BÀI TẬP KỸ THUẬT NHIỆT
(Quá trình nhiệt động và định luật 1 nhiệt động học)
Bài 1/ Xác đ nh th tích riêng, kh i l ng riêng c a khí Nị ể ố ượ ủ 2 đi u ki n tiêu chu n v t lý và ở ề ệ ẩ ậ ở
đi u ki n áp su t d 0,2 at, nhi t đ 127 ề ệ ấ ư ệ ộ 0C. Bi t áp su t khí quy n 760 mmHg.ế ấ ể
Bài 2/ Xác định thể tích của 2 kg khí O2 ở áp suất 4,157 bar, nhiệt độ 47 0C.
Bài 3/ Xác định khối lượng của 2 m3 khí O2 ở áp suất 4,157 bar, nhiệt độ 47 0C.
Bài 4/ Một bình có thể tích 200 l, chứa 0,2 kg khí N2, áp suất khí quyển là 1 bar:
a) Nếu nhiệt độ trong bình là 7 0C, xác định chỉ số áp kế (chân không kế) gắn trên nắp bình.
b) Nếu nhiệt độ trong bình là 127 0C, xác định chỉ số áp kế gắn trên nắp bình.
Bài 5/ Một bình thể tích 500l chứa 2kg N2. Hãy xác định thể tích riêng và khối lượng riêng của khí N2
đựng trong bình trên.
Bài 6/ Áp kế gắn trên thành một bình chứa O2 chỉ 2at. Áp suất khí trời po = 1bar. Hãy xác định áp suất
tuyệt đối tính bằng N/m2, bar, mmHg, at.
Bài 7/ Một chất khí có nội năng 50 kJ/kg và năng lượng đẩy d = 25 kJ/kg. Hãy xác định nội năng,
năng lượng đẩy, entanpy của 2 kg chất khí đó.
Bài 8/ Nếu xem không khí là khí lý tưởng có phân tử lượng = 29 kg/kmol. Hãy xác định nhiệt dung
riêng khối lượng đẳng áp Cp và nhiệt dung riêng khối lượng đẳng tích Cv của nó.
Bài 9/ Có 5kg nước sôi ở nhiệt độ 100oC, entropy của nó biến đổi từ trạng thái 1 có s1 = 1,3071 kJ/kgK
đến trạng thái 2 có s2 = 7,3545 kJ/kgK. Hãy xác định nhiệt lượng tham gia trong quá trình 1 – 2.
Bài 10/ Môi chất sau khi thực hiện một quá trình nào đó có nội năng thay đổi một lượng là u = 64,8
kJ/kg và sinh một công thay đổi thể tích l12 = 26,1 kJ/kg. Tính nhiệt lượng tham gia trong quá trình đó
cho 10 kg môi chất.
Bài 11/ Có 2 kg không khí chứa trong một bình kín được đốt nóng từ 25oC đến 75oC. Xem không khí
là khí lý tưởng. Hãy xác định nhiệt lượng Q mà 2 kg không khí nhận được.
Bài 12/ Trong một quá trình cung cấp nhiệt đẳng áp cho 2kg O2 nhiệt độ của nó tăng từ 20oC lên 70oC.
Xác định nhiệt lượng cần thiết nếu xem O2 là khí lý tưởng.
Bài 13/ Trong một quá trình 1 – 2 nào đó 1 kg môi chất nhận từ môi trường một công kỹ thuật
lkt12 = -209 kJ/kg và nhiệt lượng q = 87,2 kJ/kg. Hãy tính sự thay đổi entanpy trong quá trình 1-2 của
10 kg môi chất.
-1-
BÀI TẬP KỸ THUẬT NHIỆT
(CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG)
Bài 1/ Bình kín có thể tích V= 2m3 chứa không khí có nhiệt độ t1 = 270C , áp suất p1 = 1 bar, nhận 50
kJ nhiệt.
Xác định nhiệt độ , áp suất cuối quá trình : t2 , p2 ; biến thiên entanpy I , biến thiên entrôpy S trong
quá trình?
Bài 2/ Một xy lanh có thể tích V= 0,03 m3 đặt đứng, bên trong có pít tông di chuyển không ma sát, đường
kính pít tông d = 30 cm, chứa không khí có nhiệt độ t1 = 27 0C , áp suất p1= 2 bar. Cho xy lanh nhận lượng
nhiệt Q = 5 kJ. Để pít tông không di chuyển, cần đặt thêm một lực bằng bao nhiêu lên pít tông ?
Bài 3/ Trong một bình kín thể tích V = 0,015 m3 chứa lượng không khí với nhiệt độ t1 = 30oC , áp suất
p1 = 2 bar.
a) Tính nhiệt độ và áp suất không khí trong bình sau khi ta cấp cho không khí lượng nhiệt 16 kJ.
b) Biểu diễn quá trình trên đồ thị p – v và T – s.
c) Xác định biến thiên nội năng u, biến thiên entanpy i, biến thiên entropy s.
Bài 4/ Một bình kín thể tích 0,6 m3 chứa không khí ở áp suất 1,5 at và nhiệt độ 20oC. Để làm lạnh bình
người ta lấy đi lượng nhiệt 105 kJ.
a) Biểu diễn quá trình trên đồ thị p – v và T – s.
b) Xác định nhiệt độ, áp suất và biến thiên entanpy i của không khí sau quá trình làm lạnh đó.
Bài 5/ Người ta cấp nhiệt cho 1 kg không khí trong điều kiện áp suất không đổi p = 2 bar từ nhiệt độ t1
= 20oC đến t2 = 110oC.
a) Biểu diễn quá trình trên đồ thị p – v và T – s.
b) Xác định thể tích cuối, nhiệt lượng cần cấp, công thay đổi thể tích, biến thiên nội năng , biến
thiên entropy s.
Bài 6/ 10 kg CO2 ở trạng thái p1 = 2 bar; t1 = 127oC, được làm lạnh trong điều kiện áp suất không đổi
đến nhiệt độ t2 = 27oC.
a) Biểu diễn quá trình trên đồ thị p – v và T – s.
b) Xác định thể tích CO2 trước và sau khi làm lạnh.
c) Xác định công thay đổi thể tích, công kỹ thuật, biến thiên nội năng u, biến thiên entanpy i, biến
thiên entropy s và nhiệt lượng CO2 đã tỏa ra.
Bài 7/ Một kg không khí ở áp suất p1 = 1 at, thể tích riêng v1 = 0,8 m3/kg nhận lượng nhiệt 418,7 kJ/kg
trong điều kiện áp suất không đổi.
a) Biểu diễn quá trình trên đồ thị p – v và T – s.
-2-
b) Xác định nhiệt độ đầu và cuối quá trình.
c) Xác định thể tích riêng cuối quá trình.
Bài 8/ Một kg không khí nhận 150,45 kJ nhiệt, khi áp suất không đổi là 1,2 bar làm thể tích tăng 1,5
lần. Xác định nhiệt độ và thể tích không khí trước và sau quá trình: t1, t2, v1, v2 ; biến thiên nội năng,
entanpy và entrôpy u, i, s trong quá trình.
Bài 9/ Một kg khí O2 trong quá trình đẳng áp p = 1,5 bar, nhiệt độ khí tăng 1800 C, thể tích tăng gấp
1,6 lần . Xác định t1, t2, v1, v2 , u , i, s , q ?
Bài 10/ 1,5 Kg khí NH3 có p1= 1 bar, nhận 20 kJ nhiệt trong quá trình đẳng nhiệt làm entrôpy tăng
50 J/độ . Xác định t , v1, v2 , p2 ?
Bài 11/ 1,2 kg khí Nitơ có áp suất 2 bar nhận lượng nhiệt Q = 41 KJ bằng với công thay đổi thể tích
sinh ra. Khi đó thể tích khối khí tăng 1,8 lần . Xác định nhiệt độ , v1 , v2 , p2 , S ?
Bài 12/ Không khí trong xy lanh giãn nở đẳng nhiệt ở nhiệt độ 20oC từ thể tích
V1 = 1,5 m3, áp suất p1 = 5 bar đến V2 = 5,4 m3.
a) Biểu diễn quá trình trên đồ thị p – v và T – s.
b) Tính lượng nhiệt cung cấp, công thay đổi thể tích và công kỹ thuật, biến thiên nội năng , biến
thiên entanpy , biến thiên entropy của quá trình.
Bài 13/ Một kg không khí được nén đẳng nhiệt ở nhiệt độ 30oC từ áp suất đầu p1 = 1 bar đến áp suất
cuối p2 = 10 bar.
a) Biểu diễn quá trình trên đồ thị p – v và T – s.
b) Xác định thể tích cuối, công nén, lượng nhiệt thải.
Bài 14/ Một kg không khí có áp suất 10 bar, nhiệt độ 1270C được giãn nở đoạn nhiệt trong xy lanh có
pít tông di chuyển làm thể tích tăng 7 lần. Xác định công thay đổi thể tích ?
Bài 15/ Một kg khí nitơ áp suất 2 bar, sinh một lượng công thay đổi thể tích bằng độ giảm nội năng và
bằng 80 KJ, thể tích tăng 3 lần. Xác định nhiệt độ và thể tích tại 2 trạng thái ?
Bài 16/ Trong một quá trình 1 kg chất khí > 3 nguyên tử nhận 100 KJ nhiệt , sinh ra 78,92 KJ công
thay đổi thể tích , nhiệt độ tăng thêm 12,5oC, áp suất tăng 4 lần . Xác định xem đó là khí gì, quá trình
trên là gì ?
Bài 17/ Một kg không khí ở áp suất p1 = 1 at, nhiệt độ t1 = 30oC, sau khi nén đoạn nhiệt áp suất tăng
lên 10 lần.
a) Biểu diễn quá trình trên đồ thị p – v và T – s.
b) Xác định thể tích, nhiệt độ sau khi nén, công của máy nén.
Bài 18/ Không khí được nén đoạn nhiệt từ trạng thái ban đầu có t1 = 15oC, p1 = 1 at đến trạng thái cuối
có p2 = 8at.
a) Biểu diễn quá trình trên đồ thị p – v và T – s.
-3-
b) Hãy xác định các thông số trạng thái cuối của không khí nén, công thay đổi thể tích, công kỹ thuật,
biến thiên nội năng , biến thiên entanpy .
Bài 19/ Không khí trong xylanh ở trạng thái đầu p1= 6 at , nhiệt độ t1 = 25oC sau khi giãn nở đoạn
nhiệt thể tích tăng lên gấp 2.
a) Biểu diễn quá trình trên đồ thị p – v và T – s.
b) Hãy tính áp suất và nhiệt độ cuối quá trình.
c) Xác định công thay đổi thể tích của 1 kg không khí.
Bài 20/ 2 kg N2 từ trạng thái p1 = 10 bar, t1 = 127oC giãn nở đoạn nhiệt đến áp suất 5 bar.
a) Biểu diễn quá trình trên đồ thị p – v và T – s.
b) Xác định thể tích trước và sau khi giãn nở, nhiệt độ sau quá trình giãn nở, công thay đổi thể tích,
công kỹ thuật, biến thiên nội năng u, biến thiên entanpy i.
Bài 21/ Giải bài 20 với quá trình giãn nở là đa biến có n = 1,2.
Bài 22/ Một kg không khí được nén đa biến (n = 1,2) trong máy nén từ nhiệt độ t1 = 20oC, áp suất p1 =
0,98 bar đến áp suất p2 = 7,845 bar.
a) Biểu diễn quá trình trên đồ thị p – v và T – s.
b) Xác định nhiệt độ cuối quá trình nén, biến thiên nội năng u, biến thiên entanpy i, công kỹ thuật của
quá trình.
Bài 23/ 1,5 kg không khí được nén đa biến từ p1 = 0,9 bar, t1 = 18oC đến p2 = 10bar, t2 = 125oC. Xác
định số mũ đa biến n, thể tích sau khi nén và lượng nhiệt thải ra.
Bài 24/ Cần nén lượng không khí từ V1 = 10 m3, p1 = 0,9 bar, t1 = 17oC đến p2 = 7,2 bar, V2 = 1,77 m3.
Xác định số mũ đa biến n, công thay đổi thể tích.
Bài 25/ 1,5 kg khí ô xy thực hiện một quá trình có công thay đổi thể tích nhận được bằng 1,5 lượng
nhiệt thải ra , áp suất tăng 6 lần. Biết t1 = 270C, p1 = 1 bar. Xác định chỉ số n, Cn , T2 , p2 ,Q ?
Bài 26/ 2 kg khí CO2 có t1= 250C, P1= 1 bar nhận 60 kJ nhiệt và nhận 48,33327 kJ công thay đổi thể
tích. Xác định T2, p2 , s ?
-4-
BÀI TẬP KỸ THUẬT NHIỆT
(MÁY NÉN VÀ QUÁ TRÌNH NÉN KHÍ TRONG MÁY NÉN)
Bài 1/ Máy nén lý tưởng một cấp mỗi giờ nén được 100 m3 không khí từ áp suất p1 = 1 at, nhiệt độ
t1 = 27oC đến áp suất p2 = 8 at theo quá trình đa biến với n = 1,2. Xác định công suất của máy nén,
lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình nén.
Bài 2/ Máy nén khí một cấp, không khí hút vào 360 m3/h ở áp suất 1 at, nhiệt độ 27oC, nhiệt độ sau khi
nén 137oC, giả thiết quá trình nén là quá trình đoạn nhiệt. Xác định công suất, lượng nhiệt tỏa trong
quá trình nén.
Bài 3/ Máy nén không khí 3 cấp, áp suất đầu pd = 1 at áp suất cuối pc = 27 at. Nén đa biến với n = 1,2
nhiệt độ đầu t1 = 27oC. Xác định công của máy nén và nhiệt tỏa trong các bình làm mát trung gian ứng
với 1 kg không khí.
Bài 4/ Một máy nén khí một cấp, mỗi phút nén được 24 kg không khí có nhiệt độ t1 = 27oC, áp suất
p1 = 1 bar, giả thiết quá trình nén là đoạn nhiệt, công tiêu tốn của máy nén 38 kW. Xác định nhiệt độ
không khí cuối tầm nén.
Bài 5/ Máy nén 1 cấp trong 2 phút nén được 120 kg khí CO2 từ nhiệt độ t1 = 27oC, đến áp suất lớn gấp
6 lần ban đầu. Xác định công suất của máy nén nếu:
a) Quá trình nén là đoạn nhiệt
b) Quá trình nén đa biến n = 1,2
Bài 6/ Máy nén 2 cấp, năng suất nén 1000 kg/h khí O2, nhiệt độ vào các cấp là 27oC, nhiệt độ ra khỏi
các cấp là 127oC. Giả thiết quá trình nén là đa biến có n = 1,25. Xác định:
a) Nhiệt tỏa từ bình làm mát trung gian
b) Công suất của máy nén
c) Nhiệt tỏa từ máy nén
-5-