ĐỀ THI NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC CÓ ĐÁP ÁN

ĐỀ THI NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC CÓ ĐÁP ÁN Khảo sát một thiết bị làm việc theo chu trình thuận chiều nhƣ hình vẽ với chất môi giới là không khí. Cho biết: p1 = 1 bar, t1 = 30 0C p2 = 15 bar t3 = 1200 0C cpkk = 1,12 kJkgK Xác định nhiệt lƣợng cần cung cấp q1 và công kỹ thuật sinh ra w của thiết thiết bị (tính cho 1 đơn vị chất môi giới làm việc theo lý thuyết). Câu 2 (2,5 điểm) Hơi nƣớc sau khi ra khỏi bao hơi của lò hơi ở trạng thái có p1 = 80 bar, v1 = 0,022 m 3 kg đƣợc đƣa vào gia nhiệt tại bộ quá nhiệt. Ra khỏi bộ quá nhiệt, nhiệt độ hơi nƣớc tăng thêm 140 0C. 1.Xác định công suất nhiệt cần cung cấp cho bộ quá nhiệt, biết lƣu lƣợng hơi nƣớc làm việc G = 25 tấnh và hiệu suất bộ quá nhiệt  = 94%. Bỏ qua tổn thất áp suất của dòng hơi khi qua bộ quá nhiệt. 2.Biểu diễn quá trình trên đồ thị pv và Ts Câu 3 (3 điểm) Ngƣời ta sử dụng không khí ẩm có các thông số t1 = 28 0C, tƣ1 = 25 0C để giải nhiệt cho dàn ngƣng của một máy lạnh có năng suất lạnh là 25 kW và hệ số làm lạnh là 5. Quạt dàn ngƣng có lƣu lƣợng là 90 m 3 phút. Bằng phƣơng pháp tính toán (không sử dụng số liệu tra từ đồ thị không khí ẩm), xác định nhiệt độ không khí ẩm ra khỏi dàn ngƣng. Câu 4 (2 điểm) Nƣớc muối ở 12 0C đƣợc làm lạnh đến 5 0C nhờ một máy lạnh làm lạnh nƣớc sử dụng tác nhân lạnh là R22. Hơi tác nhân lạnh vào bình bay hơi của máy lạnh ở trạng thái có nhiệt độ t1 = 0 0C, độ khô x1 = 0,3. Ra khỏi bình bay hơi tác nhân lạnh có nhiệt độ t2 = 10 0C. Biết lƣu lƣợng tác nhân lạnh tuần hoàn trong máy lạnh G = 1,33 kgs. Xác định lƣu lƣợng nƣớc muối đi qua bình bay hơi. Cho nhiệt dung riêng của nƣớc muối cpn = 3,83 kJkgK. HẾT CuuDuongThanCong.com https:fb.comtailieudientucntt ĐÁP ÁN Câu 1 (2,5 điểm) 0,86867 29.10 8314.(30 2 Khảo sát một hỗn hợp khí lý tƣởng gồm 3 khí CO2, N2, O2 có thành phần thể tích lần lƣợt là 0,05; 0,75; 0,2. Ban đầu hỗn hợp có áp suất p1 = 5 bar, thể tích V1 = 0,3 m 3 đƣợc cho giãn nở đến khi thể tích tăng 1,75 lần so với ban đầu. Xác định áp suất p2 và công thay đổi thể tích lần lƣợt theo các trƣờng hợp sau: 1. Giãn nở theo quá trình đẳng nhiệt 2. Giãn nở theo quá trình đa biến với n = 1,2 3. Giãn nở theo quá trình đoạn nhiệt 4. Biểu diễn các quá trình trên cùng đồ thị pv Bài 2 (2 điểm) Một động cơ nhiệt hoạt động với hiệu suất  = 60%. Năng suất nhả nhiệt của động cơ là 50 kW. Xác định công suất phát của động cơ. Bỏ qua các tổn thất nhiệt khác từ động cơ khi tính toán. Hỗn hợp khí gồm CO2 và N2 có khối lượng G = 0,5 kg, áp suất p1 = 3,5bar, nhiệt độ t1 = 480oC và thể tích V1 = 250 lít giãn nở đến áp suất p2 =1,5 bar và nhiệt độ t2 = 380oC. Hãy xác định: 1. Thành phần khối lượng của hỗn hợp. 2. Hằng số mũ đa biến của quá trình giãn nở. 3. Công thay đổi thể tích và nhiệt lượng trao đổi của quá trình. Bài 2. (4 điểm) Chu trình thiết bị động lực hơi nước có quá nhiệt trung gian làm việc với các thông số sau: Áp suất hơi nước ra khỏi lò hơi là p1 = 160 bar Áp suất và nhiệt độ hơi nước vào bộ quá nhiệt trung gian p6 = 20 bar, t6 = 250oC Nhiệt độ hơi nước ra khỏi bộ quá nhiệt trung gian là t7 = 500oC Áp suất của hơi nước trong bình ngưng là p2 = 0,05bar Công suất qua phần tuabine hạ áp NTHA = 40MW. Bỏ qua công tiêu hao bơm cấp, hãy xác định: 1. Entanpy tại các điểm 1, 2, 3, 6, 7 trên chu trình. 2. Lưu lượng hơi nước tuần hoàn. 3. Hiệu suất nhiệt của chu trình. 4. Công suất nhiệt cần cung cấp và lượng tiêu hao nhiên liệu cho chu trình. Biết lò hơi sử dụng dầu FO có nhiệt trị là 9800 kcalkg và hiệu suất lò hơi là 90%. Bài 3. (3 điểm) Máy lạnh có hệ số làm lạnh  = 4,1 được giải nhiệt bằng nước. Lưu lượng nước đi qua thiết bị ngưng tụ Gn = 3,8 kgs, chênh lệch nhiệt độ nước vào nước ra là 5oC, nhiệt dung riêng của nước Cp = 4,187 kJkgđộ. Không khí đi vào dàn lạnh với nhiệt độ 25oC, độ ẩm 65% và đi ra khỏi dàn lạnh với nhiệt độ t = 15oC. Hãy xác định: 1. Năng suất thiết bị ngưng tụ Qk. 2. Năng suất lạnh Qo. 3. Entanpi của không khí vào và ra khỏi dàn lạnh (Bằng phương pháp tính toán) 4. Lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh Không khí ẩm đi vào buồng cấp nhiệt loại gián tiếp của một hệ thống sấy có t1 = 30oC và 1 = 80%. Sau khi ra khỏi buồng cấp nhiệt không khí có nhiệt độ t2 = 80oC và được đưa vào buồng sấy, ở đầu ra của buồng sấy nhiệt độ không khí là t3 = 55oC. Xác định độ ẩm tương đối 2 và độ chứa hơi d3 của không khí, cho biết áp suất không khí ẩm p = 1bar. Bài 2 (2,5 điểm) Sau khi tiến hành một quá trình đa biến, oxygen với khối lượng 0,4kg biến đổi từ trạng thái ban đầu có t1 = 35oC và p1 = 2 bars đến t2 = 55oC và p2 = 2,8 bars. Xác định: a. Công do sự thay đổi thể tích. b. Lượng nhiệt trao đổi. c. Lượng biến đổi nội năng. Bài 3 (3 điểm) Khảo sát một hỗn hợp khí lý tưởng lúc ban đầu có t1 = 35oC và p1 =3 bars, sau khi được cấp nhiệt nhiệt độ và áp suất của hỗn hợp lần lượt là t2 = 80oC và p2 = 3,25 bars. Cho biết hỗn hợp bao gồm 0,3kg khí CO2 và 0,45kg khí CO. Xác định các áp suất riêng phần tại trạng thái đầu và trạng thái cuối. Bài 4 (2 điểm) Khảo sát một máy nén piston loại hai cấp và trả lời ngắn gọn các câu hỏi sau: a. Vì lý do gì người ta không nén một cấp mà phải chuyển qua nén hai cấp? Minh họa nhận xét bằng đồ thị pV. b. Ở điều kiện nào thì công nén của máy nén hai cấp nói trên có giá trị nhỏ nhất? c. Vẽ đồ thị Ts minh họa. Chỉ rõ phần diện tích (trên đồ thị Ts) ứng với lượng công tiết kiệm được nếu thực hiện quá trình nén nói trên bằng máy nén một cấp. : Một hệ xylanh piston bên trong có chứa 0,6kg hỗn hợp 2 khí lí tưởng là N2 và CO2. Thành phần thể tích của từng khí lần lượt là 0,7 2 rN  và 0,3 2 rCO  . Ở trạng thái ban đầu hỗn hợp có áp suất p1=2bar và nhiệt độ t1=400C. Sau đó nén đoạn nhiệt hỗn hợp đến trạng thái 2 có t2=750C. Hãy xác định a. Áp suất của hỗn hợp sau khi nén b. Công cấp vào cho quá trình nén này Bài 2: Chu trình máy lạnh có máy nén hơi làm việc với tác nhân lạnh là R22 có các thông số như sau: Áp suất bay hơi p0=4,222bar Nhiệt độ ngưng tụ tK=40oC Hơi hút về máy nén là hơi bão hòa khô Không khí đi vào dàn lạnh có nhiệt độ t1=250C và độ ẩm 1  75% . Lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh là 1250kgh. Lượng nước tách ra khỏi dàn lạnh trong 1 giờ là Gn=2,5kggiờ. Hãy xác định: a. Entanpi tại các điểm trên chu trình b. Nhiệt độ không khí ra khỏi dàn lạnh c. Năng suất lạnh, năng suất giải nhiệt và hệ số làm lạnh của chu trình d. Nhiệt độ không khí giải nhiệt có ảnh hưởng đến hệ số làm lạnh của chu trình hay không? Giải thích Bài 3: Hơi nước có áp suất p1=12bar và v1=0,25m 3 kg chảy qua ống tăng tốc nhỏ dần vào môi trường có áp suất p2=6bar. Hãy xác định tốc độ và lưu lượng của hơi nước ở đầu ra của ống nếu biết đường kính của ống ở đầu ra là 50mm. Khảo sát một hỗn hợp khí lý tƣởng gồm 3 khí CO2, N2, O2 có thành phần thể tích lần lƣợt là 0,05; 0,75; 0,2. Ban đầu hỗn hợp có áp suất p1 = 5 bar, thể tích V1 = 0,3 m 3 đƣợc cho giãn nở đến khi thể tích tăng 1,75 lần so với ban đầu. Xác định áp suất p2 và công thay đổi thể tích lần lƣợt theo các trƣờng hợp sau: 1. Giãn nở theo quá trình đẳng nhiệt 2. Giãn nở theo quá trình đa biến với n = 1,2 3. Giãn nở theo quá trình đoạn nhiệt 4. Biểu diễn các quá trình trên cùng đồ thị pv Bài 2 (2 điểm) Một động cơ nhiệt hoạt động với hiệu suất  = 60%. Năng suất nhả nhiệt của động cơ là 50 kW. Xác định công suất phát của động cơ. Bỏ qua các tổn thất nhiệt khác từ động cơ khi tính toán.

4

q2

3

1

q1

2

w

p 1 = const

p 2 = const

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Duyệt đề GV ra đề

GS.TS Lê Chí Hiệp ThS.Nguyễn Thị Minh Trinh

ĐỀ THI HỌC KỲ II - LỚP CHÍNH QUY

– NĂM HỌC (2011-2012) Môn: Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật Thời gian: 90’

Ngày thi: 6/6/2012

- -

Ghi chú: Sinh viên được sử dụng tài liệu

Câu 1 (2,5 điểm)

Khảo sát một thiết bị làm việc theo chu trình thuận chiều như hình vẽ

với chất môi giới là không khí

Cho biết: p1 = 1 bar, t1 = 30 0C

p2 = 15 bar

t3 = 1200 0C

cpkk = 1,12 kJ/kgK

Xác định nhiệt lượng cần cung cấp q 1 và công kỹ thuật sinh ra w của

thiết thiết bị (tính cho 1 đơn vị chất môi giới làm việc theo lý thuyết)

Câu 2 (2,5 điểm)

Hơi nước sau khi ra khỏi bao hơi của lò hơi ở trạng thái có p1 = 80 bar, v1 = 0,022 m3/kg được đưa vào gia nhiệt tại bộ quá nhiệt Ra khỏi bộ quá nhiệt, nhiệt độ hơi nước tăng thêm 140 0

C

1 Xác định công suất nhiệt cần cung cấp cho bộ quá nhiệt, biết lưu lượng hơi nước làm việc

G = 25 tấn/h và hiệu suất bộ quá nhiệt  = 94% Bỏ qua tổn thất áp suất của dòng hơi khi qua bộ quá nhiệt

2 Biểu diễn quá trình trên đồ thị p-v và T-s

Câu 3 (3 điểm)

Người ta sử dụng không khí ẩm có các thông số t1 = 28 0C, tư1 = 25 0C để giải nhiệt cho dàn ngưng của một máy lạnh có năng suất lạnh là 25 kW và hệ số làm lạnh là 5 Quạt dàn ngưng có lưu lượng

là 90 m3/phút

Bằng phương pháp tính toán (không sử dụng số liệu tra từ đồ thị không khí ẩm), xác định nhiệt độ không khí ẩm ra khỏi dàn ngưng

Câu 4 (2 điểm)

Nước muối ở 12 0

C được làm lạnh đến 5 0C nhờ một máy lạnh làm lạnh nước sử dụng tác nhân lạnh

là R22 Hơi tác nhân lạnh vào bình bay hơi của máy lạnh ở trạng thái có nhiệt độ t1 = 0 0C, độ khô

x1 = 0,3 Ra khỏi bình bay hơi tác nhân lạnh có nhiệt độ t2 = 10 0C Biết lưu lượng tác nhân lạnh tuần hoàn trong máy lạnh G = 1,33 kg/s

Xác định lưu lượng nước muối đi qua bình bay hơi Cho nhiệt dung riêng của nước muối

cpn = 3,83 kJ/kgK

- HẾT -

ĐÁP ÁN

Câu 1 (2,5 điểm)

86867 , 0 10

29

) 273 30 (

8314

v1 5  m3/kg

12554 , 0 15

1 86867

,

0

v

4 , 1











85 , 656 8314

29 12554 , 0 10 15

T

5

2   K = 383,85 0C

28153 , 0 10

15 29

) 273 1200 (

8314

v3  5  m3/kg

1200 383,85 914

12

,

1

796229 1

15

1 4

, 1 1

28153 , 0 10 15 4 , 1

w

4 , 1 1 4 , 1 5





































J/kg

Câu 2 (2,5 điểm)

Trạng thái 1 Trạng thái 2 Hơi bão hòa ẩm Hơi quá nhiệt

x = 0,93133

t1 = 295 0C t2 = 435 0C

i1 = 2659 kJ/kg i2 = 3229,5 kJ/kg

69 , 4214 94

, 0 3600

2659 5

, 3229 10 25

Q

3





K

v

p

p1 = p2

x = 0

T

K

s

x = 1

1

2

p1 = p2

Câu 3 (3 điểm)

kJ/kg 858 , 76 I kg/kg 020336

, 0 d bar 03166 , 0 p C 25

018304 ,

0 d I

Iu  1 1  kg/kg = d2

524 , 93 858 , 76 2 , 1 60 90

30 I

kW 30 Q Q

Q

Q

2 k

0 k





C 08 , 46 018304

, 0 2 1

018304 ,

0 2500 524

, 93







Câu 4 (2 điểm)

Trạng thái 1 Trạng thái 2 Hơi bão hòa ẩm Hơi quá nhiệt

t1 = 0 0C, p1 = 5 bar t2 = 10 0C, p2 = 5 bar

i1 = 561,28 kJ/kg i2 = 711,59 kJ/kg

4564 , 7 7

83 , 3

28 , 561 59 , 711 33 ,

1

– Hết –

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Duyệt đề GV ra đề

GS.TS.Lê Chí Hiệp ThS.Nguyễn Thị Minh Trinh

ĐỀ THI GIỮA KỲ LỚP CHÍNH QUY HỌC KỲ I

– NĂM HỌC (2011-2012)

Môn: Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật

Thời gian: 45’

Ngày thi: 21/10/2011

- -

Ghi chú: Sinh viên được sử dụng tài liệu

Bài 1 (8 điểm)

Khảo sát một hỗn hợp khí lý tưởng gồm 3 khí CO2, N2, O2 có thành phần thể tích lần

lượt là 0,05; 0,75; 0,2 Ban đầu hỗn hợp có áp suất p1 = 5 bar, thể tích V1 = 0,3 m3

được cho giãn nở đến khi thể tích tăng 1,75 lần so với ban đầu

Xác định áp suất p2 và công thay đổi thể tích lần lượt theo các trường hợp sau:

1 Giãn nở theo quá trình đẳng nhiệt

2 Giãn nở theo quá trình đa biến với n = 1,2

3 Giãn nở theo quá trình đoạn nhiệt

4 Biểu diễn các quá trình trên cùng đồ thị p-v

Bài 2 (2 điểm)

Một động cơ nhiệt hoạt động với hiệu suất  = 60% Năng suất nhả nhiệt của động cơ là 50 kW Xác định công suất phát của động cơ Bỏ qua các tổn thất nhiệt

khác từ động cơ khi tính toán

- HẾT -

ĐÁP ÁN

Bài 1 (8 điểm)

1 Đẳng nhiệt:

857 , 2 75 , 1

5

942 , 83 ) 75 , 1 ln(

3 , 0 10 5

2 Đa biến:

5546 , 2 75

, 1

1 5 p

2 , 1











415 , 79 2

, 1 1

10 3 , 0 )

5 5546 , 2 75 , 1 ( W

5





3 Đoạn nhiệt:

6 , 29 32 2 , 0 28 75 , 0 44 05 , 0

0743 , 0 6 , 29

44 05 , 0

gCO2  

2163 , 0 g

7094 , 0 g

2

2 O

N





0,5 đ

7202 , 0 32

18 , 4 5 2163 , 0 32

18 , 4 5 7094 , 0 44

18 , 4 7 0743 , 0

0026 , 1

cphh  kJ/kgK

392 , 1 c

c k

vhh

phh 

2943 , 2 75

, 1

1 5 p

392 , 1











373 , 75 392

, 1 1

10 3 , 0 )

5 2943 , 2 75 , 1 ( W

5





v

n = k

n = 1

n = 1,2

1

2 2' 2"

1 đ

Bài 2 (2 điểm)

kW 125 1

Q







kW 75 50 125

W  

- HẾT -

Bài 1 (3 điểm) Hỗn hợp khí gồm CO2 và N2 có khối lượng G = 0,5 kg, áp suất p1 = 3,5bar, nhiệt độ t1 = 480oC và thể tích V1 = 250 lít giãn nở đến áp suất p2 =1,5 bar và nhiệt

độ t2 = 380oC Hãy xác định:

1 Thành phần khối lượng của hỗn hợp

2 Hằng số mũ đa biến của quá trình giãn nở

3 Công thay đổi thể tích và nhiệt lượng trao đổi của quá trình

Bài 2 (4 điểm) Chu trình thiết bị động lực hơi nước có quá nhiệt trung gian làm việc với

các thông số sau:

-Áp suất hơi nước ra khỏi lò hơi là p1 = 160 bar -Áp suất và nhiệt độ hơi nước vào bộ quá nhiệt trung gian p6 = 20 bar, t6 = 250oC -Nhiệt độ hơi nước ra khỏi bộ quá nhiệt trung gian là t7 = 500oC

-Áp suất của hơi nước trong bình ngưng là p2 = 0,05bar -Công suất qua phần tuabine hạ áp NTHA = 40MW

Bỏ qua công tiêu hao bơm cấp, hãy xác định:

1 Entanpy tại các điểm 1, 2, 3, 6, 7 trên chu trình

2 Lưu lượng hơi nước tuần hoàn

3 Hiệu suất nhiệt của chu trình

4 Công suất nhiệt cần cung cấp và lượng tiêu hao nhiên liệu cho chu trình

Biết lò hơi sử dụng dầu FO có nhiệt trị là 9800 kcal/kg và hiệu suất lò hơi là 90%

Bài 3 (3 điểm) Máy lạnh có hệ số làm lạnh  = 4,1 được giải nhiệt bằng nước Lưu lượng nước đi qua thiết bị ngưng tụ Gn = 3,8 kg/s, chênh lệch nhiệt độ nước vào nước ra là 5oC, nhiệt dung riêng của nước Cp = 4,187 kJ/kgđộ

Không khí đi vào dàn lạnh với nhiệt độ 25oC, độ ẩm 65% và đi ra khỏi dàn lạnh với nhiệt

độ t = 15o

C

Hãy xác định:

1 Năng suất thiết bị ngưng tụ Qk

2 Năng suất lạnh Qo

3 Entanpi của không khí vào và ra khỏi dàn lạnh (Bằng phương pháp tính toán)

4 Lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Cán bộ duyệt đề GV ra đề

TS Hà Anh Tùng TS Trần Văn Hưng

ThS Phan Thành Nhân

ĐỀ THI CUỐI KỲ LỚP CHÍNH QUY HỌC KỲ I

– NĂM HỌC (2012-2013)

Môn: Nhiệt động lực học kỹ thuật

Thời gian: 90’

Ngày thi: 29/12/2012

- -

Ghi chú: Sinh viên được sử dụng tài liệu

Bài 1 (3 điểm)

1

R=p 1 V 1 /G.T 1=3,5*10^5*0,25/0,5/(480+273)=232,4 J/kgđộ

=8314/R=8314/232,4=35,774 kg/kmol

g CO2 +g N2 =1

gN2=0,4025; gCO2=0,5975 (1 điểm)

2

(0.5 điểm)

3

(0.5 điểm)

4

C v =g i C vi=0,4024*20,9/28+0,5976*29,3/44=0,6983 kJ/kgđộ

C p =g i C pi=0,4024*29,3/28+0,5976*37,7/44=0,9331 kJ/kgđộ

k=C p /C v==1,3326

(1 điểm)

1

35,774



2 1

1

1

ln 1

1, 2022 ln

n n

T T

n

p

 -  0,5* 232, 4 * (480 380) / (1, 2022 1) 57467,85 57, 467

-1

GR

1

v

n





Bài 2 (4 điểm)

1

p6=20bar, t6=250 oC i6=2899,5 kJ/kg, s6=6,538 kJ/kgđộ

s1=s6=6,538 , p1=160bar i1=3484,37 kJ/kg

p7=20bar, t7=500oC i7=3468kJ/kg, s7=7,429 kJ/kgđộ

p2=0,05bar, s2= s7=7,429 kJ/kgđộ i2=2265,94kJ/kg

2

Gh=NTHA/(i7-i2)=40*1000/(3468-2265,94)=33,276 kg/s (0.5 điểm)

3

4

Q1=Gh[(i1-i3)+(i7-i6)]= 33,276 *[(3484,37 137,81) (3468 2899,5)]

=130277,54 kW=130,277 MW (0.5 điểm)

=3,534 kg/s = 12,721 t/h (0.5 điểm)

( ) ( ) (3484,37 2899,5) (3468 2265,94)

0, 4564 ( ) ( ) (3484,37 137,81) (3468 2899,5)

t

0,9 *9800 * 4,18

FO

lh FO

Q

G

q



Bài 3 (3 điểm)

Đáp án:

1

Q k =G n C p ∆t=3,8*4,187*5=79,533kW (0.5 điểm)

2

Q 0=63,938kW (0.5 điểm)

3

t 1 =25 oC, φ 1 =65% p bh1=0,03166bar,

1 1 1

1 1

bh

p







t 2 =15 oC, φ 2=100% (làm lạnh kk dưới điểm đọng sương)

pbh2=0,017041bar

2 2 2

bh

p







I2   t2 d2 2500 2   t2  42, 282 kJ kgkk / (1.5 điểm)

4

G kk =Q 0 /(I 1 -I 2 )=63,938/(58,330-42,282)=3,984kg/s (0.5 điểm)

0

0

k

Q

 



ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Duyệt đề GV ra đề

GS.TS.Lê Chí Hiệp GS.TS.Lê Chí Hiệp

ĐỀ THI HỌC KỲ 2 - LỚP CHÍNH QUY

– NĂM HỌC (2010-2011) Môn: Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật

Thời gian: 90’

Ngày thi: 19/6/2011

- -

Ghi chú: Sinh viên được sử dụng tài liệu

Bài 1 (2,5 điểm)

Không khí ẩm đi vào buồng cấp nhiệt loại gián tiếp của một hệ thống sấy có t1 = 30o C và

1 = 80% Sau khi ra khỏi buồng cấp nhiệt không khí có nhiệt độ t2 = 80o C và được đưa vào buồng

sấy, ở đầu ra của buồng sấy nhiệt độ không khí là t3 = 55o C Xác định độ ẩm tương đối 2 và độ chứa hơi d3 của không khí, cho biết áp suất không khí ẩm p = 1bar

Bài 2 (2,5 điểm)

Sau khi tiến hành một quá trình đa biến, oxygen với khối lượng 0,4kg biến đổi từ trạng thái

ban đầu có t1 = 35o C và p1 = 2 bars đến t2 = 55o C và p2 = 2,8 bars Xác định:

a Công do sự thay đổi thể tích

b Lượng nhiệt trao đổi

c Lượng biến đổi nội năng

Bài 3 (3 điểm)

Khảo sát một hỗn hợp khí lý tưởng lúc ban đầu có t1 = 35o C và p1 =3 bars, sau khi được cấp

nhiệt nhiệt độ và áp suất của hỗn hợp lần lượt là t2 = 80o C và p2 = 3,25 bars Cho biết hỗn hợp bao gồm 0,3kg khí CO2 và 0,45kg khí CO Xác định các áp suất riêng phần tại trạng thái đầu và trạng

thái cuối

Bài 4 (2 điểm)

Khảo sát một máy nén piston loại hai cấp và trả lời ngắn gọn các câu hỏi sau:

a Vì lý do gì người ta không nén một cấp mà phải chuyển qua nén hai cấp? Minh họa nhận xét bằng đồ thị p-V

b Ở điều kiện nào thì công nén của máy nén hai cấp nói trên có giá trị nhỏ nhất?

c Vẽ đồ thị T-s minh họa Chỉ rõ phần diện tích (trên đồ thị T-s) ứng với lượng công tiết kiệm được nếu thực hiện quá trình nén nói trên bằng máy nén một cấp

- HẾT-

BÀI GIẢI Bài 1 (2,5 điểm)

Áp suất riêng phần của hơi nước có trong không khí ẩm và độ chứa hơi của không khí ẩm tại trạng thái 1 là:

ph1 = 0,8 x 0,04241 = 0,033928 bar

d1 = 0,622 x 0,033928 / (1 – 0,033928) = 0,021844 kg hơi nước/kg không khí khô

Độ ẩm tương đối 2:

2 = 0,033928 / 0,4736 = 7,16% (1 điểm)

Enthalpy của không khí ẩm tại trạng thái 2:

I2 = 1,0048 x 80 + 0,021844 x (2500 + 1,806 x 80) = 138,15 kJ/kg không khí khô

Ta có:

I3 = I2

Vì vậy:

d3 =

55 806 , 1 2500

55 0048 , 1 15 , 138

x

x





= 0,031887 kg hơi nước/kg không khí khô (1,5 điểm)

Bài 2 (2,5 điểm)

a Chúng ta có:

) p / p log(

) T / T log(

n

1

n

1 2

1 2





n = 1,2299

Công do sự thay đổi thể tích:

) 2299 , 1 1 ( 32



x = -9040,88 J = - 9,04088 kJ

Đây là công cấp vào hệ thống (1 điểm)

b Lượng nhiệt trao đổi:

Q = 0,4 x

32

9 , 20

x

1 2299 , 1

4 , 1 2299 , 1





x (55 – 35) = -3,8659 kJ Đây là lượng nhiệt hệ thống nhả ra môi trường (1 điểm)

c Lượng biến đổi nội năng:

U = 0,4 x

32

9 , 20

x (55 – 35) = 5,225 kJ (0,5 điểm)

Bài 3 (3 điểm)

Hệ số chất khí của hỗn hợp:

R = 8314 x (

44 75 , 0

3 , 0

x +0,75 28

45 , 0

x ) = 253 J/kg.K

Thể tích của hỗn hợp tại trạng thái đầu:

10 3

) 35 273 ( 253 75 , 0

x

x

= 0,19481 m 3

Áp suất riêng phần của CO2 tại trạng thái đầu:

pCO2 =

19481 , 0 44

) 35 273 ( 8314 3 , 0

x

x

= 89622,709 N/m 2 (0,75 điểm)

Áp suất riêng phần của COtại trạng thái đầu:

pCO =

19481 , 0 28

) 35 273 ( 8314 45 , 0

x

x

= 211253,529 N/m 2 (0,75 điểm)

Thể tích của hỗn hợp tại trạng thái cuối:

10 25 , 3

) 80 273 ( 253 75 , 0

x

x

= 0,20609769 m 3

Áp suất riêng phần của CO2 tại trạng thái cuối:

pCO2 =

20609769 ,

0 44

) 80 273 ( 8314 3 , 0

x

x

= 97091,2695 N/m 2 (0,75 điểm)

Áp suất riêng phần của COtại trạng thái cuối:

pCO =

20609769 ,

0 28

) 80 273 ( 8314 45 , 0

x

x

= 228857,9924 N/m 2 (0,75 điểm)

Bài 4 (2 điểm)

a Vấn đề rất đáng chú ý ở máy nén piston nói riêng và các máy nén loại thể tích nói chung

là tác hại của thể tích thừa Khi tỉ số nén càng tăng thì năng suất hút càng giảm, điều này

làm giảm hiệu suất của máy nén Để giải quyết vấn đề này người ta chuyển từ nén một

cấp qua nén hai cấp (hoặc nhiều hơn nữa) khi tỉ số nén vượt quá 8 – 9 lần (0,75 điểm)

Vẽ đồ thị p-V minh họa (0,25 điểm)

b Công nén của máy nén hai cấp nói trên có giá trị nhỏ nhất khi (0,5 điểm):

- Tỉ số nén ở mỗi cấp bằng nhau

- Quá trình nén là đẳng nhiệt Trong trường hợp máy nén hai cấp thì nhiệt độ chất làm việc đi vào mỗi cấp nén phải bằng nhau, nhiệt độ chất làm việc đi ra mỗi cấp nén cũng phải bằng nhau

c Vẽ đồ thị T-s (0,5 điểm)

Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

Khoa Cơ Khí

Bộ môn Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Đề thi cuối kỳ I (2011-2012) Môn học: Nhiệt động lực học kỹ thuật Thời gian làm bài: 90 phút

Ngày kiểm tra: 04-01-2012

SV được sử dụng tài liệu

Bài 1: Một hệ xylanh piston bên trong có chứa 0,6kg hỗn hợp 2 khí lí tưởng là N2 và CO2

Thành phần thể tích của từng khí lần lượt là 0 , 7

2 

N

2 

CO

r Ở trạng thái ban đầu hỗn hợp có áp suất p1=2bar và nhiệt độ t1=400C Sau đó nén đoạn nhiệt hỗn hợp đến trạng thái 2 có t2=750C Hãy xác định

a Áp suất của hỗn hợp sau khi nén

b Công cấp vào cho quá trình nén này

Bài 2: Chu trình máy lạnh có máy nén hơi làm việc với tác nhân lạnh là R22 có các thông số như sau:

- Áp suất bay hơi p0=4,222bar

- Nhiệt độ ngưng tụ tK=40oC

- Hơi hút về máy nén là hơi bão hòa khô

- Không khí đi vào dàn lạnh có nhiệt độ t1=250C và độ ẩm 1  75 % Lưu lượng không khí

đi qua dàn lạnh là 1250kg/h Lượng nước tách ra khỏi dàn lạnh trong 1 giờ là

Gn=2,5kg/giờ

Hãy xác định:

a Entanpi tại các điểm trên chu trình

b Nhiệt độ không khí ra khỏi dàn lạnh

c Năng suất lạnh, năng suất giải nhiệt và hệ số làm lạnh của chu trình

d Nhiệt độ không khí giải nhiệt có ảnh hưởng đến hệ số làm lạnh của chu trình hay không? Giải thích

Bài 3: Hơi nước có áp suất p1=12bar và v1=0,25m3/kg chảy qua ống tăng tốc nhỏ dần vào môi trường có áp suất p2=6bar Hãy xác định tốc độ và lưu lượng của hơi nước ở đầu ra của ống nếu biết đường kính của ống ở đầu ra là 50mm