T1_PODSTAWY.pdf
(
389 KB
)
Pobierz
Barometr posłużył jako wysokościomierz
TECHNIKA CIEPLNA I
TECHNIKA CIEPLNA I
mgr inż. Natalia Schaffel
pokój 220, budynek C
konsultacje:
poniedziałek
trk
9-10
11-12
środa
9-10
program przedmiotu podany na wykładzie
obecność obowiązkowa (3 nieobecności nieusprawiedliwione
informacja do dziekanatu)
warunki zaliczania – podane na wykładzie – ćwiczenia – 2 kolokwia (poprawy 2+1)
na kolokwiach można korzystać z jednej kartki formatu A4 (własnoręcznie zapisanej,
zabronione jest umieszczanie na niej przykładowych rozwiązań zadań; kartkę tą należy oddać
wraz z pracą) + tabele/wykresy termodynamiczne
kartkówki – niezapowiedziane z ostatnich ćwiczeń
aktywność na zajęciach będzie premiowana
ocena z ćwiczeń – średnia z najwyższych ocen uzyskanych z poszczególnych kolokwiów z
uwzględnieniem ewentualnych kartkówek i innych form oceniania; aby uzyskać ocenę
pozytywną należy zaliczyć oba kolokwia
Warunki zaliczenia egzaminu:
1. Egzaminy – termin zerowy, główny oraz 2 poprawkowe (+komisyjny?).
2. Do egzaminu można przystąpić bez zaliczenia z laboratorium. Wpis oceny końcowej będzie
możliwy dopiero po zaliczeniu zajęć laboratoryjnych.
3. Każdy kto uzyska zaliczenie z ćwiczeń tablicowych na ocenę 4 lub wyżej może przystąpić do
egzaminu "0", który ma miejsce na ostatnim wykładzie.
4. W normalnych terminach studenci, którzy mają zaliczenie z ćwiczeń tablicowych z oceną wyższą
lub równą 4 są zwolnieni z części zadaniowej.
5. Egzamin składa się z 2 niezależnych części – testu z teorii oraz zadań (2 zadania). Można
zdawać przedmiot etapowo – tzn. raz zaliczona część jest uznawana do końca egzaminu. Ocena
z zadaniowej części egzaminu to średnia arytmetyczna z 2 pozytywnych ocen uzyskanych w
danym terminie zaokrąglona w stronę oceny wyższej. W przypadku uzyskania oceny
negatywnej z któregoś z zadań ocena z części zadaniowej również jest negatywna
(niedostateczny).
6. Student na częściach zadaniowych egzaminu może korzystać ze "ściągi" – jednej kartki formatu
A4 własnoręcznie zapisanej oraz odpowiednich tablic i wykresów – korzystanie z zeszytów i
książek jest zabronione! Zabronione jest umieszczanie na "ściądze" przykładowych rozwiązań
zadań. Ściągę należy oddać wraz z pracą.
7. Student, który nie posiada zaliczenia z ćwiczeń tablicowych, może przystąpić do egzaminu i
zdobyć zaliczenie. W przypadku, gdy zaliczy część zadaniową na ocenę 4 lub wyżej zalicza
również automatycznie egzamin z części zadaniowej. Ocena niższa pozwala uzyskać jedynie
zaliczenie z ćwiczeń tablicowych. W celu zaliczenia części zadaniowej egzaminu student musi
przystąpić do następnego terminu egzaminu.
8. Nieobecności na kolokwiach i egzaminach należy zgłaszać prowadzącemu najpóźniej po upływie
tygodnia od terminu egzaminu (kolokwium). W przypadku usprawiedliwionej nieobecności
należy umożliwić studentowi przystąpienie do egzaminu (kolokwium) w innym terminie.
W/w zasady zaliczania przedmiotu obowiązują w danym roku akademickim.
LITERATURA:
Szargut Jan: Termodynamika, PWN, Warszawa, 1998
Szargut Jan: Termodynamika techniczna, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2000
Kostowski Edward: Przepływ ciepła, Politechnika Śląska, Gliwice, 2000
Szargut Jan, Guzik Antoni, Górniak Henryk: Zadania z termodynamiki technicznej
,
Politechnika Śląska, Gliwice, skrypt nr 2251, 2001 (skrypt nr 1926, 1996)
Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska, Gliwice
1
TECHNIKA CIEPLNA I
POJĘCIA PODSTAWOWE
&
podstawowe wielkości fizyczne stosowane w termodynamice:
masa
– kg
siła
– N=kg·m/s
2
ilość substancji
:
mol n
(liczba Avogadro N=6,02283·10
26
drobin/kmol)
kilogram G
– masa zależy od poziomu energetycznego, ale dla typowych
rozwiązań technicznych zmiana masy jest pomijalna
normalny metr sześcienny V
n
– jeżeli gaz doskonały lub półdoskonały,
parametry normalne – najczęściej fizyczne (0°C, 101325 Pa=1 Atm=760 Tr)
V
n,
&
G,
&
Q,
&
I,
G
n
=
M
1
kmol
=
(Mv)
n
m
3
n
=
22
,
42
m
3
nf
V
=
(
Mv
)
⋅
n
=
(
Mv
)
n
G
n
n
M
ciśnienie
– jednostki:
paskal
– 1 Pa=1 N/m
2
=1 kg/(m·s
2
) – w praktyce 1 MPa
bar
– 1 bar=10
5
Pa=0,1 MPa
atmosfera techniczna
– 1 at=98,0665 kPa
wysokość słupa cieczy: woda -
mmH
2
O
rtęć -
tor
– Tr (mmHg)
1 mmH
2
O=9,80665 Pa
1 Tr=133,32 Pa (gęstość rtęci dla 0°C – 13595 kg/m
3
)
atmosfera fizyczna
– 1 Atm=760 Tr=101325 Pa
ciśnienie manometryczne i bezwzględne
(absolutne):
p
+
=
p
m
p
ot
p
m
m
=
)
(
ρ
−
ρ
⋅
g
⋅
∆
h
ciśnienie statyczne i dynamiczne
:
1
p
d
=
⋅
ρ
⋅
w
2
2
praca
(L),
ciepło
(Q),
energia
(E) – dżul (niutonometr, watosekunda) – 1 J=1 N·m=1
W·s, kilowatogodzina 1 kW·h=3,6 MJ; kilokaloria – 1 kcal=4,1868 kJ, tona paliwa
umownego (1 t p.u.=7 Gcal), tona oleju ekwiwalentnego (1 t o.e.=41,86 GJ)
moc
– wat – 1 W=1 J/s; koń mechaniczny 1 KM=735,499 W
temperatura
– Kelvin, Celsjusz, Fahrenheit
15
t
C
=
T
−
273
,
t
C
t
=
5
(
−
32
)
9
F
⋅
przepływ ustalony w rurociągu (
G
):
A
w
⋅
ρ
=
G
&
&
=
idem
A
=
⋅
w
⋅
ρ
idem
=
G
&
ponieważ
V
, więc
w
V
⋅
=
A
Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska, Gliwice
2
wielkość fizyczna
– wartość liczbowa i jednostka miary – np. 25 kJ, 34 kmol/s
układ jednostek SI
– jednostki podstawowe (m, kg, mol, s, K, A, cd) i pochodne (N, Pa, J,
W); główne i wtórne (wielokrotności – mega, kilo, mili itp.), "nielegalne" (cal, kG, KM)
wielkości właściwe
– oznaczane małą literą (odniesione do masy – v, u, s, i, q, odniesione
do mola – (Mv), (Mu), (Ms), (Mi), (Mq))
strumienie wielkości fizycznej
– oznaczone kropką – np.
&
warunek ciągłości strugi
:
&
ρ
TECHNIKA CIEPLNA I
BILANS SUBSTANCJI (zasada zachowania ilości substancji)
zgodnie z zasadą zachowania ilości substancji,
nie ulegają zmianie
:
liczba drobin
(kmol)
w procesach fizycznych
liczba atomów pierwiastków
w procesach chemicznych
liczba nukleonów w procesach jądrowych
bilans substancji sporządza się dla układu wyodrębnionego za pomocą
osłony kontrolnej
(bilansowej)
równanie bilansu substancji
(postać ogólna dla procesów fizycznych lub chemicznych):
G
+
d
=
∆
G
u
G
w
G
- ilość substancji doprowadzonej do układu
G
- ilość substancji wyprowadzonej z układu
∆
- przyrost ilości substancji w układzie
∆
G
−
u
=
G
u
2
u
G
1
analogicznie:
d
n
=
∆
n
u
w
V
+
nd
V
=
∆
V
nu
nw
dla stanu ustalonego:
&
=
&
G
d
G
w
&
=
w bilansowaniu
procesów fizycznych
bilansuje się
poszczególne substancje
lub
ich sumę
w bilansowaniu
procesów chemicznych
bilansuje się
poszczególne pierwiastki
n
d
n
&
w
UDZIAŁY SUBSTANCJALNE:
udział gramowy
(masowy, wagowy):
g
i
=
;
i
∑
G
g
=
∑
i
=
1
G
i
G
i
i
udział molowy
:
z
i
=
;
i
∑
n
z
=
∑
i
=
1
n
i
n
i
i
udział objętościowy
:
r
=
V
i
i
V
p
,
T
dla gazów doskonałych i półdoskonałych: 1
∑
i
r
i
=
r
=
zastępcza masa drobinowa (molowa):
∑
i
z
i
M
=
z
i
M
⋅
i
i
związki pomiędzy udziałami substancjalnymi
:
g
=
z
M
i
=
z
M
i
;
z
=
g
i
⋅
1
i
i
M
i
∑
z
⋅
M
i
M
g
∑
i
i
i
i
M
i
i i
dla gazów doskonałych i półdoskonałych:
z
=
g
R
i
;
R
∑
g
⋅
R
=
i
i
∑
g
⋅
R
i
i
i
i
i
i
R
– zastępcza stała gazowa dla roztworu
Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska, Gliwice
3
d
n
+
G
n
TECHNIKA CIEPLNA I
POJĘCIA PODSTAWOWE
1. Ciśnienie 760 Tr wyraź w kPa, mmH
2
O, barach i atmosferach fizycznych.
p=760 Tr=760 mmHg=1 Atm=101,325 kPa=1,013 bar=10329 mmH
2
O
2. W liście od znajomego mieszkającego w USA przeczytała(e)ś: "Tutaj u nas w Bostonie było ostatnio
okropnie zimno. Termometry wskazywały 14 F". Znajomy pyta również o temperaturę panującą w
Gliwicach. Co odpiszesz znajomemu, jeżeli temperatura w Gliwicach wynosi 14°C? Jaką
temperaturę (w skali Celsjusza) ma powietrze w Bostonie? Obie temperatury przedstaw również w
skali Kelvina.
Boston: t
F
=14 F, t
C
= –10°C, T=263 K
Gliwice: t
C
=14°C, t
F
= 57,2 F, T=287 K
3. Określ dobowe zużycie energii (w kJ, kWh i kcal) przez żarówkę o mocy 100 W, przy założeniu, że
świeci się ona przez 1/3 doby.
E=0,8 kWh=2880 kJ=687 kcal
4. Metan (CH
4
) w ilości n=5 kmol umieszczono w zbiorniku o pojemności V=100 m
3
. Oblicz ilość
metanu w kg i m
n
3
, a także jego gęstość rzeczywistą i normalną.
G=80 kg; V
n
=112,1 m
n
3
; ρ=0,8 kg/m
3
(v=1,25 m
3
/kg); ρ
n
=0,714 kg/m
n
3
5. Manometr wskazuje ∆h=30 mmH
2
O podciśnienia. Wiedząc, że ciśnienie otoczenia wynosi 750 Tr, a
gęstość cieczy manometrycznej (woda) 1000 kg/m
3
oblicz ciśnienie absolutne wyrażając je w kPa.
p=99,698 kPa
6. Do pomiaru prędkości przepływu powietrza użyto dwóch U-rurek. Uzyskano: ∆h
1
=40 mm, ∆h
2
=30
mm (oznaczenia jak na rysunku). Wiedząc, że cieczą manometryczną jest woda o gęstości 990
kg/m
3
, a gęstość powietrza wynosi 1,19 kg/m
3
oblicz prędkość przepływu powietrza.
w=12,8 m/s
7. Rurociągiem o średnicy wewnętrznej 200 mm
przepływa zimna woda o gęstości 1000 kg/m
3
z
prędkością średnią 1,5 m/s. Oblicz strumień masy wody w kg/s i kg/h.
Ġ=47,1 kg/s=169560 kg/h
Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska, Gliwice
4
TECHNIKA CIEPLNA I
POJĘCIA PODSTAWOWE – ZADANIA DODATKOWE
d1. Temperaturę topnienia cyny wynoszącą 232°C wyraź w kelwinach.
T=505 K
d2. Na termometrze zaopatrzonym w skalę Celsjusza zmierzono wzrost temperatury o 30°C. Jaki
przyrost temperatury zmierzono by posługując się termometrem zaopatrzonym w skalę Kelwina?
=30 K
d3. Do turbiny dopływa para wodna o temperaturze 550°C i ciśnieniu 18 MPa, a po rozprężeniu
wypływa para o temperaturze 313 K i ciśnieniu 0,05 bara. Wyraź a) temperaturę pary na dolocie w
kelwinach, a na wylocie w °C; b) ciśnienie pary na dolocie w bar, Pa, hPa, kPa; c) ciśnienie pary
na wylocie w Pa, MPa, mmHg i mmH
2
O.
a) T
d
=823 K; tw=40°C; b) p
d
=180 bar=18·10
6
Pa=180·10
3
hPa=18·10
3
kPa;
c) p
w
=5000 Pa=0,005 MPa=510 mmH
2
O=37,5 mmHg
d4. Barometru użyto do określenia wysokości wzniesienia. U podnóża góry wysokość słupa rtęci w
barometrze wynosiła 760 mm. Wysokość słupa rtęci na szczycie góry wynosiła 700 mm. Jaka jest
różnica poziomów przy założeniu, że średnia gęstość powietrza wynosi 1,2 kg/m
3
, a gęstość rtęci
13600 kg/m
3
.
h=680 m
d5. W szklance umieszczono 250 g wody. Woda ta wyparowała w ciągu 25 dni. Ile cząsteczek wody
(średnio) opuszczało jej powierzchnię w ciągu 1 sekundy?
&
18
cząsteczek/s
d6. W zbiorniku znajduje się 250 kg etanu. Gęstość etanu w warunkach normalnych wynosi 1,34
kg/m
3
. Wyraź ilość gazu w kilomolach i metrach sześciennych normalnych.
n=8,33 kmol; V=186,8 m
n
3
d7. Gęstość normalna pewnego gazu wynosi 1,78 kg/m
3
, jego masa molowa 40 kg/kmol, a jego ilość
100 m
n
3
. Ilość gazu wyraź w kilomolach i kilogramach.
n=4,46 kmol; G=178,4 kg
d8. Manometr umieszczony na zbiorniku A wskazuje nadciśnienie 0,02 MPa, a manometr
umieszczony na zbiorniku B podciśnienie 0,03MPa. Oblicz ciśnienie bezwzględne panujące w
zbiorniku A i B zakładając, że ciśnienie otoczenia wynosi 1 bar.
p
A
=0,12 MPa; p
B
=0,07 MPa
Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska, Gliwice
5
n=3,87·10
Plik z chomika:
Tomplus
Inne pliki z tego folderu:
sciaga_tc_01.jpg
(925 KB)
Termod18.doc
(259 KB)
Termo18.doc
(273 KB)
terma18.xls
(48 KB)
term19(1).doc
(227 KB)
Inne foldery tego chomika:
Bazy Danych
Biologia i Ekologia
Budowle i Konstrukcje Inżynierskie
Budownictwo
Ceramika
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin