Задача 1. Смесь, состоящая из М1 киломолей азота и М2 киломолей кислорода с начальными параметрами р1 = 1 МПа и Т1 = 1000 К расширяется до давления р2. Расширение может осуществляться по изотерме, адиабате и политропе с показателем n. Определить газовую постоянную смеси, ее массу и начальный объем, конечные параметры смеси, работу расширения и теплоту, участвующую в процессе.
Дать сводную таблицу результатов и анализ ее. Показать процессы в pv- и Ts-диаграммах. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 1.Таблица 1
Указание. Показатель адиабаты, а следовательно, и теплоемкости Ср и Cv следует принять постоянными, не зависящими от температуры.
Задача 2. 1 кг водяного пара с начальным давлением р1 и степенью сухости x1 изотермически расширяется; при этом к нему подводится теплота q. Определить, пользуясь hs- диаграммой, параметры конечного состояния пара, работу расширения, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Решить также задачу, если расширение происходит изобарно. Изобразить процессы в pv-, Ts- и hs- диаграммах. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 2.
Таблица 2
Задача 3. Определить потребную поверхность рекуперативного теплообменника, в котором вода нагревается горячими газами. Расчет произвести для прямоточной и противоточной схем. Привести график изменения температур для обеих схем движения. Значения температур газа t1', t1'', воды t2' и t2'', расхода воды М и коэффициента теплопередачи K выбрать из табл. 3.
Таблица 3
Задача 4. Определить часовой расход пара D (килограммов в час) и удельный расход пара d (килограммов на киловатт-час) на конденсационную паровую турбину, работающую без регенерации теплоты, по заданной электрической мощности турбогенератора Nэл, давлению р1 и температуре t1 перегретого пара перед турбиной и относительному внутреннему КПД турбины ηoi. Давление пара в конденсаторе принять р2 = 4 кПа. Механический КПД турбины ηм и КПД электрогенератора ηэ принять ηм = ηэ = 0,99. Определить также степень сухости пара в конце теоретического и действительного процессов расширения (изобразив процессы в hs- диаграмме) и абсолютный электрический КПД турбогенератора. Мощностью привода питательного насоса пренебречь. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 4.
Таблица 4
Изобразить схему паросиловой установки и дать ее краткое описание. Объяснить, как влияют начальные и конечные параметры пара на КПД цикла Ренкина, а также на степень сухости пара в конце расширения (х2). Указать, каковы минимально допустимые значения х2 и почему?