III. Исходные данные к задачам.

Министерство образования и науки РФ

СЕВМАШВТУЗ

Кафедра

«Океанотехника и энергетические установки»

А.М. Воронин

Термодинамика

Методические указания и контрольные задания для студентов ЗФО

Северодвинск

 


 

Воронин А.М.Термодинамика. Методические указания и контрольные задания для студентов ЗФО.

Северодвинск: САФУ (Севмашвтуз), 2015. – 22 с.

 

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению 26.03.02 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры», профиль «Судовые энергетические установки».

Пособие содержит требования к оформлению контрольных работ и варианты заданий для студентов ЗФО.

Цель настоящего учебного пособия – оказать помощь студентам ЗФО в изучении курса «Термодинамика».

 


Содержание

I.Требования для выполнения контрольной работы 4

II. Варианты заданий для контрольной работы 5

III. Исходные данные задачам 7

IV. Приложение 1 9

Список литературы 12


I. Требования к выполнению контрольной работы

К решению задач контрольной работы можно приступать после изучения соответствующих разделов курса. Только сознательное решение приносит пользу и помогает "закрепить" теоретический материал.

При выполнении контрольной работы необходимо соблюдать следующие требования:

1) выписывать условия задачи и исходные данные;

2) решение задач сопровождать кратким пояснительным текстом, четко записывать формулы, указывать какие величины подставляются в формулу и откуда они берутся (из условия задачи, из справочника или были определены выше);

3) в исходных и вычисленных величинах проставлять размерность;

4) вычисление производить с точностью в два знака после запятой, в интернациональной системе единиц ("СИ");

5) работа выполняется в тетради с полями справа в 25 мм для замечаний преподавателя;

6) заканчивается работа списком использованной учебной и справочной литературы, а по ходу решения конкретных задач ставятся ссылки на литературные источники.

 


II. Варианты заданий для контрольной работы

Задача 1

Смесь газов с начальными параметрами P1 и T1 расширяется до конечно­го объема V2 = a·V1. Расширение может осуществляться по изотерме, адиабате и политропе с показателем "n". Определить газовую постоянную смеси, ее массу или начальный объем, конечные параметры, работу рас­ширения, теплоту процесса, изменение внутренней энергии и энтропии. Дать сводную таблицу результатов и проанализировать ее. Показать про­цесс на Pv- и Ts - диаграммах.

Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 3.1.

 

Задача 2

Для сложного термодинамического процесса изменения состояния во­дяного пара и каждого элементарного процесса найти удельную теплоту, работу и изменение внутренней энергии. Изобразить процессы в hs- и Ts-диаграммах водяного пара (схематично). Исходные данные дня решения задачи взять в таблице 3.2.

 

Задача 3

Водяной пар с начальным давлением Р1 и степенью сухости X1 поступа­ет в пароперегреватель, где его температура повышается на t °С. После пароперегревателя пар изоэнтропно расширяется в турбине до давления Р2.

Определить количество теплоты, подведенной к одному килограмму пара в пароперегревателе, степень сухости пара в конце расширения, термиче­ский КПД цикла и удельный расход пара. Данные для решения задачи выбрать из таблицы 3.3.

 

 

Задача 4

Конденсационная паровая турбина служит для привода генератора мощностью Nэл. Параметры пара на входе в турбину Р1, t1; давление в конденсаторе Р2; внутренний КПД турбины , механический мех.

Определить секундный и удельный (на один кВт.ч) расходы пара на турбину и термический КПД цикла Ренкина. Найти, как изменится мощ­ность турбины и термический КПД цикла при дроссельном регулирова­нии, если начальное давление пара уменьшится на 40% при постоянном массовом расходе пара. Изобразить примерный вид процессов в Ts- и hs - диаграммах состояния. (Исходные данные взять из таблицы 3.4.).

 


III. Исходные данные к задачам.

Исходные данные к задаче 1

Таблица 3.1

Посл. цифра шифра Состав газовой смеси Показатели политропы n Степень расш. Нач. параметры
Р1, МПа T1, К
2 кг О2 + 8 кг N2 1,25 5,0
5 кг СО + 5 кг СО2 1,15 4,0
3 кг СО2 + 7 кг O2 1,30 7,0
6 кг N2 + 4 кг СО2 1,28 6,0
5 кг Н2О + 5 кг СО 1,20 8,0
2 м3 О2 + 8 м3 N2 1,10 10,0
2,5 м3 N2 +7,5 м3 H2 1,22 5,6
3 м3 СН4 + 7 м3 СО 1,40 9,0
3СО2 + 5м3 СО 1,27 4,8
6 м3 СН4 + 4 м3 Н2 1,21 7,2

 

Исходные данные к задаче 2

Таблица 3.2

Посл. цифра шифра Параметры в узловых точках Тип процесса
Р,МПа; t,°C; V,м3 1 - 2 2 - 3 3 - 4
P1=10; x1=l; t2=500; Р3=1; Р4=0,05 P=const t=const s=const
t1=200; x1=0,95; P2=1; t3=500; x4=0,9 t=const P=const s=const
P1=5; x1=0,9; t2=600; Р3=1; x4=0,9 v=const t=const s=const
P1=5; x1=0,9; t2=600; Р3=1; x4=1 P=const t=const s=const
P1=5; x1=0,9; t2=500; x3=1; x4=0,8 P=const s=const P=const
P1=5; x1=0,85; t2=400; Р3=0,1; x4=1 P=const t=const s=const
P1=5; t1=600; Р2=1; x3=1; x4=0,8 t=const s=const P=const
P1=2; x1=0,85; Р2=1,5;t3=450; x4=1 t=const P=const s=const
x1=0,8; P1=0,1; x2=1; t3=400; P4=0,l s=const P=const t=const
P1=0,3; v1=0,5;t2=300;x3=l; x4=0,8 P=const s=const P=const

 

Исходные данные к задаче 3

Таблица 3.3

Посл. цифра шифра Параметры пара t, °C Р2, кПа
P, МПа X1
10,0 0,9
8,0 0,92
12,0 0,88
9,0 0,95
5,0 0,96
6,0 0,98
7,0 0,91
11,0 0,93
10,0 0,94
8,0 0,96

 

 

Исходные данные к задаче 4

Таблица 3.4

Посл. цифра шифра Nэл, кВт Внутренний КПД турбины Начальные параметры пара Давление в конденсаторе P2, MПa мех
Р1 МПа Т1 0С
0,74 10,0 0,006 0,92
0,78 12,0 0,005 0,88
0,75 4,8 0,004 0,94
0,80 13,0 0,0045 0,96
0,79 6,0 0,0035 0,87
0,72 9,0 0,0055 0,9
0,84 8,0 0,003 0,93
0,82 7,6 0,004 0,95
0,76 5,0 0,0045 0,91
0,72 11,0 0,005 0,94

 


IV. Приложение 1

 

Таблица 4.1

Средние теплоемкости некоторых газов в пределах от 0 до 1500 °С

Газ Удельная массовая теплоемкость Сх, кДж/(кг·К) Удельная объемная теплоемкость Cx', кДж/(м3·К)
Воздух Cv = 0,7088 + 0,000093 t Cv' = 0,9157 + 0,0001201 t
Ср = 0,9956 + 0,000093 t Cp' = 1,287 +0,00012011
Н2 Cv = 10,12 + 0,0005945 t Cv' = 0,9094 + 0,0000523 t
Cp = 14,33 +0,0005945 t Cp' = 1,28+.0,0000523 t
N2 Cv = 0,7304 + 0,00009855 t Cv' = 0,9131 + 0,0001107 t
Cp = 1,032 + 0,00009855 1 Cp' = 1,306+ 0,0001107 t
О2 Cv = 0,6594 + 0,0001065 1 Cv' = 0,943+0,0001577 t
Cp = 0,919 + 0,0001065 t Cp'= 1,313 +0,0001577 t
СО Cv = 0,7331 + 0,00009681 t Cv' = 0,9173+ 0,000121 t
Cp = 1,035 + 0,00009681 t Cp' = 1,291+0,000121 t
Н2О Cv = 1,372 + 0,0003111 t Cv'= 1,102 +0,0002498 t
Cp = 1,863 + 0,0003111 t Cp' = 1,473 + 0,0002498 t
СО2 Cv = 0,6837 + 0,0002406 t Cv' = 1,3423 +0,0004723 t
Cp = 0,8725 + 0,0002406 t Cp' = 1,7132+ 0,0004723 t

 

 


Таблица 4.2

Термодинамические свойства воды и водяного пара.

Состояние насыщения (по температурам)

t °С P, Па v' 103, м3/кг v" 103, м3/кг ", кг/м3 h', кДж/кг h", кДж/кг r, кДж/кг s' кДж/(кг·К) s" кДж/(кг·К)
0,01 6,112 102 1,0002 206,3 0,004847 0,0 0,0 9,1544
1,2271 103 1,0004 106,42 0,009398 42,04 0,1510 8,8994
23368 103 1,0018 57,84 0,01729 83,90 0,2964 8,6665
4,2417 103 1,0044 32,93 0,03037 125,71 0,4366 8,4523
73749 103 1,0079 19,55 0,05115 167,50 0,5723 3,2559
1,2335 104 1,0121 12,04 0,08306 209,3 0,7038 8,0753
1,9919 104 1,0171 7,678 0,1302 251,1 0,8311 7,9084
3,1161 104 1,0228 5,045 0,1982 293,0 0,9549 7,7544
4,7359 104 1,0290 3,408 0,29934 334,9 1,0753 7,6116
7,0108 104 1,0359 2,361 0,4235 377,0 1,1925 7,4737
1,01325 105 1,0435 1,673 0,5977 419,1 1,3071
1,4326 105 1,0515 1,210 0,8264 461,3 1,4183 7,2387
1,9854 105 1,0603 0,8917 1,121 503,7 1,5277 7,1298
2,7012 105 1,0697 0,6683 1,496 546,3 1,6345 7,0272
3,6136105 1,0798 0,5087 1,966 589,0 1,7592 6,9304
4,7597 105 1,0906 0,3926 2,547 632,2 1,8418 6,8383
6,1804 105 1,1021 0,3068 3,258 675,5 1,9427 6,7508
7,9202105 1,1144 0,2426 4,122 719,2 2,0417 6,6666
1,0027 106 1,1275 0,1939 5,157 763,1 2,1395 6,5858
1,2552 106 1,1415 0,1564 6,394 807,5 2,2357 6,5074
1,5551 106 1,1565 0,5272 7,862 852,4 2,3308 6,4318
23201 106 1,1900 0,0860 11,62 943,7 2,5179 6,2849
3,3480 106 1,2291 0,0597 16,76 1037,5 2,7021 6,1421
4,6940 106 1,2755 0,0421 23,72 1135,l 2,8851 6,0013
6,4191 106 1,3321 0,0301 33,19 1236,9 3,0681 5,8573
8,5917 106 1,4036 0,216 46,21 1344,9 3,2548 5,7049
1,129 107 1,499 0,0154 64,72 1462,1 3,4495 5,5353
1,4608 I07 1,639 0,0107 92,76 1594,7 3,6605 5,3361
1,8674 107 1,894. 0,0069 144,0 3,9162 5,0530
2,2084 107 2,800 0,0034 288,0 4,3258 4,5029

Таблица 4.3

Термодинамические свойства воды и водяного пара.

Состояние насыщения (по давлениям)

Р 103,Па t °С v' 103 м3/кг v" м3/кг ". кг/м3 h', кДж/кг h", кДж/кг r, кДж/кг s' кДж/(кг·К) s" кДж/(кг·К)
0,010 6,92 1,0001 129,9 0,00770 29,32 0,1054 8,975
0,025 21,094 1,0021 54,24 0,01843 88,50 0,3124 8,642
0,050 32,88 1,0053 28,19 0,03547 137,83 0,4761 8,393
0,075 40,32 1,0080 19,23 0,05198 168,8 0,5754 8,250
0,10 45,84 1,0103 14,68 0,06812 191,9 0,6492 8,149
0,15 54,00 1,0140 10,02 0,09980 226,1 0,7550 8,007
0,20 60,08 1,0171 7,647 0,1308 251,4 0,8321 7,907
0Д5 64,99 1,0199 6,202 0,1612 272,0 0,8934 7,830
0,20 69,12 1,0222 5,226 0,1913 289,3 0,9441 7,769
0,40 75,88 1,0264 3,994 0,2504 317,7 1,0261 7,670
0,60 85,95 1,0330 2,732 360,0 1,1453
0,80 93,52 1,0385 2,087 0,4792 391,8 1,2330 7,434
1,00 99,64 1,0432 1,694 0,5903 417,4 7,360
1,5 111,38 1,0527 1,159 0,8627 467,2 1,4336 7,223
2,0 120,23 1,0605 0,8854 1,129 504,8 1,5302 7,127
2,5 127,43 1,0672 0,7185 1,392 535,4 1,6071 7,053
3,0 133,54 1,0733 0,6057 1,651 561,4 1,672 6,992
3,5 138,88 1,0786 0,5241 1,908 584,5 1,728 6,941
4,0 143,62 1,0836 0,4624 2,163 604,7 1,177 6,897
4,5 147,92 1,0883 0,4139 2,416 623,4 1,8821 6,857
5,0 151,84 1,0927 0,3747 2,660 640,1 1,860 6,822
6,0 158,84 1,0117 0,3156 3,169 670,5 1,931 6,761
7,0 164,96 1,1081 0,2728 3,666 697,2 1,992 6,709
8,0 170,42 1,1149 0,2403 4,161 720,9 2,046 6,663
9,0 175,35 1,1213 0,2149 4,654 742,8 2,094 6,623
10,0 179,88 1,1273 0,1946 5,139 762,7 2,138 6,587
11,0 184,05 1,1331 0,1775 5,634 781,1 2,179 6,554
12,0 187,95 1,1385 0,1633 6,124 798,3 2,216 6,523
13,0 191,60 1,1438 0,1512 6,0614 814,5 2,251 6,495
14,0 195,04 1,1490 0,1408 7,103 830,0 2,284 6,469
15,0 198,28 1,1539 0,1317 7,493 844,6 2,314 6,445
16,0 201,36 1,1586 0,1238 8,080 858,3 2,344 6,422
17,0 204,30 1,1632 0,1167 8,569 871,6 2,371 6,400
18,0 207,10 1,1678 0,1104 9,058 884,4 2,397 6,379
19,0 209,78 1,1722 0,1047 9,449 896,6 2,422 6,359
20,0 212,37 1,1766 0,09958 10,041 908,5 2,447 6,340
30,0 233,83 1,2163 0,06665 15,0 1008,3 2,646 6,186
40,0 250,33 1,2520 0,04977 20,09 1087,5 2,796 6,070
50,0 263,91 1,2857 0,03944 25,35 1154,4 2,921 5,973
60,0 275,56 1,3185 0,03243 30,84 1213,9 1570,8 3,027 5,890
70,0 285,80 1,3510 0,02437 36,44 1267,4 1504,9 3,122 5,814
80,0 294,98 1,3838 0,02352 42,52 1317,0 1441,1 3,208 5,745
90,0 303,32 1,4174 0,02048 48,83 1363,7 1379,3 3,287 5,678
100,0 310,96 1,4521 0,01803 55,46 1407,7 1317,0 3,360 5,615
120,0 324,63 1,527 0,01426 70,13 1491,1 1193,5 3,496 5,492
140,0 336,63 1,611 0,01149 87,03 1570,8 1066,9 3,623 5,372
160,0 347,32 1,710 0,00931 107,3 932,0 3,746 5,247
180,0 356,96 1,837 0,00750 133,2 778,2 3,871 5,107
200,0 365,71 2,040 0,00585 170,9 4,015 4,928
220,0 373,7 2,730 0,00367 272,5 4,303 4,591

Список литературы

 

1. Чечеткий А.В., Занемонец Н.А. Теплотехника, – М.: Высш. шк„ 1986. –344 с.

2. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача:Учеб. пособие для вузов. 3-е изд.,испр. и доп. – М: Высш. шк., . 1980. – 469 с.

3. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейдлин А.Е. Техническая термодинамика, 4-е изд. – М: Энергоиздат, 1983 – 416 с.

4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры И задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. 10–е изд. Л.:Химия, 1987. – 522 с.

5. Задачник по технической термодинамике и теории тепломассообмена: Учеб. пособие для энергомашиностроит. спец. вузов. В.Н. Афанасьев, С.И. Исаев, И.А. Кошинов и др. – М.:Высш. шк. 1986. – 381 с.

6. Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике. – М., 1973.

7. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник. 2-е изд., переработ. и доп., – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 80с.

 

 

 

 

Воронин Александр Михайлович

Термодинамика

Методические указания и контрольные задания для студентов ЗФО.

 

 

Компьютерный набор и верстка авторов.

Подготовка к печати – А.М. Воронин