2014-02-24
2133
Общие указания и задания к расчетно-графической работе
Контрольные вопросы
1. Что такое холодильная установка? Как классифицируются холодильные установки?
2. Изобразите схему простейшей холодильной установки и охарактеризуйте ее основные узлы.
3. Изобразите цикл простейшей одноступенчатой холодильной установки в T-S диаграмме.
4. Какими показателями оценивается совершенство холодильной установки?
5. Охарактеризуйте процессы, происходящие в холодильной установке.
6. Опишите принцип действия воздушной холодильной установки, изобразите ее схему и цикл в T-S и p-v диаграммах.
РГР по термодинамике состоит из 10 задач. Номера задач и их числовые варианты курсант определяет по своей фамилии в соответствие с таблицей. Поэтому курсантам с короткой фамилией и именем прийдется задействовать отчества (чтобы набрать 10 букв).
Например, фамилия и имя курсанта Жук Игорь, где общее число букв – 8, и тогда, учитывая отчество(Петрович) и добавляя две первые буквы из отчества, задание будет выглядеть следующим образом. Первая буква Ж определяет номер первого задания (первой задачи) 1, 5 (первая задача, пятый числовой вариант, вторая буква У – дает номер второго задания 7, 4 (седьмая задача, четвертый вариант). Третья буква фамилии К определяет задачу 10, 2 (второй числовой вариант десятой задачи). Четвертое задание определяем по первой букве имени – И, и получаем 14, 1. Пятое задание по букве Г определяет задачу 17, 3. Шестое задание по букве О дает номер 23, 1. Номер седьмого задания определяет буква Р – 27, 2, восьмое зажание – по последней букве имени Ь определяет номер 32,3. Девятое задание определяется уже по букве отчества П – 35, 2. И последнее, десятое задание по букве Е – 37, 4.
Таблица 10.1
Номера и числовые варианты задач по гидромеханике
| Алфавит | Номера задач в соответствии с буквами фамилии | |||||||||
| А | 1,1 | 5,1 | 9,1 | 13,1 | 17,1 | 21,1 | 25,1 | 29,1 | 33,1 | 37,1 |
| Б,В | 1,2 | 5,2 | 9,2 | 13,2 | 17,2 | 21,2 | 25,2 | 29,2 | 33,2 | 37,2 |
| Г,Д | 1,3 | 5,3 | 9,3 | 13,3 | 17,3 | 21,3 | 25,2 | 29,3 | 33,3 | 37,3 |
| Е,Ё | 1,4 | 5,4 | 9,4 | 13,4 | 17,4 | 21,4 | 25,4 | 29,4 | 33,4 | 37,4 |
| Ж,3 | 1,5 | 5,5 | 9,5 | 13,5 | 17,5 | 21,5 | 25,5 | 29,5 | 33,5 | 37,5 |
| И,И | 2,1 | 6,1 | 10,1 | 14,1 | 18,1 | 22,1 | 26,1 | 30,1 | 34,1 | 38,1 |
| К | 2,2 | 6,2 | 10,2 | 14,2 | 18,2 | 22,2 | 26,2 | 30,2 | 34,2 | 38,2 |
| Л | 2,3 | 6,3 | 10,3 | 14,3 | 18,3 | 22,3 | 26,3 | 30,3 | 34,3 | 38,3 |
| М | 2,4 | 6,4 | 10,4 | 14,4 | 18,4 | 22,4 | 26,4 | 30,4 | 34,4 | 38,4 |
| Н | 2,5 | 6,5 | 10,5 | 14,5 | 18,5 | 22,5 | 26,5 | 30,5 | 34,5 | 38,5 |
| О | 3,1 | 7,1 | 11,1 | 15,1 | 19,1 | 23,1 | 27,1 | 31,1 | 35,1 | 39,1 |
| П,Р | 3,2 | 7,2 | 11,2 | 15,2 | 19,2 | 23,2 | 27,2 | 31,2 | 35,2 | 39,2 |
| С,Т | 3,3 | 7,3 | 11,3 | 15,3 | 19,3 | 23,3 | 27,3 | 31,3 | 35,3 | 39,3 |
| У | 3,4 | 7,4 | 11,4 | 15,4 | 19,4 | 23,4 | 27,4 | 31,4 | 35,4 | 39,4 |
| Ф,Х | 3,5 | 7,5 | 11,5 | 15,5 | 19,5 | 23,5 | 27,5 | 31,5 | 35,5 | 39,5 |
| Ц,Ч | 4,1 | 8,1 | 12,1 | 16,1 | 20,1 | 24,1 | 28,1 | 32,1 | 36,1 | 40,1 |
| Ш,Щ | 4,2 | 8,2 | 12,2 | 16,2 | 20,2 | 24,2 | 28,2 | 32,2 | 36,2 | 40,2 |
| Ь,Ъ,Ы | 4,3 | 8,3 | 12,3 | 16,3 | 20,3 | 24,3 | 28,3 | 32,3 | 36,3 | 40,3 |
| Э,Ю | 4,4 | 8,4 | 12,4 | 16,4 | 20,4 | 24,4 | 28,4 | 32,4 | 36,4 | 40,4 |
| Я | 4,5 | 8,5 | 12,5 | 16,5 | 20,5 | 24,5 | 28,5 | 32,5 | 36,5 | 40,5 |
Задача 1. Компрессор подает 
амосферного воздуха за 1 минуту. Температура атмосферного воздуха 
и барометрическое давление 
Мпа. Воздух подается в резервуар объемом 
. За какое время компрессор наполнит резервуар до давления 
, если температоура воздуха в резервуаре будет оставаться постоянной?
| Вариант | |||||
| , м3
| 2,5 | 3,5 | |||
| , °С
| |||||
| , м3
| |||||
| , МПа
| 0,5 | 0,6 | 0,8 | 1,2 |
Задача 2. При пуске судового ДВС давление в пусковом баллоне объемом 
снизилось от значения 
до значения , а температура понизилась от до 
. Определить массу воздуха израсходованного на пуск ДВС.
| Вариант | |||||
| , м3
| 2,5 | 3,5 | 4,5 | ||
| , МПа
| 3,8 | 3,6 | 3,4 | 3,2 | |
| , МПа
| 2,8 | 2,6 | 2,4 | 2,2 | |
| , °С
| |||||
| , °С
|
Задача 3. Компрессор подает воздух в баллон 
. При этом давление в баллоне повышается от значения до значения , а температура повышается от до . Определить время работы компрессора, если его производительность G, кг/с.
| Вариант | |||||
| , м3
| 2,5 | 3,5 | 4,5 | ||
| , МПа
| 2,1 | 2,2 | 2,3 | 2,4 | |
| , МПа
| 3,1 | 3,2 | 3,3 | 3,4 | |
| , °С
| |||||
| , °С
|
Задача 4. В баллоне находится воздух при давлении МПа и температуре °С. Воздух из баллона быстро выпускают, и, когда давление в баллоне сравняется с атмосферным, клапан баллона закрывается. Считая процесс выпуска воздуха адиабатным, определить давление в баллоне после восстановления в нем прежней температуры.
| Вариант | |||||
| , МПа
| 4,5 | 3,5 | |||
| , °С
|
Задача 5. Воздух, начальные параметры которого МПа и 
К, адиабатно сжимается в цилиндре ДВС. Степень сжатия ε. Затем в изохорном процессе к нему подводится q кДж/кг теплоты. Определить работу сжатия и параметры воздуха после подвода теплоты.
| Вариант | |||||
| , МПа
| 0,12 | 0,13 | 0,14 | 0,15 | 0,16 |
| , К
| |||||
| ε | |||||
| q, кДж/кг |
Задача 6. Воздух, начальные параметры которого МПа и К, адиабатно сжимается в цилиндре ДВС. Степень сжатия ε. Затем в изобарном процессе к нему подводится q кДж/кг теплоты. Определить работу сжатия и параметры воздуха после подвода теплоты.
| Вариант | |||||
| , МПа
| 0,12 | 0,13 | 0,14 | 0,15 | 0,16 |
| , К
| |||||
| ε | |||||
| q, кДж/кг |
Задача 7. Воздух, начальные параметры которого =0,1 МПа и К, адиабатно сжимается в компрессоре ГТУ и подается в камеру сгорания, где к нему при постоянном давлении подводится q кДж/кг теплоты. Определить работу сжатия в компрессоре и параметры воздуха после подвода теплоты, если степень повышения давления в компрессоре β.
| Вариант | |||||
| , К
| |||||
| q, кДж/кг | |||||
| β |
Задача 8. Воздух, начальные параметры которого =0,1 МПа и К, адиабатно сжимается в компрессоре турбонагнетателя ДВС до давленияМПа. Затем воздух поступает в холодильник.ю где при постоянном давлении его температура понижается до 
К. Определить работу сжатия в компрессоре и количество теплоты, отводимой от 1 кг воздуха.
| Вариант | |||||
| , К
| |||||
| , МПа
| 0,24 | 0,26 | 0,28 | 0,30 | 0,32 |
| , К
|
Задача 9. Продукты сгорания топлива с начальными параметрами МПа и К, адиабатно расширяются в цилиндре ДВС до конечного давления МПа. Затем в изохорном процессе от продуктов сгорания отводится q кДж/кг теплоты. Определить работу расширения и конечную температуру продуктов сгорания.
| Вариант | |||||
| , МПа
| 6,5 | 7,5 | 7,8 | ||
| , К
| |||||
| , МПа
| 0,25 | 0,30 | 0,35 | 0,40 | 0,45 |
| q, кДж/кг |
Задача 10. Продукты сгорания ДВС с параметрами МПа и К, адиабатно расширяются в газовой турбине турбонагнетателя до атмосферного давления. В изобарном процессе выпуска от продуктов сгорания отводится q кДж/кг теплоты. Определить работу расширения и параметры продуктов сгорания.
| Вариант | |||||
| , МПа
| 0,38 | 0,40 | 0,42 | 0,43 | 0,44 |
| , К
| |||||
| q, кДж/кг |
Задача 11. Определить параметры рабочего тела (воздух) в характерных точках цикла Карно, работу и термический КПД цикла, если 
МПа, 
К, 
МПа, 
К
| Вариант | |||||
| , МПа
| 0,1 | 0,12 | 0,14 | 0,16 | 0,15 |
| , К
| |||||
| , МПа
| |||||
| , К
|
Задача 12. Тепловой двигатель работает по обратному циклу Карно, отдавая мощность N кВт. Найти термический КПД цикла и потоки источников теплоты, если их температуры соответственно составляют 
и 
, °С.
| Вариант | |||||
| N, кВт | |||||
| ,°С
| |||||
| ,°С
|
Задача 13. Тепловой двигатель работает по обратному циклу Карно, и имеет источники теплоты с температурами и , °С. Тепловой поток от горячего источника составляет N, кВт. Найти КПД, полезную мощность и тепловой поток холодного источника.
| Вариант | |||||
| N, кВт | |||||
| ,°С
| |||||
| ,°С
|
Задача 14. Определить параметры узловых точек цикла, термический КПД, величины подведенной и отведенной теплоты, работу в идеальном цикле ДВС с изохорным подводом теплоты, если МПа, °С, 
и 
– известны. Рабочее тело – воздух.
| Вариант | |||||
| , МПа
| 100 000 | 100 000 | 100 000 | 100 000 | 1 000 000 |
| ,°С
| |||||
| ε | 3,5 | 3,6 | 3,7 | 3,8 | 3,9 |
| λ | 3,1 | 3,2 | 3,3 | 3,4 |
Задача 15. Определить давление и температуры в узловых точках цикла, термический КПД, количество подведенной и отведенной теплоты, а также полезную работу для идеального цикла ДВС с изохорным подводом теплоты, если известно, что рабочее тело имеет давление =100000 Па, и свойства наружного воздуха, температура которого °С, и .
| Вариант | |||||
| ,°С
| |||||
| ε | 5,8 | 6,2 | 6,4 | 6,6 | |
| λ | 1,50 | 1,55 | 1,60 | 1,65 | 1,70 |
Задача 16. Определить параметры в узловых точках цикла, полезную работу и термический КПД для идеального цикла ДВС с изохорным подводом теплоты, если известно, что рабочее тело имеет давление =100000 Па, начальная температура °С, степень сжатия ε и количество подводимого тепла при изохорном сжатии qv, кДж/кг.
| Вариант | |||||
| ,°С
| |||||
| ε | 4,5 | 5,5 | |||
| qv, кДж/кг |
Задача 17. Построить график зависимости термического КПД от степени сжатия для поршневого ДВС с подводом тепла при v = const для значений от 
до 
.
| Вариант | |||||
| 2,2 | 2,5 | 2,7 | ||
|
| 9,8 | 10,2 | 10,5 |
Задача 18. 1 кг воздуха совершает цикл Карно в пределах температур и , °С, причем наивысшее давление составляет 
Па, а наинизшее – Па. Определить параметры состояния воздуха в узловых точках цикла, работу, термический КПД цикла и количество подведенного и отведенного тепла.
| Вариант | |||||
| ,°С
| |||||
| ,°С
| |||||
 ,Па
| 100 000 | 110 000 | 120 000 | 130 000 | 140 000 |
| ,Па
| 6 000 000 | 6 200 000 | 6 400 000 | 6 600 000 | 7 000 000 |
Задача 19. 1 кг воздуха совершает цикл Карно между температурами и , °С, максимальное давление Па, минимальное Па. Определить параметры состояния воздуха в узловых точках цикла, работу, термический КПД цикла и количество подведенной и отведенной теплоты.
| Вариант | |||||
| ,°С
| |||||
| ,°С
| |||||
| ,Па
| 100 000 | 110 000 | 120 000 | 130 000 | 140 000 |
| ,Па
| 2 000 000 | 2 200 000 | 2 400 000 | 2 600 000 | 2 800 000 |
Задача 20. Для идеального цикла ДВС с подводом тепла при 
=const определить параметры состояния воздуха в узловых точках цикла, полезную работу и термодинамический КПД, количество подведенной и отведенной теплоты, если =100000 Па и заданы °С и ε.
| Вариант | |||||
| ,°С
| |||||
| ε | 12,2 | 12,4 | 12,6 | 12,8 |
Задача 21. Для идеального цикла поршневого ДВС с подводом тепла при =const определить параметры состояния в узловых точках цикла, термический КПД, количество подведенной и отведенной теплоты, полезную работу, если заданы Па, °С, 
и 
.
| Вариант | |||||
| , Па
| 90 000 | 95 000 | 100 000 | 105 000 | 110 000 |
| ,°С
| |||||
| ε | 11,6 | 11,8 | 12,2 | 12,4 | |
| r | 1,50 | 1,55 | 1,60 | 1,65 | 1,70 |
Задача 22. В цикле с подводом тепла при =const заданы начальное давлениеПа, начальная температура °С, степень сжатия и степень предварительного расширения . Определить параметры состояния в узловых точках цикла, термический КПД, количество подведенной и отведенной теплоты, работу цикла.
| Вариант | |||||
| , Па
| 90 000 | 95 000 | 100 000 | 105 000 | 110 000 |
| ,°С
| |||||
| ε | 11,8 | 11,9 | 12,1 | 12,2 | |
| r | 1,90 | 1,95 | 2,00 | 2,05 | 2,10 |
Задача 23. Для идеального цикла поршневого ДВС с подводом тепла при =const заданы начальные параметры Па, °С, и . Определить термический КПД, полезную работу и параметры узловых точек цикла, а также количество подведенной и отведенной теплоты.
| Вариант | |||||
| , Па
| 90 000 | 95 000 | 100 000 | 105 000 | 110 000 |
| ,°С
| |||||
| ε | 13,8 | 13,9 | 14,1 | 14,2 | |
| r | 1,4 | 1,45 | 1,5 | 1,55 | 1,6 |
Задача 24. Построить график зависимости термического КПД цикла с подводом теплоты при =const от степени предварительного расширения в интервале от 
до 
при заданном значении ε.
| Вариант | |||||
| ε | |||||
| 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,8 |
|
| 3,5 | 3,6 | 3,7 | 3,8 | 3,9 |
Задача 25. Для идеального цикла ДВС со смешанным подводом теплоты определить параметры рабочего тела (воздух) в характерных точках, количество подведенной и отведенной теплоты, работу и термический КПД цикла, если начальные параметры МПа, °С, степень сжатия , степень повышения давления λ и степень предварительного расширения .
| Вариант | |||||
| , МПа
| 0,110 | 0,113 | 0,116 | 0,119 | 0,120 |
| ,°С
| |||||
| ε | 11,5 | 12,5 | |||
| λ | 1,50 | 1,55 | 1,60 | 1,65 | 1,70 |
| r | 1,30 | 1,35 | 1,40 | 1,45 | 1,50 |
Задача 26. Для идеального цикла ДВС со смешанным подводом теплоты определить параметры рабочего тела (воздух) в характерных точках, степень повышения давления λ, степень предварительного расширения , количество отводимой теплоты, работу цикла и термический КПД цикла, если начальные параметры рабочего тела МПа, °С, степень сжатия , количество теплоты, подводимой в изохорном процессе, qv, кДж/кг, количество теплоты, подводимой в изобарном процессе, qp, кДж/кг.
| Вариант | |||||
| , МПа
| 0,110 | 0,115 | 0,120 | 0,125 | 0,130 |
| ,°С
| |||||
| ε | 11,5 | 12,5 | 13,5 | ||
| qv, кДж/кг | |||||
| qp, кДж/кг |
Задача 27. Для идеального цикла ДВС со смешанным подводом теплоты определить параметры рабочего тела (воздух) в характерных точках, степень повышения давления λ, степень предварительного расширения , количество подводимой и отводимой теплоты, работу цикла и термический КПД цикла, если начальные параметры рабочего тела МПа, °С, степень сжатия , максимальные параметры а 
МПа, 
°С.
| Вариант | |||||
| , МПа
| 0,10 | 0,11 | 0,12 | 0,13 | 0,14 |
| ,°С
| |||||
| ε | 12,0 | 12,5 | 13,0 | 13,5 | 14,0 |
| , МПа
| 6,0 | 6,1 | 6,3 | 6,5 | 6,7 |
| , °С
|
Задача 28. Для идеального цикла ДВС со смешанным подводом теплоты определить параметры рабочего тела (воздух) в характерных точках, степень повышения давления λ, степень предварительного расширения , количество подводимой и отводимой теплоты, работу цикла и термический КПД цикла, если начальные параметры рабочего тела МПа, °С, степень сжатия , максимальные параметры МПа, °С.
| Вариант | |||||
| , МПа
| 0,10 | 0,11 | 0,12 | 0,13 | 0,14 |
| , °С
| |||||
| ε | 12,0 | 12,5 | 13,0 | 13,5 | 14,0 |
| , °С
| |||||
 , МПа
| 6,0 | 6,1 | 6,3 | 6,5 | 6,7 |
Задача 29. Для идеального цикла ДВС со смешанным подводом теплоты определить параметры рабочего тела (воздух) в характерных точках, степень повышения давления λ, степень предварительного расширения , количество подведенной и отведенной теплоты, работу и термический КПД цикла, если начальные параметры рабочего тела МПа, °С, степень сжатия , максимальное давление цикла МПа, температура рабочего тела в конце адиабатного расширения °С.
| Вариант | |||||
| , МПа
| 0,11 | 0,12 | 0,13 | 0,14 | 0,15 |
| , °С
| |||||
| ε | 11,5 | 12,0 | 12,5 | 13,0 | 13,5 |
| , МПа
| 5,5 | 5,8 | 6,3 | 6,5 | |
| , °С
|
Задача 30. Определить термический КПД и количество теплоты, подведенной в изохорном и изобарном процессах, если известно МПа, °С, , q 1, кДж/кг, МПа.
| Вариант | |||||
| , МПа
| 0,88 | 0,90 | 0,92 | 0,94 | 0,96 |
| ,°С
| |||||
| ε | 9,8 | 10,2 | 10,4 | 10,6 | |
| q 1, кДж/кг | |||||
| , МПа
| 4,2 | 4,3 | 4,4 | 4,5 | 4,6 |
Задача 31. В цикле поршневого двигателя со смешанным подводом тепла при начальном давлении = 0,1 МПа и начальной температуре °С суммарный подвод тепла составляет q, кДж/кг. Степень сжатия . Определить термический КПД и количество теплоты, подведенной в изохорном и изобарном процессах, если максимальное давление МПа.
| Вариант | |||||
| ,°С
| |||||
| q, кДж/кг | |||||
| ε | 9,2 | 9,4 | 9,8 | ||
| , МПа
| 4,2 | 4,3 | 4,4 | 4,5 | 4,6 |
Задача 32. Известны начальные параметры = 0,1 МПа, °С и характеристики цикла , λ и поршневого ДВС со смешанным подводом тепла. Определить параметры в характерных точках цикла, количество подведенной в изохорном и изобарном процессах теплоты, полезную работу и термический КПД цикла.
| Вариант | |||||
| ,°С
| |||||
| ε | 6,8 | 7,2 | 7,4 | 7,8 | 8,2 |
| λ | 1,6 | 1,8 | 2,0 | 2,2 | 2,4 |
| r | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 |
Задача 33. Для идеального цикла ГТУ с изобарным подводом теплоты определить параметры рабочего тела (воздух) в характерных точках, количество подводимой и отводимой теплоты, работу и термический КПД цикла, если начальные параметры рабочего тела МПа, °С, степень повышения давления в компрессоре β, количество подводимой теплоты q 1 кДж/кг.
| Вариант | |||||
| , МПа
| 0,98 | 0,99 | 0,10 | 0,10 | 0,10 |
| ,°С
| |||||
| β | 5,6 | 5,7 | 5,8 | 5,9 | 6,0 |
| q 1, кДж/кг |
Задача 34. Для идеального цикла ГТУ с изобарным подводом теплоты определить параметры рабочего тела (воздух) в характерных точках, количество подведенной и отведенной теплоты, работу и термический КПД цикла, если начальные параметры рабочего тела МПа, °С, степень повышения давления в компрессоре β, максимальная температура в цикле 
°С.
| Вариант | |||||
| , МПа
| 0,98 | 0,98 | 0,99 | 0,10 | 0,10 |
| ,°С
| |||||
| β | 4,9 | 5,0 | 5,1 | 5,2 | 5,3 |
| , °С
|
11. Общая характеристика процессов
теплообмена
