1. Gaz doskonaly w temp. "t"[C], pod cisnieniem "p", zajmuje obj. "V". Jaka obj. zajmuje ten gaz w warunkach normalnych? Clapeyron pV = n(MR)T => $V = \frac{n(MR)Tn}{\text{pn}}$ => $\upsilon = \frac{V}{n} = \frac{\left( \text{MR} \right)\text{Tn}}{\text{pn}} \approx 22,4\left\lbrack \frac{m^{3}}{\text{kmol}} = \frac{\text{dm}^{3}}{\text{mol}} \right\rbrack$ Warunki normalne: pn=1*10^5[Pa] Tn=273[K] MR=8314$\left\lbrack \frac{\mathbf{J}}{\mathbf{kmol*K}} \right\rbrack$ 2. Co to jest wykres pasmowy energii? Do ktorej zasady termodynamiki sie odnosi? Wykres Sankeya (wykres strumieniowy/pasmowy) – graficzna, poglądowa ilustracja np. bilansu energetycznego, obowiązuje w niej zasada zachowania energii i prawo zachowania masy (I zasada termodynamiki) W układzie odosobnionym tzn. osłoniętym osłoną adiabatyczną, ilość energii wewnętrznej układu jest stała Ed = Eu + Ew [J] - równanie bilansu energetycznego można traktować jako I zasadę termodynamiki dot. Układu zamkniętego. Energia doprowadzona do układu wyodrębnionego osłoną adiabatyczną pozostaje częściowo w układzie, a część jest wyprowadzona z układu. |
7. Napisz rownanie stanu dla gazu doskonalego przeplywajacego w rurociagu. Podaj nazwy i wymiary uzytych w rownaniu symboli. $\mathbf{p}\dot{\mathbf{V}}\mathbf{=}\dot{\mathbf{n}}\left( \mathbf{\text{MR}} \right)\mathbf{T}$ MR - uniwersalna stala gazowa = 8314,7 $\left\lbrack \frac{J}{kmol*K} \right\rbrack$ 8. Jak oblicza sie moc do napedu pompy przetlaczajacej wode w ilosci $\dot{V}$ $\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$ przy zadanej wysokosci podnoszenia h[m]. Sprawnosc ogolna pompy wynosi η0. $\eta_{0} = \frac{\text{Pu}}{P}$ $Pu = \dot{V}*\rho g*h$ => $P = \frac{\dot{V}*\rho g*h}{\eta_{0}}$ g - przyspieszenie ziemskie $\left\lbrack \frac{m}{s^{2}} \right\rbrack$ ρ - gestosc wody $\left\lbrack \frac{\text{kg}}{m^{3}} \right\rbrack$ Pu - moc uzyteczna P - moc dostarczona do pompy |
13. Podaj zalozenie modelowe gazu doskonalego oraz znane ci postacie termicznego rownania stanu. Objasnij znaczenie uzytych symboli i podaj wymiary w ukladzie SI. Gaz doskonały – gaz którego drobiny nie przyciągają się wzajemnie, są nieskończenie małe, zderzenia cząsteczek są doskonale sprężyste, cząsteczki są w ciągłym chaotycznym ruchu pV = RT pv = mRT pv = n(MR)T $\left. \ \begin{matrix} p\dot{v} = \dot{m}\text{RT}\ \\ p\dot{v} = \dot{n}\left( \text{MR} \right)T \\ \end{matrix} \right\} ro\text{wnania}\ \text{przep}l\text{ywowe}$ p - cisnienie [Pa]; V - objetosc molowa $\left\lbrack \frac{m^{3}}{\text{kmol}} \right\rbrack$;R - indywidualna stala gazowa $\left\lbrack \frac{J}{kg*K} \right\rbrack$ ; T - temperatura [K]; v - objetosc [m3] $\dot{v} - \ strumien\ objetosci\ \lbrack\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$; m - masa [kg]; $\dot{m} - \ \text{strumien}\ \text{masowy}\ \left\lbrack \frac{\text{kg}}{s} \right\rbrack$ n - masa molowa [kmol]; $\dot{n} - \ \text{strumien}\ \text{masy}\ \text{molowej}\ \left\lbrack \frac{\text{kmol}}{s} \right\rbrack$ MR - uniwersalna stala gazowa 8314 $\left\lbrack \frac{J}{kmol*K} \right\rbrack$ |
---|---|---|
9. Przemiana izochoryczna gazu doskonalego - przyklad zast. rownania, wykresy. Przemiana przy stalej objętości V = idem. 1-2 - izochoryczne ogrzewanie 1-3 izochoryczne oziebianie Proces izochoryczny można praktycznie zrealizować podczas ogrzewania lub oziębiania gazu w zbiorniku o stałej objętości, czyli wykonanego z materiału o zerowej rozszerzalności cieplnej. |
14. Jakie rodzaje prac rozroznia sie w termodynamice i kiedy maja one zastosowanie? Podaj ich interpretacje graficzna.Praca Bezwzględna - Jest to praca wykonana przez czynnik termodynamiczny na wewnętrzną stronę tłoka wtedy gdy ciśnienie otoczenia jest równe zero. Praca związana ze zmianą objętości czynnika. Praca ekspansji – dodatnia, kompresji – ujemna |
|
3. Co to jest praca tech. i jaki jest jej zwiazek z moca maszyn przeplywowych? Praca tech. to suma prac bezwzglednych wykonanych w 1 cyklu pracy maszyny przeplywowej, w ktorej realizowana jest przemiana. Rozpatrujemy ja wg idealnej maszyny przepływowej tzn. - nie występuje tarcie poruszających się względem siebie powierzchni - zawory nie stawiają oporu
|
10. Obieg termodynamiczny silowni parowej.Jest on złożony z następujących przemian: 1 - 2 - izentropowego (adiabatycznego) rozprężania pary w turbinie parowej, 2 - 3 - izobarycznego skroplenia rozprężonej pary (odprowadzenia ciepła w skraplaczu), 3 - 4 - izentropowego, pompowania kondensatu w pompie, 4 - 1 - izobarycznego podgrzewania cieczy (wody), jej odparowania oraz przegrzewania powstałej pary w kotle parowym lub wytwornicy pary. 11. Wartosc opalowa pewnego gatunku wegla wynosi $Wd = 25\left\lbrack \frac{\text{MJ}}{\text{kg}} \right\rbrack$. Jakie jest cieplo spalenia tego wegla Wg? Odpowiedz uzasadnij. $Wd = 25*10^{6}\left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{kg}} \right\rbrack$ Wd = Wg − rw * mw => Wg = Wd + rw * mw |
Jeśli cisnienie na zewnątrz cylindra jest większe od 0 (pot>0), to część pracy bezwzględnej zużywa się na pokonanie siły działającej na tlok, pochodzącej od ciśnienia otoczenia. Zatem Praca Użyteczna to praca bezwzględna pomniejszona o pracę kompresji otoczenia. |
|Wartość Opałowa Wd [J/kg] to ilość ciepła doprowadzona z komory spalin po zupełnym i całkowitym spaleniu jednostki paliwa, jeżeli spalenie odbyło się pod stałym ciśnieniem, spaliny zaś zostały ochłodzone do temp początkowej substratów, przy czym para wodna zawarta w spalinach nie uległa skropleniu|, natomiast w przypadku Ciepła Spalania Wg para wodna w spalinach ulega skropleniu, co oznacza, ze oddala ona swoje cieplo. |Ciepło spalania[Wg] - ilość ciepła doprowadzona z komory spalin po zupełnym i całkowitym spaleniu jednostki paliwa, jeżeli spalenie odbyło się pod stałym ciśnieniem, spaliny zaś zostały ochłodzone do temp początkowej substratów, przy czym para wodna zawarta w spalinach uległa skropleniu.| |
Praca techniczna - suma prac bezwzględnych wykonanych w 1 cyklu pracy maszyny przepływowej, w której realizowana jest przemiana. Gdy ciśnienie czynnika wzrasta – praca ujemna, gdy maleje – praca dodatnia. |
|
4. Przemiana adiabatyczna gazu doskonalego - odwracalna i nieodwracalna. Podczas przemiany adiabatycznej odwracalnej entropia nie zmienia się, natomiast podczas przemian adiabatycznych rzeczywistych (nieodwracalnych) rośnie. 5. Podaj def wartości opalowej paliwa "Wd" i czym ona sie rożni od def ciepła spalania "Wg" Wartość opałowa Wd[J/kg] - ilość ciepła doprowadzona z komory spalin po zupełnym i całkowitym spaleniu jednostki paliwa jeżeli spalenie odbyło się pod stałym ciśnieniem, spaliny zaś zostały ochłodzone do temp początkowej substratów, przy czym para wodna zawarta w spalinach nie uległa skropleniu. Ciepło spalania[Wg] - ilość ciepła doprowadzona z komory spalin po zupełnym i całkowitym spaleniu jednostki paliwa jeżeli spalenie odbyło się pod stałym ciśnieniem, spaliny zaś zostały ochłodzone do temp początkowej substratów, przy czym para wodna zawarta w spalinach uległa skropleniu. |
12. Ustalone przewodzenie cieplne przez przegrodę plaska. Przewodzenie polega na bezposrednim przekazywaniu energii wewnetznej drobinom o nizszej temperaturze przez stykajace sie z nimi drobiny tego samego lub innego ciala posiadajace wyzsza temperature. Prawo Fouriera mówi, że gęstość przewodzonego strumienia ciepła "q" jest wprost proporcjonalna do gradientu temperatury.
λ - współczynnik przewodzenia ciepła, inaczej przewodność cieplna $\left\lbrack \frac{W}{m*K} \right\rbrack$ Z przewodzeniem cieplnym przez przegrode plaska mamy doczynienia m.in. w przypadku wymiennika przeponowego, gdzie nastepuje przekazywanie ciepla miedzy 2 czynnikami oddzielonymi przegroda. Bilans: I1′ − I1″ = I2″ − I2′ + Q1 − 2 |
15. Co to jest entalpia i jak wyznacza sie ja dla znanych Ci czynników termodynamicznych? Entalpia (I) (zawartość ciepła) jest to wielkość fizyczna bedaca funkcją stanu, mająca wymiar energii, będąca też potencjałem termodynamicznym. - Ciała stałe i ciecze i=u+pv v - obj. właść. p - bezwzględne ciśnienie statyczne u– właściwa energia wewnętrzna -Gaz doskonały I=Cp+T+Uo Cp - ciepło właściwe T- temp. Uo = energia otoczenia -Gaz pół dosk. I = CpI0TT + Uo CpI0T - srednie cieplo wlasciwe od 0 do T T- temp. - Para nasycona mokra i=i`+x(i``-i`) i – entalpia pary nasyc. mokrej - Para przegrzana i=i``qp qp – ciepło przegrzania pary - para mokra nasycona i=q+r+pr r – entalpia parowania |
6. Przeprowadzenie ciepla przez przegrode wielowarstwowa plaska.Przewodzenie polega na bezposrednim przekazywaniu energii wewnetznej drobinom o nizszej temperaturze przez stykajace sie z nimi drobiny tego samego lub innego ciala posiadajace wyzsza temperature. Prawo Fouriera mówi, że gęstość przewodzonego strumienia ciepła "q" jest wprost proporcjonalna do gradientu temperatury.
λ - współczynnik przewodzenia ciepła, inaczej przewodność cieplna $\left\lbrack \frac{W}{m*K} \right\rbrack$ Opór cieplny płaskiej, wielowarstwowej przegrody: RT = Rsi + R1 + R2 + ... +Rn + Rse $\left\lbrack \frac{m*K}{W} \right\rbrack$ gdzie: Rsi i Rse oznaczają wielkości oporów przejmowania ciepła odpowiednio na wewnętrznej lub zewnętrznej powierzchni przegrody, a R1, R2, ...Rn – obliczeniowe opory ciepła każdej warstwy przegrody, a współczynnik przenikania ciepła wyraża się wzorem $\lambda = \frac{1}{R_{T}}$ |
16. Obieg siłowni parowej Clausussa-Rankine’a, sterowane maszyny, urządzenia, wykresy przemian. Jest to obieg porównawczy dla procesów, w których zachodzi parowanie i skraplanie czynnika roboczego np. dla konwencjonalnych lub jądrowych siłowni parowych, agregatów chłodziarek. Jest on złożony z następujących przemian: 1 - 2 - izentropowego (adiabatycznego) rozprężania pary w turbinie parowej, 2 - 3 - izobarycznego skroplenia rozprężonej pary (odprowadzenia ciepła w skraplaczu), 3 - 4 - izentropowego, pompowania kondensatu w pompie, 4 - 1 - izobarycznego podgrzewania cieczy (wody), jej odparowania oraz przegrzewania powstałej pary w kotle parowym lub wytwornicy pary. |
17. Wymien przemiany powietrza wilgotnego, podczas których moze wydzielic sie woda ciekła. Jak oblicza sie ilosc wydzieloenj wody cieklej? Proces izobarycznego ochładzania powietrza: |
||
---|---|---|
Proces izobarycznego ochładzania powietrza: Po przekroczeniu punktu rosy para wodna skrapla się i może pojawić się w postaci mgły lub wykroplonej pary na ściankach. Masę wody w powietrzu wyznaczamy z połączenia równania Daltona i równania stanu gazu. |
||
Po przekształceniu otrzymamy wzory: |
||
Gdzie x to zawartość wilgoci w powietrzu wilgotnym Ponieważ podczas wykraplania wody powietrze osusza się, więc znając masę powietrza suchego i wyznaczając wilgotność na początku i na końcu jestśmy w stanie wyznaczyć masę skroplonej wody. Takie coś mniej więcej znalazłem ale na 100% tego nie jestem pewien 18. Podaj def wartosci opalowej dla paliwa cieklego. Jaka wartosc opalowa (zgodnie z def) bedzie miec para mokra o stopniu suchosci x-0,2? Przyjac, ze cieplo parowania wody wynosi rw=2500 kJ/kg Wartość Opałowa Wd [J/kg] to ilość ciepła doprowadzona z komory spalin po zupełnym i całkowitym spaleniu jednostki paliwa, jeżeli spalenie odbyło się pod stałym ciśnieniem, spaliny zaś zostały ochłodzone do temp początkowej substratów, przy czym para wodna zawarta w spalinach nie uległa skropleniu. $x = \frac{\text{ms}}{m} = 0,2 = > Ms = 0,2M$ => 20% to nasycona para sucha => 80% para wilgotna nasycona => ~80% paliwa to woda. |
||
Wd = Wg − rw * mw = Wg − 2500*0,8*m Wg - cieplo spalania rw - cieplo parowania wody 2500kJ/kg m - masa pary wilgotnej(paliwa) ms - masa pary suchej nasyconej w parze wilgotnej |
1. Gaz doskonaly w temp. "t"[C], pod cisnieniem "p", zajmuje obj. "V". Jaka obj. zajmuje ten gaz w warunkach normalnych? 2. Co to jest wykres pasmowy energii? Do ktorej zasady termodynamiki sie odnosi? 3. Co to jest praca tech. i jaki jest jej zwiazek z moca maszyn przeplywowych? 4. Przemiana adiabatyczna gazu doskonalego - odwracalna i nieodwracalna. 5. Podaj def wartości opalowej paliwa "Wd" i czym ona sie rożni od def ciepła spalania "Wg" 6. Przeprowadzenie ciepla przez przegrode wielowarstwowa plaska. 7. Napisz rownanie stanu dla gazu doskonalego przeplywajacego w rurociagu. Podaj nazwy i wymiary uzytych w rownaniu symboli. 8. Jak oblicza sie moc do napedu pompy przetlaczajacej wode w ilosci $\dot{V}$ $\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$ przy zadanej wysokosci podnoszenia h[m]. Sprawnosc ogolna pompy wynosi η0. |
|
9. Przemiana izochoryczna gazu doskonalego - przyklad zast. rownania, wykresy.10. Obieg termodynamiczny silowni parowej. 11. Wartosc opalowa pewnego gatunku wegla wynosi $Wd = 25\left\lbrack \frac{\text{MJ}}{\text{kg}} \right\rbrack$. Jakie jest cieplo spalenia tego wegla Wg? Odpowiedz uzasadnij. $Wd = 25*10^{6}\left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{kg}} \right\rbrack$ 12. Ustalone przewodzenie cieplne przez przegrodę plaska. 13. Podaj zalozenie modelowe gazu doskonalego oraz znane ci postacie termicznego rownania stanu. 14. Jakie rodzaje prac rozroznia sie w termodynamice i kiedy maja one zastosowanie? 15. Co to jest entalpia i jak wyznacza sie ja dla znanych Ci czynników termodynamicznych? 16. Obieg siłowni parowej Clausussa-Rankine’a, sterowane maszyny, urządzenia, wykresy przemian.17. Wymien przemiany powietrza wilgotnego, podczas których moze wydzielic sie woda ciekła. 18. Podaj def wartosci opalowej dla paliwa cieklego. |