3 Mieszaniny I zt.pdf

ZADANIA Z TERMODYNAMIKI I

Zestaw I.3

1. Mieszanina helu, azotu i metanu ma nastħpujĢcy skþad: g He = 0,06, g N2 = 0,46,

g CH4 = 0,48. OkreĻlię entalpiħ wþaĻciwĢ i energiħ wewnħtrznĢ wþaĻciwĢ mieszaniny dla

T = 800 K. PrzyjĢę, Ňe dla T = 273,15 K u = 0. Gazy traktowaę jak doskonaþe.

Odp: u m = 672,37 kJ/kg , i m = 1081,1 kJ/kg.

2. W zbiorniku o staþej objħtoĻci znajduje siħ n = 10 kmol roztworu zawierajĢcego metan CH 4

oraz hel He /gazy doskonaþe/. Parametry poczĢtkowe roztworu wynoszĢ

p 1 = 0,1 MPa, T 1 = 300 K. Wskutek pochþoniħcia ciepþa Q c1-2 = 60 MJ ciĻnienie roztworu

wzrosþo do p 2 = 0,2 MPa. Obliczyę udziaþy molowe skþadnikw roztworu gazowego.

Odp: z CH4 = 0,604, z He = 0,396.

3. Do zaizolowanego grzejnika elektrycznego o mocy N = 10 kW dopþywa

n = 10 kmol/h roztworu gazowego zawierajĢcego tlenek wħgla CO oraz hel He /gazy

doskonaþe/. W grzejniku temperatura gazu wzrasta izobarycznie od T 1 = 300 K do

T 2 = 450 K. Obliczyę dla rozpatrywanego roztworu stosunek ciepþa wþaĻciwego k = cp/cv.

Odp: k = 1,53.

4. W komorze o objħtoĻci V = 25 m 3 znajduje siħ trjatomowy gaz doskonaþy, ktrego

ciĻnienie wynosi p = 0,21 MPa. Na Ļcianach komory umieszczono 4 grzaþki o mocy 1200 W

kaŇda. Po jakim czasie od chwili wþĢczenia grzaþek temperatura gazu wzroĻnie trzykrotnie?

Straty ciepþa do otoczenia wynoszĢ 10 % ciepþa dostarczonego przez grzaþki.

Odp: ŏ = 7279 s.

5. W zbiorniku o objħtoĻci V = 10 m 3 znajduje siħ azot o parametrach p 1 = 0,1 MPa,

T 1 = 300 K. Grzejnik elektryczny o mocy N el = 8 kW zainstalowany wewnĢtrz zbiornika

powoduje ogrzanie gazu do temperatury T 2 = 800 K. Do Ļcian zbiornika wnika 15 % ciepþa

dostarczonego przez grzejnik. Akumulacjħ energii w grzejniku moŇna pominĢę. Obliczyę

iloĻę ciepþa pobranego przez azot oraz czas jego ogrzewania traktujĢc azot jak: a) gaz

doskonaþy, b) gaz pþdoskonaþy.

Odp: a) Q 1-2 = 4,16 MJ, ŏ = 613 s. b) QÓ 1-2 = 4,35 MJ, ŏÓ = 639 s.

6. Roztwr gazw doskonaþych o stosunku ciepþa wþaĻciwego k = 1,5 podlega w ukþadzie

zamkniħtym przemianie bez tarcia opisanej prostoliniowĢ zaleŇnoĻciĢ p(V). Parametry gazu

wynoszĢ: p 1 = 0,5 MPa, V 1 = 0,1 m 3 , p 2 = 0,2 MPa, V 2 = 0,5 m 3 . Obliczyę iloĻę ciepþa

doprowadzonego do gazu oraz pracħ bezwzglħdnĢ wykonanĢ przez gaz.

Odp: Q 1-2 = 240 kJ, L 1-2 = 140 kJ.

7. W cylindrze o Ļrednicy D = 250 mm znajduje siħ jednoatomowy gaz doskonaþy. Cylinder

zamkniħto ruchomym tþokiem, ktry þĢcznie z umieszczonym na nim ciħŇarem ma masħ

m = 145 kg. Na poczĢtku tþok znajduje siħ na wysokoĻci H 1 = 0,3 m. Jak dþugo naleŇy

podgrzewaę gaz grzaþkĢ elektrycznĢ o mocy N = 100 W, by tþok podnisþ siħ na wysokoĻę

H 2 = 0,7 m a temperatura gazu wzrosþa czterokrotnie? CiĻnienie otoczenia p o = 0,101 MPa.

PrzyjĢę, Ňe ciepþo dostarczone przez grzaþkħ w caþoĻci zostanie zuŇyte na wykonanie pracy i

zmianħ energii wewnħtrznej gazu.

Odp: ŏ = 111,6 s.

8. W doskonale zaizolowanym zbiorniku o objħtoĻci V znajduje siħ gaz doskonaþy, ktrego

ciepþo wþaĻciwe wynosi c p = 1000 J/kg K, zaĻ indywidualna staþa gazowa ma wartoĻę

R = 260 J/kg K. Parametry poczĢtkowe gazu w zbiorniku wynoszĢ

p 1 = 0,3 MPa, T 1 = 323 K. Do zbiornika doprowadzono taki sam gaz zwiħkszajĢc jego iloĻę

dwukrotnie. Gaz þadowany do zbiornika miaþ temperaturħ T d = 373 K. Obliczyę ciĻnienie

koıcowe gazu w zbiorniku p 2 .

Odp: p 2 = 0,768 MPa.

9. W zbiorniku znajduje siħ tlen o temperaturze T 1 = 298 K przy nadciĻnieniu

p n = 250 kPa. Do zbiornika doprowadzono dodatkowo m d = 15 kg helu He o temperaturze

T d = 291 K, w wyniku czego parametry gazu w zbiorniku zmieniþy siħ na p 2 = 1,8 MPa,

T 2 = 305 K. CiĻnienie otoczenia wynosi p o = 106 kPa. TraktujĢc gazy jak doskonaþe

obliczyę: a) objħtoĻę zbiornika V, b) masħ tlenu m 1 w zbiorniku w stanie poczĢtkowym,

c) ciepþo Q w wyprowadzone do otoczenia podczas þadowania zbiornika.

Odp: a) V = 6,63 m 3 , b) m 1 = 30,5 kg, c) Q w = 8,27 MJ.

10. Do izobarycznego mieszalnika dopþywajĢ rurociĢgami dwa gazy. Pierwszym rurociĢgiem

pþynie m 1 = 150 kg/min azotu N 2 o temperaturze T 1 = 293 K, drugim pþynie tlen o

parametrach p 2 = 0,5 MPa, T 2 = 473 K ze ĻredniĢ prħdkoĻciĢ w 2 = 20 m/s. Drugi rurociĢg

ma Ļrednicħ d 2 = 0,2 m. PrzyjmujĢc, Ňe gazy moŇna traktowaę jak doskonaþe, obliczyę

temperaturħ roztworu gazw T w na wylocie z mieszalnika oraz jego objħtoĻę V w tym

miejscu. Straty ciepþa z mieszalnika do otoczenia wynoszĢ Q o = 15 kW.

Odp: T w = 375 K, V = 1,05 m 3 /s.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: