Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỀ THI NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC CÓ ĐÁP ÁN Khảo sát một thiết bị làm việc theo chu trình thuận chiều nhƣ hình vẽ với chất môi giới là không khí. Cho biết: p1 = 1 bar, t1 = 30 0C p2 = 15 bar t3 = 1200 0C cpkk = 1,12 kJkgK Xác định nhiệt lƣợng cần cung cấp q1 và công kỹ thuật sinh ra w của thiết thiết bị (tính cho 1 đơn vị chất môi giới làm việc theo lý thuyết). Câu 2 (2,5 điểm) Hơi nƣớc sau khi ra khỏi bao hơi của lò hơi ở trạng thái có p1 = 80 bar, v1 = 0,022 m 3 kg đƣợc đƣa vào gia nhiệt tại bộ quá nhiệt. Ra khỏi bộ quá nhiệt, nhiệt độ hơi nƣớc tăng thêm 140 0C. 1.Xác định công suất nhiệt cần cung cấp cho bộ quá nhiệt, biết lƣu lƣợng hơi nƣớc làm việc G = 25 tấnh và hiệu suất bộ quá nhiệt = 94%. Bỏ qua tổn thất áp suất của dòng hơi khi qua bộ quá nhiệt. 2.Biểu diễn quá trình trên đồ thị pv và Ts Câu 3 (3 điểm) Ngƣời ta sử dụng không khí ẩm có các thông số t1 = 28 0C, tƣ1 = 25 0C để giải nhiệt cho dàn ngƣng của một máy lạnh có năng suất lạnh là 25 kW và hệ số làm lạnh là 5. Quạt dàn ngƣng có lƣu lƣợng là 90 m 3 phút. Bằng phƣơng pháp tính toán (không sử dụng số liệu tra từ đồ thị không khí ẩm), xác định nhiệt độ không khí ẩm ra khỏi dàn ngƣng. Câu 4 (2 điểm) Nƣớc muối ở 12 0C đƣợc làm lạnh đến 5 0C nhờ một máy lạnh làm lạnh nƣớc sử dụng tác nhân lạnh là R22. Hơi tác nhân lạnh vào bình bay hơi của máy lạnh ở trạng thái có nhiệt độ t1 = 0 0C, độ khô x1 = 0,3. Ra khỏi bình bay hơi tác nhân lạnh có nhiệt độ t2 = 10 0C. Biết lƣu lƣợng tác nhân lạnh tuần hoàn trong máy lạnh G = 1,33 kgs. Xác định lƣu lƣợng nƣớc muối đi qua bình bay hơi. Cho nhiệt dung riêng của nƣớc muối cpn = 3,83 kJkgK. HẾT CuuDuongThanCong.com https:fb.comtailieudientucntt ĐÁP ÁN Câu 1 (2,5 điểm) 0,86867 29.10 8314.(30 2 Khảo sát một hỗn hợp khí lý tƣởng gồm 3 khí CO2, N2, O2 có thành phần thể tích lần lƣợt là 0,05; 0,75; 0,2. Ban đầu hỗn hợp có áp suất p1 = 5 bar, thể tích V1 = 0,3 m 3 đƣợc cho giãn nở đến khi thể tích tăng 1,75 lần so với ban đầu. Xác định áp suất p2 và công thay đổi thể tích lần lƣợt theo các trƣờng hợp sau: 1. Giãn nở theo quá trình đẳng nhiệt 2. Giãn nở theo quá trình đa biến với n = 1,2 3. Giãn nở theo quá trình đoạn nhiệt 4. Biểu diễn các quá trình trên cùng đồ thị pv Bài 2 (2 điểm) Một động cơ nhiệt hoạt động với hiệu suất = 60%. Năng suất nhả nhiệt của động cơ là 50 kW. Xác định công suất phát của động cơ. Bỏ qua các tổn thất nhiệt khác từ động cơ khi tính toán. Hỗn hợp khí gồm CO2 và N2 có khối lượng G = 0,5 kg, áp suất p1 = 3,5bar, nhiệt độ t1 = 480oC và thể tích V1 = 250 lít giãn nở đến áp suất p2 =1,5 bar và nhiệt độ t2 = 380oC. Hãy xác định: 1. Thành phần khối lượng của hỗn hợp. 2. Hằng số mũ đa biến của quá trình giãn nở. 3. Công thay đổi thể tích và nhiệt lượng trao đổi của quá trình. Bài 2. (4 điểm) Chu trình thiết bị động lực hơi nước có quá nhiệt trung gian làm việc với các thông số sau: Áp suất hơi nước ra khỏi lò hơi là p1 = 160 bar Áp suất và nhiệt độ hơi nước vào bộ quá nhiệt trung gian p6 = 20 bar, t6 = 250oC Nhiệt độ hơi nước ra khỏi bộ quá nhiệt trung gian là t7 = 500oC Áp suất của hơi nước trong bình ngưng là p2 = 0,05bar Công suất qua phần tuabine hạ áp NTHA = 40MW. Bỏ qua công tiêu hao bơm cấp, hãy xác định: 1. Entanpy tại các điểm 1, 2, 3, 6, 7 trên chu trình. 2. Lưu lượng hơi nước tuần hoàn. 3. Hiệu suất nhiệt của chu trình. 4. Công suất nhiệt cần cung cấp và lượng tiêu hao nhiên liệu cho chu trình. Biết lò hơi sử dụng dầu FO có nhiệt trị là 9800 kcalkg và hiệu suất lò hơi là 90%. Bài 3. (3 điểm) Máy lạnh có hệ số làm lạnh = 4,1 được giải nhiệt bằng nước. Lưu lượng nước đi qua thiết bị ngưng tụ Gn = 3,8 kgs, chênh lệch nhiệt độ nước vào nước ra là 5oC, nhiệt dung riêng của nước Cp = 4,187 kJkgđộ. Không khí đi vào dàn lạnh với nhiệt độ 25oC, độ ẩm 65% và đi ra khỏi dàn lạnh với nhiệt độ t = 15oC. Hãy xác định: 1. Năng suất thiết bị ngưng tụ Qk. 2. Năng suất lạnh Qo. 3. Entanpi của không khí vào và ra khỏi dàn lạnh (Bằng phương pháp tính toán) 4. Lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh Không khí ẩm đi vào buồng cấp nhiệt loại gián tiếp của một hệ thống sấy có t1 = 30oC và 1 = 80%. Sau khi ra khỏi buồng cấp nhiệt không khí có nhiệt độ t2 = 80oC và được đưa vào buồng sấy, ở đầu ra của buồng sấy nhiệt độ không khí là t3 = 55oC. Xác định độ ẩm tương đối 2 và độ chứa hơi d3 của không khí, cho biết áp suất không khí ẩm p = 1bar. Bài 2 (2,5 điểm) Sau khi tiến hành một quá trình đa biến, oxygen với khối lượng 0,4kg biến đổi từ trạng thái ban đầu có t1 = 35oC và p1 = 2 bars đến t2 = 55oC và p2 = 2,8 bars. Xác định: a. Công do sự thay đổi thể tích. b. Lượng nhiệt trao đổi. c. Lượng biến đổi nội năng. Bài 3 (3 điểm) Khảo sát một hỗn hợp khí lý tưởng lúc ban đầu có t1 = 35oC và p1 =3 bars, sau khi được cấp nhiệt nhiệt độ và áp suất của hỗn hợp lần lượt là t2 = 80oC và p2 = 3,25 bars. Cho biết hỗn hợp bao gồm 0,3kg khí CO2 và 0,45kg khí CO. Xác định các áp suất riêng phần tại trạng thái đầu và trạng thái cuối. Bài 4 (2 điểm) Khảo sát một máy nén piston loại hai cấp và trả lời ngắn gọn các câu hỏi sau: a. Vì lý do gì người ta không nén một cấp mà phải chuyển qua nén hai cấp? Minh họa nhận xét bằng đồ thị pV. b. Ở điều kiện nào thì công nén của máy nén hai cấp nói trên có giá trị nhỏ nhất? c. Vẽ đồ thị Ts minh họa. Chỉ rõ phần diện tích (trên đồ thị Ts) ứng với lượng công tiết kiệm được nếu thực hiện quá trình nén nói trên bằng máy nén một cấp. : Một hệ xylanh piston bên trong có chứa 0,6kg hỗn hợp 2 khí lí tưởng là N2 và CO2. Thành phần thể tích của từng khí lần lượt là 0,7 2 rN và 0,3 2 rCO . Ở trạng thái ban đầu hỗn hợp có áp suất p1=2bar và nhiệt độ t1=400C. Sau đó nén đoạn nhiệt hỗn hợp đến trạng thái 2 có t2=750C. Hãy xác định a. Áp suất của hỗn hợp sau khi nén b. Công cấp vào cho quá trình nén này Bài 2: Chu trình máy lạnh có máy nén hơi làm việc với tác nhân lạnh là R22 có các thông số như sau: Áp suất bay hơi p0=4,222bar Nhiệt độ ngưng tụ tK=40oC Hơi hút về máy nén là hơi bão hòa khô Không khí đi vào dàn lạnh có nhiệt độ t1=250C và độ ẩm 1 75% . Lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh là 1250kgh. Lượng nước tách ra khỏi dàn lạnh trong 1 giờ là Gn=2,5kggiờ. Hãy xác định: a. Entanpi tại các điểm trên chu trình b. Nhiệt độ không khí ra khỏi dàn lạnh c. Năng suất lạnh, năng suất giải nhiệt và hệ số làm lạnh của chu trình d. Nhiệt độ không khí giải nhiệt có ảnh hưởng đến hệ số làm lạnh của chu trình hay không? Giải thích Bài 3: Hơi nước có áp suất p1=12bar và v1=0,25m 3 kg chảy qua ống tăng tốc nhỏ dần vào môi trường có áp suất p2=6bar. Hãy xác định tốc độ và lưu lượng của hơi nước ở đầu ra của ống nếu biết đường kính của ống ở đầu ra là 50mm. Khảo sát một hỗn hợp khí lý tƣởng gồm 3 khí CO2, N2, O2 có thành phần thể tích lần lƣợt là 0,05; 0,75; 0,2. Ban đầu hỗn hợp có áp suất p1 = 5 bar, thể tích V1 = 0,3 m 3 đƣợc cho giãn nở đến khi thể tích tăng 1,75 lần so với ban đầu. Xác định áp suất p2 và công thay đổi thể tích lần lƣợt theo các trƣờng hợp sau: 1. Giãn nở theo quá trình đẳng nhiệt 2. Giãn nở theo quá trình đa biến với n = 1,2 3. Giãn nở theo quá trình đoạn nhiệt 4. Biểu diễn các quá trình trên cùng đồ thị pv Bài 2 (2 điểm) Một động cơ nhiệt hoạt động với hiệu suất = 60%. Năng suất nhả nhiệt của động cơ là 50 kW. Xác định công suất phát của động cơ. Bỏ qua các tổn thất nhiệt khác từ động cơ khi tính toán.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƢỜNG ĐH BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ – BỘ MƠN CƠNG NGHỆ NHIỆT LẠNH Duyệt đề GV đề GS.TS Lê Chí Hiệp ThS.Nguyễn Thị Minh Trinh ĐỀ THI HỌC KỲ II - LỚP CHÍNH QUY – NĂM HỌC (2011-2012) Mơn: Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật Thời gian: 90’ Ngày thi: 6/6/2012 - Ghi chú: Sinh viên sử dụng tài liệu T Câu (2,5 điểm) Khảo sát thiết bị làm việc theo chu trình thuận chiều nhƣ hình vẽ với chất mơi giới khơng khí Cho biết: w q1 ns p1 = bar, t1 = 30 C p2 = 15 bar t3 = 1200 C p2 o =c cpkk = 1,12 kJ/kgK Xác định nhiệt lƣợng cần cung cấp q1 công kỹ thuật sinh w thiết thiết bị (tính cho đơn vị chất mơi giới làm việc theo lý thuyết) t ons c p1 = t q2 Câu (2,5 điểm) Hơi nƣớc sau khỏi bao lò trạng thái có p1 = 80 bar, v1 = 0,022 m3/kg đƣợc đƣa vào gia nhiệt nhiệt Ra khỏi nhiệt, nhiệt độ nƣớc tăng thêm 140 0C Xác định công suất nhiệt cần cung cấp cho nhiệt, biết lƣu lƣợng nƣớc làm việc G = 25 tấn/h hiệu suất nhiệt = 94% Bỏ qua tổn thất áp suất dòng qua nhiệt Biểu diễn trình đồ thị p-v T-s Câu (3 điểm) Ngƣời ta sử dụng khơng khí ẩm có thơng số t1 = 28 0C, tƣ1 = 25 0C để giải nhiệt cho dàn ngƣng máy lạnh có suất lạnh 25 kW hệ số làm lạnh Quạt dàn ngƣng có lƣu lƣợng 90 m3/phút Bằng phƣơng pháp tính tốn (không sử dụng số liệu tra từ đồ thị không khí ẩm), xác định nhiệt độ khơng khí ẩm khỏi dàn ngƣng Câu (2 điểm) Nƣớc muối 12 0C đƣợc làm lạnh đến 0C nhờ máy lạnh làm lạnh nƣớc sử dụng tác nhân lạnh R22 Hơi tác nhân lạnh vào bình bay máy lạnh trạng thái có nhiệt độ t1 = 0C, độ khô x1 = 0,3 Ra khỏi bình bay tác nhân lạnh có nhiệt độ t2 = 10 0C Biết lƣu lƣợng tác nhân lạnh tuần hoàn máy lạnh G = 1,33 kg/s Xác định lƣu lƣợng nƣớc muối qua bình bay Cho nhiệt dung riêng nƣớc muối cpn = 3,83 kJ/kgK - HẾT - CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐÁP ÁN Câu (2,5 điểm) v1 8314 (30 273 ) 0,86867 m3/kg 29.10 1 v 0,86867 15 1, 0,12554 m3/kg T2 15.10 5.0,12554 29 656 ,85 K = 383,85 0C 8314 v3 8314 (1200 273 ) 0,28153 m3/kg 29.15.10 q1 1,12.1200 383,85 914 kJ/kg 1,4.15 10 5.0,28153 w kt 1,4 1, 11, 1 796229 J/kg 15 Câu (2,5 điểm) Trạng thái Trạng thái Hơi bão hòa ẩm Hơi nhiệt x = 0,93133 Q t1 = 295 0C t2 = 435 0C i1 = 2659 kJ/kg i2 = 3229,5 kJ/kg 25.10 3.3229 ,5 2659 4214 ,69 kW 3600 0,94 p T K x=0 p1 = p2 2 x=1 v CuuDuongThanCong.com K p1 = p2 x=1 x=0 https://fb.com/tailieudientucntt s Câu (3 điểm) t u 250 C pbh 0,03166 bar d u 0,020336 kg/kg Iu 76,858 kJ/kg Iu I1 d1 0,018304 kg/kg = d2 Q0 30 Q k 30 kW I 76,858 93,524 kJ/kg 90 Q k Q0 1,2 60 t2 93,524 2500 0,018304 46,08 C 2.0,018304 Câu (2 điểm) Trạng thái Gn Trạng thái Hơi bão hòa ẩm Hơi nhiệt t1 = 0C, p1 = bar t2 = 10 0C, p2 = bar i1 = 561,28 kJ/kg i2 = 711,59 kJ/kg 1,33.711,59 561,28 7,4564 kg/s 3,83.7 – Hết – CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƢỜNG ĐH BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ – BỘ MƠN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH Duyệt đề GV đề ĐỀ THI GIỮA KỲ LỚP CHÍNH QUY HỌC KỲ I – NĂM HỌC (2011-2012) Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật 45’ 21/10/2011 - Ghi chú: Sinh viên sử dụng tài liệu Môn: Thời gian: Ngày thi: GS.TS.Lê Chí Hiệp ThS.Nguyễn Thị Minh Trinh Bài (8 điểm) Khảo sát hỗn hợp khí lý tƣởng gồm khí CO2, N2, O2 có thành phần thể tích lần lƣợt 0,05; 0,75; 0,2 Ban đầu hỗn hợp có áp suất p1 = bar, thể tích V1 = 0,3 m3 đƣợc cho giãn nở đến thể tích tăng 1,75 lần so với ban đầu Xác định áp suất p2 cơng thay đổi thể tích lần lƣợt theo trƣờng hợp sau: Giãn nở theo trình đẳng nhiệt Giãn nở theo trình đa biến với n = 1,2 Giãn nở theo trình đoạn nhiệt Biểu diễn trình đồ thị p-v Bài (2 điểm) Một động nhiệt hoạt động với hiệu suất = 60% Năng suất nhả nhiệt động 50 kW Xác định công suất phát động Bỏ qua tổn thất nhiệt khác từ động tính toán - HẾT - CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐÁP ÁN Bài (8 điểm) Đẳng nhiệt: p2 2,857 bar 1,75 0,5 đ Wtt 5.105.0,3 ln(1,75) 83,942 kJ 1đ Đa biến: 1, p 5. 1,75 Wtt 2,5546 bar 0,5 đ (1,75.2,5546 5).0,3.10 79,415 kJ 1,2 1đ Đoạn nhiệt: hh 0,05.44 0,75.28 0,2.32 29,6 kg/kmol g CO 0,05.44 0,0743 29,6 g N 0,7094 0,5 đ g O 0,2163 c vhh 0,5 đ 0,0743 7.4,18 0,7094 5.4,18 0,2163 5.4,18 0,7202 kJ/kgK 44 32 32 cphh 1,0026 kJ/kgK k c phh c vhh 1,392 1,5 đ 1, 392 p 5. 1,75 2,2943 bar (1,75.2,2943 5).0,3.10 Wtt 75,373 kJ 1,392 CuuDuongThanCong.com 0,5 đ 1đ https://fb.com/tailieudientucntt p n=1 2' n = 1,2 2" v1 n=k v2 v 1đ Bài (2 điểm) Q1 Q2 125 kW 1 W 125 50 75 kW - HẾT - CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH Cán duyệt đề TS Hà Anh Tùng GV đề TS Trần Văn Hưng ThS Phan Thành Nhân ĐỀ THI CUỐI KỲ LỚP CHÍNH QUY HỌC KỲ I – NĂM HỌC (2012-2013) Mơn: Thời gian: Ngày thi: Nhiệt động lực học kỹ thuật 90’ 29/12/2012 - Ghi chú: Sinh viên sử dụng tài liệu Bài (3 điểm) Hỗn hợp khí gồm CO2 N2 có khối lượng G = 0,5 kg, áp suất p1 = 3,5bar, nhiệt độ t1 = 480oC thể tích V1 = 250 lít giãn nở đến áp suất p2 =1,5 bar nhiệt độ t2 = 380oC Hãy xác định: Thành phần khối lượng hỗn hợp Hằng số mũ đa biến q trình giãn nở Cơng thay đổi thể tích nhiệt lượng trao đổi q trình Bài (4 điểm) Chu trình thiết bị động lực nước có nhiệt trung gian làm việc với thông số sau: -Áp suất nước khỏi lò p1 = 160 bar -Áp suất nhiệt độ nước vào nhiệt trung gian p6 = 20 bar, t6 = 250oC -Nhiệt độ nước khỏi nhiệt trung gian t7 = 500oC -Áp suất nước bình ngưng p2 = 0,05bar -Công suất qua phần tuabine hạ áp NTHA = 40MW Bỏ qua công tiêu hao bơm cấp, xác định: Entanpy điểm 1, 2, 3, 6, chu trình Lưu lượng nước tuần hoàn Hiệu suất nhiệt chu trình Cơng suất nhiệt cần cung cấp lượng tiêu hao nhiên liệu cho chu trình Biết lị sử dụng dầu FO có nhiệt trị 9800 kcal/kg hiệu suất lò 90% Bài (3 điểm) Máy lạnh có hệ số làm lạnh = 4,1 giải nhiệt nước Lưu lượng nước qua thiết bị ngưng tụ Gn = 3,8 kg/s, chênh lệch nhiệt độ nước vào nước 5oC, nhiệt dung riêng nước Cp = 4,187 kJ/kgđộ Khơng khí vào dàn lạnh với nhiệt độ 25oC, độ ẩm 65% khỏi dàn lạnh với nhiệt độ t = 15oC Hãy xác định: Năng suất thiết bị ngưng tụ Qk Năng suất lạnh Qo Entanpi khơng khí vào khỏi dàn lạnh (Bằng phương pháp tính tốn) Lưu lượng khơng khí qua dàn lạnh CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài (3 điểm) R=p1.V1/G.T1=3,5*10^5*0,25/0,5/(480+273)=232,4 J/kgđộ =8314/R=8314/232,4=35,774 kg/kmol gCO2+gN2=1 gCO g N 44 28 35,774 gN2=0,4025; gCO2=0,5975 (1 điểm) n 1 n T2 p2 T1 p1 T ln T n 1 n 1, 2022 n p ln p1 (0.5 điểm) GR W T - T 0,5* 232,4*(480 380) / (1,2022 1) 57467,85 J 57, 467kJ tt n -1 (0.5 điểm) Cv=gi.Cvi=0,4024*20,9/28+0,5976*29,3/44=0,6983 kJ/kgđộ Cp=gi.Cpi=0,4024*29,3/28+0,5976*37,7/44=0,9331 kJ/kgđộ k=Cp/Cv==1,3326 Q GCv nk T2 T1 23,14kJ n 1 CuuDuongThanCong.com (1 điểm) https://fb.com/tailieudientucntt Bài (4 điểm) p6=20bar, t6=250 oC s1=s6=6,538 , p1=160bar p7=20bar, t7=500oC i6=2899,5 kJ/kg, s6=6,538 kJ/kgđộ i1=3484,37 kJ/kg i7=3468kJ/kg, s7=7,429 kJ/kgđộ p2=0,05bar, s2= s7=7,429 kJ/kgđộ i2=2265,94kJ/kg (2 điểm) i3=137,81kJ/kg Gh=NTHA/(i7-i2)=40*1000/(3468-2265,94)=33,276 kg/s (0.5 điểm) t (i1 i6 ) (i7 i2 ) (3484,37 2899,5) (3468 2265,94) 0,4564 (i1 i3 ) (i7 i6 ) (3484,37 137,81) (3468 2899,5) (0.5 điểm) t=45,64% Q1=Gh[(i1-i3)+(i7-i6)]= 33,276 * [(3484,37 137,81) (3468 2899,5)] (0.5 điểm) =130277,54 kW=130,277 MW GFO Q1 130277,54 =3,534 kg/s = 12,721 t/h lh qFO 0,9 *9800 * 4,18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt (0.5 điểm) Bài (3 điểm) Đáp án: Qk=GnCp∆t=3,8*4,187*5=79,533kW (0.5 điểm) Q0 Qk Q0 (0.5 điểm) Q0=63,938kW t1 =25 oC, φ1=65% d1 0,622 pbh1=0,03166bar, 1 pbh1 0.01307kg / kgkk p 1 pbh1 I1 t1 d1 2500 2t1 58,330kJ / kgkk t2 =15 oC, φ2=100% (làm lạnh kk điểm đọng sương) pbh2=0,017041bar d 0,622 2 pbh 0,01078kg / kgkk p 2 pbh I t2 d2 2500 2t2 42,282kJ / kgkk (1.5 điểm) (0.5 điểm) Gkk=Q0/(I1-I2)=63,938/(58,330-42,282)=3,984kg/s CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ – BỘ MƠN CƠNG NGHỆ NHIỆT LẠNH Duyệt đề GV đề GS.TS.Lê Chí Hiệp GS.TS.Lê Chí Hiệp ĐỀ THI HỌC KỲ - LỚP CHÍNH QUY – NĂM HỌC (2010-2011) Mơn: 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 không 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- CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 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 khơng 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 Công 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: CuuDuongThanCong.com (0,75 điểm) https://fb.com/tailieudientucntt 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) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Cơ Khí Bộ môn Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đề thi cuối kỳ I (2011-2012) Môn học: Nhiệt động lực học kỹ thuật Thời gian làm bài: 90 phút Ngày kiểm tra: 04-01-2012 SV sử dụng tài liệu Bài 1: Một hệ xylanh piston bên có chứa 0,6kg hỗn hợp khí lí tưởng N2 CO2 Thành phần thể tích khí rN 0,7 rCO 0,3 Ở trạng thái ban đầu hỗn hợp có áp suất p1=2bar nhiệt độ t1=400C Sau nén đoạn nhiệt hỗn hợp đến trạng thái có t2=750C Hãy xác định a Áp suất hỗn hợp sau nén b Công cấp vào cho trình nén 2 Bài 2: Chu trình máy lạnh có máy nén làm việc với tác nhân lạnh R22 có thơng số sau: - Áp suất bay p0=4,222bar - Nhiệt độ ngưng tụ tK=40oC - Hơi hút máy nén bão hịa khơ - Khơng khí vào dàn lạnh có nhiệt độ t1=250C độ ẩm 1 75% Lưu lượng khơng khí qua dàn lạnh 1250kg/h Lượng nước tách khỏi dàn lạnh Gn=2,5kg/giờ Hãy xác định: a Entanpi điểm chu trình b Nhiệt độ khơng khí khỏi dàn lạnh c Năng suất lạnh, suất giải nhiệt hệ số làm lạnh chu trình d Nhiệt độ khơng khí giải nhiệt có ảnh hưởng đến hệ số làm lạnh chu trình hay khơng? Giải thích Bài 3: Hơi nước có áp suất p1=12bar v1=0,25m3/kg chảy qua ống tăng tốc nhỏ dần vào môi trường có áp suất p2=6bar Hãy xác định tốc độ lưu lượng nước đầu ống biết đường kính ống đầu 50mm CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Đáp án: Bài 1: 2đ Phân tử lượng hỗn hợp 0,7.28 0,3.44 32,8kg / kmol 0,5đ Số mũ đoạn nhiệt k cp cv 0,7.29,3 0,3.37 ,67 1,35828 0,5đ 0,7.20,9 0,3.29,3 Áp suất hỗn hợp 1, 35828 313 11,35828 p 2. 2,99 bar 0,5đ 348 Công cấp vào W 0,6 8314 (313 348 ) 14,86 kJ 0,5đ 32,8.0,35828 Bài 2: 5đ Entanpi điểm Điểm 1: 0,25đ i1=702,39kJ/kg s1=1,7552kJ/kgK Điểm 2: 1,25đ tK=400C pK 15,315bar p 14 bar i 732 ,24 kJ / kg s , 7552 kJ / kgK p 16 bar i 735 ,78kJ / kg s 1,7552 kJ / kgK 15,315 14 735,78 732 ,24 734 ,567 kJ / kg i 732 ,24 16 14 Điểm 3: 0,25đ i3 549 ,36 kJ / kg Điểm 4: i i3 549 ,36 kJ / kg Khơng khí ẩm Trạng thái khơng khí vào dàn lạnh: 1đ t1 250 C phbh1 0,03166 bar ph1 0,023745 bar d1 0,015128 kghn / kgkkk I1 63,58kJ / kg Trạng thái kk khỏi dàn lạnh: 1đ G n G kk d1 d d 0,013128 kghn / kgkkk p hn 0,02067 bar phbh t 180 C I 51,28kJ / kg Nhiệt lượng khơng khí nhả = suất lạnh 0,25đ Q KK Q0 1250 63,58 51,28 4,268 kW 3600 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Năng suất giải nhiệt 0,5đ 4,268 734 ,567 549 ,36 5,165 kW 702 ,39 549 ,36 4,75 QK Giải thích 0,5đ Bài 3: 3đ p th .p1 6,552 bar p2