Đề thi giữa kì môn nhiệt động lực học kĩ thuật có đáp án

22 1.9K 2
Đề thi giữa kì môn nhiệt động lực học kĩ thuật có đáp án

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

1/ Ki m tra gi a HK II 2007-2008 (27/3/2008) Th i gian : 45 phút Bài (8 điểm) Một hỗn hợp khí lý tưởng gồm 0,35kg N2; 0,125kg O2 0,025kg CO2 Ở trạng thái ban đầu hỗn hợp nhiệt độ 370C thể tích 300lít Sau thực trình nén đa biến với số mũ n = 1,25 nhiệt độ hỗn hợp tăng thêm 800C Xác đònh: Áp suất hỗn hợp sau nén, Số mũ đoạn nhiệt, Nhiệt lượng trao đổi trình Bài (2điểm) Cho 2,5kg khí Mêtan (CH4) giãn nở người ta nhận công thay đổi thể tích 650kJ Trong trình giãn nở nội khối khí giảm lượng 255kJ Xác đònh nhiệt lượng trao đổi độ biến thiên nhiệt độ trình ĐÁP ÁN Bài (8 điểm) G = G N + G O2 + G CO2 = 0,35 + 0,125 + 0,025 = 0,5 kg g N2 = g O2 = G N2 G G O2 g CO2 = G = 0,35 = 0,7 0,5 = 0,125 = 0,25 0,5 G CO2 G = 0,025 = 0,05 0,5 μ hh = p1 = 1 = = 29,456 kg/kmol g i 0,7 0,25 0,05 ∑ μ 28 + 32 + 44 i =1 i n GRT1 = V1 0,5 8314 (37 + 273) 29,456 = 1,4583 bar 0,3 Áp suất hỗn hợp sau nén: n ⎞ n −1 ⎛T p = ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ T1 ⎠ 1, 25 ⎛ 117 + 273 ⎞ 1, 25−1 p1 = ⎜ 1,4583 = 4,5958 bar ⎟ ⎝ 27 + 273 ⎠ Số mũ đoạn nhiệt: n c phh = ∑ g i c pi = 0,7 i =1 n c vhh = ∑ g i c vi = 0,7 i =1 k= c phh c v hh = 7.4,18 7.4,18 9.4,18 + 0,25 + 0,05 = 1,00285 kJ/kgK 28 32 44 5.4,18 5.4,18 7.4,18 + 0,25 + 0,05 = 0,719 kJ/kgK 28 32 44 1,00285 = 1,395 0,719 Nhiệt lượng trao đổi: n−k Q = Gc vhh (t − t1 ) = 0,5.0,719 1,25 − 1,395 (80) = −16,656 kJ n −1 1,25 − Bài (2 điểm) Nhiệt lượng: Q = ΔU + L tt = −255 + 650 = 395 kJ Độ biến thiên nhiệt độ: − 255 ΔU = −55,77 C Δt = (t − t ) = = 7.4,18 Gc v 2,5 16 2/ ĐỀ THI GIỮA HỌC KỲ I (07-08) – DỰ THÍNH Môn thi : NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT Ngày thi : 24/11/2007 Thời gian : 45 phút (Sinh viên phép sử dụng tài liệu) Khảo sát hỗn hợp khí lý tưởng gồm khí CO2, N2, O2 thành phần thể tích 0,05; 0,2; 0,75 Ban đầu hỗn hợp áp suất p1 = bar, thể tích V1 = 0,2 m3, nhiệt độ t1 = 80 0C cho giãn nở đến thể tích tăng 1,75 lần so với ban đầu Xác đònh áp suất p2, nhiệt độ t2 công thay đổi thể tích theo trường hợp sau: Giãn nở theo trình đẳng nhiệt, Giãn nở theo trình đoạn nhiệt, Giãn nở theo trình đa biến với n = 1,25 Biểu diễn trường hợp đồ thò p – v nhận xét công trao đổi trường hợp Đáp án Đẳng nhiệt: t = t = 80 C p2 = = 2,2857 bar 1,75 L tt = 4.10 5.0,2 ln(1,75) = 44,769 kJ Đoạn nhiệt: p = 1,8353 bar T2 = 283,4 K Ltt = 40,157 kJ Đa biến: p = 1,9873 bar T2 = 307 K = 34 C Ltt = 41,78 kJ 3/ ĐỀ THI GIỮA HỌC KỲ II (06-07) – DỰ THÍNH Môn thi : NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT Ngày thi : 21/04/2007 Thời gian : 45 phút (Sinh viên phép sử dụng tài liệu) 0,5 kg không khí trạng thái ban đầu áp suất p1 = 302kPa, nhiệt độ t1 = 3500C làm lạnh theo trình đẳng tích đến trạng thái áp suất p2 = 100 kPa, sau giãn nở với áp suất không đổi đến trạng thái nén đẳng nhiệt để trở trạng thái ban đầu Biểu diễn trình đồ thò p – v Xác đònh thông số trạng thái (p, v, T) 1, 2, Tính: độ biến thiên nội năng, độ biến thiên entanpy, độ biến thiên entropy, công thay đổi thể tích, nhiệt lượng trao đổi trình 4/ ĐỀ KIỂM TRA HỌC KỲ II (06-07) Môn thi : NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT Ngày thi : 02/04/2007 Thời gian : 45 phút (Sinh viên phép sử dụng tài liệu) Khaûo sát hỗn hợp bao gồm chất khí CO2 N2 Cho biết: - Thành phần khối lượng khí CO2 0,65 - Lúc ban đầu nhiệt độ, áp suất thể tích hỗn hợp 40oC, 2bar 175lít - Sau tiến hành trình, nhiệt độ áp suất hỗn hợp 80oC 3bar a Xác đònh phân áp suất thành phần trạng thái đầu trạng thái cuối b Xác đònh công nhiệt lượng trao đổi hệ thống môi trường c Kiểm tra đònh luật - ĐÁP ÁN Xác đònh phân áp suất: Trạng thái 1: pCO = 1,083 bar p N = 0,917 bar Trạng thái 2: pCO = 1,625 bar p N = 1,375 bar Xác đònh công nhiệt lượng trao ñoåi: p1V1 = GRT1 ⇒ Ghh = 0,493157 kg ⇒ n = 1,42169 Công trao đổi: Ltt = −11,66775 kJ L kt = n.L tt = 1,42169.(− 11,66775) = −16,58798 kJ → Hệ thống nhận công Nhiệt lượng trao đổi: Q = Ghh cvhh n−k (T2 − T1 ) = 3,014437 kJ n −1 → Hệ thống nhận nhiệt Kiểm tra đònh luật 1: ΔU = G hh c vhh (T2 − T1 ) = 0,493157.0,6935.(80 − 40) = 13,68017 kJ 5/ ĐỀ THI GIỮA HỌC KỲ III (06-07) Môn thi : NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT Ngày thi : 28/07/2007 Thời gian : 40 phút (Sinh viên phép sử dụng tài liệu) Khảo sát hệ thống nhiệt động làm việc với chất môi giới không khí Từ trạng thái ban đầu p1 = bar, t1 = 300C, V1 = 0,007 m3 khoâng khí nén theo trình đoạn nhiệt đến trạng thái V2 = 0,001 m3 Sau không khí cấp nhiệt theo trình đẳng tích đến trạng thái áp suất p3 = 24 bar giãn nở sinh công theo trình đoạn nhiệt đến trạng thái nhiệt độ t4 = 2040C Xác đònh thông số (p, V, T) điểm 1, 2, 3, Xác đònh nhiệt lượng cấp cho trình – công sinh trình – 4, Biểu diễn tất trình đồ thò p – v Giải Xác đònh thông số: Trạng thái 1: p1 = bar T1 = 30 + 273 = 303 K V1 = 0,007 m3 Traïng thái 2: Quá trình – 2: đoạn nhiệt V2 = 0,001 m3 k k ⎛V ⎞ p ⎛ V1 ⎞ ⎛ 0,007 ⎞ ⎟⎟ → p = p1 ⎜⎜ ⎟⎟ = 1.⎜ = ⎜⎜ ⎟ p1 ⎝ V2 ⎠ ⎝ 0,001 ⎠ ⎝ V2 ⎠ T2 ⎛ V1 ⎞ ⎟ =⎜ T1 ⎜⎝ V2 ⎟⎠ 387 0C k −1 ⎛V ⎞ → T2 = T1 ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ V2 ⎠ k −1 1, = 15,245 bar 1,4 −1 ⎛ 0,007 ⎞ = (30 + 273)⎜ ⎟ ⎝ 0,001 ⎠ = 660 K = Traïng thái 3: Quá trình – 3: đẳng tích p3 = 24 bar V3 = V2 = 0,001 m3 p T3 p 24 (660 ) = 1039 K = 766 0C = → T3 = T2 = p2 T2 p 15,245 Trạng thái 4: Quá trình – 4: đoạn nhiệt T4 = 204 + 273 = 477 K V4 ⎛ T3 =⎜ ⎟ V3 ⎜⎝ T4 ⎟⎠ ⎞ k −1 k k ⎞ −1 p ⎛ T4 =⎜ ⎟ p ⎜⎝ T3 ⎟⎠ k ⎞ −1 ⎛T → V4 = V3 ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ T4 ⎠ k k ⎞ −1 ⎛T → p = p ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ T3 ⎠ ⎛ 1039 ⎞ 1,4−1 = 0,007 m3 = 0,001.⎜ ⎟ ⎝ 477 ⎠ 1,4 ⎛ 477 ⎞ 1,4−1 = 24.⎜ = 1,5735 bar ⎟ ⎝ 1039 ⎠ Khối lượng không khí: pV 10 5.0,007 = 0,008 kg p1V1 = GRT1 → G = 1 = RT1 8314 (30 + 273) 29 Nhiệt lượng cấp vào: 5.4,18 Q 23 = Gc v (T3 − T2 ) = 0,008 (1039 − 660 ) = 2,185 kJ 29 Coâng sinh ra: 5.4,18 L 34 = −ΔU = −Gc v (T4 − T3 ) = −0,008 (477 − 1039 ) = 3,24 kJ 29 L kt 34 = k.L 34 = 1,4.3,24 = 4,536 kJ - 6/ ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ II (2005-2006) Môn thi : NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT Ngày thi : 29/03/2006 Thời gian : 45 phút (Sinh viên phép sử dụng tài liệu) Sinh viên chọn làm đây: Bài Một bình chứa không khí tích V = 3,5 m3; ban đầu nhiệt độ t1 = 32 C, áp kế bình 0,5 bar Người ta nạp thêm vào bình 20 kg không khí thấy nhiệt độ bình tăng thêm 48 0C Xác đònh: Số áp kế sau nạp Sau nạp xong người ta làm lạnh bình cách lấy nhiệt lượng 760 kJ Xác đònh nhiệt độ không khí số áp kế sau làm lạnh Biểu diễn trình làm lạnh đồ thò p-v T-s Cho áp suất khí pkq = 100 kPa Bài Khảo sát khối CO2 lúc ban đầu V1 = 20 lít, p1 = bar vaø t1 = 45 0C Sau cấp vào công 0,5 kJ người ta thấy hệ thống nhả nhiệt lượng 0,25 kJ tiến đến trạng thái (có áp suất p2 nhiệt độ t2) Xác đònh áp suất nhiệt độ khối khí trạng thái 2, nói rõ đặc điểm trình khảo sát - ĐÁP ÁN Bài p1 = 0,5 + = 1,5 bar p1V = G1RT1 ⇒ G1 = p1V 1,5.105 3,5 = = kg RT1 8314 (32 + 273) 29 G = G1 + 20 = + 20 = 26 kg G RT p V = G RT2 ⇒ p = 2 = V 26 8314 (80 + 273) 29 = 751782 N/m2 ≈ 7,52 3,5 bar Áp kế chỉ: p d = p − p kq = ,52 − = ,52 bar Nhiệt độ không khí sau làm lạnh: Q Q = G c v (t − t ) ⇒ t = + t2 = G 2c v p V = G RT3 ⇒ p = G RT3 = V 26 − 760 + 80 = 39 ,44 0C 5.4 ,18 26 29 8314 (39,44 + 273) 29 = 665316 ,6 3,5 6,653 bar Áp kế chæ: p d = p − p kq = ,653 − = 5,653 bar N/m2 ≈ T2 p2 T3 p3 v Baøi Kh i l G= ng c a kh i CO2 kh o sát: p1.V1 3.10 5.0,02.44 = = 0,0998 kg R.T1 8314.318 Ta cơng th c sau: T2 − T1 1− n n−k Q = G.cv .(T2-T1) n −1 W = G.R T đó: T2 − T1 − 500.44 = = -26,514419 K 1− n 0,0998.8314 n−k − 0,25.44 (T2-T1) = = -3,766932 K n −1 0,0998.7.4,18 q23 s3 s2 K t qu : n−k n−k (T2-T1) = (1 – n).( -26,514419 K) = -3,766932 K n −1 n −1 n = 1,1579289 Suy ra: T2 = (273,15 + 45) – 26,514419.(1 – 1,1579289) = 322,337 K log(T2 / T1 ) n −1 = = 0,1363891 n log(p / p1 ) ⎛ p2 ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ p1 ⎠ 0,1363891 = T2 = 1,01316 T1 Suy ra: p2 = 3,30181 bar Quá trình kh o sát trình đa bi n n = 1,1579289 7/ ĐỀ THI GIỮA HỌC KỲ III (05-06) Môn thi : NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT Ngày thi : 23/07/2006 Thời gian : 45 phút (Sinh viên phép sử dụng tài liệu) Bài (5 điểm) Một piston-xylanh bên chứa khí lý tưởng trạng thái ban đầu p1 = 0,5 MPa, V1 = 100 lít giãn nở từ từ đến trạng thái V2 = 250 lít Giữa áp n suất thể tích quan hệ pV = const Xác đònh công giãn nở khối khí trường hợp sau: n = 1,35 n = n = Biểu diễn tất trình đồ thò p – v Nhận xét Bài (5 điểm) Khảo sát lò suất G = 40 kg/s Cho biết trình cấp nhiệt lò đẳng áp từ trạng thái ban đầu p1 = 100 bar, t1 = 160 0C đến trạng thái t2 = 550 C Xác đònh: Entanpy, entropy nước nước trạng thái đầu cuối Công suất nhiệt cung cấp cho lò (kW) Biểu diễn trình đồ thò p – v, T – s CHÚ Ý: SINH VIÊN NỘP LẠI ĐỀ THI ĐÁP ÁN Bài 1 Trường hợp: n = 1,35 n n 1,35 ⎛V ⎞ p ⎛ V1 ⎞ ⎛ 0,1 ⎞ ⎟⎟ ⇒ p = p1 ⎜⎜ ⎟⎟ = 5.⎜ = ⎜⎜ ⎟ p1 ⎝ V2 ⎠ ⎝ 0,25 ⎠ ⎝ V2 ⎠ (1ñ) = 1,45 bar p V2 − p1V1 (1,45.0,25 − 5.0,1).10 = = 39286 J = 39,286 kJ L tt = 1− n − 1,35 (1đ) Trường hợp n = 1: đẳng nhiệt L tt = p1V1 ln V2 ⎛ 0,25 ⎞ = 5.10 5.0,1 ln⎜ ⎟ = 45814,5 J = 45,8145 kJ V1 ⎝ 0,1 ⎠ (1đ) Trường hợp n = 0: đẳng áp L tt = p(V2 − V1 ) = 5.10 5.(0,25 − 0,1) = 75000 J = 75 kJ (1đ) Đồ thò (1đ) p n=0 n=1 n = 1,35 v1 t2 = 5500C → i1 = 3496,5 kJ/kg v2 v Bài (5đ) Trạng thái 1: Lỏng chưa sôi p1 = 100 bar → ts(p1) = 310,96 0C t1 = 160 0C < ts → i1 = 681 kJ/kg Trạng thái2: Hơi nhiệt p2 = p1 = 100 bar Nhiệt lượng cung cấp (quá trình đẳng áp) Q = G.(i2 − i1 ) = 40.(3496,5 − 681) = 112620 kW =112 MW Đồ thò: p T K K 2 p1 = p2 p1 = p2 x=0 x=1 v x=0 x=1 s 8/ ĐỀ THI GIỮA HỌC KỲ Môn thi : NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT Ngày thi : 30/03/2005 Thời gian : 45 phút (Sinh viên phép sử dụng tài liệu & máy tính) Bài 1: Cho hỗn hợp khí lý tưởng gồm khí O2 khí A Biết khối lượng thành phần khối lượng khí O2 hỗn hợp 1,5kg 30% Thể tích, nhiệt độ áp suất hỗn hợp 1m3; 47oC 4,5727bar Hãy xác đònh a Hai công thức hoá học cóthể khí A Biết khí A khí nguyên tử (3 điểm) b Thành phần thể tích khí (1 điểm) Bài 2: Khảo sát khối khí O2 tích ban đầu V1=0,5m3; nhiệt độ t1=27oC; G=0,8kg Sau người ta nén khối khí đến trạng thái V2=0,2m3; t2=87,5oC Hãy xác đònh: a Đặc điểm trình khảo sát (2 điểm) b Nhiệt lượng trình Nhận xét (2 điểm) c Công trình Nhận xét (1 điểm) d Kiểm tra lại đònh luật (1 điểm) - ĐÁP ÁN Bài 1: Khối lượng hỗn hợp: G=1,5/0,3= 5kg p suất hỗn hợp: p=4,5727bar Phân tử lượng hỗn hợp: R= PV 4,5727.1.10 = = 285,79375 J/kgK 5.320 GT Phân tử lượng hỗn hợp: μ= 8314 = 29,0909 kg/kmol R Mà μ = 0,3 0,7 + 32 μ A → μ A = 28 Vậy A CO N2 b Thành phần thể tích gO2 = 0,3.29,0909 μi = 0,273 ri → ro = 32 μ → rA = − 0,273 = 0,727 Baøi 2: T ⎛V ⎞ a = ⎜⎜ ⎟⎟ T1 ⎝ V2 ⎠ n −1 360,5 300 = 1,2 → n =1+ 0,5 ln 0,2 ln Quá trình khảo sát trình đa biến b Q = Gc v 20,9 1,2 − 1,4 n−k ΔT = 0,8 .60,5 = −31,6kJ Nhả nhiệt 32 1,2 − n −1 c W = 8314 GR (T1 − T2 ) (− 60,5).103 = −62,9kJ Nhận công = 0,8 32.0,2 n −1 d ΔU = Gc v ΔT = 20,9 60,5 = 31,6kJ 32 9/ ĐỀ THI GIỮA HỌC KỲ III (04-05) Môn thi : NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT Ngày thi : 23/07/2005 Thời gian : 45 phút (Sinh viên phép sử dụng tài liệu & máy tính) Một xylanh đường kính d = 200 mm chứa hỗn hợp khí lý tưởng thành phần khối lượng sau: g CO2 = 3%; g O2 = 21%; g N = 76% Ban đầu hỗn hợp khí tích V1 = 11 lít, áp suất p1 = 0,3 MPa, nhiệt độ t1 = 15 0C Sau trải qua trình nhiệt động, ta thấy nội hỗn hợp khí tăng lên lượng 2000 J Tính lực tác dụng lên piston, công thay đổi thể tích, công kỹ thuật nhiệt lượng trao đổi vào cuối trình xảy trường hợp sau đây: Trường hợp - Piston không dòch chuyển Trường hợp - Áp suất không thay đổi so với ban đầu Trong trường hợp piston dòch chuyển vào hay đoạn bao nhiêu? CHÚ Ý: SINH VIÊN NỘP LẠI ĐỀ THI ĐÁP ÁN μ hh = g CO2 μ CO2 + g O2 μ O2 + g N2 = 29,08 kg/kmol 0,03 0,21 0,76 + + 44 32 28 = μ N2 p1V1 3.10 5.0,011 = = 0,04 kg G= 8314 RT1 (15 + 273) 29,08 c vhh = g CO2 c vCO + g O2 c vO + g N c v N = 0,03 (0.5 điểm) (0.5 điểm) 7.4,18 5.4,18 5.4,18 + 0,21 + 0,76 = 0,72439 kJ/kgK 44 32 28 (0.5 điểm) ΔU = + 15 = 84 0C G.c v hh 0,04.0,72439 (0.5 điểm) ΔU = G.c v hh (t − t ) ⇒ t = Piston không dòch chuyển so với ban đầu ⇒ trình đẳng tích T2 p T (84 + 273) = 3,71785 bar = ⇒ p = p1 = (15 + 273) T1 p1 T1 (0.5 điểm) πd 3,14.(0,2 ) F2 = p = 3,71875.10 = 11676,875 N = 11,677 kN 4 (0.5 điểm) L tt = (0.5 điểm) L kt = V(p − p1 ) = 0,011.(3,71875 − 3).10 = 790,625 J = 0,7906 kJ (0.5 điểm) Q = ΔU = kJ (0.5 điểm) Áp suất không thay đổi so với ban đầu ⇒ trình đẳng áp p 2′ = p1 = bar 3,14(0,2 )2 = 9420 N = 9,42 kN F2′ = p 2′ S = 3.10 T2 V2 T (84 + 273) 0,011 = 0,013635 m3 = ⇒ V2 = V1 = (15 + 273) T1 V1 T1 (0.5 điểm) (0.5 ñieåm) L tt = p.(V2 − V1 ) = 3.10 (0,013635 − 0,011) = 790,6 J = 0,7906 kJ (0.5 điểm) L kt = (0.5 điểm) c phh = g CO2 c pCO + g O2 c pO + g N c p N = 0,03 2 9.4,18 7.4,18 7.4,18 + 0,21 + 0,76 = 1,012 kJ/kgK 44 32 28 Q = G.c phh Δt = 0,04.1,012.69 = 2,79312 kJ Tính độ dòch chuyển piston: V2 = 0,013635 m V1 = 0,011 m 3 ⇒ ΔV = V2 – V1 = 0,002635 m πd ΔV 0,002635.4 ΔV = Δl ⇒ Δl = = = 0,08392 m = 83,92 mm πd 3,14.(0,2 )2 Vậy piston dòch chuyển đoạn 83,92 mm (0.5 điểm) (0.5 điểm) ... Ltt = 41,78 kJ 3/ ĐỀ THI GIỮA HỌC KỲ II (06-07) – DỰ THÍNH Môn thi : NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT Ngày thi : 21/04/2007 Thời gian : 45 phút (Sinh viên phép sử dụng tài liệu) Có 0,5 kg không khí... thống nhận nhiệt Kiểm tra đònh luật 1: ΔU = G hh c vhh (T2 − T1 ) = 0,493157.0,6935.(80 − 40) = 13,68017 kJ 5/ ĐỀ THI GIỮA HỌC KỲ III (06-07) Môn thi : NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT Ngày thi : 28/07/2007... p2 = 3,30181 bar Quá trình kh o sát trình đa bi n có n = 1,1579289 7/ ĐỀ THI GIỮA HỌC KỲ III (05-06) Môn thi : NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT Ngày thi : 23/07/2006 Thời gian : 45 phút (Sinh viên phép

Ngày đăng: 03/11/2017, 22:15

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan