- •1. Рабочая программа по дисциплине «Техническая термодинамика»
- •2. Рабочая программа, методическое обеспечение по дисциплине «Прикладная термодинамика»
- •3.Конспект лекций
- •4. Методические указания и пример расчета газового цикла теплового двигателя
- •5.Задачи с примерами решений
- •6. Варианты домашнего задания по расчету газового цикла теплового двигателя
- •1.1. Пояснительная записка
- •1.2. Тематический план изучения дисциплины
- •1.4. Контрольные вопросы к зачету.
- •2.1. Пояснительная записка
- •2.2. Тематический план изучения дисциплины
- •2.3. Содержание дисциплины.
- •2.4. Контрольные вопросы к зачету.
- •2.5.Основная литература
- •2.6.Дополнительная литература:
- •3.Конспект лекций
- •3.1. Термодинамика
- •3.1.1. Содержание и метод термодинамики
- •3.1.2. Основные понятия термодинамики
- •3.1.3. Газовые смеси
- •3.1.4. Законы идеальных газов
- •3.1.5. Первое начало термодинамики
- •3.1.5.1. Первое начало термодинамики как математическое
- •3.1.5.2. Первое начало термодинамики простого тела
- •3.1.6. Понятие теплоёмкости
- •3.1.7.Первое начало термодинамики для идеальных газов
- •3.1.7.1. Закон Майера
- •3.1.7.2. Принцип существования энтропии идеального газа
- •3.1.8. Термодинамические процессы
- •3.1.8.1. Классификация термодинамических процессов
- •3.1.8.2. Работа в термодинамических процессах
- •3.1.9. Круговые процессы (циклы)
- •3.1.9.1. Тепловые машины, понятие термического к.П.Д.,
- •3.1.9.2. Цикл Карно
- •3.1.10. Второе начало термодинамики
- •3.1.11. Термодинамические циклы двигателей внутреннего сгорания
- •3.1.11.1. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •3.1.11.2. Циклы газотурбинных установок
- •3.1.12.Водяной пар
- •3.1.13.Влажный воздух
- •3.1.14.Истечение сжимаемых и несжимаемых жидкостей
- •3.1.14.1. Истечение несжимаемых жидкостей
- •3.1.14.2.Истечение сжимаемых жидкостей (газов и паров)
- •4. Методические указания и пример расчета газового цикла теплового двигателя
- •3 .Рй цикл в координатах t-s цикл в координатах t-s
- •5.Задачи с примерами решений
- •5.1.Параметры состояния и основные газовые законы
- •Задачи для самостоятельного решения
- •5.2. Газовые смеси
- •Задачи для самостоятельного решения
- •5.3. Первое начало термодинамики
- •Задачи для самостоятельного решения
- •5.4. Процессы изменения состояния вещества Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •5.5. Пары Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •5.6. Циклы тепловых машин Примеры решения задач
- •Определение параметров пара в крайних точках цикла
- •Определение термического кпд цикла
- •Задачи для самостоятельного решения
- •5.7. Истечение газов и паров Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •6.Варианты домашнего задания по расчету газового цикла теплового двигателя Состав газовых смесей
- •Исходные данные к расчету газового цикла
- •625003, Г. Тюмень, ул.Семакова, 10.
Задачи для самостоятельного решения
Задача 5.2.5. Баллон объемом V1=0,35 м3, содержащий метан, соединили с баллоном объемом V2=0,15 м3, содержащим этан. Определить удельную газовую постоянную смеси, а также парциальные давления компонентов, если давление смеси в целом равно Р = 0,5 МПа.
Ответ: сумма парциальных давлений компонентов равна общему давлению (контрольное уравнение)
МПа.
Задача 5.2.6. При сгорании 1 кг природного газа образуются продукты сгорания следующего массового состава: = 3,5 кг, = 1,06 кг; = 1,4 кг и = 12,1 кг.
Определить молекулярную массу смеси, ее газовую постоянную, показатель адиабаты для смеси компонентов.
Ответ: μт=30,58 кг/кмоль; R=271,9 Дж/кг∙К; К=1,37.
Задача 5.2.7.В коллекторе смешивается несколько газов: углекислый газ СО2 с температурой 450°С и массовым расходом 5 кг/с, окись углерода СО с температурой 400°С и массовым расходом 2 кг/с и азот N2 с температурой 350°С и массовым расходом 8 кг/с. После смешения смесь газов идет на нагрев воды; при этом смесь охлаждается до температуры 200°С. Определить среднюю температуру смеси и количество тепла, отданное воде в условиях постоянного давления (рис. 3.1.1),
Рис. 3.1.1. Принципиальная коллекторная схема смешения газов (Р =idem)
Ответ: tm=389оС; Q=297,7 кВт.
Задача 5.2.8. Имеются газы: метан - 0,8 м3 при 10 ат (0,98 МПа), этан - 0,6 м3 при ат (0,59 МПа) и пропан - 0,4 м3 при 4 ат (0,39 МПа).
Найти давление их смеси в объеме 1 м3 и молярные концентрации.
Задача 5.2.9. Определить, сколько углекислоты (СО2) может раствориться в 15 т воды при нормальном давлении и температуре 20 0С.
Задача 5.2.10. Объем газа, собранного над водой при 20 0С и барометрическом давлении 750 мм рт. ст., равен 1,2 м3. Какой объем займет указанное количество газа при нормальных условиях?
Ответ: V0=1,08 нм3.
Задача 3.1.14. Определить приведенные температуры и приведенное давление водорода и метана при температуре 1000С и давлении 21 кг/см2 (2,06 МПа) (рис. 3.1.2).
Задача 5.2.11. Газовая смесь находится под давлением 3 МПа. Объемная концентрация компонентов смеси: r1=0,4; r2=0,2; r3=0,3; r4=0,1. Определить парциальное давление этих компонентов в смеси.
Ответ: Р=3 Мн/м3.
Задача 5.2.12. Газовая смесь, состоящая из метана - 80%; этана - 8,5%; этилена - 4.8%; пропана - 6% и пропилена - 0,7%, сжата при температуре 600С до 40 ат. Определить плотность газовой смеси.
Ответ: ρ = 27,3 кг/м3.
Задача 5.2.13. Определить коэффициент теплового расширения пропилена в пределах температур от -20 до +200С.
Задача 5.2.14. Газовая смесь состоит из метана - 80%; этана - 10%; пропана - 6,4%; н-бутана - 3,6%. Определить динамическую вязкость смеси при нормальных условиях.
Рис. 3.1.2. Зависимость приведенной температуры от приведенного давления
Задача 5.2.15. Определить газовую постоянную смеси газов, состоящей из 1 м3 генераторного газа и 1,5 м3 воздуха, взятых при нормальных условиях, и найти парциальные давления составляющих смеси. Плотность генераторного газа ρ принять равной 1,2 кг/м3.
Ответ: Rсм=295 Дж/(кг∙К); рг.г=0,4 рсм; рвозд=0,6 рсм.
Задача 5.2.16. Имеется смесь газов под давлением 30 ат (2,94 МПа). Молярная концентрация первого газа r1=0,4; второго r2=0,2; третьего r3=0,3 и четвертого r4=0,1. Определить парциальное давление этих компонентов в смеси.
Ответ: Р1=12 ат (1,18 МПа); Р2=6 ат (0,59 МПа); Р3=9 ат (0,88 МПа); Р4=3 ат (0,29 МПа).
Задача 5.2.17. Рассчитать состав растворенного в воде при температуре 0 0С газа и давлении 1 ат, состоящего из 90% метана и 10% этана.
Ответ: метана 4,91 см3; этана 0,99 см3.
Задача 5.2.18. Определить объем газа при нормальных условиях, если его объем при температуре 125 0С и давление 15 ат составляет 100 м3.
Ответ: 1030 нм3.
Задача 5.2.19. Имеется газ следующего состава (в весовых процентах): метана 85%; этана 8%; пропана - 5% и н-бутана - 2%. Определить среднекритическую температуру и среднекритическое давление.
Ответ: Ткр=-59,5 0С; Ркр=45,9 кг/см2.