Решение задач «21. Компрессор должен сжимать гелий от 1 ата до 80 ата»,
Техническая физика, физика в Нижнем Новгороде

21. Компрессор должен сжимать гелий от 1 ата до 80 ата. Определить какой будет мощность привода, если сжатие будет одно и 2-х ступенчатым и происходить по адиабате и политропе с n = 1,2. Определить расход воды через зарубашечные пространства цилиндров и холодильники во всех случаях. Повышение температуры воды 10 °С, массовый расход воздуха 0,7 кг/с и его начальная температура 10 °С. Результаты свести в таблицу. 22. Решить предыдущую задачу при условии, что сжиматься будет не воздух, а гелий. 23. Определить предельное давление воздушного одноступенчатого поршневого компрессора, если объём его вредного пространства составляет 2, 3 и 4 % от рабочего объёма компрессора. Начальное давление 0,9 ата, сжатие политропное с показателем политропы 1,30. Как повлияет на результат сжимаемый газ (гелий, аммиак)? Результаты свести в таблицу. 24. Определить состояние водяного пара, если: 1) p = 64 бар, t = 279,8 °С; 4) t = 400 °С, p = 5*107 Па; 2) t = 200 °С, v = 0,1131 м3/кг; 5) p = 1,5*107 Па, t = 400 °С; 3) p = 300 бар, v = 0,009 м3/кг; 6) p = 600 бар, t = 350 °С. 25. Определить количество тепла, затраченного на получение 1 кг пара при p = 150 бар и X = 0,8, если температура питательной воды t = 150 °С. 26. Поршневой ДВС является четырёхтактным и работает по циклу со смешанным подводом тепла. Параметры воздуха на всасывании в двигатель P1 и t1, степень повышения давления ?, степень предварительного расширения ?, степень сжатия ?. Число оборотов коленчатого вала n, число цилиндров двигателя i, диаметр цилиндров d и ход поршня S. Рабочее тело является идеальным газом и обладает свойствами воздуха. Изобразить цикл в P-V и T-S координатах. Определить подводимое и отводимое тепло в цикле, полезную работу, термический к.п.д. (через теплоты и среднеинтегральные температуры), работу сжатия, работу расширения и теоретическую мощность двигателя. (P1 = 1,5 бар, t1 = 40 °С, ? = 1,2, ? = 1,4, ? = 12, n = 100 об/мин, i = 6, d = 500 мм, S = 2000 мм). 27. Рассчитать и сравнить термические к.п.д. циклов ГТУ с подводом теплоты при p = const и V = const для одинаковой предельной температуры циклов 1000 °С, степень сжатия равна в обоих циклах 10, начальное состояние воздуха определяется давлением 1ата и температурой 27 °С. Рабочее тело – воздух. 28. ГТУ работает по циклу с подводом теплоты при p = const; степень повышения давления 5, степень предварительного расширения ? = 3. Начальное состояние рабочего тела - азота определяется давлением p1 = 0,8 бар и температурой t1 = -10 °С. Расcчитать этот цикл без регенерации и с полной регенерацией, сравнить их термический к.п.д. Оба цикла представить в p-V и T-S диаграммах. 29. Решить предыдущую задачу при условии, что рабочее тело – гелий. 30. Определить термический к.п.д. и мощность паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина, при следующих условиях: p1 = 20 бар, t1 = 350 °С и p2 = 0,1 бар. Расход пара Д = 930 кг/час. 31. При модернизации паросиловой установки введён перегрев пара. Определить повышение термического к.п.д. установки, работающей по циклу Ренкина, если до модернизации начальные параметры пара p1 = 12 ата, x1 = 0,97, а после модернизации p1 = 12 ата, t1 = 350 °С. Давление в конденсаторе в обоих случаях p2 = 0,1 ата. Представить цикл паросиловой установки в p-V, T-S и h-S диаграммах. 32. Воздушная холодильная установка имеет холодопроизводительность 3000 МДж/ч. Параметры воздуха на выходе из холодильной машины: p1 = 0,1 МПа и t1 = -20 °С. После сжатия воздух имеет давление 0,4 МПа. Температура окружающей среды 35 °С. Определить температуру воздуха после расширения, мощность компрессора и детандера, холодильный коэффициент. Определить холодильный коэффициент обратного цикла Карно в том же интервале температур. 33. Газовая холодильная установка (хладагент – гелий) имеет хладопроизводительность 2000 МДж/ч. Параметры газа на выходе из холодильной машины: p1 = 0,1 МПа и t1 = -20 °С. После сжатия воздух имеет давление 0,4 МПа. Температура окружающей среды 20 °С. Определить температуру газа после расширения, мощность компрессора и детандера, холодильный коэффициент. Определить холодильный коэффициент обратного цикла Карно в том же интервале температур. 34. Компрессор аммиачной холодильной установки имеет теоретическую мощность 20 кВт. Из компрессора сухой насыщенный пар аммиака при температуре t2 = 50 °С направляется в конденсатор, после которого жидкость расширяется в дроссельном вентиле. Температура испарения аммиака в охлаждаемой среде t1 = -30 °С. Определить хладопроизводительность установки и холодильный коэффициент. 35. Решить предыдущую задачу при условии, что хладагент – хладон-22.