Đề thi giữa kì môn nhiệt động lực học kĩ thuật có đáp án (3)

Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Khoa Cơ khí Bộ mơn Cơng nghệ nhiệt lạnh ĐỀ KIỂM TRA GIỮA KỲ Môn: Nhiệt động lực học kỹ thuật Ngày thi: 14-10-2012 Thời gian làm bài: 45 phút Sinh viên sử dụng tài liệu Bài 1: Một hỗn hợp khí lý tưởng gồm có 0,12 kg O2, 0,18 kg CO 0,1 kg CO2 Cho biết áp suất hỗn hợp 180 kPa Xác định: a) số mũ đoạn nhiệt hỗn hợp, (3 điểm) b) số chất khí hỗn hợp, (2 điểm) c) phân áp suất thành phần, (2 điểm) d) công kỹ thuật nén đoạn nhiệt hỗn hợp đến áp suất 1,2 MPa, nhiệt độ 235 oC Nhận xét kết (2 điểm) Bài 2: a) (0.5 điểm) Một chất khí thỏa mãn phương trình trạng thái van der Waals sau: (p  a )(v  b)  RT v2 a b số Hãy lập cơng thức tính cơng thay đổi thể tích từ v1 đến v2 q trình đẳng nhiệt b) (0.5 điểm) Cho biết chất khí có a = 1,4.103 N.m4/kg2 b = 3,2.10-5 m3/kg Tính cơng chất khí H2 giãn nở từ thể tích 10 lit/kg đến thể tích 22,4 lit/kg q trình đẳng nhiệt nhiệt độ 20oC Chủ nhiệm môn Giảng viên đề GS TS Lê Chí Hiệp TS Nguyễn Minh Phú ĐÁP ÁN Bài 1: a) gO2=0,12/(0,12+0,18+0,1)=0,3 gCO=0,18/(0,12+0,18+0,1)=0,45 gCO2=0,25 cp= gO2cpO2+ gCOcpCO+ gCO2cpCO2=0,3x29,3/32+0,45x29,3/28+0,25x37/44 =0,9558 kJ/kg.K cv= gO2cvO2+ gCOcvCO+ gCO2cvCO2=0,3x20,9/32+0,45x20,9/28+0,25x29,3/44 =0,6983 kJ/kg.K k=cp/cv=1.37 b) R=8314(0,3/32+0,45/28+0,25/44)=258,8 J/kg.K (   32.125kg / kmol ) c) Đối với chất khí: piV=GiRiT Đối với hỗn hợp: pV=GRT Lập tỉ số ta được: pi=pgiRi/R pO2=180x0,3x(8314/32)/258,8 = 54,2 kPa pCO=180x0,45x(8314/28)/258,8 = 92,9 kPa pCO2=180x0,25x(8314/44)/258,8 = 32,9 kPa cách khác: rO  g O   0.3012 O2 p O  prO  54,2kPa rCO  g CO   0.5163  CO p CO  prCO  92,9kPa rCO2  g CO2   0.1825  CO2 p CO2  prCO2  32,9kPa d) p  T1  T2    p1  Wkt  m 1 k k  1200   (235  273)   180  11, 37 1, 37  304 K k 1,37 R (T2  T1 )  0,4 258,8(235  273  304)  78kJ 1 k  1,37 Bài 2: a) Biến đổi phương trình trạng thái: p  RT a  vb v Công thay đổi thể tích a  a  RT w   pdv     dv  RT ln ( v  b)  v  v1 1v  b 2 w  RT ln  v2  b 1  a    v1  b  v v1  b) v1 = 10 lit/kg = 10-2 m3/kg; v2 = 22,4 lit/kg = 22,4x10-3 m3/kg Áp dụng công thức với a = 1,4.103 N.m4/kg2 b = 3,2.10-5 m3/kg w 8314 22,4.10 3  3,2.10 5 1   (20  273) ln  1,4x103   2  2 5 3 10  3,2.10 10   22,4.10 = 984451-77500 = 906951 J/kg ...ĐÁP ÁN Bài 1: a) gO2=0,12/(0,12+0,18+0,1)=0,3 gCO=0,18/(0,12+0,18+0,1)=0,45 gCO2=0,25 cp= gO2cpO2+