Podklady ke cvičením

o tlaku . Ve výstupním průřezu trysky je Machovo číslo a teplota . Tryska pracuje v návrhovém režimu. Proudění je izoentropické. Hélium považujte za ideální plyn.
Úkoly:
a)Jaká je rychlost hélia ve výstupním průřezu trysky?
b)Určete klidovou (stagnační) teplotu a klidový (stagnační) tlak?
c)Jaká je rychlost hélia v nejužším místě trysky?.
d)Jakou rychlost by mělo hélium vytékající z této nádoby zužující se tryskou?
Příklad I3:
Vzduch vstupující do difuzoru má tlak , teplotu a rychlost . Ve výstupním průřezu difuzoru je tlak . Plocha výstupního průřezu difuzoru je . Proudění vzduchu je izoentropické. Určete Machvo číslo na vstupu a výstupu difuzoru. Jaké množství vzduchu protéká difuzorem? Vzduch považujte za ideální plyn.
I – Stlačitelné proudění ideálního plynu

Příklad 1.Návrh trysky, Ozón O3
Navrhněte trysku pro výtok 0,5 kg s-1 ozónu o tlaku 150 kPa a teplotě 250 °C. Ozón vytéká z nádoby do okolní atmosféry o tlaku 747 torrů. Určete Machovo číslo ve výstupním průřezu a maximální a kritickou rychlost pro dané klidové parametry.
D: = 0,5 kg s-1p0 = 150 kPat0 = 250 °Cpe = 747 torr
U:druh trysky, rozměry, Ma2, cmax, c*
Řešení:
Příklad 2.Zužující se tryska, Argon
Argon vytéká zužující se tryskou o průměru 5 mm do prostředí o tlaku 0,2 MPa. Klidový stav argonu je určen tlakem 0,8 MPa a teplotou 50 °C. Určete výtokovou rychlost, hmotnostní tok tryskou a teplotu, hustotu a tlak ve výstupním průřezu trysky.
D:d2 = 5 mmpe = 0,2 MPap0 = 0,8 MPat0 = 50 °C
U:c2, DSMT4 , t2, 2, p2
Řešení:
Příklad 3.Lavalova tryska, Vzduch
Navrhněte Lavalovu trysku pro výtok vzduchu z prostředí o tlaku 3,5 MPa a teplotě 250 °C do protitlaku 0,1 MPa. Hmotnostní tok je 1,5 kg s-1. Úhel rozevření nátrubku volte 10°.
D:p0 = 3,5 MPat0 = 250 °Cpe = 0,1 MPa=1,5 kg s-1 = 10°
U:d*, d2, L
Řešení:
J – Proudění ideálního plynu/

Příklad A1:
Vodorovným potrubím proudí plynu. V místě 1 má plyn rychlost a v místě 2, dále po proudu, rychlost . V místě 2 je měrná entalpie plynu o větší než v místě 1. Jaký tepelný tok uniká mezi místy 1 a 2 z potrubí do okolí?
Příklad A2:
Jak se změní měrná entalpie spalin procházejících teplárenským komínem, který je 33m vysoký a dokonale izolovaný? Předpokládejte, že se rychlost spalin při průchodu komínem nemění?
Příklad A3:
Balónek o objemu je naplněn 10g plynu. Tento balónek na slunci zvětšil svůj objem na . Přitom se měrná vnitřní energie plynu zvětšila o . Tlak uvnitř balónku se nezměnil a je přibližně . Změnu stavu plynu považujte za vratnou.
Určete:
Objemovou a tlakovou (technickou) práci, kterou plyn vykonal.
Množství tepla, které přijal plyn v balónku.
Jak se změnila entalpie plynu v balónku.
A – 1. zákon termodynamiky

Příklad B1:
Považujte hélium za ideální plyn. Určete hélia. Vypočítejte, jaký objem zaujímá 20g hélia o teplotě 20°C a tlaku 0,1MPa. (Relativní atomová hmotnost hélia je 4.)
Příklad B2:
Jaké množství plynného kyslíku je v tlakové nádobě o objemu , když je v ní tlak 0,3MPa a teplota 15°C? Kyslík považujte za ideální plyn. Určete měrné tepelné kapacity a kyslíku. (Relativní atomová hmotnost kyslíku je 16.)
Příklad B3:
Určete tlak v nádobě o objemu , která je naplněna 2,5kg kysličníku uhličitého. Teplota plynu v nádobě je 30°C. Kysličník uhličitý považujte za ideální plyn. Jakou měrnou tepelnou kapacitu má kysličník uhličitý? (Relativní atomová hmotnost uhlíku je 12.)
Příklad B4:
Určete směsi vytvořené ze dvou hmotnostních dílů plynného kyslíku a jednoho dílu hélia.
B – Ideální plyn

Příklad C1: Adiabatická komprese
Pracovním médiem jednoválcového motoru je vzduch (, ). Zdvihový objem válce je . Po fázi „sání“ se nachází píst motoru v dolní úvrati a ve válci nad ním je vzduch o tlaku a teplotě . Pohybem pístu do horní úvratě je následně vzduch stlačen. Kompresní poměr je . Uvažujte, že tato komprese vzduchu je adiabatická a vratná.
Stav 1 Stav 2
Příklad C2: Izochorická změna stavu
Píst motoru z příkladu B1 se teď nachází v horní úvrati. Vzduch má teplotu a tlak . Vzduchu se začne dodávat teplo. Objem se prakticky nemění. Tlak vzduchu narůstá až na hodnotu . Změnu stavu vzduchu považujte za vratnou.
Stav 2 Stav3
Úkoly:
Určete teplotu vzduch na konci popsané stavové změny.
Určete množství přivedeného tepla.
Jakou objemovou a tlakovou (technickou) práci vzduch vykonal?
Jak se změnila měrná entropie vzduchu?
Kompresi zakreslete do p–V a T-s diagramů.
Příklad C3: Izobarická změna
Píst motoru z příkladů B1 a B2 se pohybuje z horní úvratě směrem k dolní úvrati. Vzduch expanduje, ale jeho tlak se díky přiváděnému teplu nemění. Teplota vzduchu vzroste během této izobarické expanze z na . Tlak je neustále . Změnu stavu vzduchu považujte za vratnou.
Stav 3 Stav 4
Úkoly:
Určete poměr měrných objemů vzduchu na konci a počátku popsaného děje ()?
Určete množství přivedeného tepla.
Jakou objemovou a tlakovou (technickou) práci vzduch vykonal?
Jak se změnila měrná entropie vzduchu?
Kompresi zakreslete do p–V a T-s diagramů.
Příklad C4: Adiabatická expanze
Po stavových změnách popsaných v příkladech B1-B3 je tlak a teplota vzduchu ve válci a . Vzduch dále expanduje, dokud se píst nedostane do dolní úvratě. Uvažujte, že tato expanze vzduchu je adiabatická a vratná.
Stav 4 Stav 5
Úkoly:
Určete tlak a teplotu vzduchu na k