zestaw_1.doc

ZADANIA Z TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ – zestaw 1

1.      Pracę L=104kGm wyrazić w jednostkach: a) kcal, b) kJ, c)kWh, d) MJ, e) GJ

2.      Przewodem o przekroju 89x4,5 mm przepływa ze średnią prędkością w=30 m/s tlen ( O2 ) o objętości właściwej v=0,40 m3/kg. Obliczyć strumienie tlenu: objętościowy, masowy, molowy, normalnych metrów sześciennych i cząstek (drobin/s).

3.      Manometr rtęciowy podłączony do zbiornika zawierającego gaz wskazuje wychylenie słupa rtęci w temp. 200C równe pm=-300mm Hg (podciśnienie). Rtęć w barometrze mierzącym ciśnienie otoczenia wskazuje pot=990 hPa. Obliczyć w znanych jednostkach ciśnienia:  Pa, hPa, kPa, MPa, bar, at, Atm, Torr, mmH2O

a)      ciśnienie otoczenia

b)     podciśnienie w zbiorniku

c)      ciśnienie gazu w zbiorniku

d)     próżnię procentową.

4.      W zbiorniku o objętości V= 5m3 jest zawarty metan ( CH4 ) posiadający w tych warunkach gęstość ρ= 2 kg/m3. Obliczyć: masę metanu; ilość kilomoli; ilość normalnych metrów sześciennych; liczbę drobin gazu; objętość właściwą i gęstość;  objętość kilomolową; objętość kilomolową normalną; objętość właściwą normalną i gęstość normalną.

5.      Przewodem o średnicy D=80mm przepływa ze średnią prędkością w=40 m/s para wodna o objętości właściwej v= 0,030 m3/kg. Obliczyć: strumień objętościowy pary; strumień masy pary; strumień kilomolowy i strumień drobin pary; strumień normalnych metrów sześciennych pary.

6.      W zbiorniku dzwonowym o średnicy wewnętrznej D=25m i o wysokości H=35m znajduje się gaz koksowniczy o składzie objętościowym: H2=55%, CH4=24%, CO=6%, CO2=4%, resztę stanowi azot N2. Nadciśnienie gazu wywierane przez pływający dzwon wynosi
pm= 500 mm H2O. Obliczyć: objętość całego gazu ( V ) i objętości cząstkowe jego składników (Vi); udziały wagowe składników (wi); zastępczą masę molową gazu ( R ); gęstość normalną gazu i normalną objętość właściwą; ilość gazu zamkniętą w zbiorniku, przyjmując, że jego gęstość w aktualnych warunkach jest równa normalnej; ciężar dzwonu, który zapewnia podane nadciśnienie.

7.      W zbiorniku o objętości V=10m3 zawarty jest azot o nadciśnieniu pm1=0,50 MPa i temperaturze t1=270C. Obliczyć:

a) ilość gazu zawartego w zbiorniku w kg, kmol, nm3 oraz jego gęstość i objętość właściwą;

b) ilość doprowadzonego do zbiornika gazu, jeżeli jego parametry uległy przy tym zmianie do wartości pm2=4,0 bar; i t2=570C

c) ciśnienie gazu jeżeli po doładowaniu nastąpi dodatkowo ochłodzenie gazu w zbiorniku do temperatury t3=100C przy zamkniętych zaworach.

8.      Aparat tlenowy nurka jest wyposażony w dwie butle ze sprężonym powietrzem
o objętościach V= 6dm3 każda. Początkowe nadciśnienie powietrza w butlach wynosi pm1=10MPa przy temperaturze t1=170C. Przyjąć, że częstość oddechów nurka wynosi 20 min-1 a na każdy oddech zużywa ΔVn=4 normalne dm3 powietrza. Minimalne dopuszczalne ze względu na zawory ciśnienie powietrza w butli może wynieść pmin=0,20MPa. Obliczyć czas po którym aparat oddechowy przestanie działać. Założyć, że temperatura gazu w butli jest stała.

9.      Gaz o masie molowej M=16 kg/kmol posiada w temperaturze t1=270C gęstość 6,0 kg/m3. Obliczyć:

a)      ciśnienie gazu p1 i nadciśnienie pm1 jeżeli ciśnienie otoczenia pot=0,1 MPa

b)     gęstość gazu w warunkach normalnych  ρn,

c)      objętość właściwą v1 i objętość kilomolową  (Mv)1,

d)     objętość właściwą  v2 i gęstość tego gazu ρ2 pod ciśnieniem p2=0,20MPa i w temperaturze t2=270C.

10.  W zbiorniku o objętości V=40dm3 znajduje się dwutlenek węgla pod ciśnieniem p=3,923MPa w temperaturze t=200C. Obliczyć masę gazu w zbiorniku traktując go jak gaz doskonały. Jaki jest względny błąd takiego przybliżenia, jeżeli empiryczna wartość objętości właściwej w tych warunkach wynosi ve=0,01063 m3/kg.

11.  W butli o objętości V=40 dm3 znajduje się tlen techniczny o nadciśnieniu pm=9,90MPa
w temperaturze t=170C. Traktując tlen jak gaz doskonały obliczyć jego masę oraz względny błąd wynikły z takiego założenia, jeżeli rzeczywista gęstość tlenu w podanych warunkach wynosi ρ=142,33 kg/m3. Przyjąć ciśnienie otoczenia pot=0,1 MPa