bài tập nhiệt động lực học

Xác định thể tích riêng và khối lượng riêng của khí N2 ở điều kiện tiêu chuẩn vật lý và điều kiện áp suất dư pd = 0,2bar với nhiệt độ t = 127oC.. Một phần năng lượng nhiệt được sinh ra t

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

THÁI NGUYÊN - NĂM 2014

Giảng Viên: Vũ Văn Hải

Bộ Môn : KT MÁY ĐỘNG LỰC Khoa : KT Ô TÔ  MĐL

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

O

p 2,6 bar ; pO2  4, 45 bar 

VËy ¸p suÊt trong b×nh lµ: p p O2 pN2 2, 6 4, 45 7, 05 bar   

a Thµnh phÇn khèi l-îng

2 2

O

i i i

O

i i i i

i

O i

i

i Ni

Bài 4 Xác định thể tích riêng và khối lượng riêng của khí N2 ở điều kiện tiêu chuẩn vật lý và điều kiện

áp suất dư pd = 0,2bar với nhiệt độ t = 127oC Biết áp suất khí quyển 750mmHg

Hướng dẫn giải

- Điều kiện tiêu chuẩn vật lý: po = 760 mmHg; t0 = 0oC

Ở điều kiện tiêu chuẩn vật lý thể tích riêng vo và khối lượng riêng ρo của N2 được xác định từ phương trình trạng thái:

- Ở điều kiện pd = 0,2bar nhiệt độ t = 1270C thể tích riêng v và khối lượng riêng ρ

của N2 cũng được xác định tương tự:

Bài 4 Cho hệ thống như hình bên dưới:

Manomet chỉ 80 kPa, xác định chênh lệch chiều cao h khi lưu chất trong ống hình chữ U?

Hướng dẫn giải

Bài 5

Đo áp suất trong ống dẫn khí bằng chênh lệch chiều cao cột chất

lỏng:

Lưu chất trong ống là Hg có ρHg =13600 kg/m3, đầu ống tiếp xúc với

khí quyển có áp suất pkq=760mmHg Hãy xác định: áp suất trong

ống?

Hướng dẫn giải

Áp suất trong ống: p=pkq+pd=760+15=775mmHg

5

B Phần Sinh viên tự làm

1 Xác định thể tích riêng và khối lượng riêng của khí N2 ở điều kiện tiêu chuẩn và điều kiện áp suất

dư pd = 0,2 bar với nhiệt độ t = 1270C Biết áp suất khí quyển 750mmHg

2 Một bình có thể tích 0,5m3 chứa không khí ở áp suất dư 2 bar, nhiệt độ 200C Lượng không khí cần

thoát ra khỏi bình là bao nhiêu để áp suất trong bình có độ chân không 420 mmHg trong điều kiện

nhiệt độ trong bình coi như không đổi Biết áp suất khí quyển 768 mmHg

3 Một bình thể tích 200 lít chứa 0,2 kg khí N2 áp suất khí quyển là 1 bar Xác định chỉ số áp kế gắn

5 Xác định khối lượng và trọng lượng của không khí trong một phòng có kích thước (6x6x8) m Giả

thiết khối lượng riêng của không khí là 1,16 kg/m3

6 Tại vĩ độ 450 gia tốc trọng trường là một hàm của độ cao z so với mặt nước biển được cho bởi:

g = a – bz; trong đó a = 9,807 m/s2 và b = 3,32.10-6s-2 Xác định chiều cao mà tại đó trọng lực của một

hệ giảm đi 1% ĐS: 29539 m

7 Gia tốc trọng trường giảm theo độ cao từ 9,807 tại mặt nước biển tới 9,767 m/s2 tại độ cao 13000 m

Xác định tỷ lệ % trọng lượng bị giảm tại độ cao 13000 m so với trọng lượng của nó ở mặt nước biển

8 Một phần năng lượng nhiệt được sinh ra trong động cơ ô tô

được giải phóng ra không khí bằng bộ tản nhiệt được làm mát

bằng nước tuần hoàn Bộ tản nhiệt này có thể được phân tích

như là hệ kín hay hệ hở?

9 Một hộp chứa đồ uống tại nhiệt độ phòng được đưa vào tủ

lạnh, sau đó nó bị lạnh đi Hộp đó sẽ được coi là hệ kín hay

hở? Giải thích

10 Một hệ được cho là cân bằng nhiệt động, nhiệt độ và áp

suất có như nhau tại mọi vị trí hay không?

11 Định nghĩa quá trình, nhiệt độ, áp suất và thể tích

12 Nguyên lý cân bằng của trạng thái là gì?

13 Trạng thái của không khí trong phòng được cô lập hoàn toàn về nhiệt độ và áp suất là gì? Giải

thích

14 Quá trình chảy ổn định là gì?

15 Xét một hệ có nhiệt độ là 180F Tính nhiệt độ ở R, K

16 Nhiệt độ của một hệ tăng 150C trong suốt một quá trình cấp nhiệt Trình bày sự tăng này trong K

17 Nhiệt độ của một hệ giảm 150F trong một quá trình làm lạnh Biểu diễn sự giảm đó trong nhiệt độ

K, R và 0C

18 Xét 2 hệ kín A và B Hệ A chứa 3000 kJ năng lượng nhiệt ở 200C trong khi hệ B chứa 200 kJ năng

lượng nhiệt ở 500C Cho hai hệ tiếp xúc với nhau Xác định chiều hướng truyền nhiệt giữa hai hệ

19 Sự khác nhau giữa áp suất dư và áp suất tuyệt đối là gì?

20 Giải thích tại sao một người cảm thấy chảy máu mũi và một người cảm thấy hơi thở ngắn tại độ

cao lớn

21 Một vài người khẳng định rằng áp suất của chất lỏng có khối lượng riêng là hằng số tăng gắp đôi

khi độ sâu tăng gấp đôi Bạn có đồng ý không? Giải thích

Hình bài 8

22 Một hình lập phương bằng thép nhỏ được treo lơ lửng trong nước bằng một sợi dây Nếu chiều dài của các cạnh rất nhỏ Hãy so sánh độ lớn của áp suất trên đỉnh, đáy và ở các mặt của hình hộp đó

23 Nước trong một bình được điều áp bằng không khí, áp suất được đo

bằng áp kế nhiều chất lỏng Xác định áp suất dư của không khí trong bình

nếu h1 = 0,2 m; h2 = 0,3 m; h3 = 0,46 m; nước = 1000 kg/m3; dầu = 850

kg/m3; thủy ngân = 13600 kg/m3

24 Áp suất dư trong một chất lỏng ở độ sâu 3 m là 28 kPa Xác định áp

suất sư ở độ sâu 9 m trong chất lỏng đó

25 Barometer của một người leo núi chỉ 930 mmHg tại điểm bắt đầu của

chuyến đi và 780 mmHg tại điểm kết thúc Không quan tâm đến ảnh hưởng

của độ cao lên gia tốc trọng trường Xác định độ cao mà người đó đã leo

giả thiết không khí có khối lượng riêng là 1,2 kg/m3

28 Một chất khí được chứa trong thiết bị piston-xylanh đứng, không có ma sát, piston có khối lượng 4

kg và diện tích mặt cắt ngang bằng 35 cm2 Một lò xo chịu nén tác dụng một lực 60 N lên piston Nếu

áp suất khí quyển là 95 kPa Xác định áp suất bên trong xylanh

của không khí trong bình ĐS 130 kPa

31 Một áp kế thủy ngân được nối với một ống dẫn để đo áp suất bên trong, độ chênh mực thủy ngân

7

b) xác định áp suất tuyệt đối trong ống

32 Lặp lại bài 31 với chiều cao của cột thủy ngân là 45 mm

33 Áp suất máu thường được đo bằng một thiết bị có một miếng vải phủ kín chứa không khí và một máy đo áp kế quấn vòng quanh cánh tay bên trên của người Sử dụng áp kế thủy ngân và 1 ống nghe

Áp suất lớn nhất khi tim bơm máu và nhỏ nhất khi nghỉ được đo bằng mmHg Hai áp suất này của 1 người khỏe mạnh vào khoảng 120 mmHg và 80 mmHg (120/80) Biểu diễn 2 áp suất đó bằng kPa, mét cột nước

34 Áp suất máu lớn nhất của một cánh tay người khỏe mạnh là 120 mm Hg Nếu một ống thẳng đứng được thông với khí quyển và nối với tĩnh mạnh trong cánh tay Xác định chiều cao của cột máu sẽ tăng lên trong ống Biết máu = 1050 kg/m3

35 Xét một người đàn ông cao 1,80 m đứng ở dưới nước và ngập hoàn toàn trong nước Xác định áp suất tác dụng lên đầu và ngón chân của người đó (kPa)

36 Xét một ống hình chữ U, hai đầu thông với khí quyển Nước được rót vào một đầu và dầu (nhẹ hơn

 = 790 kg/m3) được rót vào đầu còn lại Ở một đầu nước cao 70 cm trong khi đầu kia chứa cả dầu và nước với chiều cao của dầu bằng 4 lần chiều cao của nước Xác định chiều cao của dầu và nước

37 Một thiết bị năng ô tô đầu ra có đường kính 30 cm và nâng ô tô lên tới 2000 kg Xác định áp suất

dư trong thiết bị đó

38 Áp suất dư của không khí trong một bình (hình 38) được đo là 80 kPa Xác định chiều cao của cột thủy ngân

39 Lặp lại bài 37 với áp suất dư là 40 kPa

40 Trên đỉnh của một thùng chứa nước được chia thành 2 phần (hình 40) Một chất lỏng chưa biết khối lượng riêng được rót vào một phía và được cân bằng với nước ở phần còn lại Dựa trên chiều cao cột chất lỏng cuối cùng như hình vẽ xác định khối lượng riêng của chất lỏng Giả thiết 2 chất lỏng

không chộn lẫn vào nhau

41 Xét 1 áp kế 2 chất lỏng được nối với 1 ống không khí (hình 41) Nếu trọng lượng riêng của chất lỏng 1 là 13,55, xác định trọng lượng riêng của chất lỏng 2 Biết áp suất tuyệt đối của không khí bằng

76 kPa, áp suất khí quyển bằng 100 kPa ĐS 1,336

tích rO2=21%, rN2=79% Xác định phân tử lượng  của

hỗn hợp, hằng số chất khí của hỗn hợp và phân áp suất

của O2 và N2 trong hỗn hợp khi áp suất của hỗn hợp là 10

9

Bài 4:

Chương 2: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT VÀ CÁC QUÁ TRèNH

NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ Lí TƯỞNG

A Hướng dẫn giải một số bài tập

Bài 1

Trong bình kín có thể tích V = 300 lớt chứa không khí ở áp suất p = 6at và nhiệt độ t = 200

C Hỏi nhiệt l-ợng cần thiết để năng nhiệt độ của không khí lên 1200C là bao nhiêu khi ta coi không khí là khí lý t-ởng có 2 nguyên tử

pV

G 2,1 ; (120 20) 151 ( )

29

9,201,

Bài 2:

Một l-ợng CO2 có thể tích V = 1,1 m3 ở nhiệt độ t = 1100C Ng-ời ta tiến hành quá trình là mát đẳng áp

ở áp suất p = 2 bar, nó nhả ra 1 nhiệt l-ợng là 180000 J

Xác định nhiệt độ cuối, thể tích cuối và công của quá trình (T2, V2, L =?)

a Số mũ đa biến của quỏ trỡnh

b Cụng và nhiệt lượng trao đổi của quỏ trỡnh Nhận xột?

Hướng dẫn giải

U = 60 kJ; W = -85 kJ; n = 1,2; V1 = 0,85 m3; p2 = 3,543 bar; V2 = 0,52778 m3; Q2 = -26 kJ

Bài 4 Khảo sỏt 1,2 kg khụng khớ ban đầu cú ỏp suất p1 = 7,2 bar, nhiệt độ t1=800C được gión nở đa biến đến trạng thỏi 2 cú ỏp suất p2 = 1,1 bar, thể tớch V2=0,95 m3 Hóy xỏc định:

a Số mũ đa biến của quỏ trỡnh đang khảo sỏt

b Tớnh cụng thay đổi thể tớch và nhiệt lượng trao đổi của quỏ trỡnh

11

Hướng dẫn giải

Bài 6 Khảo sát một khối không khí lúc ban đầu có V1 = 120 lít, t1 = 35oC và p1 = 2 bar Sau khi tiến hành một quá trình, người ta thấy nhiệt độ của không khí là t2 = 70oC Xác định công và nhiệt lượng trao đổi giữa khối không khí đang khảo sát và môi trường bên ngoài, đồng thời vẽ đường biểu diễn các quá trình đang khảo sát trên cùng đồ thị p – v tương ứng với các trường hợp sau:

1 Quá trình khảo sát là đẳng áp

2 Quá trình khảo sát là đẳng tích

3 Quá trình khảo sát là đoạn nhiệt

4 Quá trình khảo sát là đa biến với n = 1,25

Hướng dẫn giải

B Phần Sinh viên tự làm

1 Định luật nhiệt động một? Bản chất và ứng dụng của định luật?

2 Khái niệm quá trình nhiệt động? Quá trình cân bằng? Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch?

3 Hình thái của năng lượng? Các phương pháp xác định nhiệt và công? Đặc điểm của từng phương pháp? Phân biệt rõ khi nào nên dùng phương pháp xác định nhiệt theo nhiệt dung riêng và theo biến thiên entropi?

4 Tại sao với mọi quá trình nhiệt động du=Cvdt, di=Cpdt? Đối với khí thực có thể dùng công thức này được không? Tại sao?

5 Biết nhiệt dung riêng trung bình từ 0oC đến 1500oC của một chất khí Ctb= 1,024+0,00008855t, kJ/kg.K Xác định nhiệt dung riêng trung bình của chất khí đó trong khoảng nhiệt độ từ t1=200oC đến

7 Một bình kín thể tích V =0,105 m3 chứa không khí ở áp suất đầu p1=2bar, nhiệt độ t1=30oC Người

ta cung cấp cho không khí trong bình lượng nhiệt 16 kJ Xác định nhiệt độ cuối, áp suất cuối quá trình

và lượng biến thiên entropi của không khí

Trả lời: Q=L12= 960(kJ); s=3,28 kJ/kg.oK

10 Không khí được nén đoạn nhiệt trong máy nén từ áp suất p1=1 at đến p2=8 at Hãy xác định các thông số trạng thái của không khí sau khi nén và công kỹ thuật của quá trình nén với 1kg không khí, nếu biết nhiệt độ không khí trước khi nén t1=150C

Trả lời: v 2 =0,1906 m 3 /kg; t 2 =249 0C; l=-167,5 kJ/kg ; l kt = -234,5 kJ/kg

11 Trong một xylanh có pittong chuyển động không ma sát chứa khí CH4, áp suất 2 at, nhiệt độ 270

C, thể tích ban đầu 0,02 m3

Người ta tiến hành quá trình nén đẳng nhiệt trong hai trường hợp:

a Thể tích giảm 10 lần

b áp suất tăng 5 lần

- Tính công tiêu hao trong quá trình nén, nhiệt lượng thải ra môi trường

- Biểu diễn quá trình trên đồ thị p-v và T-s

- Biểu diễn diện tích trên đồ thị phần công và nhiệt đó

Chương III ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ 2

1 Chu trình thuận chiều là gì ? Hiệu quả và cách đánh giá chu trình ?

2 Chu trình ngược chiều là gì ? Hiệu quả và cách đánh giá chu trình ?

3 So sánh sự khác nhau giữa chu trình thuận chiều và chu trình ngược chiều ?

4 Trình bày công thức xác định hiệu suất nhiệt của chu trình Carnot thuận chiều?

5 Trình bày công thức xác định hệ số làm lạnh của chu trình Carnot ngược chiều?

Chương IV CHẤT THUẦN KHIẾT

Các chất tinh khiết, các quá trình thay đổi pha, đồ thị đặc tính

1 Nước đá có phải là chất tinh khiết không? Tại sao

2 Sự khác nhau giữa chất lỏng bão hòa và chất lỏng là gì?

3 Sự khác nhau giữa hơi bão hòa và hơi quá nhiệt là gì?

4 Có phải nước sôi ở nhiệt độ cao hơn khi áp suất cao hơn? Giải thích

5 Nếu áp suất của một chất tăng trong suốt quá trình sôi, nhiệt độ cũng sẽ tăng lên hay không hay nhiệt độ vẫn duy trì không đổi? tại sao?

6 Sự khác nhau giữa điểm tới hạn và điểm ba thể

7 Có thể có hơi nước ở nhiệt độ -100C hay không?

8 Một ông chồng đang hầm thịt bò cho gia đình anh ta trong một chiếc nồi:

(a) chiếc nồi không đậy nắp

(b) đậy nắp nhẹ

(c) đậy nắp nặng

Hỏi trường hợp nào thời gian nấu sẽ là nhỏ nhất? tại sao?

9 Nêu các bước tính toán khí thực Hãy so sánh công thức tính độ biến thiên nội năng, entanpi, công

và nhiệt của khí lý tưởng với khí thực?

Các bảng đặc tính

1 Loại ấm nào thì một lượng nước xác định sẽ sôi ở nhiệt độ cao hơn: ấm cao và hẹp hoặc ấm ngắn và rộng? giải thích

2 Một chiếc nồi rất vừa với chiếc vung, chúng thường bị dính vào nhau khi nấu và nó trở nên rất khó

để mở nắp khi nồi nguội lại Giải thích tại sao hiện tượng này xảy ra và bạn sẽ làm gì để mở chiếc nắp đó?

3 Năm 1775, Tiến sỹ William Cullen đã làm đá ở Scotland bằng cách hút không khí ở trong một bình nước Giải thích nguyên lý hoạt động của thiết bị đó và thảo luận xem làm thế nào để cho quá trình này hiệu quả hơn

4 Có đúng hay không lượng nhiệt hấp thụ khi 1 kg nước lỏng bão hòa sôi ở 1000C bằng lượng nhiệt giải phóng khi 1 kg hơi nước bão hòa ngưng tụ ở 1000

C?

5 Có đúng hay không khi bay hơi 1 kg nước lỏng bão hòa ở 1000C thì tiêu tốn nhiều năng lượng hơn ở

1200C?

6 Độ khô x là gì? Nó có ý nghĩa gì trong vùng hơi quá nhiệt ?

7 Bay hơi hoàn toàn 1 kg nước lỏng bão hòa ở áp suất 1 atm và bay hơi hoàn toàn 1 kg nước lỏng bão hòa ở áp suất 8 atm thì quá trình nào yêu cầu nhiều năng lượng hơn?

8 Nhiệt ẩn hóa hơi có thay đổi với áp suất hay không? Thay đổi như thế nào?

9 Khi không có bảng chất lỏng, làm thế nào để xác định thể tích riêng của một chất lỏng ở một áp suất

và nhiệt độ cho trước

10 Hoàn thành bảng sau đây cho nước

Hơi bão hòa

15

11 Hoàn thành bảng sau cho nước

(a) áp suất của hơi

(b) độ khô x của hỗn hợp bão hòa

(c) khối lượng riêng của hỗn hợp

13 Hơi bão hòa phát sinh từ tuabin của nhà máy điện hơi nước ở 300C ngưng tụ ở bên ngoài của một ống có đường kính ngoài là 3 cm, chiều dài 25 cm với tỷ lệ 45 kg/h Xác định tốc độ truyền nhiệt (kJ/s)

từ hơi tới nước lạnh chuyển động trong ống

14 Một nồi nấu có đường kính trong là 20 cm chứa đầy nước và được đậy bằng một chiếc vung nặng 4

kg Nếu áp suất khí quyển tại đó là 101 kPa, xác định nhiệt độ mà nước bắt đầu sôi khi đun nóng

15 Nước đang được đun trong một thiết bị xy lanh pít tông được đặt đứng, pít tông có khối lượng 20

kg và diện tích mặt cắt ngang là 100 cm2 Nếu áp suất khí quyển tại đó là 100 kPa, xác định nhiệt độ

mà nước bắt đầu sôi

16 Một thiết bị xy lanh pít tông chứa 0,3 m3 nước và 0,9 m3 hơi nước trong trạng thái cân bằng ở 800 kPa Nhiệt được truyền ở áp suất không đổi đến tận khi nhiệt độ đạt đến 3500

C

(a) nhiệt độ ban đầu của nước bằng bao nhiêu?

(b) xác định tổng khối lượng của nước?

(c) Tính thể tích cuối

17 Một thiết bị xy lanh pít tông ban đầu chứa 50 lít nước ở 400C và 200 kPa Nhiệt được truyền đẳng

áp cho nước đến khi toàn bộ chất lỏng hay hơi

(a) khối lượng của nước bằng bao nhiêu?

(b) Nhiệt độ cuối cùng là bao nhiêu?

(c) xác định tổng enthalpy thay đổi

18 Xác định thể tích riêng, nội năng và enthalpy của nước lỏng ở 1000C và 15 MPa Sử dụng phương pháp xấp xỉ chất lỏng bão hòa So sánh những gía trị này với những gía trị thu được từ bảng chất lỏng

Hình 14

19 Một thiết bị xy lanh pít tông chứa 0,8 kg hơi nước ở 3000C và 1 MPa Hơi được làm lạnh đẳng áp tới khi một nửa hơi ngưng tụ

(a) chỉ ra quá trình này trên đồ thị T-v

(b) tìm nhiệt độ cuối

(c) xác định sự thay đổi thể tích

20 Một bình cứng chứa hơi nước ở 2500C và không biết áp suất Khi bình được làm lạnh tới 1500

C thì hơi đó bắt đầu ngưng tụ Hãy ước lượng áp suất đầu ở trong bình

21 Nước được đun trong một chiếc nồi có đậy một chiếc vung không khít ở một vị trí nhất định Nhiệt được cung cấp cho nồi bởi một điện trở có công suất 2 kW Người ta quan sát thấy rằng lượng nước ở trong nồi giảm khoảng 1,19 kg trong thời gian 30 phút Nếu cho rằng 75% lượng điện tiêu thụ bởi điện trở được truyền cho nước dưới dạng nhiệt, xác định áp suất khí quyển tại vị trí đó

22 Một thiết bị xy lanh pít tông chứa hơi nước ở 3,5 MPa, quá nhiệt 50C Bây giờ hơi bị mất nhiệt ra ngoài môi trường xung quanh và pít tông chuyển động xuống dưới tới một điểm mà ở đó xylanh chứa nước bão hòa Quá trình làm lạnh vẫn tiếp tục đến khi xylanh chứa nước ở 2000C Xác định:

(a) nhiệt độ ban đầu

(b) sự thay đổi enthalpy trên một đơn vị khối lượng của hơi vào lúc pít tông chạm vào điểm dừng lần đầu tiên

(c) áp suất cuối và độ khô (nếu là hỗn hợp lỏng-hơi bão hòa)

23 Quá trình cháy trong một động cơ xăng có thể được xấp xỉ bằng một quá trình cấp nhiệt đẳng tích

Hỗn hợp không khí – nhiên liệu tồn tại trong xylanh trước quá trình cháy và các khí cháy sau đó có thể được xấp xỉ như khí lý tưởng Trong một động cơ xăng, điều kiện trong xylanh là 18 MPa và 4500

C trước quá trình cháy và 13000C sau quá trình cháy Xác định áp suất ở cuối quá trình cháy (lấy xấp xỉ k=1,4)

24 Một bình cứng chứa khí lý tưởng ở 300 kPa và 600K, 1/2 lượng hơi đó được tháo ra khỏi bình và khí ở cuối quá trình này có áp suất là 100 kPa Xác định:

(a) nhiệt độ cuối của chất khí

(b) áp suất cuối nếu không có một khối lượng nào được tháo ra khỏi bình và nhiệt độ cuối của quá trình bằng nhiệt độ cuối được tính toán ở ý trên

25 Khí CO2 ở áp suất 3 MPa và nhiệt độ 500K chảy đều đều vào một chiếc ống với tỷ lệ 0,4 kmol/s xác định:

- thể tích và lưu lượng khối lượng, mật độ CO2 ở trạng thái đầu vào của ống

- nếu CO2 được làm lạnh đẳng áp khi khí chảy qua ống, do đó nhiệt độ của nó giảm xuống 450K ở đầu

ra Tính lưu lượng thể tích ở đầu ra của ống

26 Quá trình cháy trong động cơ Diesel có thể được mô hình quá trình cấp nhiệt đẳng áp với không khí trong xylanh trước và sau quá trình cháy Xem động cơ diesel với điều kiện trong xylanh là nhiệt

độ 950K và thể tích 75 cm3

trước quá trình cháy và 150 cm3 sau khi cháy Động cơ hoạt động với tỷ lệ không khí – nhiên liệu là 22 kg không khí /kg nhiên liệu Xác định nhiệt độ sau quá trình cháy

27 Áp suất dư của một lốp xe đo được là 200 kPa trước khi đi dã ngoại và 220 kPa sau khi đi dã ngoại

ở một nơi có áp suất khí quyển là 90 kPa Cho rằng thể tích của lốp ô tô là không đổi và bằng 0,035

17

28 1kg nước ở áp suất 1 bar, nhiệt độ 20oC được đốt nóng đến 200oC trong điều kiện áp suất không đổi Xác định nhiệt lượng q1 đốt nóng nước ban đầu đến nhiệt độ sôi, nhiệt lượng q2 biến nước sôi thành hơi bão hoà khô, nhiệt lượng q3 biến hơi bão hoà khô thành hơi quá nhiệt và nhiệt lượng q biến

nước ban đầu thành hơi ở trạng thái cuối

29 Xylanh có đường kính d = 400 mm chứa không khí có thể tích 0,08 m3, áp suất 3,06 at, nhiệt độ

15oC Nếu không khí nhận nhiệt trong điều kiện pistông chưa kịp dịch chuyển và nhiệt độ không khí tăng tới 3980C Xác định lực tác dụng lên mặt pistông, khối lượng không khí có trong xylanh, nhiệt

lượng cung cấp, lượng biến đổi entanpi

30 Đốt nóng 1 kg không khí trong điều kiện áp suất không đổi p = 2 bar từ nhiệt độ 20oC đến 1100

C Tính thể tích cuối, nhiệt lượng, công thay đổi thể tích, lượng thay đổi nội năng và entrôpi

30 Khi nén đẳng nhiệt 4 kg chất khí có hằng số khí R = 189 J/kg.K từ áp suất 2 at đến 5,4 at, cần thải một lượng nhiệt 378 kJ (coi là khí lý tưởng) Xác định nhiệt độ của quá trình, thể tích cuối cùng của chất khí đó

31 Không khí có thể tích 2,48 m3, nhiệt độ 15o

C, áp suất 1 bar, khi bị nén đoạn nhiệt không khí nhận công thay đổi thể tích 471kJ Xác định nhiệt độ cuối, sự thay đổi nội năng và entanpi

32,2kg khí O2 thực hiện quá trình đa biến với chỉ số mũ đa biến n = 1,2 từ nhiệt độ t1 = 270C đến t2 =

5370C Xác định biến đổi entrôpi, lượng nhiệt của quá trình, biến đổi nội năng, công thay đổi thể tích

và công kỹ thuật của quá trình

33 Xác định số mũ đa biến khi quá trình đa biến thay đổi từ áp suất 0,001at, nhiệt độ –730C đến áp suất 1000 at, nhiệt độ 1720

C

34 Hơi nước bão hoà ẩm ở áp suất p = 2 bar, độ khô x = 0,9 Hãy xác định các giá trị thể tích riêng vx, entanpi ix, entrôpi sx, nội năng ux bằng bảng số và sử dụng đồ thị i-s của hơi nước

35 Một bình thể tích V=0,035m3 chứa 5kg hơi nước bão hoà ẩm Nhiệt độ trong bình 3100C Xác định

độ khô của hơi nước trong bình

36 Bao hơi của hơi lò hơi có thể tích V = 9 m3 Một phần ba thể tích đó chứa đầy hơi bão hoà khô, phần còn lại chứa nước sôi áp suất trong bao hơi p = 100 bar Xác định lượng nước sôi, lượng hơi bão hoà và độ khô

37 Một lượng hơi nước bão hoà ẩm từ tuabin đi vào bình ngưng G=200kg/s ở độ khô x = 0,872 Xác định lưu lượng thể tích của hơi bão hoà ẩm vào bình ngưng, nếu biết áp kế của bình ngưng chỉ 720 tor

và áp suất khí quyển chọn 1bar

38 Bao hơi của lò hơi có thể tích V=12m3 chứa lượng nước sôi và hơi có khối lượng G=1800 kg ở áp suất p =110 bar Xác định lượng nước sôi và lượng hơi bão hoà khô trong bao hơi

39 Một bình có thể tích V = 0,5m3 chứa đầy hơi bão hoà khô ở áp suất p=1,5bar Khi để ra ngoài trời bình đó nguội đi và có nhiệt độ t2=300C Xác định lượng nhiệt toả ra và trạng thái cuối của hơi trong bình

Bài 40: Một lượng hơi nước bão hoà ẩm G = 25 kg/s ở áp suất p = 0,05 bar và độ khô x1 = 0,83 từ tuabin đi vào bình ngưng Hơi trong bình ngưng tụ trong điều kiện áp suất không đổi tạo thành chất lỏng Hãy xác định lượng nước làm mát cần thiết cho bình ngưng, nếu biết nhiệt độ nước làm mát vào

t1 = 22oC, nhiệt độ ra t2 = 27oC

C Một số bài tập tiếng Anh

Answer: 203°C

Bài 7:

19

Chương V MỘT SỐ QUÁ TRÌNH CỦA KHÍ VÀ HƠI Câu hỏi lý thuyết

1 Các giả thiết khi nghiên cứu dòng lưu động?

2 Trình bày quá trình đoạn nhiệt?

3 Xây dựng biểu thức xác định nhiệt độ của hỗn hợp khí lý tưởng trong thể tích cho trước?

4 Xây dựng biểu thức xác định nhiệt độ của hỗn hợp khí lý tưởng trong quá trình hỗn hợp theo dòng?

5 Xây dựng biểu thức xác định nhiệt độ của hỗn hợp khí lý tưởng khi nạp vào thể tích cho trước?

6 Xây dựng biểu thức xác định tốc độ tại cửa ra của ống tăng tốc nhỏ dần cho trường hợp môi chất là

2 Không khí có thông số (p1, t1) = (64 bar, 270C) đi vào ống tăng tốc nhỏ dần với đường kính bé nhất

d2 = 5 mm để phun vào môi trường có p2 = 35 bar Xác định tốc độ tại của ra và lưu lượng của không

khí? ĐS 2 = 309 m/s; G = 0,294 kg/s

3 Khí O2 ở trạng thái (p1, t1) = (8 bar, 1270C) với 7200 kg/h đi vào ống tăng tốc hỗn hợp để phun vào môi trường có p2 = 1 bar Xác định tốc độ tới hạn k, đường kính tiết diện bé nhất, tốc độ tại của ra 2

và đường kính d2. ĐS: k = 348 m/s; 2 = 571 m/s; d min = 39 mm; d 2 = 51 mm

4 Hơi nước ở trạng thái (p1, t1) = (20 bar, 4000C) đi vào ống tăng tốc hỗn hợp phun vào môi trường có

áp suất p2 = 6 bar Xác định tốc độ tại tiết diện bé nhất và tại cửa ra ĐS: k = 537 m/s; 2 = 719 m/s

5 Hơi nước ở trạng thái (p1, t1) = (20 bar, 3000C) đi qua ống tăng tốc nhỏ dần vào môi trường trong hai trường hợp; a p2 = 12 bar; b p2 = 8 bar

Xác định tốc độ tại của ra trong hai trường hợp trên ĐS: a 2 = 465 m/s; b 2 = k = 674 m/s

6 Một bình có thể tích V = 1 m3 có vách ngăn chia đôi Một bên chứa 1kg khí O2 ở nhiệt độ 270C, nửa còn lại chứa 1kg khí N2 ở nhiệt độ 1270C Sau khi tháo vách ngăn hãy xác định: Nhiệt độ, hằng số chất

khí và áp suất của hỗn hợp ĐS: t = 81 0 C; R = 278,37 J/kg.K; p = 1,97 bar

7 Một bình có thể tích V = 2 m3 có vách ngăn chia thành 2 phần có thể tích bằng nhau Một bên chứa khí O2 ở nhiệt độ 270C, áp suất 3 bar, nửa còn lại chứa 1kg khí CH4 ở nhiệt độ 1270C Sau khi tháo vách ngăn hãy xác định: Nhiệt độ, hằng số chất khí và áp suất của hỗn hợp

8 Một bình kín thể tích 2000 lít chứa 10 kg N2 ở nhiệt độ 270C được nạp thêm một dòng O2 có nhiệt

độ 1270C Sau khi nạp hỗn hợp trong bình có khối lượng 15 kg hãy xác định: Nhiệt độ, hằng số chất

10 Một dòng không khí có khối lượng 10 kg ở nhiệt độ 1270C, được nạp vào một bình có thể tích 10

m3 chứa sẵn không khí ở áp suất 1 bar và nhiệt độ 270C Hãy xác định thông số trạng thái của hỗn hợp