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

Через сопло происходит истечение двуокиси углерода СО2. Задано: расход газа G=1 кг/c, давление перед соплом рo=5 бар, начальная температура to=400 °С, давление за соплом рк=1 бар.

Выбрать профиль соплового канала и определить площади его характерных сечений.

Газ считать идеальным с постоянным коэффициентом Пуассона.

Расчет произвести для трех случаев:

1) считая процесс истечения обратимым, а начальную скорость равной нулю со=0;

2) считая процесс истечения обратимым, а начальную скорость равной со=200 м/c;

3) считая процесс истечения необратимым с hс=0,9 , а начальную скорость равной со=200 м/c.

Решение

1. Расчет соплового канала при обратимом процессе истечения газа с начальной скоростью со=0.

Определяем характер истечения газа, и вид соплового канала, сопоставляя eкр и e при коэффициенте Пуассона СО2 к=1,333:

,

следовательно, истечение сверхкритическое и сопло должно быть комбинированным с расширяющейся частью. Схема соплового канала и процесс расширения газа в нем показаны на рис. 10.9.

Выполняем расчет минимального сечения сопла.

Первоначально определяем давление, температуру и удельный объем газа в этом сечении :

 бар;

 К;

 м3/кг;

 

 

 


далее рассчитываем по одной из нижеприведенных формул критическую скорость (она же скорость звука в этом сечении):

 м/c ;

и площадь минимального сечения соплового канала:

 м2 .

Аналогично вышеизложенному определяем параметры газа в выходном сечении сопла и рассчитываем скорость и площадь этого сечения :

 К;

 м3/кг;

 Дж/(кг∙К);

 м/c;

 м2 .

2. Расчет соплового канала при обратимом процессе истечения газа с начальной скоростью со=200 м/c (рис. 10.10).

Сперва определяем параметры полностью изоэнтропно заторможенного потока газа на входе в сопло То* и ро* :

 К;

 бар.

 

 

 


Далее определяем критическое давление, характер истечения газа в сопловом канале и профиль соплового канала:

 бар, , следовательно, истечение газа сверхкритическое и сопло должно быть комбинированным.

Последующий расчет выполняется аналогично расчету сопла при со=0, но только относительно состояния заторможенного потока газа (точка 1* рис. 10.10).

Выполняем расчет минимального сечения сопла, определяя параметры, скорость и площадь этого сечения:

 К ;

 м3/кг ;

 м/c ;

 м2.

Выполняем расчет выходного сечения сопла, определяя параметры, скорость и площадь этого сечения:

 К;

 м3/кг;

 м/c ;

 м2 .

3. Расчет соплового канала при необратимом процессе истечения газа с начальной скоростью со=200 м/c и hс=0,9 (рис.10.11).

В данном расчете используются параметры предыдущего идеального процесса истечения.

Первоначально определяем действительные температуры в минимальном и выходном сечениях сопла:

;

 .

Далее определяем действительные удельные объемы и скорости газа в этих сечениях сопла:

 м3/кг ;

 м3/кг;

 м/c ;

 


  м/c .

 

Используя действительные значения удельных объемов и скоростей газа в минимальном и выходном сечениях сопла определяем их площади:

 м2 ;

 м2 .

10.2. Определить работу изменения давления потока газа lо при истечении его через сопло с со=0 и выходной скоростью газа 500 м/с.

Ответ: lо=125 кДж/кг.

10.3. Теоретическая работа изменения давления потока газа при истечении его с со=0 через сопло равна lо=100 ккал/кг. Определить скорости газа на выходе из сопла с1 и с1i для обратимого и необратимого с j=0,95 процессов адиабатного истечения газа.

Ответ: ск=915 м/с , скi=869,3 м/с.

10.4. Воздух с одинаковой начальной температурой tо и со=0 при истечении через сопло расширяется от давления ро до давления рк. В каком из указанных случаев скорость газа на выходе из сопла будет максимальной и какое сопло при этом должно быть?

а) ро=10 бар, рк=5 бар;

б) ро=50 бар, рк=10 бар;

в) ро=8 бар, рк=2 бар.

Ответ:  б) ; комбинированное сопло Лаваля.

10.5. Определить массовый секундный расход кислорода О2 через суживающееся круглое сопло с диаметром выходного сечения 10 мм при параметрах газа на входе в сопло ро=1,8 бар, tо=300 °С, а за соплом – рк=1 бар. Истечение считать обратимым адиабатным со скоростью газа на входе в сопло равной нулю. Кислород считать идеальным газом с постоянным коэффициентом Пуассона.

Ответ:  G=0,025 кг/c.

10.6. Водяной пар с начальными параметрами ро=20 бар и tо=300 °С и со=0 обратимо адиабатно расширяется через суживающееся сопло в среду с давлением 1 бар. Расход пара через сопло составляет 5 кг/с. Определить работу lо, скорость и площадь в выходном сечении сопла, рассчитав величину eкр для данного процесса истечения водяного пара.

Ответ; lо=140 кДж/кг, ск=529 м/с, fвых=1,9×10-3 м2 .

10.7. Водяной пар обратимо адиабатно расширяется при истечении через комбинированное сопло от ро=50 бар, tо=330 °С и со=0 до давления в выходном сечении сопла рк=5 бар. Площадь выходного сечения сопла fвых=20 см2. Определить lо,  G, fmin. Принять eкр=0,546.

Ответ: lо=456 кДж/кг, G=4,9 кг/с, fmin=7,5 10-4 м2.

10.8. Через круглое отверстие со скругленными кромками и минимальным диаметром d=10 мм происходит идеальное адиабатное истечение водяного пара (рис.10.12) при ро=10 бар, tо=350 оС, со=0 в атмосферу с ратм=1 бар. Определить расход пара через отверстие. Принять eкр=0,546.

Ответ: G=9,7 10-4 кг/с.

10.9. Истечение идеального азота N2 через суживающееся сопло происходит от ро=3 бар до температуры tк=20 оС (на выходе из сопла) в среду с давлением 1 бар. Считая процесс истечения идеальным адиабатным при со=0, определить скорость газа на выходе из соплового канала ск и начальную температуру tо.

Ответ: ск=349 м/с, tо=78,5 оС.

10.10. Через комбинированное круглое сопло реактивного двигателя происходит истечение продуктов сгорания топлива, имеющих свойства идеального газа с µ=29 кг/кмоль и к=ср/сv=1,35. Определить размеры сопла: минимальный и выходной диаметры, длину расширяющейся части (L) и температуру газа в выходном сечении, считая истечение идеальным адиабатным.

Задано: секундный расход газа G=0,5 кг/с, со=0, начальные параметры: ро=7 бар, to=947 оС, конечное давление рк=0,8 бар; угол расширения выходной части сопла g=10о.

Ответ: dmin=28,2 мм; dвых=38,4 мм; L=58,3 мм; Твых= 695 К.

10.11. Воздух (m=28,96 кг/кмоль) при ро=10 бар, tо=300 оС и со=0 адиабатно расширяется через комбинированное сопло в cpeду с давлением рк=1 бар. Расход воздуха через сопло G=4 кг/с. Определить: а) lо , скр , ск , fmin, fвых для теоретического и б) lоi , скрi , скi , fmini, fвыхi для действительного с x=0,1 процессов истечения воздуха.

Воздух считать идеальным двухатомным газом с к=const.

Ответ: а) lо=276 кДж/кг, скр=437 м/с, с1=743 м/c,

fmin=2,4 10-3 м2, fвых=4,6 10-3 м2

  б) lоi=248 кДж/кг, скрi=415 м/с, с1i=705 м/c,

fmini=2,6 10-3 м2, fвыхi=5,3 10-3 м2.

10.12. Водяной пар поступает в сопло при ро=30 бар и tо=350 оС и адиабатно расширяется при истечении через комбинированное сопло в среду с давлением 0,1 бар. Пренебрегая начальной скоростью истечения, определить площади минимального и выходного сечений сопла для обратимого и необратимого процессов истечения. Расход пара через сопло равен 500 кг/ч. Скоростной коэффициент сопла j=0,95. Принять eкр=0,546. Изобразить процессы в диаграмме h,s и показать графически величины lо и lоi.

Ответ: fmin=36,6 мм2, fвых=1200 мм2;

 fmini=40 мм2, fвыхi=1264 мм2.

10.13. Водяной пар с ро=3,5 бар, tо=400 оС, со=0 поступает в комбинированное сопло и адиабатно расширяется до рк=0,3 бар. Определить: работы lо и lоi, удельные объемы, скорости и площади в минимальном и выходном сечениях сопла для обратимого и необратимого процессов истечения. Расход пара через сопло G=1 кг/с. Скоростной коэффициент сопла j=0,95. Изобразить процессы истечения пара в h,s- диаграмме и показать графически величины lо и lоi. Принять eкр=0,546.

Ответ:  lо=576 кДж/кг; lоi=520 кДж/кг;

 vкр=1,42 м3/кг, vкрi=1,44 м3/кг;

 vк=5,9 м3/кг, vкi=6,2 м3/кг;

 скр=583 м/с, скрi=554 м/с;

 ск=1079 м/с, скi=1025 м/с;

  fmin=2,48×10-3 м2, fвых=5,47×10-3 м2;

 fmini=2,57×10-3 м2,  fвыхi=6,07510-3 м2.

10.14. Водяной пар с ро=20 бар, tо=380 оС, со=0 м/с адиабатно расширяется черев суживающееся сопло в среду с давлением 1 бар. Расход пара черев сопло G=10 кг/с. Определить площадь выходного сечения сопла fвыхi, если коэффициент потерь сопла x=0,1. Принять eкр=0,546.

Ответ: fвыхi=0,0033 м2.

10.15. Воздух с параметрами р1=1 бар и t1=10 оС тормозится в диффузоре от критической скорости c1=cкр до скорости c2=100 м/с. Определить параметры воздуха (р2, t2) на выходе из диффузора, считая его идеальным двухатомным газом с к=const, а процесс торможения обратимым – адиабатным. Определить также параметры полностью заторможенного потока в диффузоре р*2, t*2 при с2=0 м/с.

Ответ: р2 = 1,8 бар, t2 = 61,6 оС;

 р*2 = 1,9 бар, t*2 = 66,5 оС.

10.16. Определить температуру и давление полностью заторможенного потока водяного пара на выходе из диффузора, если на входе в диффузор пар имеет р1=1 бар, t1=120 оС, с1=400 м/с. Процесс торможения считать обратимым адиабатным.

Ответ: t1*=162 оС, р1*=1,5 бар.

10.17. По паропроводу движется водяной пар со скоростью 300 м/с. Давление пара 15 бар. Термометр, помещенный в поток пара, показывает 350 оС. Определить температуру пара в паропроводе.

Ответ: t=330 oC.

10.18. Определить давление полностью заторможенного потока водяного пара на выходе из диффузора, если на входе в диффузор пар имеет р1=1 бар, t1=120 oС, с1=978 м/с. Процесс торможения считать обратимым адиабатным.

Ответ: р2=8 бар.

10.19. Определить, какие давление и температура идеального кислорода О2 (к=const) должны быть на выходе из суживающегося сопла, если на входе в сопло газ имеет ро=10 бар, tо=500 оС, со=200 м/с, а скорость газа на выходе из сопла равна скорости звука. Процесс истечения газа считать обратимым адиабатным.

Ответ: рк=5,77 бар, tк=371 оС.

10.20. Водяной пар поступает в комбинированное сопло при ро=22 бар, tо=450 °С с начальной скоростью со=220 м/с и обратимо адиабатно расширяется до давления 6 бар. Определить выходную скорость ск.

Ответ: ск=884 м/с.

10.21. Определить площадь выходного сечения при истечении азота (N2) через суживающееся сопло, если ро=10 бар, tо=500 °С, со=0, а с1=200 м/с, G=50 кг/с. Процесс истечения считать обратимым адиабатным, а азот – идеальным газом с постоянными теплоемкостями ср и сv.

Ответ: fвых=0,054 м2.

10.22. Водяной пар поступает в сопло при ро=20 бар и tо=400 °С с начальной скоростью со=200 м/с и адиабатно расширяется при истечении через сопло до давления 5 бар. Определить выходную скорость истечения, если коэффициент потерь сопла x=0,1.

Ответ:  свых=828 м/с.

10.23. Через комбинированное с расширяющейся частью сопло происходит истечение метана (СН4) с ро=2 бар, tо=250 °С, со=170 м/с в область с давлением 1 бар. Расход газа G=2 кг/с, коэффициент потерь энергии сопла x=0,12.

Определить площади минимального и выходного сечений сопла и температуру газа на выходе из сопла.

Считать метан идеальным газом с постоянными теплоемкостями ср и сv.

Ответ: fmin=6,49 см2, fвых=27,5 см2, Твых=275 К.

10.2. Контрольные вопросы

1. Для чего используются сопловые каналы ?

2. Какую величину используют для оценки характера истечения газа (пара) в сопловом канале и для выбора профиля его сечения ?

3. При каких условиях профиль соплового канала должен быть суживающимся и почему ?

4. При каких условиях профиль соплового канала должен быть комбинированным с расширяющейся частью и почему ?

5. Чему равна скорость идеального истечения газа в минимальном сечении комбинированного сопла с расширяющейся частью при ?

6. Какие условия определяют максимальный массовый расход газа через любой сопловой канал ?

7. Что необходимо сделать для того, чтобы увеличить расход газа через существующий сопловой канал, не изменяя его размеры ?

8. Какие имеются особенности расчета адиабатного процесса истечения водяного пара через сопловой канал по отношению к аналогичному процессу истечения идеального газа ?

9. Какие коэффициенты характеризуют необратимость реального адиабатного процесса истечения газа (пара) через сопловой канал ?

10. Может ли быть больше единицы коэффициент расхода сопла, если может, то объясните, чем это вызвано ?

11. Как изменяются параметры газа и скорость в процессе его торможения в диффузоре и на плоскости ?

12. Как изменяются давление газа и энтальпия в конце процесса полного его торможения в диффузоре в необратимом процессе по сравнению с аналогичным обратимым процессом ?

13. Какую температуру показывает термометр, установленный в канале с движущимся газом ?

14. Для чего используются параметры полностью заторможенного потока при расчете процесса истечения газа через сопловой канал с начальной скоростью больше нуля ?

15. Как рассчитать давление в минимальном сечении комбинированного сопла при истечения через него газа с начальной скоростью газа на входе в сопло больше нуля ?

Навес к дому по материалам http://atlant-naves.ru.
Вычисление длин дуг http://fislub.ru/ аренда помещений
Математика, сопротивление материалов, электротехника лекции, задачи