BT Nhiet Dong

  • Published on
    15-Oct-2015

  • View
    1.179

  • Download
    1

Embed Size (px)

Transcript

<ul><li><p>1 </p><p>I HC THI NGUYN I HC KTCN </p><p> VN QUN </p><p>BI TP </p><p>NHIT NG LC HC </p><p>Thi nguyn, 7-2013</p></li><li><p>2 </p><p>Chng 1. MT S KHI NIM C BN V TRNG THI CA MI CHT LM VIC (WORKING FLUIDS) </p><p>I. Cc dng bi tp mu c li gii Bi 1. Xc nh th tch ring v khi lng ring ca kh N2 iu kin tiu chun vt l v iu kin p sut d pd = 0,2bar vi nhit t = 127oC. Bit p sut kh quyn 750mmHg. Hng dn gii </p><p>- iu kin tiu chun vt l: po = 760 mmHg; t0 = 0oC iu kin tiu chun vt l th tch ring vo v khi lng ring o ca N2 c </p><p>xc nh t phng trnh trng thi: </p><p> - iu kin pd = 0,2bar nhit t = 127oC th tch ring v v khi lng ring </p><p>ca N2 cng c xc nh tng t: </p><p> Bi 2. Mt bnh c th tch 0,5m3 cha khng kh p sut d 2 bar, nhit 20oC. Lng khng kh cn thot ra khi bnh l bao nhiu p sut trong bnh c chn khng 420mmHg trong iu kin nhit trong bnh coi nh khng i. Bit p sut kh quyn 768mmHg. Hng dn gii </p><p>- Lng khng kh thot ra khi bnh G: G = G1 - G2 - y: G1, G2 l lng khng kh c trong bnh lc u v sau khi ly khng kh ra </p><p>khi bnh, c xc nh t phng trnh trng thi Bi 3. Mt bnh th tch 200lt cha 0,2 kg kh N2 p sut kh quyn l 1 bar. Xc nh ch s p k gn trn np bnh nu: a. Nhit trong bnh l 7o C? b. Nhit trong bnh l 127oC? Hng dn gii </p></li><li><p>3 </p><p> Bi 4. Cho h thng nh hnh bn di: </p><p> Manomet ch 80 kPa, xc nh chnh lch chiu cao h khi lu cht trong ng hnh ch U?. Hng dn gii </p><p> Bi 5. </p><p>o p sut trong ng dn kh bng chnh lch chiu cao ct cht lng: </p><p>Lu cht trong ng l Hg c Hg =13600 kg/m3, u ng tip xc vi kh quyn c p sut pkq=760mmHg. </p><p>Hy xc nh: p sut trong ng? Hng dn gii p sut trong ng: p=pkq+pd =760+15=775mmHg </p></li><li><p>4 </p><p>Bi 6. o p sut trong ng dn kh bng chnh lch chiu cao ct nc: Hng dn gii </p><p>Bi 7. Cho h thng thy lc cn bng nh hnh v xc nh ng knh D2 : </p></li><li><p>5 </p><p>Bi 8. Cho h thng bm nh hnh v: </p><p> B qua chnh lch chiu cao, nhit gia u vo v ra ca nc. Xc nh hiu </p><p>sut truyn ng trn trc ?. Hng dn gii: </p></li><li><p>6 </p><p> Bi 9. Kh N2 ban u trng thi 600kPa, 300K, th tch 0,8 m3. Kh c nn ng nhit n th tch 0,1 m3. Xc nh cng trao i trong qu trnh?. Hng dn gii </p><p> Bi 10. Phng cha 60 kg khng kh trng thi 120 kPa, 25oC. Bc x mt tri i vo trung bnh 0,8kJ/s , qut c cng sut 120 W c m lu thng khng kh. Xc nh nhit phng sau 30 pht ?. Hng dn gii </p></li><li><p>7 </p><p>Bi 11. Xc nh bin thin ni nng ca 0,7 kg kh CO2 khi nhit thay i t 300 K n 800 K. Hng dn gii </p><p> II. Bi tp sinh vin t lm: </p><p>Bi 1. Xc nh khi lng ring v th tch ring ca khng kh iu kin nhit t = 27oC, p sut p =1 bar. Bi 2. Kh CO2 c bm vo bnh cha vi th tch V =3m3 bng my nn. Ch s p k gn vi np bnh cha trc v sau khi nn l 0, 3at v 3at nhit tng t 45oC n 70oC. Xc nh lng CO2 c bm vo bnh bit p sut kh quyn bng 700mmHg. Bi 3. Mt bnh kn th tch l 100 lt cha 2kg O2 nhit 47oC. Bit p sut kh quyn po=1bar. Xc nh ch s ng h p k gn trn np bnh. Bi 4. Mt hn hp kh gm H2 v O2. Thnh phn khi lng H2 l 10%. Xc nh hng s cht kh ca hn hp, th tch ring ca hn hp iu kin tiu chun. Bi 5.Mt kg khng kh gm O2 v N2 c thnh phn th tch rO2=21%, rN2=79%. Xc nh phn t lng ca hn hp, hng s cht kh ca hn hp v phn p sut ca O2 v N2 trong hn hp khi p sut ca hn hp l 10 bar. Bi 6. Mt qu cu cha 0,288 (kg) kh hydr (H2) p sut pd = 1,5 bar v nhit 27C. Nu p sut kh quyn l 750 mmHg th ng knh ca qu cu l bao nhiu?. Bi 7. Mt bnh Gas c th tch 0,866 m3 cha kh mtan (CH4) p sut 18 bar v nhit 27C. Nu mi ngy s dng ht 0,5 (kg) un nu th bnh Gas s dng c bao lu?. Bi 8. Mt bnh hnh tr c ng knh 1000m cha 5 (kg) kh oxy (O2) p sut pd = 2,5 bar v nhit 65C. Nu p sut kh quyn l 750 mmHg th chiu cao ca bnh cha kh oxy l bao nhiu?. Bi 9. Mt bnh c th tch 2 m3 cha kh Nit (N2) nhit 27C v c p sut bng p sut kh quyn (750 mmHg). Sau khi s dng ht 1kg trong khi nhit bnh khng thay i th chn khng trong bnh bng bao nhiu?. Bi 10. Mt bnh cha 4 (kg) kh Oxy (O2) , sau khi s dng ht 900 (g) th nhit trong bnh l 25C cn p sut trong bnh l pd = 0,5 bar. Th tch ca bnh cha l bao nhiu?. Bit p sut ca kh quyn l 750 mmHg. Bi 11. Mt bnh cha kh CO2 c th tch l 1,06 m3 p sut 2,5 bar v nhit 27C. Sau khi c np thm 1,7 kg kh CO2 th p sut trong bnh l 3,5 bar. Nhit ca bnh kh CO2 sau khi np thm c gi tr bng bao nhiu?. </p></li><li><p>8 </p><p>Chng 2. NNG LNG TON PHN CA H NHIT NG LC Bi 1. Gi chuyn ng vi vn tc n nh 8,5(m/s) Hy xc nh nng lng gi ng vi: a. Mi n v khi lng, kg b. Khi lng 10 kg c. Lu lng G =1154 (kg/s) Hng dn gii </p><p> Bi 2. Hy xc nh cng sut truyn trn trc khi moment xon yu cu T=200 N.m, quay vi vn tc n=4000 vng/pht. Hng dn gii </p><p> Bi 3. Xe hi c khi lng 1200 kg chuyn ng u vi vn tc =90km/h trn mt ngang. Xe bt u leo dc c nghing 30oso mt ngang, gi s xe vn gi vn tc n nh nh ban u. Hy xc nh cng sut ng c trong qu trnh leo dc?. Hng dn gii Trong qu trnh leo dc gi nguyn vn tc nn ng nng gi khng i, trong trng hp ny ng c cung cp nng lng tng th nng ( b qua cng ma st), cng sut ng c l nng lng cungcp trong mt n v thi gian. </p></li><li><p>9 </p><p> Bi 4. Xe hi c khi lng 900 kg chuyn ng trn mt ng nm ngang. Xc nh cng sut ng c xe t trng thi tnh tng tc t vn tc 80km/h trong 20 giy. Hng dn gii Trng hp ny cng cung cp lm thay i ng nng ( b qua cng ma st), cng sut ng c l nng lng cung cp trong mt n v thi gian. </p><p> Bi 5. Mt bnh kn cha lu cht nng ang ta nhit, trong qu trnh ny bnh nhn mt cng truyn t trc cnh khuy. Vo lc ban u ni nng ca lu cht trong bnh U1 = 800kJ, nhit lng ta ra mi trng qua thnh bnh l 500 kJ, cng nhn t trc cnh khuy l 100 kJ. Xc nh ni nng ca lu cht trng thi sau, b qua bin i nng lng ca cnh khuy v trc nm trong h thng. Hng dn gii Bin i ng nng v th nng ca h thng bng 0, bin thin nng lng ca h thng l bin i v ni nng. </p></li><li><p>10 </p><p>Bi 6. Qut c cng sut 20W dng lu ng khng kh trong phng. S dng qut ny p ng yu cu lu lng khng kh qua qut G=0,75(kg/s) vn tc u ra = 8(m/s) c khng?. </p><p> Hng dn gii </p><p>Motor bin i nng lng in u vo mt phn lm quay trc lm tng ng nng dng khng kh, mt phn thnh nhit ta ra mi trng do ma st. Trong trng hp l tng b qua ma st, do ton b nng lng in dng lm tng ng nng dng kh, b ng nng khng kh u vo. </p><p> Vn tc l tng ch t 7,3(m/s) nn yu cu trn khng c p ng. Bi 7. Trong mt phng ban u c nhit bng nhit bn ngoi tout=30oC. Ngi ta s dng qut ln c cng sut 200W lu ng gi trong phng, do qut hot ng lm pht sinh chnh lch nhit gia trong phng v bn ngoi nn c nhit lng trao i, nhit lng trao i xc nh theo biu thc: </p><p> Trong A= 30m2 din tch cc vch ca phng tout nhit ngoi phng, oC tin nhit trong phng, oC Kf = 6(W/m2K)- h s truyn nhit qua vch. Hy xc nh nhit khng kh trong phng khi h thng lm vic iu kin n nh. Hng dn gii </p></li><li><p>11 </p><p> Bi 8. Hp truyn ng iu kin lm vic n nh c trao i nng lng nh hnh bn di: Cng sut nhn trc truyn ng u vo 60 kW, trong qu trnh hot ng do c chnh lch nhit gia b mt hp truyn ng v khng kh mi trng nn c trao i nhit i lu: </p><p> Hy xc nh cng sut trn trc u ra. Hng dn gii </p></li><li><p>12 </p><p>Bi 9. Chip in t c din tch 5mm x 5mm, chiu dy 1mm gn trn tm ceramic, iu kin lm vic n nh, cng sut in u vo l 0,225 W. B qua nhit lng dn gia chip v ceramic, mt trn c lm mt bng khng kh c nhit 20oC, h s ta nhit i lu 150(W/m2K). Xc nh nhit mt trn ca chip. Hng dn gii </p></li><li><p>13 </p><p>Chng 3. CHT THUN KHIT I. Cc dng bi tp mu c li gii </p><p>Bi 1. Kho st hn hp kh l tng gm 2 kh CO2 v N2 c khi lng l Ghh=1,5kg c cha trong mt h xylanh pittng. trng thi ban u khi kh c th tch l V1=0,5m3; nhit t1=27 oC. Sau ngi ta nn hn hp kh ny n trng thi 2 c V2=0,311m3; nhit t2=57oC. Bit thnh phn khi lng ca kh CO2 trong hn hp l 40%. Hy xc nh: a. S m a bin ca qu trnh? b. Cng v nhit lng ca qu trnh? Nhn xt? c. Kim tra li nh lut I. Hng dn gii Cvhh=0,71422 kJ/kgK; Cphh = 0,97058 kJ/kgK; k=1,359; = 32,766 kg/kmol; n=1,2; W= -57 kJ; Q= -25,55 kJ; U = 32,14 kJ. Bi 2. Kho st mt hn hp kh l tng c cc thnh phn theo khi lng nh sau: gCO2=12,3%; gO2=7,2%; gN2=80,5%. Ban u hn hp c th tch V1=970(lt) , nhit t1=300oC, p sut p1=8bar. Sau khi gin n hn hp c p sut p2=1,5bar , nhit t2=120oC 1. Xc nh khi lng ca tng kh trong hn hp. 2. Xc nh cng thay i th tch ca qu trnh. Hng dn gii 1. Xc nh khi lng ca tng kh trong hn hp. </p><p> 2. Xc nh cng thay i th tch ca qu trnh. </p><p> Bi 3. Kho st mt khi kh CO2 c khi lng l G=3kg cha trong mt h xylanh pittng. trng thi ban u khi kh c p1=2bar, t==27oC. Sau ngi nn khi kh ny n trng thi 2 c p2=3,5bar v t2=57oC. Hy xc nh: a. S m a bin ca qu trnh. b. Cng v nhit lng trao i ca qu trnh. Nhn xt? Hng dn gii </p><p>U = 60 kJ; W = -85 kJ; n = 1,2; V1 = 0,85 m3; p2 = 3,543 bar; V2 = 0,52778 m3; Q2 = 16,73 kJ Bi 4. Kho st 1,2 kg khng kh ban u c p sut p1 = 7,2 bar, nhit t1=80oC c gin n a bin n trng thi 2 c p sut p2 = 1,1 bar, th tch V2=0,95m3 . Hy xc nh: 1. S m a bin ca qu trnh ang kho st. 2. Tnh cng thay i th tch v nhit lng trao i ca qu trnh. Hng dn gii </p></li><li><p>14 </p><p> Bi 5. Kho st 0,6 kg hn hp 2 kh l tng N2 v CO2 cha trong mt h thng pittng xylanh. trng thi ban u hn hp c p1 = 2 bar; V1 = 0,3 m3. Sau ngi ta nn on nhit hn hp ny n trng thi 2 c p2 = 5 bar; V2 = 0,15364 m3. Hy xc nh: a. S m on nhit ca qu trnh. b. Cng trao i ca qu trnh. Nhn xt?. c. Khi lng ca tng kh cha trong hn hp?. d. Nhit ca hn hp trng thi 1 v 2?. Hng dn gii </p></li><li><p>15 </p><p>Bi 6. Kho st mt khi khng kh lc ban u c V1 = 120 lt, t1 = 35oC v p1 = 2 bar. Sau khi tin hnh mt qu trnh, ngi ta thy nhit ca khng kh l t2 = 70oC. Xc nh cng v nhit lng trao i gia khi khng kh ang kho st v mi trng bn ngoi, ng thi v ng biu din cc qu trnh ang kho st trn cng th p v tng ng vi cc trng hp sau: 1. Qu trnh kho st l ng p. 2. Qu trnh kho st l ng tch. 3. Qu trnh kho st l on nhit. 4. Qu trnh kho st l a bin vi n = 1,25. Hng dn gii </p><p> Bi 7. Kho st hn hp 2 kh l tng CO2 v N2 cha trong mt h xylanh pittng. Thnh phn khi lng ca kh CO2 cha trong hn hp l gCO2=0,4. trng thi ban u hn hp c p1=2bar; t1=35oC v V1=0,4m3. Sau hn hp ny c nn on nhit n trng thi 2 c t2=50oC. Hy xc nh a. p sut v th tch ca hn hp trng thi 2. b. Tnh cng trao i ca qu trnh. Nhn xt? </p></li><li><p>16 </p><p>Hng dn gii </p><p> Bi 8. Kh CO2 cha trong bnh kn ban u c p sut p1 = 5,2 bar, nhit t1=30oC. Sau khi np thm CO2 th p sut p2 = 16 bar, nhit t2=60oC. Hy xc nh khi lng kh CO2 np vo bnh. Bit th tch bnh V = 120 lt. Hng dn gii </p><p> Bi 9. Khng kh cha trong h thng cylinder-piston ban u c th tch V1 = 50 lt , p sut p1 = 45 bar, nhit t1=1600oC. Sau khi gin n theo qu trnh a bin, trng thi sau c th tch V2 =300 lt , nhit t2=600oC. Hy xc nh: 1. S m a bin ca qu trnh ang kho st. 2. Cng sinh ra ca qu trnh W [kJ]. 3. Nhit lng trao i ca qu trnh Q [kJ]. Hng dn gii </p><p> Bi 10. Kho st mt h xylanh pittng bn trong c cha 1,8 kg kh CO2. trng thi ban u khi kh c t1 =21oC; V1 = 0,5 m3. Sau ngi ta nn khi kh ny n trng thi 2 c p2 =3 bar; t2 = 42oC. Hy xc nh: 1. S m a bin ca qu trnh. 2. Cng v nhit lng trao i ca qu trnh. Nhn xt. </p></li><li><p>17 </p><p>3. Khi lng CO2 cn ly i khi kh quay tr li trng thi ban u. Hng dn gii </p><p>1. S m a bin ca qu trnh: n=1,205 2. Cng v nhit lng trao i ca qu trnh. Nhn xt. </p><p> Nhn xt: nhn cng v nh nhit lng </p><p>3. Khi lng CO2 cn ly i khi kh quay tr li trng thi ban u. G=0,51444(kg) </p><p>Bi 11. Mt bnh kn cha 50 kg nc bo ha 90oC. </p><p> Hy xc nh p sut v th tch ca bnh cha?. Hng dn gii </p><p> Bi 12. Piston-cylinder cha 2 ft3 hi nc bo ha p sut 50 spia </p></li><li><p>18 </p><p>Hy xc nh nhit v khi lng ca hi trong cylinder?. Hng dn gii </p><p> Bi 13. Nc bo ha c khi lng 200 g bay hi hon ton p sut khng i 100 kPa. </p><p> Hy xc nh: a. Th tch thay i. b. Nhit lng truyn cho nc. Hng dn gii </p></li><li><p>19 </p><p> Bi 14. Mt bnh kn cha 10 kg nc 90oC. 8 kg nc trng thi lng v 2 kg cn li trng thi hi </p><p> Hy xc nh a. p sut trong bnh. b. Th tch ca bnh cha. Hng dn gii </p></li><li><p>20 </p><p> Bi 15. Mt bnh kn c th tch 80 lt cha 4 kg R-134a p sut 160 kPa </p><p> Hy xc nh a. Nhit b. kh c. Enthalpy d. Th tch ca pha hi Hng dn gii </p></li><li><p>21 </p></li><li><p>22 </p><p> II. Cc bi tp sinh vin t lm </p><p>Bi 1. Nc dng bng c phi cht thun khit khng?. Ti sao? Bi 2. Phn bit s khc nhau gia lng bo ha v lng cha si? Bi 3. Phn bit gia hi bo ha v hi qu nhit?. Bi 4. Ti sao nhit v p sut li ph thuc vo nhau trong vng bo ha?. Bi 5. Phn bit s khc nhau gia im ti hn v im ba th?. Bi 6. Xc nh ni nng ca nc p sut 6 bar v 200oC ?. Bi 7. Xc nh nhit ca nc trng thi 0,5 Mpa v i=2890 kJ/ kg ?. Bi 8. Xc nh ni nng ca nc cha si 80oC v 5 Mpa. Hy xc nh theo: a. S liu bng lng cha si v hi qu nhit. b. S liu bng hi bo ha Bi 9. Xc nh cc thng s cn thiu trong bng sau: </p><p> Bi 10. Hon thnh bng sau cho hi nc H2O </p><p> Bi 11. Hon thnh bng sau cho R134a. </p><p> Bi 12. Mt thng cha hi nc c th tch 1,8m3, nhit 220oC. Mt phn 3 th tch pha lng, cn li l pha hi. Xc nh p sut ca hi?. Khi lng ca hi v khi lng ring ?. </p></li><li><p>23 </p><p>Bi 13. Mt xylanh-piston cha 0,85(kg) mi cht lnh R134a nhit -10oC. Piston dch chuyn t do v c khi lng 12kg v ng knh 25cm. p sut kh quyn bng 88kPa. Nhit c cp cho R134a n khi nhit bng 15oC. Xc nh p sut cui, bin thin th tch v bin thin entanpi ca R134a?. Bi 14. Mt xylanh-piston cha 50L nc nhit 40oC v p sut 200kPa. Nhit c truyn ti nc p sut khng i cho n khi ton b cht lng ha thnh hi. Xc nh khi lng ca nc, nhit trng thi cui, xc nh tng bin thin entanpi?. Tr li: 49,61kg; 120,21oC; 125,943kJ. Bi 15. Mt thng cha ban u c th tch 0,3m3 cha hi bo ha m c nhit 150oC. Nc c gia nhit n khi t n trng thi ti hn. Xc nh khi lng v th tch ca nc trng thi u?. Tr li: 96,1; 0,105m3. Bi 16. Mt bnh kn c th tch c t trn bp in. Ban u bnh cha hn hp nc hai pha c p sut p1=1 (bar), kh x= 50%. Sau khi c gia nhit p sut trong bnh tng ln p2=1,5(bar). Hy th hin qu trnh trn th T-v v xc nh a. Nhit trng thi u v sau, oC b. Khi lng ca hi mi trng thi, kg c. Nu c gia nhit tip tc th p sut l bao nhiu nu n t n trng thi bo ha. Bi 17. Mt h thng piston-cylinder hng ln cha 0,05 kg NH3 . Trng thi ban u l hi bo ha v c t trn bp in. Di tc ng ca trng lng piston v p sut mi trng, p sut ca NH3 l 1,5 bar. Qu trnh gia nhit din ra t t vi p sut khng thay i v kt thc khi nhit t gi tr 25oC Hy th hin qu trnh trn th T-v, p-v v xc nh: a. Th tch ca NH3 mi trng thi, m3 b. Cng thc hin trong qu trnh, kJ. Bi 18. Mt bnh kn c cch nhit tt c th tch V=0,25m3 cha hi nc bo ha 100oC. Hi nc c khuy nhanh bng cnh khuy trn trc cho n khi t p sut 1,5 bar Xc nh: a. Nhit trng thi sau b. Cng thc hin trn trc Bi 19. Hi nc cha trong h thng pisron-cylider chu tc ng ca hai qu trnh ni tip nhau t trng thi ban u c p sut 10 bar v nhit 400oC. Qu trnh 1: hi nc c lm lnh theo qu trnh ng p n trng thi hi bo ha; Qu trnh 2: hi nc tip tc c lm lnh theo qu trnh th tch khng i n nhit 150oC a. Th hin c hai qu trnh trn th T-v v p-v b. Cng trao i trong mi qu trnh, kJ /kg c. Nhit lng trao i trong mi qu trnh, kJ/kg </p></li><li><p>24 </p><p>Bi 20. Kh cha trong h thng piston-cylinder gin n theo qu trnh a bin pvn=const. Trng thi ban u kh c p sut p1=3 (bar), th tch V1=0,1(m3) . Sau qu trnh gin n th tch khi kh l V2=0,2(m3). Hy xc nh cng trao i trong qu trnh ng vi a. n=1,5 b. n=1 c. n=0 Bi 21. Cho 4 kg kh cha trong h thng piston-cylinder, qu trnh din ra theo quan h pV1,5=const. Trng thi ban u kh c p sut p1=3(bar), th tch V1=0,1(m3). Sau qu trnh gin n th tch khi kh l V2=0,2(m3). Bin thin ni nng ca h thng l u2-u1=-4,6(kJ/kg) H thng khng c s thay i v ng nng v th nng. Hy xc nh nhit lng trao i trong qu trnh?. Bi 22. Khng kh cha trong piston-cylinder t thng ng c gia nhit bng nhit tr. Piston c khi lng 45 kg, tit din 0,09 m2, p sut mi trng tc ng ln piston l 1 bar. Th tch khng kh tng thm 0,045 m3trong khi p sut c duy tr khng i. Khi lng khng kh trong h thng l 0,27 kg, ni nng tng thm 42 kJ/ kg...</p></li></ul>