Energy
education

сайт для тех, кто хочет изучать энергетику

Термодинамика и тепломассообмен

Идеальный газ

Основные законы термодинамики

Современная феноменологическая термодинамика является строгой теорией, развиваемой на основе нескольких постулатов. Процессы, происходящие в термодинамических системах, описываются макроскопическими величинами (температура, давление, концентрации компонентов), которые вводятся для описания систем, состоящих из большого числа частиц, и не применимы к отдельным молекулам и атомам, в отличие, например, от величин, вводимых в механике или электродинамике.

Примеры решения задач по теме "Истечение и дросселирование газов и паров"

1. Воздух из резервуара с постоянным давлением $р_1 = 1$ МПа и температурой $t_1 = 15$ °C вытекает в атмосферу через трубку с внутренним диаметром $10$ мм. Найти скорость истечения воздуха и его секундный массовый расход. Атмосферное давление принять равным $0.1$ МПа. Процесс расширения считать адиабатным.

2.Из резервуара, в котором находится кислород с постоянным давлением $р_1 = 5$ МПа, газ вытекает через сужающееся сопло в среду с давлением $p_2 = 4$ МПа. Температура кислорода в резервуаре равна $100$ °С. Определить теоретическую скорость истечения и расход, если площадь выходного сечения сопла $f_2 = 20$ мм2. Найти также скорость истечения кислорода и его расход, если истечение будет происходить в атмосферу. В обоих случаях считать истечение адиабатным. Атмосферное давление принять равным $0.1$ МПа.

3. Определить скорость истечения водяного пара из сужающегося сопла и из сопла Лаваля, если абсолютное давление пара на входе в сопло $р_1 = 3.5$ МПа, температура пара на входе в сопло $t_1 = 300$ °С и давление среды (пара) на выходе из сопла (абсолютное) $p_2=0.1$ МПа. Найти также скорость звука в критическом сечении (т.е. на выходе сужающегося сопла) приняв $К = 1.3$. Вычислить также отношение скоростей, показывающее эффективность использования сопла Лаваля. Истечение считать изоэнтропным.

4. Влажный пар с начальными параметрами $p_1 = 50$ бар и степенью сухости $x_1 = 0.95$ вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением $p_2 = 1$ бар. Найти скорость истечения и состояние пара в конце процесса, а также площадь выходного сечения сопла, если $М = 3$ кг/с.

5. Решить задачу по условию задачи 4 для случая, когда истечение происходит через сужающееся сопло.

6. Водяной пар с параметрами $p_1 = 30$ бар и $t_1 = 300$ °С расширяется адиабатно в сопле Лаваля до давления среды $р_2 = 1$ бар. Определить скорость истечения и параметры пара в выходном сечении сопла. Для сравнения определить скорость истечения в случае, когда используется сужающееся сопло.

7. До какого давления $p_2$ необходимо дросселировать влажный насыщенный пар при $р_1 = 50$ бар и $x_1 = 0.95$, чтобы он стал сухим насыщенным?

8. Влажный насыщенный водяной пар с параметрами: давление $р_1 = 50$ бар и $x = 0.65$ дросселируется до давления $р_2 = 1$ бар. Определить параметры пара после дросселирования. Как изменилась при дросселиравании температура пара?

9. Давление воздуха при движении через вентиль понижается от $р_1 = 0.8$ МПа до $р_2 = 0.6$ МПа. Начальная температура воздуха $t_1 = 20$ °С. Определить изменение температуры и энтропии в рассматриваемом процессе дросселирования.

10. Воздух в количестве $5$ кг при температуре $t_1 = 200$ °С дросселируется от давления $р_1 = 1.2$ МПа до давления $0.7$ МПа. Определить энтальпию воздуха после дросселирования (принимая, что энтальпия его при температуре 0 °С равна нулю) и изменение энтропии в рассматриваемом процессе.