Képzési kódja:
MŰSZAKI HŐTAN I. — 1. ZÁRTHELYI
__N______
Név:__________________________________________ Azonosító: |___|___|___|___|___|___| Helyszám: |___|___|___|
Jelölje meg aláhúzással vagy keretezéssel a Gyakorlatvezetőjét! Bachinger Zsolt Both Soma Dénes Ferenc Dobai Attila
Györke Gábor
Kerekes Kinga
Kovács Viktória Barbara
Termodinamika Munkaidő: 80 perc A dolgozat megírásához szöveges adat tárolására nem alkalmas számológépen, a Segédleten, valamint rajz- és íróeszközön kívül más segédeszköz nem használható. Csak az az információ kerül értékelésre, amit kék vagy fekete színnel író tollal ír/rajzol! Ha leírt/rajzolt válaszát utólag módosítja, áthúzza vagy kijavítja, azt mindenképpen érvénytelennek tekintjük. Szükség esetén készítsen piszkozatot. A megoldásait tartalmazó lapot hajtsa A/5 méretűre és helyezze e feladatlapba! Értékelés: Feladat
elérhető
elért
1.
10
_______
2.
10
_______
3.
44
_______
4.
44
_______
ÖSSZ.:
_______ Javította:_______________________________
A számítási feladatok megoldásait (végeredményeit) a mellékelt táblázatok megfelelő rovataiba írja! Pontszám csak akkor adható, ha a helyes számeredményt (5%-os hibahatár mellett) a megfelelő előjellel, a hozzá tartozó helyes mértékegységgel együtt tünteti fel e táblázatokban, abban az esetben is, ha a piszkozati (részletszámítási) lapokon egyébként megtalálható a helyes eredmény. Nem jár pontszám a részletszámítások nélkül közölt eredményekért.
I. EGYSZERŰ FELADATOK 1., Egy munkaszolgáltató körfolyamat hatásfoka 60%. Az munkaközeg tömegárama 80 kg/s, a fajlagos hasznos munka 1000 kJ/kg. Mekkora a bevezetett és elvont hőteljesítmény?
elért:___________(max. 10) megnevezés
mennyiség
mértékegység
pontszám
bevezetett hőteljesítmény
0
5
elvont hőteljesítmény
0
5
2., Egy kompresszor hatásfoka 80%. A beszívott levegő 20 °C hőmérsékletű, a kompresszió végpontjának hőmérséklete 300 °C. A berendezés ideális gázt komprimál. Mekkora lenne a reverzibilis kompresszió véghőmérséklete? Ha a reverzibilis kompresszió véghőmérséklete 250 °C, mekkora a kompresszor hatásfoka?
elért:___________(max. 10) megnevezés reverzibilis kompresszió véghőmérséklete kompresszor hatásfoka adott reverzibilis véghőmérsékletnél
mennyiség
mértékegység
pontszám
0
5
0
5
II. ÖSSZETETT FELADATOK 3., Egy három állapotváltozásból álló körfolyamatban a kiindulási állapotban (1 jelű pont) a nyomás 1 bar, a fajtérfogat 0,5 m3/kg. A közeget 700 K hőmérsékletig melegítjük (2 jelű pont), úgy, hogy a melegítés során a fizikai munka értéke zérus. Ezt adiabatikus és reverzibilis expanzió követi a 3 jelű pontig. A kiindulási állapotba izobár hőelvonással kerül vissza az ideális gáz munkaközeg, melyre az adiabatikus kitevő értéke 1,3, a moláris tömeg pedig 44 kg/kmol. Határozza meg a válaszlapon szereplő mennyiségeket!
elért:___________(max. 44) megnevezés
mennyiség
mértékegység
pontszám
izochor fajhő
0
4
sűrűség a 3-as jelű állapotban
0
4
nyomás a 2-es jelű állapotban
0
4
fajlagos technikai munka az 1-2 szakaszon (előjelhelyesen) fajlagos entrópia megváltozása a 3-1 szakaszon (előjelhelyesen) a közölt fajlagos hő mennyisége (előjelhelyesen) a 2-3 szakasz fajlagos fizikai munkája (előjelhelyesen)
0
5
0
5
0
5
0
5
0
6
0
6
p–v diagram T–s diagram
külön lapon A KÖVETKEZŐ OLDALON FOLYTATÓDNAK A FELADATOK.
4., Egy súrlódásmentesen mozgó súlytalan dugattyúval zárt hengerben ideális gáz helyezkedik el, melynek hőmérséklete 80 °C. A környezet nyomása 1 bar, a folyamat során állandó. Kezdetben a gáz és a környezet nyomása megegyezik. Mennyi hőt kell elvonni a gázból, hogy a nyomása a kezdeti érték kétharmada legyen? Számítsa ki a válaszlapon szereplő mennyiségeket! A dugattyú szabad elmozdulását a rajzon jelölt rögzítőelemek határolják. A gáz tömege 0,05 kg, gázállandója 188 J/(kg∙K), adiabatikus kitevője 1,3.
elért:___________(max. 44) megnevezés
mennyiség
mértékegység
pontszám
izobár fajhő
0
4
sűrűség a 2-es jelű állapotban
0
4
hőmérséklet a 3-as jelű állapotban fizikai munka az 1-2 szakaszon (előjelhelyesen) entrópia megváltozása a 2-3 szakaszon (előjelhelyesen) az elvont hő mennyisége a teljes folyamatra (előjelhelyesen) belső energia megváltozás a teljes folyamatra
0
4
0
5
0
5
0
5
0
5
0
6
0
6
p–v diagram T–s diagram
külön lapon
I. EGYSZERŰ FELADATOK- MEGOLDÁS 1.
elért:___________(max. 10) megnevezés
mennyiség
bevezetett hőteljesítmény elvont hőteljesítmény
mértékegység
pontszám
133,33
MW
0
5
53,33
MW
0
5
2.
elért:___________(max. 10) megnevezés
mennyiség
reverzibilis kompresszió véghőmérséklete kompresszor hatásfoka adott reverzibilis véghőmérsékletnél
mértékegység
pontszám
244
°C
0
5
82,14
%
0
5
II. ÖSSZETETT FELADATOK- MEGOLDÁS 3.
megnevezés
mennyiség
mértékegység
pontszám
izochor fajhő
629,88
J/(kg∙K)
0
4
sűrűség a 3-as jelű állapotban
0,9463
kg/m3
0
4
nyomás a 2-es jelű állapotban
2,645
bar
0
4
fajlagos technikai munka az 1-2 szakaszon (előjelhelyesen) fajlagos entrópia megváltozása a 3-1 szakaszon (előjelhelyesen) a közölt fajlagos hő mennyisége (előjelhelyesen) a 2-3 szakasz fajlagos fizikai munkája (előjelhelyesen)
82,25
kJ/kg
0
5
-612,8
J/(kg∙K)
0
5
274,25
kJ/kg
0
5
-88,65
kJ/kg
0
5
0
6
0
6
p–v diagram T–s diagram
külön lapon
4.
elért:___________(max. 44) megnevezés izobár fajhő sűrűség a 2-es jelű állapotban hőmérséklet a 3-as jelű állapotban fizikai munka az 1-2 szakaszon (előjelhelyesen) entrópia megváltozása a 2-3 szakaszon (előjelhelyesen) az elvont hő mennyisége a teljes folyamatra (előjelhelyesen) belső energia megváltozás a teljes folyamatra p–v diagram T–s diagram
mennyiség
mértékegység
pontszám
814,67
J/(kg∙K)
0
4
3,012
kg/ m3
0
4
117,73
K
0
4
1659,8
J
0
5
-12,7
J/K
0
5
-9036,72
J
0
5
-7376
J
0
5
0
6
0
6
külön lapon
Részletes megoldás 1. w f 80MW Phaszn m
P Q be haszn 133,33MW
Q be Q be Phaszn 53,33MW
2.
t 20 t1 t 2 t1 t 20 t1 t 2 t1 244C t 20 új t1 82,14% t 2 t1 3. R J R U 188,96 M kg K 1 J cv R 629,88 1 kg K J cp R 818,84 1 kg K pv T1 1 1 264,6K R m3 v 2 v1 0,5 kg R T2 p2 2,645bar v2 p3 p1 1bar
1
p T3 T2 3 559,26 K p2 RT3 m3 v3 1,057 p3 kg 1 kg 3 0,9463 3 v3 m 1-2 szakasz technikai munkája: kJ wt12 v1 p 2 p1 82,25 kg 3-1 szakasz entrópiaváltozása: T J s 31 c p ln 1 612,8 T3 kgK a bevezetett hő: kJ q be q12 c v T2 T1 274,25 kg
fizikai munka a 2-3 szakaszon: kJ w f 23 cv T3 T2 88,65 kg 4.
V1
mRT1 0,0332m 3 p1
V1 0,0166m 3 2 p2 p1 1bar pV T2 2 2 176,575K mR m kg 2 3,012 3 V2 m 2 p3 p1 0,667bar 3 pV T3 3 3 117,73K mR fizikai munka az 1-2 szakaszon: V2
W f 12 p1 V1 V2 1659,8 J entrópia megváltozás a 2-3 szakaszon: T J S 23 m cv ln 3 12,7 K T2 az elvont hő a teljes szakaszon: Qel Q12 Q23 mc p T2 T1 cv T3 T2 9036,72 J entalpia megváltozás a teljes folyamatra:
H 13 mc v T3 T1 7376 J
