‘Treść zadań z egzaminu z ćwiczeń z Termodynamiki

Zadanie 1

Powietrze o temperaturze 22 i entalpii 57,5 kJ/kg jest podgrzewane do pewnej temperatury, a następnie zostaje użyte do suszenia w komorze suszarni. Powietrze opuszczające komorę ma temperaturę równą 32 i początkową wilgotność względną. Określić temperaturę powietrza po podgrzaniu oraz ilość wilgoci odparowanej do strumienia powietrza.

Zadanie 2

Gaz o składzie: CO = 28%, CH₄ = 3%, C₂H₂ = 0,2%, H₂ = 12% , CO₂ = 2,8%, N₂ = 54% spala się zupełnie przy nadmiarze współczynnika powietrza równym λ = 1,1. Obliczyć minimalne zapotrzebowanie na tlen i skład spalin przy założeniu, że powietrze i gaz są suche.

Zadanie 3

Dwa zbiorniki wypełnione tlenem są połączone rurociągiem z zaworem o przekroju A = 20 mm². Otwory w zbiorniku mają krawędzie zaokrąglone. W zbiornikach utrzymywane są stałe parametry p₁ = 50 bar, p₂ = 40 bar, T₁ = 373 K, c_p = 909 J/kgK. Z jaką prędkością wypływa tlen przez rurociąg oraz jaki jest strumień masy wypływającego tlenu? Obliczyć prędkość wypływu i strumień masy przez ten rurociąg z pierwszego zbiornika wprost do atmosfery p_a = 1 bar.

Zadanie 4

Obliczyć wydajność sprężarki jednostopniowej zasysającej powietrze o ciśnieniu 0,9 bar i temperaturze T = 15, o sprężu 6, jeżeli moc teoretyczna (izentropowego) napędu wynosi 60 kW. Obliczyć również przyrost temperatury wody chłodniczej cylindra , jeżeli jej natężenie przepływu wynosi 390 m³/h.

Zadanie 5a

Kocioł wytwarza np. = 360 t/h pary wodnej o parametrach p₁ = 11 MPa, T₁ = 773K, którą ekspanduje adiabatycznie odwracalnie do p₂ = 3 MPa w części wysokoprężnej turbiny. Następnie para jest wtórnie przegrzewana adiabatycznie do temperatury T₃ = T₁ = 773K po czym ekspanduje diabatycznie odwracalnie w części niskoprężnej turbiny do ciśnienia p_k = 4 kPa. Obliczyć:

1. Sprawność obiegu η z przegrzewem międzystopniowym η_pm.

2. Wzrost sprawności obiegu ∆η w wyniku zastosowania wtórnego przegrzewu przegrzanej pary

3. Stopień suchości pary na wylocie z turbiny X_2S i jego wzrost w wyniku zastosowania wtórnego przegrzewu pary. Ponadto obliczyć moc turbiny N_i.

Zadanie 5b

Do turbiny parowej o mocy N_i = 25 MW dopływa przegrzana para wodna o ciśnieniu p₁ = 9 MPa i T₁ = 575K, gdzie ekspanduje izentropowo do ciśnienia p₄ = 4 kPa. W celu podgrzania wody zasilającej kocioł zastosowano dwa mieszankowe podgrzewacze regeneracyjne, w których woda podgrzewa się do temperatury nasycenia dla ciśnień panujących w podgrzewaczach. Do podgrzewacza wysokoprężnego dopływa para upustowa o ciśnieniu p₁ = 1 MPa, zaś do podgrzewacza niskoprężnego doprowadzona jest para upustowa o ciśnieniu p₃ = 0,12 MPa. Obliczyć:

1. Sprawność obiegu regeneracyjnego ciepła η_C

2. Wzrost sprawności ∆η w porównaniu z obiegiem C-R

3. Strumień masy pary m₁ i m₂ pobieranej z upustu turbiny

Uwaga:

Do zaliczenia trzeba było wybrać jedno zadanie z zadań 1-4 oraz jedno z zadań 5a i 5b. Zaliczony egzamin to zrobione minimum jedno z tych zadań.