Đề thi giữa kì môn nhiệt động lực học kĩ thuật có đáp án

Trong quá trình giãn nở nội năng của khối khí giảm đi một lượng là 255kJ.. Xác định nhiệt lượng trao đổi và độ biến thiên nhiệt độ của quá trình... Xác định áp suất p2, nhiệt độ t2 và cô

Trang 1

1/ Ki m tra gi a HK II 2007-2008 (27/3/2008)

Th i gian : 45 phút -

Bài 1 (8 điểm)

Một hỗn hợp khí lý tưởng gồm có 0,35kg N 2 ; 0,125kg O 2 và 0,025kg CO 2

Ở trạng thái ban đầu hỗn hợp có nhiệt độ là 37 0 C và thể tích là 300lít Sau khi

thực hiện quá trình nén đa biến với số mũ n = 1,25 thì nhiệt độ hỗn hợp tăng thêm 800 C Xác định:

1 Áp suất hỗn hợp sau khi nén,

2 Số mũ đoạn nhiệt,

3 Nhiệt lượng trao đổi của quá trình

Bài 2 (2điểm)

Cho 2,5kg khí Mêtan (CH4) giãn nở người ta nhận được một công thay đổi thể

tích là 650kJ Trong quá trình giãn nở nội năng của khối khí giảm đi một lượng là 255kJ Xác định nhiệt lượng trao đổi và độ biến thiên nhiệt độ của quá trình

ĐÁP ÁN

Bài 1 (8 điểm)

kg5,0025,0125,035,0G

GG

7,05,0

35,0G

G

gN2 = N2 = =

25,05,0

125,0G

025,0GG

gCO2 = CO2 = =

Trang 2

,2944

05,032

25,028

7,0

1g

1

n 1

i i i

++

=μ

,0

27337456,29

8314.5,0V

27

273117p

.T

T

25 , 1 1

1 n n

,144

18,4.9.05,032

18,4.7.25,028

18,4.7.7,0cgc

n

1

i

p i

=

kJ/kgK719

,044

18,4.7.05,032

18,4.5.25,028

18,4.5.7,0cgc

n

1

i

v i

=

395,1719,0

00285,1c

395,125,1719,0.5,0tt1n

knGc

255Gc

Ut

t

v 1

=

Δ

Trang 3

2/ ĐỀ THI GIỮA HỌC KỲ I (07-08) – DỰ THÍNH

Môn thi : NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT

Ngày thi : 24/11/2007 Thời gian : 45 phút

(Sinh viên được phép sử dụng tài liệu)

Khảo sát một hỗn hợp khí lý tưởng gồm 3 khí CO2, N2, O2 có thành phần thể tích lần lượt là 0,05; 0,2; 0,75 Ban đầu hỗn hợp có áp suất p1 = 4 bar, thể tích V1 = 0,2 m3, nhiệt độ t1 = 80 0C được cho giãn nở đến khi thể tích tăng 1,75 lần so với ban đầu

Xác định áp suất p2, nhiệt độ t2 và công thay đổi thể tích lần lượt theo các trường hợp sau:

1 Giãn nở theo quá trình đẳng nhiệt,

2 Giãn nở theo quá trình đoạn nhiệt,

3 Giãn nở theo quá trình đa biến với n = 1,25

4 Biểu diễn 3 trường hợp này trên cùng 1 đồ thị p – v và nhận xét công trao đổi trong 3 trường hợp

-

Trang 4

Đáp án

1 Đẳng nhiệt:

C80t

t2 = 1= 0

2857,275,1

T2 = 283 , 4K

157,40

=

tt

Trang 5

3/ ĐỀ THI GIỮA HỌC KỲ II (06-07) – DỰ THÍNH

Có 0,5 kg không khí ở trạng thái ban đầu có áp suất p1 = 302kPa, nhiệt độ

t1 = 3500C được làm lạnh theo quá trình đẳng tích đến trạng thái 2 có áp suất

p2 = 100 kPa, sau đó được giãn nở với áp suất không đổi đến trạng thái 3 rồi được nén đẳng nhiệt để trở về trạng thái ban đầu

1 Biểu diễn các quá trình trên cùng một đồ thị p – v

2 Xác định các thông số trạng thái (p, v, T) tại 1, 2, 3

Tính: độ biến thiên nội năng, độ biến thiên entanpy, độ biến thiên

entropy, công thay đổi thể tích, nhiệt lượng trao đổi của các quá trình -

Trang 6

4/ ĐỀ KIỂM TRA HỌC KỲ II (06-07)

(Sinh viên được phép sử dụng tài liệu) -

Khảo sát một hỗn hợp bao gồm các chất khí CO2 và N2 Cho biết:

- Thành phần khối lượng của khí CO2 là 0,65

- Lúc ban đầu nhiệt độ, áp suất và thể tích của hỗn hợp lần lượt là 40o C , 2bar và 175lít

- Sau khi tiến hành một quá trình, nhiệt độ và áp suất của hỗn hợp lần lượt là 80o C và 3bar

a Xác định phân áp suất của mỗi thành phần tại trạng thái đầu và trạng thái cuối

b Xác định công và nhiệt lượng trao đổi giữa hệ thống và môi trường

c Kiểm tra định luật 1

-

Trang 7

n

→ Hệ thống nhận công

Nhiệt lượng trao đổi:

( ) 3,0144371

→ Hệ thống nhận nhiệt

3 Kiểm tra định luật 1:

(T T ) 0,493157.0,6935.(80 40) 13,68017c

Trang 8

5/ ĐỀ THI GIỮA HỌC KỲ III (06-07)

Khảo sát một hệ thống nhiệt động làm việc với chất môi giới là không khí

Từ trạng thái ban đầu có p1 = 1 bar, t1 = 300C, V1 = 0,007 m3 không khí được nén theo quá trình đoạn nhiệt đến trạng thái 2 có V2 = 0,001 m3 Sau đó không khí được cấp nhiệt theo quá trình đẳng tích đến trạng thái 3 có áp suất p3 = 24 bar rồi giãn nở sinh công theo quá trình đoạn nhiệt đến trạng thái 4 có nhiệt độ

t4 = 2040C

1 Xác định các thông số (p, V, T) tại các điểm 1, 2, 3, 4

2 Xác định nhiệt lượng cấp cho quá trình 2 – 3 và công sinh ra của quá trình 3 – 4,

3 Biểu diễn tất cả các quá trình trên cùng đồ thị p – v

,0

007,0.1V

VppV

Vp

2

1 1 2 k

2

1 1

007,027330V

VTTV

VT

2

1 1 2

1 k

2

1 1

Trang 9

24T

p

pTp

pT

T

2 2

3 3 2

3 2

1039.001,0T

T.VVT

TV

1 1

k 1

4

3 3 4

1 k 1

4

3 3

477.24T

T.ppT

Tp

4 , 1 1

k k

3

4 3 4 1 k k

3

4 3

831410 .0,007RT

VpGGRT

V

1

1 1 1

TGcU

536,424,3.4,1L.k

-

Trang 10

6/ ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ II (2005-2006)

(Sinh viên được phép sử dụng tài liệu) Sinh viên chọn làm 1 bài trong 2 bài dưới đây:

Bài 1

Một bình chứa không khí có thể tích V = 3,5 m 3; ban đầu nhiệt độ t 1 = 32

0 C,

áp kế trên bình chỉ 0,5 bar Người ta nạp thêm vào bình 20 kg không khí thì thấy

nhiệt độ trong bình tăng thêm 48 0 C Xác định:

1 Số chỉ của áp kế sau khi nạp

2 Sau khi nạp xong người ta làm lạnh bình bằng cách lấy đi một nhiệt lượng là

760 kJ Xác định nhiệt độ không khí và số chỉ áp kế sau khi làm lạnh

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

Cho áp suất khí quyển p kq = 100 kPa

Bài 2

Khảo sát một khối CO 2 lúc ban đầu có V 1 = 20 lít, p1 = 3 bar và t1 = 45 0 C Sau khi cấp vào một công 0,5 kJ người ta thấy hệ thống nhả ra một nhiệt lượng là 0,25 kJ và tiến đến trạng thái 2 (có áp suất p2 và nhiệt độ t2) Xác định áp suất và nhiệt độ của khối khí tại trạng thái 2, nói rõ đặc điểm của quá trình đang khảo sát

-

Trang 11

531051RT

VpGRTG

V

p

5 1

1 1 1

7517825

3

2738029

831426V

RTGpRTG

Áp kế chỉ: p 2 =p2 −pkq =7,52−1=6,52 bar

Nhiệt độ không khí sau khi làm lạnh:

29

184526

760t

cG

Qt

ttcG

v 2 3 2

3 v

,

=+

−

=+

3

273443929

831426V

RTGpRTG

V

,

Trang 12

T R

V p

=

318 8314

44 02 , 0 10

kn

44.500

44.25,0

−

= -3,766932 K

Trang 13

) T / T log(

1 2

1

2 = 0,1363891

1363891 ,

Trang 14

Bài 1 (5 điểm)

Một piston-xylanh bên trong chứa một khí lý tưởng ở trạng thái ban đầu có p 1 =

0,5 MPa, V1 = 100 lít được giãn nở từ từ đến trạng thái 2 có V2 = 250 lít Giữa áp

suất và thể tích có quan hệ pVn = const Xác định công giãn nở của khối khí trong

các trường hợp sau:

Khảo sát một lò hơi có năng suất G = 40 kg/s Cho biết quá trình cấp nhiệt

trong lò hơi là đẳng áp từ trạng thái ban đầu có p 1 = 100 bar, t1 = 160 0

C đến trạng thái 2 có

t 2 = 550 0 C Xác định:

1 Entanpy, entropy của nước và hơi nước ở trạng thái đầu và cuối

2 Công suất nhiệt cung cấp cho lò hơi (kW)

3 Biểu diễn quá trình trên đồ thị p – v, T – s

-

CHÚ Ý: SINH VIÊN NỘP LẠI ĐỀ THI

Trang 15

ĐÁP ÁN

Bài 1

1 Trường hợp: n = 1,35

45,125

,0

1,0.5V

V.ppV

Vp

2

1 1 2 n

2

1 1

,11

10.1,0.525,0.45,1n

1

VpVp

L

5 1

1 2 2

,0

25,0ln.1,0.10.5V

VlnVp

1

2 1 1

cấp (quá trình đẳng áp)

Trang 17

8/ ĐỀ THI GIỮA HỌC KỲ Môn thi : NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT

(Sinh viên được phép sử dụng tài liệu & máy tính) Bài 1: Cho hỗn hợp khí lý tưởng gồm 2 khí O 2 và khí A Biết khối lượng và thành phần khối lượng của khí O 2 trong hỗn hợp là 1,5kg và 30% Thể tích, nhiệt độ và áp suất của hỗn hợp lần lượt là 1m 3 ; 47 o C và 4,5727bar Hãy xác

Bài 2: Khảo sát một khối khí O 2 có thể tích ban đầu là V 1 =0,5m 3; nhiệt độ

t 1 =27 o C; G=0,8kg Sau đó người ta nén khối khí này đến trạng thái 2 có

V 2 =0,2m 3 ; t 2 =87,5 o C

Hãy xác định:

a Đặc điểm quá trình đang khảo sát (2 điểm)

b Nhiệt lượng của quá trình Nhận xét (2 điểm)

c Công của quá trình Nhận xét (1 điểm)

-

Trang 18

ĐÁP ÁN

Bài 1:

Khối lượng hỗn hợp: G=1,5/0,3= 5kg

Aùp suất hỗn hợp: p=4,5727bar

Phân tử lượng của hỗn hợp: 285,79375

320.5

10.1.5727,

A

μμ

μ

Vậy A có thể là CO hoặc N2

b Thành phần thể tích

273,032

0909,29.3,0rr

5 , 0 ln 300

5 , 360 ln 1 n V

4,12,1.32

9,20.8,0T1n

kn

−

Trang 19

c ( ) ( )

kJ9,6210

.5,602,0.32

8314.8,01

n

TTGR

Δ

Trang 20

(Sinh viên được phép sử dụng tài liệu & máy tính)

Một xylanh có đường kính d = 200 mm chứa hỗn hợp khí lý tưởng có

thành phần khối lượng như sau: = 3%; = 21%; = 76% Ban đầu hỗn hợp khí có thể tích V

Tính lực tác dụng lên piston, công thay đổi thể tích, công kỹ thuật và nhiệt lượng trao đổi vào cuối quá trình nếu xảy ra các trường hợp sau đây:

Trường hợp 1 - Piston không dịch chuyển

Trường hợp 2 - Áp suất không thay đổi so với ban đầu Trong trường hợp này piston dịch chuyển vào hay ra một đoạn là bao nhiêu?

-

CHÚ Ý: SINH VIÊN NỘP LẠI ĐỀ THI

Trang 21

ĐÁP ÁN

08,2928

76,032

21,044

03,0

1g

gg

1

2

2 2

2

N

N O

O CO

CO

++

=μ

+μ

=

04,0)27315(08,298314

011,0.10.3RT

V

p

G

5 1

72439,028

18,4.576,032

18,4.521,044

18,4.703,

72439,0.04,0

2c

.G

Ut

ttc

1 2

.T

Tpp

p

T

1 1

2 2 1

2,0.14,310.71875,34

d.p

F

2 5

2 2

0

(p p ) 0,011.(3,71875 3).10 790,625V

2,014,3.10.3S.p

F

2 5

.T

TVV

V

T

1 1

2 2 1

2 1

Trang 22

(V V ) 3.10 (0,013635 0,011) 790,6.

012,128

18,4.7.76,032

18,4.7.21,044

18,4.9.03,

79312,269.012,1.04,0tc

14,3

4.002635,

04d

Vl

4

d.V

2 2

2

=

=π

Δ

=Δ

⇒

πΔ

=

Vậy piston dịch chuyển ra một đoạn là 83,92 mm

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	245 KB