МУ к КР термодинамика


Министерство образования и науки РФ
СЕВМАШВТУЗ
Кафедра
«Океанотехника и энергетические установки»
А.М. Воронин
Термодинамика
Методические указания и контрольные задания для студентов ЗФО
Северодвинск
2015

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 работы4
II. Варианты заданий для контрольной работы5
III. Исходные данные задачам7
IV. Приложение 19
Список литературы12
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 η, механический ηмех.
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.).
Исходные данные к задачам.
Исходные данные к задаче 1
Таблица 3.1
Посл. цифра шифра Состав
газовой смеси Показатели
политропыn Степень
расш.
α Нач. параметры
Р1,
МПа T1,
К
0 2 кг О2 + 8 кг N2 1,25 20 5,0 2000
1 5 кг СО + 5 кг СО2 1,15 18 4,0 2100
2 3 кг СО2 + 7 кг O2 1,30 16 7,0 2200
3 6 кг N2 + 4 кг СО2 1,28 14 6,0 1400
4 5 кг Н2О + 5 кг СО 1,20 12 8,0 1600
5 2 м3 О2 + 8 м3 N2 1,10 10 10,0 1800
6 2,5 м3 N2 +7,5 м3 H2 1,22 11 5,6 1900
7 3 м3 СН4 + 7 м3 СО 1,40 13 9,0 1750
8 5м3СО2 + 5м3 СО 1,27 15 4,8 1500
9 6 м3 СН4 + 4 м3 Н2 1,21 17 7,2 1700
Исходные данные к задаче 2
Таблица 3.2
Посл. цифра шифра Параметры в узловых точках Тип процесса
Р,МПа; t,°C; V,м3/ч 1 - 2 2 - 3 3 - 4
0 P1=10; x1=l; t2=500; Р3=1; Р4=0,05 P=constt=consts=const1 t1=200; x1=0,95; P2=1; t3=500; x4=0,9 t=constP=consts=const2 P1=5; x1=0,9; t2=600; Р3=1; x4=0,9 v=constt=consts=const3 P1=5; x1=0,9; t2=600; Р3=1; x4=1 P=constt=consts=const4 P1=5; x1=0,9; t2=500; x3=1; x4=0,8 P=consts=constP=const5 P1=5; x1=0,85; t2=400; Р3=0,1; x4=1 P=constt=consts=const6 P1=5; t1=600; Р2=1; x3=1; x4=0,8 t=consts=constP=const7 P1=2; x1=0,85; Р2=1,5;t3=450; x4=1 t=constP=consts=const8 x1=0,8; P1=0,1; x2=1; t3=400; P4=0,l s=constP=constt=const9 P1=0,3; v1=0,5;t2=300;x3=l; x4=0,8 P=consts=constP=constИсходные данные к задаче 3
Таблица 3.3
Посл. цифра шифра Параметры пара ∆t, °C Р2,
кПа
P, МПа X1 0 10,0 0,9 239 10
1 8,0 0,92 215 20
2 12,0 0,88 275 5
3 9,0 0,95 217 4
4 5,0 0,96 216 12
5 6,0 0,98 224 10
6 7,0 0,91 214 8
7 11,0 0,93 242 60
8 10,0 0,94 249 5
9 8,0 0,96 225 30
Исходные данные к задаче 4
Таблица 3.4
Посл. цифра шифра Nэл,
кВт Внутренний
КПД
турбины η Начальные параметры
пара Давление в конденсаторе
P2, MПaηмех
Р1
МПа Т1
0С 0 3000 0,74 10,0 500 0,006 0,92
1 5500 0,78 12,0 560 0,005 0,88
2 4000 0,75 4,8 420 0,004 0,94
3 3500 0,80 13,0 580 0,0045 0,96
4 5000 0,79 6,0 440 0,0035 0,87
5 4500 0,72 9,0 510 0,0055 0,9
6 6000 0,84 8,0 480 0,003 0,93
7 2000 0,82 7,6 450 0,004 0,95
8 4600 0,76 5,0 400 0,0045 0,91
9 4800 0,72 11,0 540 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 tN2 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 tCp = 0,919 + 0,0001065 t Cp'= 1,313 +0,0001577 tСО Cv = 0,7331 + 0,00009681 t Cv' = 0,9173+ 0,000121 t
Cp = 1,035 + 0,00009681 t Cp' = 1,291+0,000121 tН2О Cv = 1,372 + 0,0003111 t Cv'= 1,102 +0,0002498 tCp = 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 ρ", 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 2501 2501 0,0 9,1544
10 1,2271 103 1,0004 106,42 0,009398 42,04 2519 2477 0,1510 8,8994
20 23368 103 1,0018 57,84 0,01729 83,90 2537 2454 0,2964 8,6665
30 4,2417 103 1,0044 32,93 0,03037 125,71 2556 2430 0,4366 8,4523
40 73749 103 1,0079 19,55 0,05115 167,50 2574 2406 0,5723 3,2559
50 1,2335 104 1,0121 12,04 0,08306 209,3 2594 2383 0,7038 8,0753
60 1,9919 104 1,0171 7,678 0,1302 251,1 2609 2358 0,8311 7,9084
70 3,1161 104 1,0228 5,045 0,1982 293,0 2626 2333 0,9549 7,7544
80 4,7359 104 1,0290 3,408 0,29934 334,9 2643 2308 1,0753 7,6116
90 7,0108 104 1,0359 2,361 0,4235 377,0 2659 2282 1,1925 7,4737
100 1,01325 105 1,0435 1,673 0,5977 419,1 2676 2257 1,3071 73547
110 1,4326 105 1,0515 1,210 0,8264 461,3 2691 2230 1,4183 7,2387
120 1,9854 105 1,0603 0,8917 1,121 503,7 2706 2202 1,5277 7,1298
130 2,7012 105 1,0697 0,6683 1,496 546,3 2721 2174 1,6345 7,0272
140 3,6136105 1,0798 0,5087 1,966 589,0 2734 2145 1,7592 6,9304
150 4,7597 105 1,0906 0,3926 2,547 632,2 2746 2114 1,8418 6,8383
160 6,1804 105 1,1021 0,3068 3,258 675,5 2758 2082 1,9427 6,7508
170 7,9202105 1,1144 0,2426 4,122 719,2 2769 2050 2,0417 6,6666
180 1,0027 106 1,1275 0,1939 5,157 763,1 2778 2015 2,1395 6,5858
190 1,2552 106 1,1415 0,1564 6,394 807,5 2786 1979 2,2357 6,5074
200 1,5551 106 1,1565 0,5272 7,862 852,4 2793 1941 2,3308 6,4318
220 23201 106 1,1900 0,0860 11,62 943,7 2802 1858 2,5179 6,2849
240 3,3480 106 1,2291 0,0597 16,76 1037,5 2823 1766 2,7021 6,1421
260 4,6940 106 1,2755 0,0421 23,72 1135,l 2796 1661 2,8851 6,0013
280 6,4191 106 1,3321 0,0301 33,19 1236,9 2780 1542 3,0681 5,8573
300 8,5917 106 1,4036 0,216 46,21 1344,9 2749 1404 3,2548 5,7049
320 1,129 107 1,499 0,0154 64,72 1462,1 2700 1237 3,4495 5,5353
340 1,4608 I07 1,639 0,0107 92,76 1594,7 2622 1027 3,6605 5,3361
360 1,8674 107 1,894. 0,0069 144,0 1762 2481 719 3,9162 5,0530
374 2,2084 107 2,800 0,0034 288,0 2032 2147 114 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 ρ".
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 2513 2484 0,1054 8,975
0,025 21,094 1,0021 54,24 0,01843 88,50 2539 2451 0,3124 8,642
0,050 32,88 1,0053 28,19 0,03547 137,83 2561 2423 0,4761 8,393
0,075 40,32 1,0080 19,23 0,05198 168,8 2574 2405 0,5754 8,250
0,10 45,84 1,0103 14,68 0,06812 191,9 2584 2392 0,6492 8,149
0,15 54,00 1,0140 10,02 0,09980 226,1 2599 2373 0,7550 8,007
0,20 60,08 1,0171 7,647 0,1308 251,4 2609 2358 0,8321 7,907
0Д5 64,99 1,0199 6,202 0,1612 272,0 2618 2346 0,8934 7,830
0,20 69,12 1,0222 5,226 0,1913 289,3 2625 2336 0,9441 7,769
0,40 75,88 1,0264 3,994 0,2504 317,7 2636 2318 1,0261 7,670
0,60 85,95 1,0330 2,732 03661 360,0 2653 2293 1,1453 7431
0,80 93,52 1,0385 2,087 0,4792 391,8 2665 2273 1,2330 7,434
1,00 99,64 1,0432 1,694 0,5903 417,4 2675 2258 13026 7,360
1,5 111,38 1,0527 1,159 0,8627 467,2 2693 2226 1,4336 7,223
2,0 120,23 1,0605 0,8854 1,129 504,8 2707 2202 1,5302 7,127
2,5 127,43 1,0672 0,7185 1,392 535,4 2717 2182 1,6071 7,053
3,0 133,54 1,0733 0,6057 1,651 561,4 2725 2164 1,672 6,992
3,5 138,88 1,0786 0,5241 1,908 584,5 2732 2148 1,728 6,941
4,0 143,62 1,0836 0,4624 2,163 604,7 2738 2133 1,177 6,897
4,5 147,92 1,0883 0,4139 2,416 623,4 2744 2122 1,8821 6,857
5,0 151,84 1,0927 0,3747 2,660 640,1 2749 2109 1,860 6,822
6,0 158,84 1,0117 0,3156 3,169 670,5 2757 2086 1,931 6,761
7,0 164,96 1,1081 0,2728 3,666 697,2 2764 2067 1,992 6,709
8,0 170,42 1,1149 0,2403 4,161 720,9 2769 2048 2,046 6,663
9,0 175,35 1,1213 0,2149 4,654 742,8 2774 2031 2,094 6,623
10,0 179,88 1,1273 0,1946 5,139 762,7 2778 2015 2,138 6,587
11,0 184,05 1,1331 0,1775 5,634 781,1 2781 2000 2,179 6,554
12,0 187,95 1,1385 0,1633 6,124 798,3 2785 1987 2,216 6,523
13,0 191,60 1,1438 0,1512 6,0614 814,5 2787 1973 2,251 6,495
14,0 195,04 1,1490 0,1408 7,103 830,0 2790 1960 2,284 6,469
15,0 198,28 1,1539 0,1317 7,493 844,6 2792 1947 2,314 6,445
16,0 201,36 1,1586 0,1238 8,080 858,3 2793 1935 2,344 6,422
17,0 204,30 1,1632 0,1167 8,569 871,6 2795 1923 2,371 6,400
18,0 207,10 1,1678 0,1104 9,058 884,4 2796 1912 2,397 6,379
19,0 209,78 1,1722 0,1047 9,449 896,6 2798 1901 2,422 6,359
20,0 212,37 1,1766 0,09958 10,041 908,5 2799 1891 2,447 6,340
30,0 233,83 1,2163 0,06665 15,0 1008,3 2804 1796 2,646 6,186
40,0 250,33 1,2520 0,04977 20,09 1087,5 2801 1713 2,796 6,070
50,0 263,91 1,2857 0,03944 25,35 1154,4 2794 1640 2,921 5,973
60,0 275,56 1,3185 0,03243 30,84 1213,9 2785 1570,8 3,027 5,890
70,0 285,80 1,3510 0,02437 36,44 1267,4 2772 1504,9 3,122 5,814
80,0 294,98 1,3838 0,02352 42,52 1317,0 2758 1441,1 3,208 5,745
90,0 303,32 1,4174 0,02048 48,83 1363,7 2743 1379,3 3,287 5,678
100,0 310,96 1,4521 0,01803 55,46 1407,7 2725 1317,0 3,360 5,615
120,0 324,63 1,527 0,01426 70,13 1491,1 2685 1193,5 3,496 5,492
140,0 336,63 1,611 0,01149 87,03 1570,8 2638 1066,9 3,623 5,372
160,0 347,32 1,710 0,00931 107,3 1650 2582 932,0 3,746 5,247
180,0 356,96 1,837 0,00750 133,2 1732 2510 778,2 3,871 5,107
200,0 365,71 2,040 0,00585 170,9 1827 2410 583 4,015 4,928
220,0 373,7 2,730 0,00367 272,5 2016 2168 152 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

Приложенные файлы

  • docx 20033037
    Размер файла: 48 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий