- Bài (8 điểm) Một hỗn hợp khí lý tưởng gồm có 0,35kg N2; 0,125kg O2 0,025kg CO2 Ở trạng thái ban đầu hỗn hợp có nhiệt độ 37 C thể tích 300lít Sau thực trình nén đa biến với số mũ n = 1,25 nhiệt độ hỗn hợp tăng thêm 80 C 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 1 Áp suất hỗn hợp sau nén: p2  4,6 bar Số mũ đoạn nhieät: p k  cc hh 1,00285  0,719  1,395 Nhiệt lượng trao đổi: v hh Q Gc vh Ba øi  T   0,5.0,719 nk h T n1 1,25  1,395 80  16,656 kJ 1,25  Nhiệt lượng: Q  U  255  650  395 kJ  Ltt Độ biến thiên nhiệt độ: T  T  T   U  55,7 C Gcv Moân 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 CO 2, N2, O2 có thành phần thể tích 0,05; 0,2; 0,75 Ban đầu hỗn hợp có áp suất p = bar, thể tích V = 0,2 m , nhiệt độ t1 = 80 C 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:  t1  80 C p   t bar 2,2857 1,7 Ltt  4.105.0,2.ln(1,75)  44,769 kJ Đoạn nhieät: p2  1,8353 bar T2  283,4 K Ltt  40,157 kJ Đa biến: p2  1,9873 bar T2  307 K = 34 C Ltt  41,78 kJ 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 trạng thái ban đầu có áp suất p1 = 302kPa, nhiệt độ t1 = 350 C làm lạnh theo trình đẳng tích đến trạng thái có áp suất p = 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 - Đáp án : Các thông số trạng thái (p,v,T) 1, 2, 3 v1 = 0,591 m /kg v2 = v1 = 0,591 m /kg T2 = 206,3 K o T3 = T1 = 350 C v3 = 1,786 m /kg Độ biến thiên nội năng: U12  150,4 kJ U 23  150,4 kJ U 31 0 Độ biến thiên entanpy: I12  210,5 kJ I 23  210,5 kJ I 31  Độ biến thiên entropy: S12  0,4 kJ / kg.K S23  0,6 kJ / kg.K S31  158,4 kJ / kg.K Công thay đổi thể tích: W12  W23  59,7 kJ W31  98,7 kJ Nhiệt lượng trao đổI: Q12  150,4 kJ Q23  210,5 kJ Q31  98,7 kJ Moân thi : NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT Ngày thi : 02/04/2007 Thời gian : 45 phút (Sinh viên phép sử dụng tài liệu) - Khảo 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 o tích hỗn hợp 40 C, 2bar 175lít - Sau tiến hành trình, nhiệt độ o áp suất hỗn hợp 80 C 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 2 Trạng thái 2: pCO  1,625 bar p N  1,375 bar 2 Xác đònh công nhiệt lượng trao đổi: p1V1  GRT1  Ghh  0,493 kg  n  1,42 Công trao đổi: Ltt  10,607 kJ Lkt  n.Ltt  15,062 kJ  Hệ thống nhận công Nhiệt lượng trao đổi: QG c  T   3,019 kJ nk hh vhh T n1  Heä thống nhận nhiệt Kiểm tra đònh luật 1: U  Ghh cvhh T2  T1   13,7 kJ  Q  Ltt 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 có p1 = bar, t1 = 30 C, V1 = 0,007 m không khí nén theo trình đoạn nhiệt đến trạng thái có V = 0,001 m Sau không khí cấp nhiệt theo trình đẳng tích đến trạng thái có áp suất p = 24 bar giãn nở sinh công theo trình đoạn nhiệt đến trạng thái có nhiệt độ t4 = 204 C 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 Đáp án Xác đònh thông số: ❖ Trạng thái 1: p1 = bar T1 = 30 + 273 = 303 K V1 = 0,007 m ❖ Trạng thái 2: Quá trình – 2: đoạn nhiệt V2 = 0,001 m p2  15,245 bar T2  660 K = 387 C ❖ Trạng thái 3: Quá trình – 3: đẳng tích p3 = 24 bar V3 = V2 = 0,001 m T3  1039 K = 766 C ❖ Trạng thái 4: Quá trình – 4: đoạn nhiệt T4 = 204 + 273 = 477 K V4 = 0,007 m p4  1,574 bar Nhiệt lượng cấp vào: Q23  Gcv T3  T2   2,204 kJ Coâng sinh ra: L34  3,24 kJ Lkt 34  k.L34  4,54 kJ 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 m ; 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 C Xác đònh: 1.Số áp kế sau nạp 2.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 có V1 = 20 lít, p1 = bar t1 = 45 C 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 p nhiệt độ t2) Xác đònh áp suất nhiệt độ khối khí trạng thái 2, nói rõ đặc điểm trình khảo sát ĐÁP ÁN Bài G  G1  20   20  26 kg Áp kế chỉ: pd2  p2  pkq  7,52 1  6,52 bar Nhiệt độ không khí sau làm lạnh: Q  G c t  t  t  39,5 C v 3 Áp kế sau làm lạnh chỉ: p d3  p3  pkq  6,653 1  5,653 bar T2 p2 T3 p3 v Bài : Khối lượng khối CO2 khảo sát: G= p1.V1 3.10 0,02.44 = 0,0998 kg = R.T1 8314.318 Giả sử trình đa biến với số mũ đa biến n W = G.R Q = G.cv T2  T1 1n nk n1 (T2-T1) Suy : n = 1,15 T2 = 322 K p2 = 3,3 bar s3 q23 s2 Moân 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 có p1 = 0,5 MPa, V1 = 100 lít giãn nở từ từ đến trạng thái có V2 = 250 lít Giữa áp suất n thể tích có 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 có suất G = 40 kg/s Cho biết trình cấp nhiệt lò đẳng áp từ trạng thái ban đầu có p1 = 100 bar, t1 = 160 C đến trạng thái có 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 - ĐÁP ÁN Bài 1 Trường hợp: n = 1,35 Ltt  39286 J = 39,286 kJ Trường hợp n = 1: đẳng nhiệt L  p V ln tt 1 V2  5.10 0,1.ln V1 ⎛ 0,25 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ 0,1 ⎠  45815 J = 45,815 kJ Trường hợp n = 0: đẳng áp Ltt   V1   5.10 0,25  0,1  75000 pV2 J = 75 kJ Đồ thò p Bài (5đ) Trạng thái 1: Lỏng chưa sôi  i1 = 681 kJ/kg; s1 = 1,919 kJ/kg.K n=0 n=1 Traïng thái2: Hơi nhiệt  i1 = 3496,5 kJ/kg; s2 = 6.7485 kJ/kg.K n = 1,35 v1 v2 Nhieät lượng cung cấp (quá trình đẳng áp) v Q  G.i2  i1   112620 kW =112 MW Đồ thò: T K p K 2 p1 = p2 p1 = p2 x=0 x=1 v x=0 x=1 s 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 o áp suất hỗn hợp 1m ; 47 C 4,5727bar Hãy xác đònh a Hai công thức hoá học cóthể có 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 o V1=0,5m ; nhiệt độ t1=27 C; G=0,8kg Sau người ta nén khối khí đến trạng thái có V2=0,2m ; o t2=87,5 C 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: a  A  28 Vậy A CO N2 b Thành phần thể tích  g O2 i r r  i o2  0,3.29,0909  0,273 32  rA   0,273  0,727 Bài 2: a Quá trình khảo sát trình đa biến n =1,2 b Q Gcv c W  kJ nk n1 T  31,5 kJ GRT1  T2  (Nhả nhiệt)  62,7 (Nhận công) n 1 d U  Gc T  v 20,9 32 60,5  31,6 kJ  Q  W 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 có đường kính d = 200 mm chứa hỗn hợp khí lý tưởng có thành phần khối lượng gO2 = g gCO2 = sau: 3%; 21%; N2 = 76% Ban đầu hỗn hợp khí tích V1 = 11 lít, áp suất p1 = 0,3 MPa, nhiệt độ t1 = 15 C 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 nhieâu? - ĐÁP ÁN hh  29,08 kg/kmol G  p1V1 cvhh  0,04 kg RT1   gCO2 cvCO U  G.c t vh h  g O cvO  g N cv  0,72439 N2 kJ/kg.độ 2 t1   t2  U G.c  84 C vhh Piston không dòch chuyển so với ban đầu  trình đẳng tích F2  p2 d  11,7 kN Ltt  Lkt  V  p2  p1  0,8 kJ  Q = U = kJ Áp suất không thay đổi so với ban đầu  trình đẳng áp p2  p1  bar F   p .S  3.10 3,140,2  2  9420 N = 9,42 kN Ltt  p.V2  V1   0,8 kJ Lkt  cphh  g c CO2 pCO  Q  G.c p t  2,8 kJ hh g O cpO  g N2 cpN = 1,013 kJ/kg.độ 2 Tính độ dòch chuyển piston: l    0,083 m = 83 mm V d