ĐỀ thi nhiệt động lực học kĩ thuật dh bach khoa tphcm 2010 2011

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ – BỘ MƠN CƠNG NGHỆ NHIỆT LẠNH Duyệt đề GS.TS.Lê Chí Hiệp GV đề GS.TS.Lê Chí Hiệp ĐỀ THI HỌC KỲ - LỚP CHÍNH QUY – NĂM HỌC (2010-2011) Môn: Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật Thời gian: 90’ Ngày thi: 19/6/2011 - Ghi chú: Sinh viên sử dụng tài liệu Bài (2,5 điểm) Khơng khí ẩm vào buồng cấp nhiệt loại gián tiếp hệ thống sấy có t1 = 30oC 1 = 80% Sau khỏi buồng cấp nhiệt khơng khí có nhiệt độ t2 = 80oC đưa vào buồng sấy, đầu buồng sấy nhiệt độ khơng khí t3 = 55oC Xác định độ ẩm tương đối 2 độ chứa d3 khơng khí, cho biết áp suất khơng khí ẩm p = 1bar Bài (2,5 điểm) Sau tiến hành trình đa biến, oxygen với khối lượng 0,4kg biến đổi từ trạng thái ban đầu có t1 = 35oC p1 = bars đến t2 = 55oC p2 = 2,8 bars Xác định: a Công thay đổi thể tích b Lượng nhiệt trao đổi c Lượng biến đổi nội Bài (3 điểm) Khảo sát hỗn hợp khí lý tưởng lúc ban đầu có t1 = 35oC p1 =3 bars, sau cấp nhiệt nhiệt độ áp suất hỗn hợp t2 = 80oC p2 = 3,25 bars Cho biết hỗn hợp bao gồm 0,3kg khí CO2 0,45kg khí CO Xác định áp suất riêng phần trạng thái đầu trạng thái cuối Bài (2 điểm) Khảo sát máy nén piston loại hai cấp trả lời ngắn gọn câu hỏi sau: a Vì lý người ta khơng nén cấp mà phải chuyển qua nén hai cấp? Minh họa nhận xét đồ thị p-V b Ở điều kiện cơng nén máy nén hai cấp nói có giá trị nhỏ nhất? c Vẽ đồ thị T-s minh họa Chỉ rõ phần diện tích (trên đồ thị T-s) ứng với lượng công tiết kiệm thực q trình nén nói máy nén cấp - HẾT- BÀI GIẢI Bài (2,5 điểm) Áp suất riêng phần nước có khơng khí ẩm độ chứa khơng khí ẩm trạng thái là: ph1 = 0,8 x 0,04241 = 0,033928 bar d1 = 0,622 x 0,033928 / (1 – 0,033928) = 0,021844 kg nước/kg khơng khí khơ Độ ẩm tương đối 2: 2 = 0,033928 / 0,4736 = 7,16% (1 điểm) Enthalpy khơng khí ẩm trạng thái 2: I2 = 1,0048 x 80 + 0,021844 x (2500 + 1,806 x 80) = 138,15 kJ/kg khơng khí khơ Ta có: I3 = I2 Vì vậy: 138,15  1,0048 x55 d3 = = 0,031887 kg nước/kg không khí khơ (1,5 điểm) 2500  1,806 x55 Bài (2,5 điểm) a Chúng ta có: n  log( T2 / T1)  n log( p / p1) n = 1,2299 Cơng thay đổi thể tích: 8314 W = 0,4 x (55  35) = -9040,88 J = - 9,04088 kJ 32 x(1  1,2299) Đây công cấp vào hệ thống (1 điểm) b Lượng nhiệt trao đổi: 20,9 1,2299  1,4 Q = 0,4 x x x (55 – 35) = -3,8659 kJ 32 1,2299  Đây lượng nhiệt hệ thống nhả môi trường (1 điểm) c Lượng biến đổi nội năng: 20,9 U = 0,4 x x (55 – 35) = 5,225 kJ (0,5 điểm) 32 Bài (3 điểm) Hệ số chất khí hỗn hợp: 0,3 0,45 R = 8314 x ( + ) = 253 J/kg.K 0,75 x 44 0,75 x 28 Thể tích hỗn hợp trạng thái đầu: 0,75 x 253x(273  35) V1 = = 0,19481 m3 3x10 Áp suất riêng phần CO2 trạng thái đầu: 0,3x8314 x(273  35) pCO2 = = 89622,709 N/m2 44 x0,19481 Áp suất riêng phần CO trạng thái đầu: (0,75 điểm) 0,45 x8314 x(273  35) = 211253,529 N/m2 (0,75 điểm) 28 x0,19481 Thể tích hỗn hợp trạng thái cuối: 0,75 x 253x(273  80) V2 = = 0,20609769 m3 3,25 x105 Áp suất riêng phần CO2 trạng thái cuối: 0,3x8314 x(273  80) pCO2 = = 97091,2695 N/m2 (0,75 điểm) 44 x0,20609769 Áp suất riêng phần CO trạng thái cuối: 0,45 x8314 x(273  80) pCO = = 228857,9924 N/m2 (0,75 điểm) 28 x0,20609769 pCO = Bài (2 điểm) a Vấn đề đáng ý máy nén piston nói riêng máy nén loại thể tích nói chung tác hại thể tích thừa Khi tỉ số nén tăng suất hút giảm, điều làm giảm hiệu suất máy nén Để giải vấn đề người ta chuyển từ nén cấp qua nén hai cấp (hoặc nhiều nữa) tỉ số nén vượt – lần (0,75 điểm) Vẽ đồ thị p-V minh họa (0,25 điểm) b Công nén máy nén hai cấp nói có giá trị nhỏ (0,5 điểm): - Tỉ số nén cấp - Quá trình nén đẳng nhiệt Trong trường hợp máy nén hai cấp nhiệt độ chất làm việc vào cấp nén phải nhau, nhiệt độ chất làm việc cấp nén phải c Vẽ đồ thị T-s (0,5 điểm) ... phần CO2 trạng thái đầu: 0,3x8314 x (27 3  35) pCO2 = = 89 622 ,709 N/m2 44 x0,19481 Áp suất riêng phần CO trạng thái đầu: (0,75 điểm) 0,45 x8314 x (27 3  35) = 21 125 3, 529 N/m2 (0,75 điểm) 28 x0,19481... trạng thái cuối: 0,75 x 25 3x (27 3  80) V2 = = 0 ,20 609769 m3 3 ,25 x105 Áp suất riêng phần CO2 trạng thái cuối: 0,3x8314 x (27 3  80) pCO2 = = 97091 ,26 95 N/m2 (0,75 điểm) 44 x0 ,20 609769 Áp suất riêng... trao đổi: 20 ,9 1 ,22 99  1,4 Q = 0,4 x x x (55 – 35) = -3,8659 kJ 32 1 ,22 99  Đây lượng nhiệt hệ thống nhả môi trường (1 điểm) c Lượng biến đổi nội năng: 20 ,9 U = 0,4 x x (55 – 35) = 5 ,22 5 kJ (0,5