Введение
Индивидуальные задания, предлагаемые в настоящем пособии, предназначены для выполнения на практических аудиторных занятиях и для самостоятельной работы студентов ряда специальностей под контролем преподавателя.
Объём заданий рассчитан на программу дисциплины «Теоретические основы теплотехники» для специальности 140101.65 (тепловые электрические станции), а также программы дисциплин «Теплотехника» для специальности 180403.65 (эксплуатация судовых энергетических установок) и двух теплотехнических дисциплин для специальности 270109.65 (теплогазоснабжение и вентиляция). Кроме того, предлагаемые задания могут быть использованы студентами ряда других специальностей университета, в учебном плане которых присутствуют дисциплины «Теплотехника» и «Теплофизика»: 150207.65 (реновация средств и объектов материального производства); 151001.65 (технология машиностроения); 180101.65 (кораблестроение); 260601.65 (машины и аппараты пищевых производств); 260302.65 (технология рыбы и рыбных продуктов); 260501.65 (технология продуктов общественного питания); 260602.65 (пищевая инженерия малых предприятий); 240902.65 (пищевая биотехнология); 280102.65 (безопасность технологических процессов и производств).
При выполнении заданий студент должен иметь: индивидуальное счётное устройство; учебник или конспект лекций; таблицы средних теплоёмкостей газов; таблицы теплофизических свойств газов; таблицы термодинамических свойств воды и пара; h-s диаграмму для воды и пара. Таблицы средних теплоёмкостей и теплофизических свойств газов имеются в ряде рекомендованных студентам задачников и учебников по изучаемому курсу /1,2,4,5/.
Перечень разделов курса, представленных в заданиях, соответствует рабочим программам всех теплотехнических дисциплин. Решение задач должно быть организовано после изучения соответствующих тем лекций или самостоятельно.
Каждый студент на протяжении всего периода обучения выполняет свой индивидуальный вариант задания (всего вариантов – тридцать). Ряд задач по термодинамике (7, 39, 40, 41) выполняется в одном общем варианте.
Отсутствие студента на занятиях не освобождает его от выполнения соответствующих задач по темам индивидуального задания. Для допуска к экзамену и для получения зачёта студент должен предъявить преподавателю полный комплект решённых задач по своему варианту задания.
Задачи по технической термодинамике
Параметры состояния
Задача 1.
В сосуде объемом V м3 находится m кг воздуха. Определить его удельный объём υ и плотность r.
Задача 2.
Избыточное давление в паровом котле измеряется пружинным манометром и составляет р и кПа. Барометрическое давление по ртутному барометру составляет р бар мм рт. ст. при температуре 0 °С. Определить абсолютное давление пара в котле р в кПа, Па, МПа, барах.
Задача 3.
Избыточное давление в сосуде, измеряемое пружинным манометром
р и МПа. Атмосферное давление по ртутному барометру при t °С составляет
р бар мм рт. ст. Определить абсолютное давление в сосуде в МПа, Па, барах.
Задача 4.
Ртутный вакуумметр, присоединенный к конденсатору паровой турбины, показывает разрежение р в мм рт. ст. при температуре t 1 °С. Атмосферное давление по ртутному барометру р бар мм рт. ст. при t 2 °С. Определить абсолютное давление р в конденсаторе в мм рт. ст., Па, барах.
1.2. Закон сохранения энергии 
Задача 5.
Сколько килограммов свинца m c можно нагреть от температуры t 1 °С до температуры плавления t 2 = 327 °С посредством удара молотом массой m м кг при падении его с высоты h м м? Предполагается, что вся энергия падения молота превращается в теплоту, которая поглощается свинцом. Теплоемкость свинца с р = 0,1256 кДж/(кг×К).
Задача 6.
Современная паротурбинная электростанция мощностью N МВт работает в году t суток с КПД h. Теплота сгорания топлива Q 
кДж/кг. Определить суточный В сут и годовой В г расходы топлива.
Задача 7.
Определить годовой расход ядерного горючего на АЭС той же мощности, что и в предыдущей задаче, если 1 кг урана при расщеплении выделяет
(Q )я = 825·108 кДж/кг теплоты.
Задача 8.
При испытании двигателей для определения мощности необходимо их тормозить гидротормозом. При этом работа, произведенная двигателем, расходуется на преодоление сил трения и превращается в теплоту, часть которой (примерно 20 %) рассеивается в окружающей среде, а остальная часть отводится с охлаждающей тормоз водой.
Сколько воды необходимо подводить к тормозу Gв за 1 час, если крутящий момент на валу М кр Дж, частота вращения n об/мин, а допустимое повышение температуры воды ∆ Т К. Теплоемкость воды с р = 4,19 кДж/(кг×К).
Идеальный газ и его свойства
Задача 9.
Определить среднюю теплоемкость газа с х в интервале температур t 1 °С и t 2 °С, пользуясь таблицами средних теплоемкостей.
Задача 10.
Определить теплоту, подведенную к газу при р = const, если его температура изменяется от t 1 °С до t 2 °С.
а) Масса газа m кг.
б) Объем газа при температуре t 1 равен V 1 м3.