1 Przeliczanie jednostek, ciśnienia, bilans energii.pdf

ZADANIA Z TERMODYNAMIKI I

Zestaw I.1

1. Wymiennik ciepþa specjalnego przeznaczenia wykonany jest z rurek o Ļrednicy zewnħtrznej

d z = 1/2Ñ. Rurki te produkowane sĢ w odcinkach o dþugoĻci L = 15 t. Ile rurek naleŇy

zakupię, jeŇeli powierzchnia wymiany ciepþa (powierzchnia zewnħtrzna rurki) powinna

wynosię A = 12,5 m 2 .

Odp: n = 69.

2. Samochd pokonaþ odlegþoĻę L = 5874 yardy w ciĢgu ŏ = 2 minut. Obliczyę prħdkoĻę

samochodu w. Wynik podaę w: milach/godz.; km/godz.; t/s i m/s.

Odp: w = 44,76 m/s=146,85 ft/s=161,14 km/h = 100,13 mil/h.

3. Wyznaczyę:

a) masħ 5 kmoli O 2 ; 11,9 m 3 n NH 3 oraz 3,2µ10 27 drobin helu,

b) objħtoĻę zajmowanĢ w warunkach normalnych przez 7 kmoli C 2 H 6 ; 3,9µ10 27 drobin H 2 S;

51 kg CO 2 i 171 lb Ar.

Odp: a) m O2 = 159,990 kg; m NH3 = 9,0417 kg; m He = 21,2682 kg,

b) Vn C2H6 = 156,8952 m 3 n; Vn H2S = 145,1521 m 3 n; Vn CO2 = 25,9735 m 3 n;

Vn Ar = 43,5187 m 3 n.

5. Na powierzchni wody panuje ciĻnienie p ot = 730 Tr. Obliczyę ciĻnienie bezwzglħdne

panujĢce na gþħbokoĻci h = 250 m pod zwierciadþem wody w nastħpujĢcych jednostkach:

m H 2 O, bar, N/m 2 , KG/m 2 , at.

Odp: p = 259,9 m H 2 O = 25,49 bar = 25,49µµµµ10 5 N/m 2 = 25,99µµµµ10 4 KG/m 2 = 25,99 at.

6. PodciĻnienie w zbiorniku mierzone jest przy pomocy U-rurki. Ile wynosi ciĻnienie absolutne

p oraz procent prŇni p w , jeŇeli wysokoĻę sþupa rtħci wynosi h Hg = 693 mm, a wysokoĻę

sþupa wody zabezpieczajĢcej rtħę przed parowaniem wynosi h H2O = 150 mm. CiĻnienie

barometryczne p b = 1020 hPa.

Odp: p = 11,079 kPa p w = 89,14%.

Rys 1

4. W zbiorniku o objħtoĻci V = 100 m 3 znajduje siħ 350 m 3 n azotu (N 2 ). OkreĻlię iloĻę gazu w

kg, kmol, iloĻę drobin, għstoĻę substancji Ⱦ.

Odp: n = 15,6155 kmol; m = 437,437 kg; N = 9,40393µµµµ10 27 drobin, Ⱦ = 4,37 kg/m 3 .

7. Cylinder o Ļrednicy D = 300 mm zamkniħto szczelnie tþokiem i podþĢczono do pompy

prŇniowej (Rys. 2). Przed rozpoczħciem pompowania parametry powietrza w cylindrze sĢ

takie same jak otoczenia. Obliczyę jaka siþa rozciĢgajĢca dziaþa na sprħŇynħ, jeŇeli w

cylindrze osiĢgniħte zostanie 85% prŇni, zaĻ ciĻnienie barometryczne wynosi

p b = 10,1 m H 2 O.

Odp: K = 5951 N.

Rys.2

8. Przewodem o Ļrednicy D = 300 mm przepþywa gaz o għstoĻci masy r m = 6 kg/m 3 . CiĻnienie

dynamiczne mierzone za pomocĢ rurki Pitota Dh = 43 mm Hg. Manometr wskazuje

nadciĻnienie statyczne p st = 3,24 at. CiĻnienie barometryczne wynosi p b = 101,3 kPa.

Obliczyę ciĻnienie statyczne p s gazu w rurociĢgu, ciĻnienie caþkowite p c , prħdkoĻę

przepþywu gazu w i strumieı masy m .

Odp: p s = 419,03 kPa; p c = 424,76 kPa; w = 26,77 m/s; m = 30,28 kg/s.

9. Do pomiaru bardzo maþej rŇnicy ciĻnieı uŇyto mikromanometru z rurkĢ pochylonĢ pod

kĢtem a = 15 o (Rys.3). Stosunek Ļrednicy rurki do Ļrednicy zbiornika mikromanometru

d/D = 1/10. PrzyrzĢd napeþniony jest cieczĢ o għstoĻci ciħŇaru g = 8500 N/m 3 . Wskutek

rŇnicy ciĻnieı ciecz w rurce mikromanometru przesunħþa siħ z poþoŇenia rwnowagi o

DL = 150 mm.

Obliczyę:

a) obniŇenie siħ poziomu DH cieczy w zbiorniku,

b) rŇnicħ ciĻnieı Dp w jednostkach: at, bar, Tr i N/m 2 .

Odp:ȘH =1,5 mm, Șp = 0,0035 at = 0,00343 bar = 3,57 Tr = 342,75 N/m 2

Rys.3

10. Wiatrak o mocy N = 5kW napħdza prĢdnicħ. PrĢd sþuŇy do zasilania grzaþek, ktre

podgrzewajĢ wodħ od T 1 = 283 K do T 2 = 368 K. Ile wody m w podgrzane zostanie w ciĢgu

doby, jeŇeli sprawnoĻę prĢdnicy wynosi 80%, a sprawnoĻę grzaþki 95%. Ciepþo wþaĻciwe

wody c p = 4,187 kJ/(kg K).

Odp: m w = 922,52 kg/dobħ.

11. Samochd o masie m =1500 kg jadĢcy z prħdkoĻciĢ w = 80 km/h zostaþ zahamowany.

Obliczyę iloĻę ciepþa Q wydzielonego podczas hamowania. Wynik podaę w J, kcal, BTU.

Odp: Q = 370,4 kJ = 88,46 kcal = 351 BTU.

12. Do oĻwietlenia budynku maszynowni uŇyto 85 Ňarwek o mocy N 1 = 200 W i 43 Ňarwek o

mocy N 2 = 100 W. PrzyjmujĢc, Ňe 98% energii przekazanej Ňarwce zostanie zamienione w

ciepþo obliczyę ile ciepþa Q przekazane zostanie do otoczenia w ciĢgu doby.

Odp: Q = 3962,65 MJ.

13. RurociĢgiem o Ļrednicy d = 50 mm pþynie do pustego zbiornika gaz, ktrego objħtoĻę

wþaĻciwa n 1 = 0,6 m 3 /kg. Po jakim czasie ŏ napeþniony zostanie zbiornik, jeŇeli jego

objħtoĻę V = 8 m 3 ; Ļrednia prħdkoĻę gazu w przewodzie w = 2,85 m/s, a għstoĻę gazu w

zbiorniku po napeþnieniu r 2 = 0,00129 g/cm 3 .

Odp: t = 1106,5 sek.

14. Grzejnik elektryczny ogrzewa wodħ od T 1 = 278 K do T 2 = 363 K w takiej iloĻci m 1 , by po

zmieszaniu jej z wodĢ zimnĢ m 2 o temperaturze T z = 278 K uzyskaę m m = 200 kg wody o

T m = 313 K. Obliczyę ile kg wody podgrzano w grzejniku. JakĢ moc elektrycznĢ N el ma

grzejnik, jeĻli swoje zadanie wykonuje on w ciĢgu 6 godz. Przy sprawnoĻci grzania

rwnej 90 %.

Odp: m 1 = 82,4 kg, N el = 1510 W.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: