З а д а ч и. 3.1.Холодильная мощность воздушной холодильной установки =2,3 кВт

3.1. Холодильная мощность воздушной холодильной установки = 2,3 кВт. Определить холодильный коэффициент и массовый расход хладагента ВХМ, если известно, что максимальное давление воздуха в установке р₂ = 0,38 МПа, минимальное – р₁ = 0,11 МПа; температура на входе в компрессор t₁ = – 5 ⁰C, сжатие в компрессоре осуществляется с показателем n = 1,28. Для понижения температуры используется процесс дросселирования. Температура воздуха на входе в дроссель t₃ = 35 ⁰C, на выходе из него t₄ = – 25 ⁰С. Построить цикл в Ts – координатах.

3.2. Воздушная холодильная установка с поршневым детандером имеет холодильную мощность = 2,3 кВт. Определить холодильный коэффициент и массовый расход хладагента ВХМ, если компрессор изменяет давление от р₁ = 0,11 МПа до р₂ = 0,38 МПа; температура на входе в компрессор t₁ = – 5 ⁰C. Сжатие в компрессоре осуществляется с показателем n = 1,28, а расширение в детандере с n = 1,20. Температура воздуха на входе в детандер t₃ = 35 ⁰C. Построить цикл в Ts – координатах.

3.3. В бытовом холодильнике в качестве хладагента используется фреон R –22. Сухой насыщенный пар фреона поступает в компрессор с давлением р₁= 0,15 МПа, где в процессе адиабатного сжатия его температура повышаются и достигает 60⁰С. Используя диаграмму состояния фреона R –22 в координатах ln p-i, определить холодильный коэффициент ПКХМ и построить цикл в T-s координатах.

3.4. Определить холодильную мощность ПКХМ, если известно, что в качестве хладагента используется фреон R–22 c массовым расходом = 0,013 кг/с. Температура хладагента на входе и выходе из компрессора при адиабатном сжатии соответственно равна: t₁ = –25⁰С и t₂ = 55⁰С. Построить цикл ПКХМ в T-s координатах. При решении использовать диаграмму состояния фреона R –22 в координатах ln p-i.

3.5. Определить минимально необходимую степень сжатия в ДВС, чтобы горючее, поданное в цилиндр в конце хода сжатия, воспламенилось. Температура воспламенения горючего 970 К; температура воздуха перед сжатием 300 К; сжатие принять адиабатным. Каково давление в конце сжатия, если начальное равно 0,1 МПа?

3.6. При адиабатном расширении рабочего тела в цикле Карно изменение температуры T = 1000 К. Вычислить термический КПД цикла при Т₁ ^′ = 2500 К и при Т₁ ^" = 1800 К. Объяснить полученный результат.

3.7. В ДВС с изохорным подводом тепла известны: p ₁ = 0,097 МПа;

t ₁ = 27 ⁰ C; = 3,25; = 8,5; к = 1,28. Определить термический КПД и сравнить его с КПД цикла Карно при максимальной и минимальной температурах изохорного цикла.

3.8. В ДВС с изобарным подводом тепла известны: p ₁ = 0,185 МПа;

t ₁ = 32 ⁰ C; = 19,5; = 1,8; к = 1,27. Определить термический КПД и сравнить его с термическим КПД цикла Карно при максимальной и минимальной температурах изобарного цикла.

3.9. В ДВС с изохорным подводом тепла известны: p ₁ = 0,092 МПа; t ₁ = 29 ⁰ C; = 3,45; R = 312 Дж/(кг·К); к = 1,31. Давление рабочего тела в результате адиабатного сжатия достигло значения р₂ = 1,7 МПа. Определить недостающие параметры состояния в характерных точках цикла и его термический КПД. Построить цикл в pv и Ts – координатах.

3.10. В ДВС с изобарным подводом тепла известны: p ₁ = 0,195 МПа; t ₁ = 36 ⁰ C; = 1,75; R = 308 Дж/(кг·К); к = 1,32. Давление рабочего тела в результате адиабатного сжатия достигло значения р₂ = 7,8 МПа. Определить недостающие параметры состояния в характерных точках цикла и его термический КПД. Построить цикл в pv и Ts – координатах.

3.11. В ДВС с изохорным подводом тепла известны: t ₁ = 26 ⁰ C;

p ₁ = 0,089 МПа; = 9,5; R = 316 Дж/(кг·К); к = 1,29. Температура рабочего тела в результате сгорания топлива достигла значения Т₃ = 2330 К. Определить недостающие параметры состояния в характерных точках цикла и его термический КПД. Построить цикл в pv и Ts – координатах.

3.12. В ДВС с изобарным подводом тепла известны: t ₁ = 32 ⁰ C;

p ₁ = 0,153 МПа; = 22,5; R = 312 Дж/(кг·К); к = 1,32. Температура рабочего тела в результате сгорания топлива достигла значения Т₃ = 2420 К. Определить недостающие параметры состояния в характерных точках цикла и его термический КПД. Построить цикл в pv и Ts – координатах.

3.13. В ДВС со смешенным подводом тепла известны: t ₁ = 42 ⁰ C;

p ₁ = 0,123 МПа; = 15; = 1,56; R = 310 Дж/(кг·К); к = 1,31 Температура рабочего тела в результате сгорания топлива достигла значения Т₄ = 2275 К. Определить недостающие параметры состояния в характерных точках цикла и его термический КПД. Построить цикл в pv и T s – координатах.

3.14. В ДВС со смешенным подводом тепла известны: t ₁ = 22 ⁰ C;

p ₁ = 0,093 МПа; = 2,59; R = 300 Дж/(кг·К); к = 1,32. В цилиндре воздух сжимается до давления, обеспечивающего воспламенение топливной смеси, Т₂ = 650 К. Температура рабочего тела в результате сгорания топлива достигла значения Т₄ = 2685 К. Определить недостающие параметры состояния в характерных точках цикла и его термический КПД. Построить цикл в pv и T s – координатах.

3.15. В ДВС со смешенным подводом тепла известны: t ₁ = 38 ⁰ C;

p ₁ = 0,125 МПа; =13; R = 308 Дж/(кг·К); к = 1,29. Максимальное давление в камере сгорания р₃ = 6,8 МПа, а температура рабочего тела в результате сгорания топлива достигла значения Т₄ = 2430 К. Определить недостающие параметры состояния в характерных точках цикла и его термический КПД. Построить цикл в pv и T s – координатах.

3.16. На вход в газотурбинный двигатель с подводом тепла при постоянном давленииподается воздух с давлением р₁ = 0,082 МПа и температурой t ₁ = – 15 ⁰С. При сжатии в компрессоре температура воздуха повышается до t ₂= 257 ⁰С. Максимальная температура в камере сгорания 947 ⁰С. Определить недостающие параметры состояния в характерных точках цикла и его термический КПД. Построить цикл в pv и T s – координатах.

3.17. На вход в газотурбинный двигательс подводом тепла при постоянном давленииподается воздух с давлением р₁ = 0,1 МПа и температурой t ₁= 25 ⁰С. Каково должно быть значение степени повышения давления в компрессоре, чтобы температура продуктов сгорания не превышала T₃ 1220К при =1,8? Определить недостающие параметры состояния в характерных точках цикла и его термический КПД. Показатель адиабаты при расширении продуктов сгорания принять равным 1,33. Построить цикл в pv и T s – координатах.

3.18. На входе в цилиндр одноступенчатого поршневого компрессора воздух имеет давление р₁ = 0,092 МПа и температуру t₁ = 18 ⁰ C. Определить теоретическую мощность, потребную для сжатия воздуха, если подача компрессора 200 м³/ч, сжатие осуществляется по политропе с показателем n = 1,28 до давления р₂ = 0,46 МПа. Какова температура воздуха в конце сжатия?

3.19. В одноступенчатом поршневом компрессоре диаметр цилиндра 220 мм, ход поршня – 120 мм, коэффициент объемной подачи = 0,675. Определить теоретическую мощность, потребную для сжатия воздуха, если частота вращения вала компрессора 960 об/м; давление в ступени повышается от 0,1МПа до 0,43 МПа; сжатие осуществляется по политропе с показателем n= 1,26.

3.20. Объем всасываемого воздуха в одноступенчатом поршневом компрессоре равен 2.5 литра. Вычислить работу цикла при сжатии воздуха от 0,1 МПа до 3,8 МПа в различных процессах: адиабатном, изотермическом и политропном с n = 1,28; сделать вывод.

3.21. Двухступенчатый поршневой компрессор сжимает воздух от р_вх = 0,1 МПа до р_вых = 1,6 МПа. Подача компрессора = 72 м³/ч. Определить распределение давления между ступенями и потребную мощность для сжатия воздуха при n = 1,27.

3.22. В паросиловой установке, работающей по циклу Ренкина, перегретый пар с давлением 4,3 МПа и температурой 810 ⁰С адиабатно расширяется на турбине до давления 0.05 МПа. Вычислить удельную техническую работу на турбине и температуру пара в конденсаторе.

3.23. Для двухступенчатого поршневого компрессора известны: р₁ = 0,1МПа; р₂= р₃ = 0,3МПА; р₄ = 0,9 МПа; температура на входе в первую ступень Т₁ = 288К; рабочий объем первого цилиндра 4 л, второго – 1,3 л; относительная величина вредного пространства обеих ступеней 0,05; показатель политропы сжатия n = 1,28. Приняв, что воздух между ступенями охлаждается до Т₃ = 288 К, показать процессы цикла в pv и T s – координатах.

3.24. На входе в компрессор воздушной холодильной машины рабочее тело имеет t₁ = –10 ⁰С и р₁ = 0,11 МПа. В результате адиабатного сжатия температура воздуха повысилась до t₂ = 45⁰C, а при отводе тепла в теплообменнике – понизилась до t₃ = 30 ⁰C. Дальнейшее снижение температуры осуществляется при адиабатном расширении воздуха в поршневом детандере до давления р₄ = 0,11 МПа Определить температуру на выходе из детандера и холодильный коэффициент ВХМ. Изобразить цикл в T-s координатах.

3.25. Из поршневого детандера воздушной холодильной машины в теплообменник воздух поступает с температурой – 42⁰С и давлением 0,18 МПа. В изобарном процессе в теплообменнике от охлаждаемого тела к воздуху подводится 34 кДж/кг тепла. Степень повышения давления в компрессоре ВХМ _к= 3,6. Сжатие и расширение воздуха считать политропным с показателем n = 1,38. Определить холодильный коэффициент ВХМ.