UNIVERZITET U NOVOM SADU
FAKULTET TEHNI
Č
KIH NAUKA
Mašinski odsek
ZADACI ZA PISMENI ISPIT IZ TERMODINAMIKE
09.02.2004.
1.
Vazduh (id. gas) po
č
etnog stanja 300 kPa i 0.019 m
3
/kg ekspandira do pritiska 150 kPa po zakonu
pv
=
const
, a zatim se sabija izobarno do
po
č
etne zapremine. Obe promene su ravnotežne (kvazistati
č
ne). Treba:
a)
Predstaviti proces u (
p
,
v
) dijagramu stanja, i
b)
odrediti dobijeni rad i promenu entropije po jedinici mase.
2.
Adijabatna boca stalne zapremine 1 m
3
spojena je ventilom na cevovod kroz koji ustaljeno te
č
e vazduh (id.
gas) na 6 bar i 100
o
C. Na po
č
etku, u boci se nalazi vazduh na 40
o
C i 1 bar. Tada se otvara ventil, pušta se
vazduh i boca puni sve dok pritisak u boci ne postane jednak pritisku vazduha u cevovodu. Smatraju
ć
i
vazduh idealnim gasom izra
č
unati:
a) temperaturu vazduha u boci na kraju punjenja, i
b)
masu vazduha koji pro
đ
e kroz ventil dok se pritisci u boci i cevovodu ne izjedna
č
e.
3.
Vodena para obavlja kružni proces u parno turbinskom postojenju sa jednim pregrevanjem vodene pare i jednim regenerativnim zagrevanjem
napojne vode. Vodena para ulazi u turbinu na 30 bar i 300
o
C da bi se nakon ekspanzije do 6 bar deo pare (10% masenog protoka) odvojio radi
regenerativnog zagrevanja, a preostali deo se pregreva do 300
o
C. Pritisak u kondenzatoru iznosi 0.1 bar. Nakon pumpanja kondenzata na 6 bar,
on se u zagrejacu vode adijabatno pomeša sa oduzetom parom i mešavina se pumpom odvodi u kotao (generator pare). Treba:
a)
skicirati proces u (
T
,
s
) i (
h
,
s
) dijagramima stanja,
b) izra
č
unati termodinami
č
ki stepen iskoriš
ć
enja ovog kružnog procesa.
4.
Kroz kulu za hla
đ
enje vode struji atmosferski vazduh protokom 120 kg/s. Voda se hladi od 40
o
C do 30
o
C. Vazduh ulazi sa temperaturom 25
o
C i
relativnom vlažnoš
ć
u 35% i izlazi sa 35
o
C i 90%. Barometarski pritisak iznosi 98 kPa. Izra
č
unati:
a)
potreban maseni protok vode koju treba dodavati zbog isparenja, ako temperatura ove vode iznosi 20
o
C,
b)
maseni protok vode koja može da se hladi prolaskom kroz ovu kulu.
U Novom Sadu, 9. februar 2004.
dr Gordan Dragutinovi
ć
6 bar
100
o
C
1 m
3
RESENJE:
1.
Vazduh (id. gas) po
č
etnog stanja 300 kPa i 0.019 m
3
/kg ekspandira do pritiska 150 kPa po zakonu
pv
=
const
, a zatim se sabija izobarno do
po
č
etne zapremine. Obe promene su ravnotežne (kvazistati
č
ne). Treba:
a)
Predstaviti proces u (
p
,
v
) dijagramu stanja, i
b)
odrediti dobijeni rad i promenu entropije po jedinici mase.
a)
p
1
2
3
b)Stanje 1:
1
300
p
=
kPa,
3
1
0.019
/
v
m kg
=
,
Stanje 2:
2
150
p
=
kPa,
3
1 1
2
2
300 0.019
0.038
/
150
p v
v
m kg
p
×
=
=
=
,
Stanje 3:
3
2
150
p
p
=
=
kPa,
3
3
1
0.019
/
v
v
m kg
= =
,
b)Dobijeni rad:
2
1
2
12
1 1
1
0.038
ln
300000 0.019 ln
3.95
0.019
v
v
v
l
pdv
p v
v
=
=
=
×
×
=
∫
kJ/kg;
(
)
(
)
3
2
23
2
3
2
150000 0.019 0.038
2.85
v
v
l
pdv
p v
v
=
=
−
=
−
= −
∫
kJ/kg;
13
12
23
1.1
l
l
l
=
+
=
kJ/kg.
c)Polaze
ć
i od:
dq=du+dl;
v
dT
pdv
ds c
T
T
=
+
;
Promena entropije za promenu 1-2:
2
2
2 2
2
2
2
1
1
1
1 1
1
1
ln
ln
ln
ln
ln
v
v
T
v
p v
v
v
s
s
c
R
c
R
R
T
v
p v
v
v
− =
+
=
+
=
=198.93 J/kgK;
Promena entropije za promenu 2-3:
3
3
3 3
3
3
3
3
2
2
2
2 2
2
2
2
ln
ln
ln
ln
ln
ln
499.07 198.93
v
v
v
T
v
p v
v
v
v
s
s
c
R
c
R
c
R
T
v
p v
v
v
v
− =
+
=
+
=
+
= −
−
J/kgK;
Promena entropije:
3
1
499.07
s
s
− = −
J/kgK.
