Изотермический процесс

Задачи

35. Воздуху сообщается 42 кДж теплоты при постоянном давлении. Найти совершенную при этом работу, если = 1,01 кДж/(кг× К). Ответ: 11,9 кДж.

36. Воздух объемом 3 м³ при температуре 10°С расширяется изобарно с увеличением объема в 1,5 раза вследствие подвода к нему 630 кДж теплоты. Найти давление, при котором происходит процесс расширения, и совершенную при этом работу, если = 1,008 кДж/(кг× К). Ответ: p = 120 кПа, L₁₂ = 180 кДж.

37. Компрессор подает 1,5 м³/мин воздуха давлением 0,8 МПа при температуре 207 °С. Для охлаждения сжатый воздух проходит при постоянном давлении трубчатый водяной холодильник, при выходе из которого имеет температуру 47 °С. Найти массовый расход охлаждающей воды , если при входе в холодильник она имеет температуру 12°С, а при выходе 28°С. Теплоемкость воздуха = 1,013 кДж/(кг× К), теплоемкость воды 4,19 кДж/(кг×К). Ответ: 1259 кг/ч.

38. Воздух объемом 0,2 м³ и давление 0,2 МПа подогревается в цилиндре диаметром 0,5 м от 18 до 182 °С при постоянном давлении. Найти работу расширения воздуха и расстояние, на которое при этом передвинется поршень в цилиндре, а также подведенную теплоту. Ответ: L₁₂ =22,5 кДж, s = 0,63 м, Q₁₂ = 79,3 кДж.

Пример 20. В компрессоре сжимается воздух массой 2 кг при постоянной температуре 200°С от p₁ = 0,1 МПа до p₂ = 2,5 МПа. Найти массу воды m_возд, необходимую для охлаждения сжимаемого воздуха, если начальная температура воды 15°С, а конечная 50°С, удельная теплоемкость воды 4,19 кДж/(кг×К).

Решение. Найдем работу сжатия

= 2×287,1×(200+273)×ln(0,1×10⁶/2,5×10⁶) =-874 кДж.

Так как в изотермическом процессе Q₁₂=L₁₂, то Q₁₂ = - 874 кДж.

Это значит, что в результате работы сжатия внутренняя энергия сжимаемого воздуха должна была увеличиться на 874 кДж и для сохранения температуры постоянной столько же теплоты нужно отвести от воздуха путем охлаждения его водой. Искомое количество воды найдем, пользуясь уравнением

Q₁₂ = .

Из этого уравнения

= 874235/(4190×35) = 5,96 кг.

Дата добавления: 2015-05-08