Đề thi cuối học kỳ 1 môn Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật - ĐH Bách Khoa HCM

Chia sẻ: Hoang Viet | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:44

Thêm vào BST

Báo xấu

494
lượt xem 80
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khảo sát một hệ xylanh pittông bên trong có chứa 1,8 kg khí CO2. Ở trạng thái ban đầu khối khí có t1 =21oC; V1 = 0,5 m3. Sau đó người ta nén khối khí này đến trạng thái 2 có p2 =3 bar; t2 = 42oC. Hãy xác định: 1. Số mũ đa biến của quá trình. (1 điểm) 2. Công và nhiệt lượng trao đổi của quá trình. Nhận xét. (1 điểm) 3. Khối lượng CO2 cần lấy đi để khối khí quay trở lại trạng thái ban đầu. (0,5 điểm)...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề thi cuối học kỳ 1 môn Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật - ĐH Bách Khoa HCM

TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA TP.HCM ĐỀ THI CUỐI HỌC KỲ I Khoa CÔ KHÍ Moân : Nhieät Ñoäng Löïc Hoïc Kyõ Thuaät BM COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH Thôøi gian : 100 phuùt Ngaøy thi : 04/01/2006 -----o0o---- Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu Cho pheùp tra soá lieäu töø ñoà thò khoâng khí aåm. Baøi 1: (2,5 ñieåm) Khaûo saùt moät heä xylanh pittoâng beân trong coù chöùa 1,8 kg khí CO2. ÔÛû traïng thaùi ban ñaàu khoái khí coù t1 =21oC; V1 = 0,5 m3. Sau ñoù ngöôøi ta neùn khoái khí naøy ñeán traïng thaùi 2 coù p2 =3 bar; t2 = 42oC. Haõy xaùc ñònh: 1. Soá muõ ña bieán cuûa quaù trình. (1 ñieåm) 2. Coâng vaø nhieät löôïng trao ñoåi cuûa quaù trình. Nhaän xeùt. (1 ñieåm) 3. Khoái löôïng CO2 caàn laáy ñi ñeå khoái khí quay trôû laïi traïng thaùi ban ñaàu. (0,5 ñieåm) Baøi 2: (2,5 ñieåm) Chu trình thieát bò ñoäng löïc hôi nöôùc laøm vieäc vôùi caùc thoâng soá nhö sau: aùp suaát hôi nöôùc sau khi ra khoûi loø hôi laø 80bar, aùp suaát vaø ñoä TUABIN khoâ cuûa hôi nöôùc sau khi ra khoûi tuabin laàn löôït laø 0,05bar vaø 0,8. Boû LOØ HÔI qua coâng bôm, haõy xaùc ñònh: 4 1 1. Entanpi taïi caùc traïng thaùi 1, 2, 3 vaø nhieät ñoä hôi tröôùc BOÄ QUAÙ NHIEÄT khi vaøo tuabin, hieäu suaát nhieät cuûa chu trình. (1,5 ñieåm) BÔM 2. Löu löôïng nöôùc giaûi nhieät cho bình ngöng, bieát ñoä cheânh leäch nhieät ñoä nöôùc vaøo vaø ra laø 6oC. Cho bieát coâng suaát cuûa tuabin laø 40MW. (0,5 ñieåm) 3 BÌNH NGÖNG 2 3. Bieåu dieãn chu trình treân ñoà thò T - s. (0,5 ñieåm) Baøi 3: (2,5 ñieåm) Khoâng khí aåm ôû traïng thaùi ban ñaàu coù t1 = 300C, ϕ1 = 85% ñöôïc thoåi qua daøn laïnh coù naêng suaát laïnh 6,3 kW thì ñaït ñeán traïng thaùi 2 coù t2 = tñs1 - 6 0C vaø ϕ2 = 100%. Sau khi ra khoûi daøn laïnh khoâng khí ñöôïc tieáp tuïc gia nhieät vaø ñaït ñeán traïng thaùi 3 coù ϕ3 = 35%. Haõy xaùc ñònh: 1. Thoâng soá taïi caùc ñieåm ñaëc tröng vaø bieåu dieãn caùc quaù trình treân ñoà thò t-d. (1,5 ñieåm) 2. Löu löôïng khoâng khí tham gia vaøo quaù trình. (0,5 ñieåm) 3. Coâng suaát daøn gia nhieät. (0,5 ñieåm) Baøi 4: (2,5 ñieåm) 3 Daøn Khaûo saùt maùy laïnh moät caáp coù sô ñoà trình baøy nhö ngöng tuï hình veõ. Cho bieát: 2 − Taùc nhaân laïnh laø R-22 Maùy neùn − Traïng thaùi cuûa taùc nhaân laïnh ra khoûi daøn ngöng Van tieát tuï laø loûng soâi ôû aùp suaát 18 bar. löu − Traïng thaùi taùc nhaân ra khoûi daøn bay hôi vaøo maùy neùn laø hôi baõo hoøa khoâ ôû nhieät ñoä 10oC 1 − Naêng suaát laïnh laø 10kW 4 Daøn bay hôi 1. Xaùc ñònh enthalpy cuûa caùc traïng thaùi 1, 2, 3 vaø 4 (1 ñieåm) 2. Tính naêng suaát giaûi nhieät ôû daøn noùng. (0,5 ñieåm) 3. Xaùc ñònh löu löôïng cuûa khoâng khí ñi qua daøn ngöng tuï vaø ñoä aåm cuûa khoâng khí ra khoûi daøn ngöng tuï. Cho bieát khoâng khí ñi vaøo daøn ngöng tuï coù nhieät ñoä vaø ñoä aåm laàn löôït laø 30oC vaø 80%, khoâng khí ñi ra khoûi daøn ngöng tuï coù nhieät ñoä laø 45oC. (1 ñieåm) Chuû nhieäm BM CB ra ñeà PGS. TS. Leâ Chí Hieäp KS. Nguyeãn Thò Minh Trinh KS. Voõ Kieán Quoác PGS. TS. Leâ Chí Hieäp
Đáp số: Baøi 1: 1. Soá muõ ña bieán cuûa quaù trình. (1 ñieåm) n = 1,205 2. Coâng vaø nhieät löôïng trao ñoåi cuûa quaù trình. Nhaän xeùt. (1 ñieåm) G.R.(T2 − T1 ) Wtt = = −34,854 kJ 1− n n−k Q = G.C n .Δt = G.Cv . .Δt = −9,913 kJ n −1 Nhaän xeùt: nhaän coâng vaø nhaû nhieät löôïng 3. Khoái löôïng CO2 caàn laáy ñi ñeå khoái khí quay trôû laïi traïng thaùi ban ñaàu. (0,5 ñieåm) ΔG = 0,51444 kg Baøi 2: 1. Entanpi taïi caùc traïng thaùi 1, 2, 3 vaø nhieät ñoä hôi tröôùc khi vaøo tuabin, hieäu suaát nhieät cuûa chu trình. (1,5 ñieåm) Ñieåm 2: ⎧p 2 = 0,05 Bar baûng baõo hoøa ⎧⎪i 2 = 2076 ,23 kJ / kg ⎨ ⎯⎯ ⎯ ⎯⎯→ ⎨ x ⎩ 2 = 0 ,8 ⎪⎩s 2 = 6,80967 kJ / (kg.ñoä) Ñieåm 1: ⎧⎪p1 = 80 Bar ⎧⎪i1 = 3468,73 kJ / kg ⎨ ⎯baû ⎯ng⎯hôi quaù nhieät ⎯ ⎯⎯→ ⎨ ⎪⎩s1 = s 2 = 6,80967 kJ / (kg.ñoä) ⎪⎩t 1 = 521,52 o C Ñieåm 3: i í = i' = 137,83 kJ / kg Hieäu suaát nhieät cuûa chu trình: i1 − i2 ηt = = 41,81% i1 − i3 2. Löu löôïng nöôùc giaûi nhieät cho bình ngöng, bieát ñoä cheânh leäch nhieät ñoä nöôùc vaøo vaø ra laø 6oC. Cho bieát coâng suaát cuûa tuabin laø 40MW. (0,5 ñieåm) Qk ΔGn = = 2218 kg / s = 7985 m 3 / h C pn .Δt
Baøi 3: 1. Thoâng soá taïi caùc ñieåm ñaëc tröng vaø bieåu dieãn caùc quaù trình treân ñoà thò t-d. (1,5 ñieåm) Ñieåm 1: ⎧t ñs = 27,17 o C p ⎧t 1 = 30 C ⎧⎪ bh1 o = 0 ,04241 Bar ⎪ ⎨ →⎨ → ⎨d 1 = 0,0233 kg hôi / kgkk ⎩ϕ1 = 85% ⎪⎩p h1 = ϕ1 .p bh1 = 0,03605 Bar ⎪ ⎩I1 = 89,63 kJ / kgkk Ñieåm 2: ⎛ p h 2 = p bh 2 = 0,0253 Bar ⎧t 2 = 27,17 − 6 = 21,17 o C ⎜ ⎨ → ⎜ d 2 = 0,0161 kg hôi / kgkk ⎩ϕ2 = 100 % ⎜ ⎜ I = 62,32 kJ / kg ⎝ 2 Ñieåm 3: ⎧ p3 ⎪p bh 3 = ϕ = 0,7232 Bar ⎧p 3 = p 2 = 0,0253 Bar ⎪ 3 ⎪d = d = 0,0161 kg hôi / kgkk ⎨ →⎨ 3 2 ϕ ⎩ 3 = 35 % ⎪t = 39,61o C ⎪3 ⎪⎩I 3 = 81,42 kJ / kgkk 2. Löu löôïng khoâng khí tham gia vaøo quaù trình. (0,5 ñieåm) Qo Gkk = = 0,23 kg / s = 830 kg / h I1 − I 2 3. Coâng suaát daøn gia nhieät. (0,5 ñieåm) ⎧Q o = G kk .(I1 − I 2 ) I −I ⎨ → Qk = Qo . 3 2 = 4,41 kW ⎩Q k = G kk .(I 3 − I 2 ) I1 − I 2 Baøi 4: 1. Xaùc ñònh enthalpy cuûa caùc traïng thaùi 1, 2, 3 vaø 4 (1 ñieåm) Ñieåm 1: ⎧t 1 = 10 o C ⎪ ⎨i1 = i" = 707,81 kJ / kg ⎪ ⎩s1 = s" = 1,7341 kJ / (kg.ñoä) Ñieåm 2: ⎧⎪p 2 = 18 bar ⎨ ⎯baû ⎯ng⎯hôi quaù nhieät ⎯ ⎯⎯→ i 2 = 731,78 kJ / kg s ⎪⎩ 2 = s1 = 1,7341 kJ / ( kg . ) ñoä Ñieåm 3: i 3 = i' (18 Bar ) = 558,65 kJ / kg Ñieåm 4: i 4 = i 3 = 558,65 kJ / kg
2. Tính naêng suaát giaûi nhieät ôû daøn noùng. (0,5 ñieåm) i 2 − i3 Q k = Qo . = 11,607 kW i1 − i4 3. Xaùc ñònh löu löôïng cuûa khoâng khí ñi qua daøn ngöng tuï vaø ñoä aåm cuûa khoâng khí ra khoûi daøn ngöng tuï. Cho bieát khoâng khí ñi vaøo daøn ngöng tuï coù nhieät ñoä vaø ñoä aåm laàn löôït laø 30oC vaø 80%, khoâng khí ñi ra khoûi daøn ngöng tuï coù nhieät ñoä laø 45oC. (1 ñieåm) Ñieåm 1: ⎧t 1 = 30 o C ⎧⎪p bh1 = 0,04241 Bar ⎧⎪d 1 = 0,0218 kg hôi / kgkk ⎨ → ⎨ → ⎨ ⎩ϕ1 = 80% ⎪⎩p h1 = ϕ1 .p bh1 = 0,033928 Bar ⎪⎩I1 = 86,01 kJ / kgkk Ñieåm 2: ⎧d 2 = d 1 = 0,0218 kg hôi / kgkk ⎪ ⎧I 2 = 101,71 kJ / kg ⎪p 2 = p1 = 0,033928 Bar ⎪ ⎨ → ⎨ p h2 ⎪ϕ2 = p = 35,4% o ⎪t 2 = 45 C ⎪p = 0,09584 Bar ⎩ bh 2 ⎩ bh 2 Löu löôïng khoâng khí qua daøn ngöng tuï: Qk Gkk = = 2662 kgkk / h I 2 − I1
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA TP.HCM BOÄ MOÂN COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH ÑEÀ THI HOÏC KYØ (HEÄ KHOÂNG CHÍNH QUY) MOÂN THI : NHIEÄT KYÕ THUAÄT Ngaøy thi : 15/01/2006 Thôøi gian :90 phuùt. Sinh vieân ñöôïc söû duïng taøi lieäu. Baøi 1: Khaûo saùt hoãn hôïp khí lyù töôûng goàm 2 khí CO2 vaø N2 coù khoái löôïng laø Ghh=1,5kg ñöôïc chöùa trong moät heä xylanh pittoâng. ÔÛ traïng thaùi ban ñaàu khoái khí coù theå tích laø V1=0,5m3; nhieät ñoä t1=27oC. Sau ñoù ngöôøi ta neùn hoãn hôïp khí naøy ñeán traïng thaùi 2 coù V2=0,311m3; nhieät ñoä t2=57oC. Bieát thaønh phaàn khoái löôïng cuûa khí CO2 trong hoãn hôïp laø 40%. Haõy xaùc ñònh: a. Soá muõ ña bieán cuûa quaù trình? b. Coâng vaø nhieät löôïng cuûa quaù trình? Nhaän xeùt? c. Kieåm tra laïi ñònh luaät I Baøi 2: Moät bình kín coù theå tích laø V=150lít chöùa 1,5kg hôi nöôùc. ÔÛ traïng thaùi ban ñaàu soá chæ aùp keá gaén treân bình laø p1=8bar. Sau moät thôøi gian ñeå ngoaøi trôøi thì soá chæ aùp keá gaén treân bình laø p2=7bar. Haõy xaùc ñònh nhieät löôïng nhaû ra trong quaù trình naøy? Baøi 3: Khoâng khí aåm ôû traïng thaùi ban ñaàu coù t1=25oC, ϕ1=70% ñöôïc laøm laïnh ñeán traïng thaùi 2 coù d2=12ghn/kgkkk. Baèng phöông phaùp tính toaùn haõy xaùc ñònh: a. Caùc thoâng soá traïng thaùi coøn laïi cuûa khoâng khí aåm? b. Khoâng khí aåm naøy ñöôïc laøm laïnh baèng moät maùy laïnh coù heä soá laøm laïnh laø ε=4 vaø naêng suaát giaûi nhieät ôû daøn noùng laø QK=30kW. Haõy xaùc ñònh löôïng nöôùc taùch ra khoûi khoâng khí aåm? Baøi 4: Khaûo saùt chu trình thieát bò ñoäng löïc hôi nöôùc nhö hình veõ. Bieát: - Nhieät ñoä vaø aùp suaát cuûa hôi tröôùc khi vaøo tuabin laø t=500oC vaø p=120bar, aùp suaát cuûa hôi sau khi ra khoûi tuabin laø p=0,045bar. - Löu löôïng hôi tuaàn hoaøn laø G=100taán/giôø. a. Haõy neâu chöùc naêng cuûa töøng thieát bò trong chu trình vaø nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa chu trình? TUABIN LOØ HÔI b. Giaûi thích taïi sao traïng thaùi ra khoûi bình ngöng laø traïng 4 1 thaùi loûng soâi? c. Tính hieäu suaát nhieät cuûa chu trình (boû qua coâng bôm) BÔM d. Tính löu löôïng nöôùc giaûi nhieät cho bình ngöng neáu bieát ñoä cheânh leäch nhieät ñoä nöôùc vaøo vaø ra bình ngöng laø 6oC. 3 BÌNH NGÖNG 2 GV ra ñeà: Voõ Kieán Quoác
Đáp số: Bài 1: cvhh=0,71422 kJ/kgK; cphh = 0,97058 kJ/kgK; k=1,359; μ = 32,766 kg/kmol; n=1,2; W= -57 kJ; Q= - 25,55 kJ; ΔU = 32,14 kJ. Bài 2: v = 0,1 m3/kg; x = 0,4625; i1=1682,28 kJ/kg; x2 = 0,413425; i2 = 1567,63 kJ/kg; Q=172 kJ Bài 3: d1=0,014097 ghn/kgkkk; I1 = 60,947 kJ/kg; ph2 = 0,018927 bar; t2 = 16,5oC; I2 = 46,886 kJ/kg; Q0 = 24 kW; Gkk=1,7068 kg/s; Gn =12,88 kg/h Bài 4: i1 = 3347 kJ/kg; s1 = 6,487 kJ/kgK; x2 = 0,7564; i2 = 1963,5 kJ/kg; i3 = 130 kJ/kg, η = 43%; Q2 = 50,93 MW; Gn = 2030,7 kg/s.
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA TP. HOÀ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH --------o0o-------- Ñeà thi moân : NHIEÄT ÑOÄNG LÖÏC HOÏC KYÕ THUAÄT Ngaøy thi : 7/06/2006 - Thôøi gian :90 phuùt. (Sinh vieân ñöôïc pheùp söû duïng taøi lieäu) Baøi 1 (4ñ) Chu trình thieát bò ñoäng löïc hôi nöôùc laøm vieäc vôùi caùc thoâng soá nhö sau: p1=100bar; p2=0,05bar; x2=0,8. Naêng suaát loø hôi laø G=150taán/h. Boû qua coâng bôm, haõy xaùc ñònh: a. Nhieät ñoä cuûa hôi tröôùc khi vaøo tua bin? TUABIN b. Hieäu suaát nhieät cuûa chu trình? 4 LOØ HÔI 1 c. Löu löôïng nöôùc giaûi nhieät cho bình ngöng. Bieát ñoä cheânh nhieät ñoä nöôùc vaøo vaø ra bình ngöng laø 5oC vaø BÔM hieäu suaát cuûa bình ngöng laø 85%. 3 2 d. Bieåu dieãn chu trình treân 3 ñoà thò P-v, T-s vaø i-s BÌNH NGÖNG Baøi 2 (2ñ) Khoâng khí aåm ôû traïng thaùi ban ñaàu coù nhieät ñoä nhieät keá khoâ laø t1=30oC; nhieät ñoä nhieät keá öôùt laø tö1=26oC ñöôïc laøm laïnh ñeán traïng thaùi 2 roài sau ñoù gia nhieät ñeán traïng thaùi 3 coù t3= 45oC; d3=15ghn/kgkkk. Haõy xaùc ñònh caùc thoâng soá traïng thaùi coøn laïi cuûa khoâng khí aåm (t,ϕ,d,I) taïi caùc traïng thaùi 1, 2 vaø 3. Baøi 3 (4ñ) Chu trình maùy laïnh coù maùy neùn hôi 1 caáp laøm vôùi taùc nhaân laïnh R22 coù caùc thoâng soá nhö sau: nhieät ñoä bay hôi t0=5oC, nhieät ñoä ngöng tuï tk=50oC, hôi huùt veà maùy neùn laø hôi baõo hoøa khoâ, coâng suaát maùy neùn pittoâng laø 5HP. Khoâng khí ñi vaøo giaûi nhieät cho daøn noùng coù t1=30oC, ϕ1=70%. Khoâng khí ra khoûi daøn noùng coù t2=45oC. Haõy xaùc ñònh: a. Aùp suaát ôû ñaàu ñaåy cuûa maùy neùn. b. Naêng suaát laïnh Qo, naêng suaát giaûi nhieät QK vaø heä soá laøm laïnh ε cuûa chu trình. c. Löu löôïng khoâng khí ñi qua daøn noùng GDN. d. Neáu aùp suaát ôû ñaàu ñaåy maùy neùn laø 10bar vaø caùc thoâng soá cuûa khoâng khí giaûi nhieät daøn noùng khoâng thay ñoåi thì maùy laïnh naøy coù hoaït ñoäng ñöôïc hay khoâng? Giaûi thích taïi sao? Chuû nhieäm boä moân Giaùo vieân ra ñeà PGS-TS LEÂ CHÍ HIEÄP VOÕ KIEÁN QUOÁC
Đáp án: Baøi 1: ñieåm 2: hôi baõo hoøa aåm x2=0,8 i2 = 2076,366 kJ/kg s2 =6,80962 kJ/kgK ñieåm 1: hôi quaù nhieät s1 = s2 = 6,80962 kJ/kgK p1=100bar 6,80962 − 6,596 i1 = 3372 + (3621 − 3372) = 3546,4kJ / kg 6,901 − 6,596 6,80962 − 6,596 t1 = 500 + (600 − 500) = 570 o C 6,901 − 6,596 ñieåm 3: loûng soâi p3 = p2 = 0,05bar. Tra baûng ñöôïc i3=137,83kJ/kg Hieäu suaát nhieät cuûa chu trình: i1 − i2 η= = 43,127 % i1 − i3 Löu löôïng nöôùc giaûi nhieät cho bình ngöng: Q2 G= = 3280 kg / s c p Δt.η BN Baøi 2: Traïng thaùi 1: t1=30oC → phbh1=0,04241bar 26 − 25 tö1=26oC → ϕö1=100% → phö1=phbhö1= 0,03166 + (0,04241 − 0,03166) = 0,03381 bar 30 − 25 dö = 0,622.0,03381/(1-0,03381)=0,02176 kghn/kgkkk Iö = 26+2552.0,02176 = 81,54 kJ/kg Ta coù I1 = Iö = 81,54kJ/kg = t1+(2500+2t1)d1 → d1 = 0,02013 kghn/kgkkk → ph1 = 0,03156 bar → ϕ1 = 74 % Traïng thaùi 3: t3=45oC → phbh3=0,09584bar. d3=0,015kghn/kgkkk=0,622ph3/(1-ph3) → ph3=0,023547bar
ϕ3=24,56% I3=45+2590.0,015=83,85kJ/kg Traïng thaùi 2: d2=d3=0,015kghn/kgkkk → ph2= ph3=0,023547bar d2
Q0 ε= = 4,79 Q K − Q0 Khoâng khí aåm t1=30oC → phbh1 = 0,04241bar ϕ1=70% → ph1 = 0,029687bar → d1 = 0,019kghn/kgkkk → I1 = 78,64kJ/kg t2 = 45oC → phbh2 = 0,09584bar d2 = d1 = 0,019kghn/kgkkk → I2 = 94,21kJ/kg 21,62 Gkk = .3600 = 4999 kg / h 94,21 − 78,64
TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA TP.HCM - Khoa CÔ KHÍ ĐỀ THI CUỐI KỲ BM COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH Moân Thi : Nhieät Ñoäng Löïc Hoïc Kyõ Thuaät Thôøi gian : 90 phuùt Ngaøy thi : 21/06/2006 -----o0o---- Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu Baøi 1: (2 ñieåm) Khaûo saùt moät hoãn hôïp khí lyù töôûng coù caùc thaønh phaàn theo khoái löôïng nhö sau: g CO2 = 12,3% , g O2 = 7,2% , g N 2 = 80,5% Ban ñaàu hoãn hôïp coù theå tích V1 = 970 lít , nhieät ñoä t 1 = 300 o C , aùp suaát p1 = 8 bar . Sau khi giaõn nôû hoãn hôïp coù aùp suaát p 2 = 1,5 bar , nhieät ñoä t 2 = 120 o C 1. Xaùc ñònh khoái löôïng cuûa töøng khí trong hoãn hôïp. (1 ñieåm) 2. Xaùc ñònh coâng thay ñoåi theå tích cuûa quaù trình. (1 ñieåm) Baøi 2: (2,5 ñieåm) Khoâng khí aåm tröôùc khi ñi vaøo thieát bò A coù t1 = 30oC vaø ϕ1 = 80%. Xaùc ñònh nhieät ñoä t2 vaø ñoä chöùa hôi d2 cuûa khoâng khí sau khi ra khoûi thieát bò A trong caùc tröôøng hôïp sau: 1. Thieát bò A laø boä gia nhieät kieåu ñieän trôû vôùi ϕ2 = 40%. (1 ñieåm) 2. Thieát bò A laø daøn laïnh vôùi ϕ2 = 95% vaø nhieät ñoä ñoïng söông tñs2 = 15oC. (1 ñieåm) 3. Bieåu dieãn caùc tröôøng hôïp khaûo saùt treân ñoà thò t-d. (0,5 ñieåm) Cho bieát aùp suaát khí quyeån laø 1bar. Baøi 3: (2,5 ñieåm) Gh Khaûo saùt moät thieát bò trao ñoåi nhieät giöõa nöôùc vaø hôi nöôùc nhö hình veõ: ph Veà phía nöôùc: Löu löôïng G n = 500 kg / h , aùp suaát p n = 1,5 bar , nhieät ñoä nöôùc vaøo vaø ra: Gn tn2 o t n1 = 30 C vaø t n 2 = 70 C o tn1 Veà phía hôi nöôùc: Aùp suaát hôi p h = 10 bar , nhieät ñoä hôi vaøo t h1 = 200 o C 1. Xaùc ñònh traïng thaùi cuûa hôi ra khoûi thieát bò, bieát löu löôïng hôi G h = 100 kg / h . (1,5 ñieåm) 2. Xaùc ñònh löu löôïng hôi, neáu traïng thaùi doøng hôi ra khoûi thieát bò laø loûng soâi. (1 ñieåm) Baøi 4: (3 ñieåm) Cho sô ñoà chu trình maùy laïnh laøm vieäc vôùi R22 nhö hình veõ: 3 Daøn o ( Nhieät ñoä ngöng tuï: t K = 47 C p K ≈ 18 bar ) ngöng tuï 2 o ( Nhieät ñoä bay hôi: t 0 = 6 C p 0 ≈ 6 bar ) Maùy neùn o Van tieát Nhieät ñoä hôi vaøo maùy neùn: t 1 = 10 C löu Löu löôïng R22 löu ñoäng trong thieát bò G R 22 = 2500 kg / h 1 4 Daøn bay hôi 1. Bieåu dieãn chu trình laïnh treân ñoà thò T-s vaø logp-i (0,5 ñieåm) 2. Xaùc ñònh entanpi taïi caùc ñieåm ñaëc tröng. (1 ñieåm) 3. Xaùc ñònh naêng suaát laïnh Q0 (kW), naêng suaát ngöng tuï QK (kW), coâng suaát maùy neùn (kW), heä soá laøm laïnh. (1 ñieåm) 4. Xaùc ñònh löu löôïng nöôùc giaûi nhieät qua bình ngöng Gn (kg/h), bieát cheânh leäch nhieät ñoä nöôùc giaûi nhieät ra vaø vaøo bình ngöng laø 6oC. (0,5 ñieåm)
Đáp số: Baøi 1: (2 ñieåm) 1. Xaùc ñònh khoái löôïng cuûa töøng khí trong hoãn hôïp. μ hh = 29,5898 kg / kmol p1 .V1 G= = 4,818647 kg R.T1 G CO2 = G hh .g CO2 = 4,818647 × 0,123 = 0,592693581 kg G O2 = 0,3469202 kg G N2 = 3,879010835 kg 2. Xaùc ñònh coâng thay ñoåi theå tích cuûa quaù trình. n = 1,2906 G.R.(T2 − T1 ) Wtt = = 838536 J = 838,536 kJ 1− n Baøi 2: (2,5 ñieåm) Baèng phöông phaùp tính toaùn, ta ñöôïc: ⎧p1bh = 0,04241 bar ⎪ ⎧⎪d 1 = 0,0218 kghôi / kgkk ⎨ h1p = 0,8 × 0 , 04241 = 0 , 033928 bar ⎨ ⎪ o ⎪⎩I1 = 86,01 kJ / kg ⎩t ñs1 = 26,13 C 1. Thieát bò A laø boä gia nhieät kieåu ñieän trôû vôùi ϕ2 = 40%. ⎧ ⎧t 2 = 42,62 o C ⎪p1bh = 0,04241 bar ⎪ ⎪⎪ o ⎪t ñs 2 = t ñs1 = 26,13 C ⎨p h 2 = p h1 = 0,033928 bar ⎨ ⎪ ⎪d 2 = d 1 = 0,0218 kghôi / kgkk ⎪p bh 2 = 0 , 033928 = 0,08482 bar ⎪I 2 = 99,22 kJ / kg ⎪⎩ 0,4 ⎩ 2. Thieát bò A laø daøn laïnh vôùi ϕ2 = 95% vaø nhieät ñoä ñoïng söông tñs2 = 15oC. ⎧p h 2 = 0,017041 bar ⎪ ⎪p bh 2 = 0,017938 bar ⎨ o ⎪t 2 = 15,67 C ⎪d = 0,0108 kghôi / kgkk ⎩ 2 3. Bieåu dieãn caùc tröôøng hôïp khaûo saùt treân ñoà thò t-d. Baøi 3: (2,5 ñieåm) 1. Xaùc ñònh traïng thaùi cuûa hôi ra khoûi thieát bò. Traïng thaùi hôi ra laø hôi baõo hoøa aåm ⎧t h 2 = t bh = 180 o C ⎪ ⎨ ih 2 − i ' ⎪x = = 60% ⎩ i"−i ' 2. Xaùc ñònh löu löôïng hôi, neáu traïng thaùi doøng hôi ra khoûi thieát bò laø loûng soâi. Tröôøng hôïp hôi ra laø loûng soâi: i h 2 = i' = 762 ,7 kJ / kg Page 15 of 47
Qn Gh = = 40,556 kg / h = 0,011265589 kg / s ih1 − ih 2 Baøi 4: (3 ñieåm) 1. Bieåu dieãn chu trình laïnh treân ñoà thò T-s vaø logp-i 2. Xaùc ñònh thoâng soá taïi caùc ñieåm ñaëc tröng. Traïng Thaùi Nhieät ñoä Aùp suaát Entanpi Entropi Ñoä khoâ o C bar kJ/kg kJ/(kg.K) % 1. 10 6 709,55 1,7510 - 2. 68,4 18 737,50 1,7510 - 3. 47 18 558,65 1,1941 0 4. 6 6 558,65 1,2230 25,85 3. Xaùc ñònh naêng suaát laïnh Q0 (kW), naêng suaát ngöng tuï QK (kW), coâng suaát maùy neùn (kW), heä soá laøm laïnh. Q0 = G R 22 .(i1 − i4 ) = 104,79 kW QK = G R 22 .(i2 − i3 ) = 124,2 kW N = QK − Q0 = 19,41 kW Q0 ε= = 5,4 N 4. Xaùc ñònh löu löôïng nöôùc giaûi nhieät qua bình ngöng Gn (kg/h). QK Gn = = 4,945 kg / s = 17.800 kg / h c pn .Δt n Page 16 of 47
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA TP.HCM BOÄ MOÂN COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH ÑEÀ THI LAÏI(HEÄ KHOÂNG CHÍNH QUY) MOÂN THI : NHIEÄT ÑOÄNG LÖÏC HOÏC KYÕ THUAÄT Ngaøy thi : 26/10/2006 Thôøi gian :90 phuùt. Sinh vieân ñöôïc söû duïng taøi lieäu. Baøi 1: Khaûo saùt moät khoái khí CO2 coù khoái löôïng laø G=3kg chöùa trong moät heä xylanh pittoâng. ÔÛ traïng thaùi ban ñaàu khoái khí coù P1=2bar, t1=27oC. Sau ñoù ngöôøi neùn khoái khí naøy ñeán traïng thaùi 2 coù p2=3,5bar vaø t2=57oC. Haõy xaùc ñònh: a. Soá muõ ña bieán cuûa quaù trình b. Coâng vaø nhieät löôïng trao ñoåi cuûa quaù trình. Nhaän xeùt? Baøi 2: Moät bình kín coù theå tích laø V=250lít beân trong coù chöùa 2kg hôi nöôùc ôû aùp suaát laø p=3bar. Sau ñoù ngöôøi ta caáp nhieät cho bình ñeán traïng thaùi 2 coù p2=8bar. Haõy xaùc ñònh traïng thaùi cuûa hôi nöôùc chöùa trong bình tröôùc vaø sau khi caáp nhieät. Tính nhieät löôïng trao ñoåi cuûa quaù trình naøy. Baøi 3: Khoâng khí aåm tröôùc khi vaøo daøn laïnh cuûa maùy ñieàu hoaø khoâng khí coù t1=25oC, ϕ=70%. Sau khi ra khoûi daøn laïnh khoâng khí aåm coù d2=12ghn/kgkkk. Baèng phöông phaùp tính toaùn haõy xaùc ñònh: a. Thoâng soá traïng thaùi coøn laïi cuûa khoâng khí aåm tröôùc vaø sau khi laøm laïnh? b. Naêng suaát laïnh cuûa maùy laïnh? Bieát löu löôïng khoâng khí ñi qua daøn laïnh laø 1500m3/giôø. c. Bieåu dieãn quaù trình laøm laïnh naøy treân ñoà thò t-d. Baøi 4: Khaûo saùt chu trình thieát bò ñoäng löïc hôi nöôùc hình veõ. Bieát: - Aùp suaát cuûa hôi nöôùc tröôùc khi vaøo tua bin laø p=100bar, aùp suaát vaø ñoä khoâ cuûa hôi nöôùc sau khi ra khoûi tuabin laø p=0,05bar vaø x=0,8. - Löu löôïng hôi nöôùc tuaàn hoaøn laø G=100taán/giôø. Boû qua coâng bôm haõy xaùc ñònh: TUABIN LOØ HÔI a. Thoâng soá traïng thaùi taïi caùc ñieåm ñaëc tröng vaø nhieät 4 1 ñoä cuûa hôi tröôùc khi vaøo tuabin BÔM b. Hieäu suaát nhieät cuûa chu trình? c. Coâng suaát phaùt ñieän cuûa chu trình? 3 2 BÌNH NGÖNG d. Bieåu dieãn treân caùc ñoà thò T-S vaø P-V. Page 17 of 47
ĐÁP SỐ: Bài 1: ΔU = 60 kJ; W = -85 kJ; n = 1,2; V1 = 0,85 m3; p2 = 3,543 bar; V2 = 0,52778 m3; Q2 = 16,73 kJ Bài 2: i1 = 653,85 kJ/kg; i2 = 2940 kJ/kg; Q = 4572,3kJ Bài 3: d1 =14 ghn/kgkkk, I1 = 60,947 kJ/kg; ph2 = 0,018927 bar; t2 = 16,5oC; I2 = 46,886 kJ/kg; Q0 = 7kW Bài 4: i2 = 2076,366 kJ/kg; s2 = 6,81 kJ/kgK; i3 = 137,83 kJ/kg; i1 = 3546,4 kJ/kg; t1 = 570oC; η = 43,12%; W = 40,83 MW. Page 18 of 47
ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA Tp. HCM - Tröôøng ÑH BAÙCH KHOA ĐỀ THI HỌC KỲ I – NĂM HỌC 2006-2007 Khoa CÔ KHÍ Moân Thi : Nhieät Ñoäng Löïc Hoïc Kyõ Thuaät Bm COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH Thôøi gian : 90 phuùt NgaøyThi : 05/01/2007 Chuû nhieäm BM GV ra ñeà ----- W X ----- Voõ Kieán Quoác Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu PGS. TS. Leâ Chí Hieäp Nguyeãn Toaøn Phong Ñeà thi goàm moät trang A4 Baøi 1: (3 ñieåm) Khaûo saùt hoãn hôïp 2 khí lyù töôûng N2 vaø CO2 chöùa trong moät heä cylinder-piston coù ñöôøng kính laø d = 250 mm, khoái löôïng khí trong cylinder G = 0,03 kg ÔÛ traïng thaùi ban ñaàu hoãn hôïp coù t 1 = 30 o C , p1 = 1,2 bar. Chieàu cao cuûa hoãn hôïp khí chöùa trong cylinder h1 = 400 mm Sau khi taùc ñoäng leân piston moät löïc F = 300 kgf thì thaáy nhieät ñoä hoãn hôïp taêng theâm 21oC. Haõy xaùc ñònh: 1. Soá muõ ña bieán cuûa quaù trình ñang khaûo saùt. (1 ñieåm) 2. Ñoä dòch chuyeån cuûa piston sau khi ñaët löïc F. (0,5 ñieåm) 3. Tính coâng vaø nhieät löôïng trao ñoåi cuûa quaù trình. Coù nhaän xeùt gì veà chieàu cuûa löôïng coâng vaø nhieät löôïng trao ñoåi. (1 ñieåm) 4. Kieåm tra laïi ñònh luaät I. (0,5 ñieåm) Baøi 2: (3 ñieåm) Khoâng khí aåm qua daøn laïnh bò bieán ñoåi traïng thaùi töø A → B, löu löôïng khoâng khí qua daøn laïnh G k = 2500 kg khoâng khí khoâ / giôø , quaù trình naøy laøm ngöng tuï hôi nöôùc töø khoâng khí aåm laø ΔG ngöng = 14 kg / h ⎧t = 27 o C Daøn Laïnh ⎧ϕ B = 100 % A ⎨A ⎯⎯ ⎯⎯→ B ⎨ ϕ ⎩ A = 60 % ⎩ΔG ngöng = 14 kg / h 1. Xaùc ñònh ñoä chöùa hôi, nhieät ñoä vaø entanpi taïi B. (2 ñieåm) 2. Xaùc ñònh naêng suaát daøn laïnh Qo[kW]. (1 ñieåm) Löu yù: Cho pheùp tra soá lieäu töø ñoà thò khoâng khí aåm Aùp suaát khoâng khí aåm laø 1 bar Baøi 3: (4 ñieåm) Cho chu trình laïnh nhö hình veõ, moâi chaát laøm vieäc trong heä thoáng laø R22 1. Tìm entanpy taïi caùc ñieåm 1, 2, 3, 3’, 4. log p R22 (1,5 ñieåm) t 3' = 38 o C 16 bar 2 2. Nöôùc ñi qua thieát bò bay hôi, nhieät ñoä 3’ 3 giaûm töø 12oC coøn 7oC, löu löôïng nöôùc Vn = 18 m 3 / h . Cho bieát thoâng soá vaät lyù cuûa nöôùc: 6oC c p = 4,18 kJ /( kg.K ) , ρ n = 1000 kg / m 3 4 1 i a. Xaùc ñònh naêng suaát laïnh Qo[kW], heä soá laøm laïnh ε, naêng suaát bình ngöng Qk[kW], coâng maùy neùn N[kW] (2 ñieåm) b. Löu löôïng GR22[kg/h] trong chu trình. (0,5 ñieåm) ----- Heát ----- Page 19 of 47
Đáp số Baøi 1: (3 ñieåm) 1. Soá muõ ña bieán cuûa quaù trình khaûo saùt n = 1,1979 2. Ñoä dòch chuyeån cuûa piston Δh = 114,86 mm 3. Coâng vaø Nhieät löôïng trao ñoåi μ hh = 32,09 kg / kmol g N2 1 − g N2 1 ⎧⎪g N2 = 0,6495 + = ⇒⎨ 28 44 32,09 ⎪⎩g CO2 = 0,3505 20,9 29,3 cv = × 0,6495 + × 0,3505 = 0,7182 kJ /( kg.K ) 28 44 29,3 37,7 cp = × 0,6495 + × 0,3505 = 0,98 kJ /( kg.K ) 28 44 k = c p / c v = 1,3645 n−k 1,1979 − 1,3645 cn = cv . = 0,7182 × = − 0,6046 kJ /( kg.K ) n −1 1,1979 − 1 Q n = G.c n .Δt = 0,03 × (− 0,6046 ) × 21 = − 0,3809 kJ p1 .V1 ⎛ T2 ⎞ Wtt = ⎜⎜ − 1⎟⎟ = − 824,855 J = − 0,8248 kJ 1 − n ⎝ T1 ⎠ 4. Kieåm tra ñònh luaät I ΔU = G.c v .Δt = 0,03 × 0,7182 × 21 = 0,4525 kJ Wtt + ΔU = − 0,8248 + 0,4525 = − 0,3723 kJ ≈ Q n = − 0,3809 kJ Baøi 2: (3 ñieåm) 1. Nhieät ñoä vaø ñoä chöùa hôi taïi B • Thoâng soá traïng thaùi A ⎧t A = 27 o C ⎧⎪p h max = 0,03596 bar ⎨ →⎨ ⎩ϕ = 60 % ⎪⎩p h = ϕ.p h max = 0,021576 bar ⎧ ph 0,021576 ⎪d A = 0,622 × p − p = 0,622 × 1 − 0,021576 = 0,0137 kg / kgkk ⎨ h ⎪I = 1,006 × 27 + 0,0137 × (2500 ,77 + 1,84 × 27 ) = 62,14 kJ / kgkk ⎩ A • Thoâng soá traïng thaùi B ΔG ngöng 14 dB = dA − = 0,0137 − = 0,0081 kg / kgkk Gk 2500 p.d B 0,0081 p hB = = = 0,012855 bar = p h max B 0,622 + d B 0,622 + 0,0081 Page 20 of 47
⎧⎪t B = 10,6 o C ⇒⎨ ⎪⎩I B = 1,006 × 10,6 + 0,0081 × (2500 ,77 + 1,84 × 10,6 ) = 31,08 kJ / kgkk 2. Naêng suaát daøn laïnh Qo = Gk .(I A − I B ) = 21,57 kW Baøi 3: (4 ñieåm) 1. Tìm entanpy taïi caùc ñieåm 1, 2, 3, 3’, 4 (1,5 ñieåm) ⎧t 1 = 6 o C ⎧⎪i1 = i" = 706 ,44 kJ / kg Ñieåm 1 ⎨ ⇒⎨ x ⎩ 1 = 1 ⎪⎩s1 = s" = 1,7895 (1,7395 ) kJ /( kg.K ) ⎧⎪s 2 = s1 = 1,7895 (1,7395 ) kJ /( kg.K ) Ñieåm 2 ⎨ ⎪⎩p 2 = 16 bar ⇒ i 2 = 747,54 (730,54 ) kJ / kg ⎧p 3 = 16 bar Ñieåm 3 ⎨ ⇒ i 3 = i' = 551,98 kJ / kg x ⎩ 3 = 0 o ⎧⎪t 3' = 38 C Ñieåm 3’ ⎨ ⇒ i 3' ≈ i' (38 o C) = 546 ,76 kJ / kg ⎩⎪traïng thaùi loûng chöa soâi Ñieåm 4 i 4 ≈ i 3' = 546 ,76 kJ / kg 2. Xaùc ñònh Qo, Qk, N, ε , GR22 • Naêng suaát laïnh Qo = Qn = Gn .c p .Δt n = 104,5 kW • Heä soá laøm laïnh q o i1 − i4 ε= = = 3,885 (6,626 ) (0,5 ñieåm) l i2 − i1 • Coâng neùn Qo N= = 26,9 (15,77 ) kW (0,5 ñieåm) ε • Naêng suaát ngöng tuï Qk = 131,4 (120,27 ) kW (0,5 ñieåm) • Löu löôïng GR22 Qo G R 22 = = 0,6544 kg / s = 2356 kg / h (0,5 ñieåm) qo Löu yù: Giaù trò trong ngoaëc laø giaù trò ñuùng Page 21 of 47
ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA Tp. HCM - Tröôøng ÑH BAÙCH KHOA ĐỀ THI HỌC KỲ I – NĂM HỌC 2006-2007 Khoa CÔ KHÍ Heä Khoâng Chính Quy Bm COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH Moân Thi : Kyõ Thuaät Nhieät Thôøi gian : 90 phuùt Chuû nhieäm BM GV ra ñeà NgaøyThi : 23/01/2007 ----- W X ----- Ghi chuù: SV ñöôïc söû duïng taøi lieäu PGS. TS. Leâ Chí Hieäp Nguyeãn Thò Minh Trinh Ñeà thi goàm moät trang A4 Baøi 1: (4 ñieåm) Khaûo saùt chu trình thieát bò ñoäng löïc hôi nöôùc coù caùc thoâng soá laøm vieäc nhö sau: Hôi vaøo turbine coù p1 = 80 bar , t 1 = 450 o C . Hôi vaøo bình ngöng coù p 2 = 0,08 bar. Löu löôïng hôi nöôùc laøm vieäc trong chu trình G h = 60 taán / h . Haõy xaùc ñònh: 1. Thoâng soá traïng thaùi taïi caùc ñieåm 1, 2, 3. (2 ñieåm) 2. Hieäu suaát nhieät cuûa chu trình. (1 ñieåm) 3. Tính coâng suaát cuûa turbine N [kW] vaø coâng suaát nhieät caàn cung caáp cho loø hôi Q1 [kW]. (1 ñieåm) Baøi 2: (3 ñieåm) Khaûo saùt 1,2 kg khoâng khí ban ñaàu coù aùp suaát p1 = 2,7 bar, nhieät ñoä t 1 = 80 o C ñöôïc giaõn nôû ña bieán ñeán traïng thaùi 2 coù aùp suaát p 2 = 1,1 bar, theå tích V2 = 0,95 m 3 Haõy xaùc ñònh: 1. Soá muõ ña bieán cuûa quaù trình ñang khaûo saùt. (1,5 ñieåm) 2. Tính coâng thay ñoåi theå tích vaø nhieät löôïng trao ñoåi cuûa quaù trình. (1,5 ñieåm) Baøi 3: (3 ñieåm) Khoâng khí aåm ôû traïng thaùi ban ñaàu coù nhieät ñoä t 1 = 30 o C , nhieät ñoä ñoïng söông t ñs1 = 25 o C ñöôïc laøm laïnh ñeán traïng thaùi 2 coù nhieät ñoä t 2 = 15 o C , ñoä aåm töông ñoái ϕ2 = 90% . 1. Baèng coâng thöùc tính toaùn xaùc ñònh d1, I1, d2, I2 cuûa khoâng khí aåm (khoâng söû duïng soá lieäu tra töø ñoà thò khoâng khí aåm). (2 ñieåm) 2. Cho coâng suaát daøn laïnh laø Q o = 20 kW , xaùc ñònh löu löôïng khoâng khí thoåi qua daøn laïnh G [kgkk/h]. (1 ñieåm) Löu yù: Aùp suaát khoâng khí aåm laø 1 bar ----- Heát ----- Page 22 of 47
Đáp số Baøi 1: (4 ñieåm) 1. Thoâng soá traïng thaùi taïi caùc ñieåm ñaëc tröng 1, 2, 3 ⎧⎪p1 = 80 bar ⎧⎪i1 = 3270 kJ / kg ⎨ ⇒⎨ ⎪⎩t 1 = 450 o C ⎪⎩s1 = 6,552 kJ /( kg.K ) ⎧⎪s' = 0,5927 kJ /( kg.K ) ⎨ ⎪s" = 8,227 kJ /( kg.K ) p 2 = 0,08 bar ⇒ ⎩ ⎧⎪i' = 173,9 kJ / kg ⎨ ⎪⎩i" = 2576 kJ / kg s 2 − s' 6,552 − 0,5927 s 2 = s1 = 6,552 kJ /( kg.K ) ⇒ x 2 = = = 78,1% s"−s' 8,227 − 0,5927 i 2 = i'+ x 2 .( i"− i' ) = 173,9 + 0,781 × (2576 − 173,9) = 2048,97 kJ / kg i 3 = i' = 173,9 kJ / kg 2. Hieäu suaát nhieät cuûa chu trình w i1 − i2 ηt = = = 39,44% q1 i1 − i3 3. Coâng suaát turbine vaøNhieät löôïng cung caáp cho loø hôi N = G.w = 20,35 MW N 20,35 Q1 = = = 51,6 MW η t 0,3944 Baøi 2: (3 ñieåm) 1. Soá muõ ña bieán cuûa quaù trình • Soá muõ ña bieán log( p 2 / p1 ) n= = 1,20 log( p 2 / p1 ) − log(T2 / T1 ) 2. Coâng thay ñoåi theå tích vaøNhieät löôïng trao ñoåi • Coâng thay ñoåi theå tích GR.(T2 − T1 ) Wtt = = 84,277 kW 1− n • Nhieät löôïng trao ñoåi Qn = G.c n .ΔT = 42,722 kW Baøi 3: (3 ñieåm) Page 23 of 47