Физика. Примеры решения задач контрольной работы

Физика
Контрольная работа
Теплотехника
Колебания
Свободные незатухающие
колебания
Затухание свободных
колебаний
Вынужденные колебания
Физика атомного ядра
Электротехнические материалы
Электромагнитное
взаимодействие
Квантооптические явления
Оптика
Волновая оптика
Электромагнитные волн
Принцип суперпозиции волн
Принцип Гюгенса
Интерференция света
Дифракция света
Опыт Майкельсона.
Теория аберрации Стокса
Интерференция
поляризованных лучей.
Физические основы механики
Молекулярная физика
и термодинамика
Молекулярно-кинетическая
теория
Электромагнетизм
Сложение колебаний
Электpостатика
Электpический заpяд
Закон Кулона
Потенциал
Пpоводники в
электpостатическом поле
Диэлектpики в электpическом
поле
Поток вектоpа напpяженности
Теоpема Гаусса
Электpическая емкость
Основные законы постоянного
тока
Проектирование электропривода
Энеpгия электpического поля
Электроника
Ядерная физика
История создания и развития
ядерной индустрии
Элементарные частицы
Теория относительности
Измерение заряда электрона
Ионизирующие излучения
Теория рассеяния альфа-частиц
в веществе
Ядерные реакции
Периодическая система элементов
Математика
Контрольная
Примеры решения интегралов
Высшая математика в экономике
Задачи
Комплексные числа
Дифференциальное и
интегральное исчисление
Интегралы
Графика
Архитектура
Курс лекций по истории искусства
Эпоха Возрождения
Машиностроительное черчение
Инженерная графика
Основные задачи на прямую
и плоскость
Векторная алгебра
Исследование функции
и построение графика
Производная функции
Свойства комплексных чисел
Информатика
Лабораторные работы
Курс лекций по информатике
Локальная сеть

Пример 8. Компрессор всасывает воздух при давлении   бар, температуре  и сжимает его до давления   бар. Производительность   м3/час при

нормальных физических условиях. Определите мощность компрессора, если он неохлаждаемый, относительный внутренний к.п.д. , а также – параметры газа в конце сжатия.

 Нормальная плотность воздуха (рн=1,013 бар =) по уравнению (2)
  кг/м3.

 Массовая производительность определяется по уравнению (32):   кг/с. Равновесный процесс можно рассматривать как политропный при  (см.(24),(25)). Температура в конце изоэнтропного сжатия К.

 Средняя изобарная теплоемкость воздуха по таблице А2:   кДж/(кг К).

 Удельная работа в изоэнтропном процессе 

 кДж/кг.

 Удельная работа в реальном процессе

 кДж/кг.

 Внутренняя мощность компрессора

 кВт.

 Для адиабатного компрессора (теплоемкость  предполагается постоянной)

 Температура в конце сжатия

 К.

 Плотность сжатого воздуха

 кг/м3.

 Пример 9. Определить внутреннюю мощность турбины, работающей на перегретом водяном паре, если рабочие параметры пара  бар, , давление в выходном патрубке турбины  бар, а ее внутренний относительный к.п.д. . Расход пара
20,5 т/час.

 Величина теплообмена в турбинах намного меньше ее мощности и поэтому рассматривается адиабатный процесс.

 Для расчета используем диаграмму водяного пара (рис.4):

 -энтальпия  кДж/кг;

 -энтропия  кДж/(кг К);

 -удельный объем  м3/кг;

 - энтальпия пара в конце изоэнтропного расширения ;

 Удельная работа турбины, согласно (43),

.

 Энтальпия пара в выходном патрубке

 Параметры отработавшего в турбине пара определяем по h,s – диаграмме:

 - энтропия ;

 - температура ;

 - удельный объем .

 Внутренняя мощность турбины .

 

Рис. 4 – Расчетная схема процесса расширения пара в турбине

 Процессы смешивания. При рассмотрении процессов смешивания газов, паров или жидкостей задача обычно состоит в определении параметров состояния смеси по известным параметрам компонентов перед смешиванием. Ограничимся рассмотрением процессов смешивания одного и того же газа (жидкости) при различных параметрах исходных компонентов. Обычно смешивание осуществляется адиабатно (теплообмен может быть учтен за счет разделения неадиабатного смешивания на два этапа: смешивание без теплообмена, а затем теплообмен). Таким образом, при смешивании обмен энергией между системой и внешней средой отсутствует: .

 Чаще всего смешивание осуществляют в потоке, например, в эжекторе. При смешивании двух газов, паров или жидкостей с целью получения потока необходимых параметров (t, p, V, h, s), согласно (32), (33) и (22), имеем уравнения сохранения массы (условие стационарности течения), кг/с, сохранения энергии, Вт, и баланса энтропии, Вт/К:

  (45)

  (46)

  (47)

где - поток произведенной энтропии в системе за счет диссипативных необратимых явлений при формировании потока необходимых параметров.

 Рассматриваемый процесс смешивания является существенно необратимым: для того, чтобы вновь разделить полученный поток на два исходных потока, имеющих различные температуры и давления, нужно было бы затратить дополнительную работу, тогда как процесс смешивания (выравнивание параметров) идет самопроизвольно. Как и во всяком необратимом процессе, при смешивании энтропия возрастет, т.е.

 Если процесс осуществляется с невысокими скоростями потоков и изменением потенциальной энергии поля гравитации можно пренебречь, т.е.   и , то в уравнении (46)

 Для изображения процесса на термодинамических диаграммах и последующего анализа целесообразно ввести в рассмотрение относительные доли (концентрации) смешиваемых потоков, например,  и . В этом случае уравнения (46), (47) примут вид

  (48)

  (49)

 Так как на входе в камеру смешения исходные потоки дросселируются, с тем, чтобы давление р в камере было меньше, чем давления р1 и р2, то величина давления р может быть выбрана различной в зависимости от степени раскрытия вентилей на трубопроводах исходных потоков.

 Расчет процесса смешивания удобно выполнять с помощью термодинамических диаграмм и таблиц состояния. При смешивании потоков идеального газа величины параметров получаемого потока могут быть выражены аналитически.

 Для расчета энтальпии и энтропии идеального газа имеем зависимости:

 , (50)

 , (51)

где - средняя удельная изобарная теплоемкость идеального газа в интервале температур от То=273,16К=0 оС до t, оС, Дж/(кг∙К); Ро - базовое давление (обычно Ро=1бар).

 При подстановке зависимостей (50) и (51) в уравнение (48) и (49) начальные значения энтальпии h(0) и энтропии s(0,Ро) при температуре То сокращаются.

На главную