопись Франция
Скульптура
Франсиско Гойя.
Французская пейзажная живопись
Соединенные Штаты
Основатели фотографии
Реализм и импрессионизм
Моне и импрессионизм.
Эдвард Мунк
Поль Сезанн

Огюст Роден

История искусства средних веков
Искусство остготов и лангобардов
Искусство периода Каролингов
Романское искусство
Скульптура, живопись и прикладное искусство
Средневековое искусство Германии
В романском искусстве Германии
Романские соборы Англии
Искусство Южной Италии
Готическое искусство
Собор в Лане
Собор Сен Пьер в Пуатье
Скульптурное убранство готических
фасадов в Германии
Интерьеры английских соборов
Готическая архитектура Испании
Портрет в русском искусстве ХlX- начала ХХ века
Этапы развития натюрморта в русском исскустве
Химия
Примеры решения задач по химии

В воздушный тепловой двигатель с внутренним относительным КПД hoi=0,7 поступает воздух с параметрами ро=1,1 МПа, tо=270 оС и расширяется без теплообмена с окружающей средой до рк=0,11 МПа (рис. 9.4). Считая, что реальный необратимый процесс изменения состояния воздуха (1-2*) описывается уравнением рvn=const, определить удельные теоретическую и действительную технические работы, потерю работы за счет трения, теплоту трения, возрастание энтропии воздуха.

Воздух считать идеальным двухатомным газом с постоянными теплоемкостями ср и сv.

Решение

При обратимом адиабатном расширении воздуха (процесс 1-2, рис. 9.4) его конечная температура определяется как

 К.

Действительная температура воздуха в конце процесса расширения соответствует величине

 К.

Идеальная удельная техническая работа двигателя соответствует площади 11’B’B1 и рассчитывается при постоянной изобарной теплоемкости воздуха как

 ,

 кДж/кг.

Действительная удельная техническая работа двигателя соответствует площади 11’А’А1 и рассчитывается как

 кДж/кг.

Потеря удельной технической работы за счет трения соответствует площадям 22*2’1’2 и BАА’B’B и рассчитывается как

 кДж/кг.

Теплоте трения соответствует площадь под процессом 1-2*. Для ее определения необходимо знать теплоемкость этого процесса и показатель политропы.

Показатель политропы определяется из уравнения процесса

 .

Теплоемкость процесса 1-2*

 кДж/(кг∙К).

Теплота трения

 кДж/кг.

Увеличение энтропии в необратимом адиабатном процессе в общем случае можно определить по параметрам в начале и конце процесса, а в данном процессе можно воспользоваться закономерностью процесса, применив уравнение

 кДж/(кг∙К).

9.2. В тепловом двигателе в качестве рабочего тела используется идеальный воздух, который адиабатно расширяется от начального состояния, определяемого параметрами ро=15 бар, tо=300 оC, до конечного состояния с параметрами рк=1 бар, tкi=50 оC. Считая, что реальный процесс расширения воздуха подчиняется уравнению политропы рvn= const, определить удельные теоретическую lо и действительную lоi технические работы, потерю работы за счет трения , теплоту трения qтр , работу возврата теплоты трения  и внутренний относительный КПД двигателя hoi.

Воздух считать идеальным двухатомным газом с постоянными теплоемкостями ср и сv.

Ответ: lо=309 кДж/кг;  lоi=250 кДж/кг; =59 кДж/кг; qтр=108 кДж/кг; 

lv=49 кДж/кг; hoi=0,81.

9.3. В тепловом двигателе водяной пар адиабатно расширяется от начального состояния с параметрами ро=30 бар, tо=400 оC до давления рк=0,05 бар. Определить удельные теоретическую lо и действительную lоi технические работы, потерю работы за счет трения , при внутреннем относительном КПД двигателя hoi=0,84.

Ответ: lо=1130 кДж/кг; lоi=950 кДж/кг; =180 кДж/кг.

9.4. В компрессоре воздух адиабатно сжимается от давления р1=1 бар до р2=10 бар, при этом его температура повышается от Т1=295 К до Т2i=640 К. Определить удельные теоретическую lо и действительную lоi технические работы, потерю работы за счет трения  и адиабатный коэффициент компрессора. Показать в диаграмме T,s процесс и соответствующие ему lо, lоi, .

Воздух считать идеальным двухатомным газом с постоянными теплоемкостями ср и сv.

Ответ: lо=276 кДж/кг; lоi=347 кДж/кг; =71 кДж/кг; hк=0,795.

9.5. Определить удельные теоретическую и действительную технические работы сжатия воды в насосе. Параметры воды на входе в насос р1=15 бар, t1=25 оC, а давление на выходе р2=100 бар. Процесс сжатия считать адиабатным, а адиабатный коэффициент насоса hн=0,8.

Ответ: lo=8,5 кДж/кг , loi=10 кДж/кг.

9.6. В компрессоре адиабатно сжимается воздух от р1=1 бар и t1=17 оC до р2=8 бар. Определить мощность компрессора при расходе воздуха 6 кг/с и адиабатном коэффициенте компрессора hк=0,82.

Считать воздух идеальным двухатомным газом с µ=28,96 кг/кмоль.

Ответ: Wкi= 1,72 МВт.

9.7. Компрессор всасывает 120 м3/ч воздуха при р1=1 бар и t1=27 оC и обратимо сжимает его до давления р2=12 бар. Определить температуру воздуха после сжатия и мощность, затрачиваемую на привод компрессора, если процесс сжатия а) адиабатный, б) политропный с n=1,3, в) изотермический.

Изобразить процессы сжатия в диаграммах р,v и T,s (все три из одной точки на каждой диаграмме).

Воздух считать идеальным двухатомным газом с постоянными теплоемкостями ср и сv.

Ответ:  a) t2=337 оС; Wк=12 кВт;

 б) t2=259 оС; Wк=11,2 кВт;

 в) t2=27 оС; Wк=8,3 кВт.

9.8. В двухступенчатом компрессоре с промежуточным изобарным охлаждением (рис. 9.5) воздух политропно сжимается от давления 1 бар до 60 бар. Начальная температура воздуха в каждой ступени одинакова t1=t3=20 °С. Отношение давлений в каждой ступени также одинаково n1=р2/р1=n2=р4/р3. Показатель политропы n=1,25 в каждой ступени сжатия компрессора. Объемная производительность компрессора 500 н.м3/ч (при нормальных физических условиях). Определить мощность, необходимую для привода компрессора. Изобразить процесс сжатия воздуха в диаграммах р,v и T,s.

Воздух считать идеальным двухатомным газом с постоянными теплоемкостями ср и сv.

Ответ:  Wк = 120 кВт.


9.9. В трехступенчатом компрессоре (рис. 9.6) давление воздуха повышается от 1 до 100 бар. Массовая производительность компрессора G=350 кг/ч. Во всех ступенях сжатие происходит по политропе с показателем n=1,3, что обеспечивается охлаждением цилиндров водой с массовым расходом D1. В промежуточных охладителях воздух охлаждается до начальной температуры, равной t1=t3=t5=17 оС, водой с массовым расходом D2. Давления между ступенями компрессоров выбрать оптимальными. Определить теоретическую мощность двигателя, необходимую для привода компрессора, расход охлаждающей воды на каждую ступень компрессора D1, на каждый промежуточный охладитель D2 и общий расход охлаждающей воды D=3D1+2D2, при повышении ее температуры на 15 оС в каждом из элементов компрессора. Изобразить процесс сжатия воздуха в диаграмме T,s.

Воздух считать идеальным двухатомным газом с постоянными теплоемкостями ср и сv. Изобарную теплоемкость воды считать постоянной и равной ср=4,187 кДж/(кг∙К).

Ответ: Wк=44,8 кВт; D1=165 кг/ч; D2=686 кг/ч;  D=1867 кг/ч.

 


Указания к задаче 9.9. При термодинамически оптимальном многоступенчатом сжатии в компрессоре получается, что степени повышения давления воздуха во всех ступенях компрессора должны быть одинаковы, что соответствует выражению

 .

Для исходных данных задачи и при оптимальной степени повышения давления воздуха в каждой ступени компрессора обратить внимание на процессы в каждой ступени компрессора в T,s- диаграмме, это в три раза сократит расчеты !

9.10. Определить удельную эксергию в потоке для идеального кислорода О2 (µ=32 кг/кмоль) при р=10 бар и t=300 оС и параметрах окружающей среды рос=1 бар, tос=20 оС. Кислород считать идеальным газом с постоянной изобарной теплоемкостью.

Ответ:  е=251,1 кДж/кг.

9.11. Определить удельную эксергию в потоке для водяного пара при р=10 бар и t=300 оС и параметрах окружающей среды рос=1 бар, tос=20 оС.

Ответ:  е=967 кДж/кг.

9.2. Контрольные вопросы

1. Какое принципиальное отличие у работы изменения давления в потоке по сравнению с работой изменения объема газа или жидкости?

2. Напишите расчетные выражения для работы изменения давления в потоке применительно к обратимым и необратимым процессам расширения газа или жидкости.

3. Покажите работу изменения давления в потоке в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах для обратимых и необратимых адиабатных процессов расширения идеальных газов.

4. Покажите работу изменения давления в потоке в T,s- и h,s- диаграммах для обратимых и необратимых адиабатных процессов расширения водяного пара.

5. Напишите расчетные выражения для работы изменения давления в потоке применительно к обратимым и необратимым процессам сжатия газа или жидкости.

6. Покажите работу изменения деления в потоке в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах для обратимых и необратимых адиабатных процессов сжатия идеальных газов.

7. Покажите работу изменения деления в потоке в T,s- и h,s- диаграммах для обратимых и необратимых адиабатных процессов сжатия воды и водяного пара.

8. Почему сжимать вещество в жидкой его фазе более целесообразно по сравнению со сжатием до того же давления паровой фазы этого вещества ?

9. Напишите расчетные выражения для работы изменения давления в потоке применительно к обратимому процессу сжатия жидкой фазы воды и покажите этот процесс в р,v - диаграмме.

10. Какие коэффициенты характеризуют необратимость в адиабатных процессах расширения и сжатия газов и жидкостей в технических устройствах (турбины, компрессоры, насосы и т.д.) ?

11. Какими мероприятиями можно снизить затраты технической работы на осуществление процесса сжатия газа до необходимого давления ?

12. Дайте определение и напишите расчетное выражение для удельной эксергии вещества, находящегося в потоке.

13. Покажите графически величину удельной эксергии вещества в потоке, находящегося в неравновесном состоянии с окружающей средой в h,s- диаграмме.

14. Покажите графически величину потери удельной эксергии вещества, находящегося в потоке, при адиабатном необратимом процессе его расширения в h,s- диаграмме.

15. Покажите графически величину работы возврата теплоты трения вещества, находящегося в потоке, при адиабатном необратимом процессе его расширения в h,s- диаграмме.

16. Поясните преимущество эксергетического метода оценки необратимости адиабатных процессов расширения веществ по сравнению с использованием традиционных методов оценки необратимости в таких процессах через адиабатные коэффициенты.

Математика, сопротивление материалов, электротехника лекции, задачи