Pismeni dio ispita iz Termodinamike I (Nauke o toplini I) Zagreb, 07. 02. 2012

1. ZADATAK U nekom prostoru potrebno je održavati podtlak 0,69 bar i temperaturu 95 °C. Zbog nesavršenosti brtvljenja u prostoriju prodire 10 kg/h zraka iz okoliša, pa se podtlak održava uz pomoć „vakuum pumpe“ (kompresora). a) Kolika bi bila potrebna snaga za pogon vakuum pumpe, ako bi ona odsisavala zrak iz

prostorije i nakon izentropske kompresije izbacivala ga u okoliš? Koliku bi toplinu poslije kompresije zrak predavao okolišu?

b) Kolika bi bila potrebna snaga, ako bi se odsisani zrak dovodio u okolišno stanje na teorijski najpovoljniji način i kolika bi se pri tome toplina predavala okolišu?

c) Da li bi se kompresija teorijski mogla ostvariti i putem politropske promjene stanja od stanja zraka u sušionici do okolišnog stanja i zašto?

Stanje okoliša je 1 bar i 20 °C. Procese pod a), b) i c) skicirati u istim vp, i sT , -dijagramima!

2. ZADATAK Struja helija A protočne količine 16 000 mn

3/h i početnog stanja 6 bar i 50 °C (stanje 1) dovodi se kroz neizoliranu cijev, tako da uslijed prigušivanja i ohlađivanja na ulazu u mješalište ima stanje 4,5 bar i 25 °C (stanje 2). Struja kisika B protočne količine 600 mn

3/h i početnog stanja 5 bar i temperature 30 °C (stanje 3) dovodi se do mješališta kroz potpuno izoliranu cijev, prigušujući se pri tome na tlak 2,8 bar (stanje 4). Iz potpuno toplinski izoliranog mješališta formira se struja mješavine s tlakom 2,4 bar. Potrebno je izračunati gubitke zbog nepovrativosti: a) gubitak snage struje A do ulaza u mješalište; b) gubitak snage struje B do ulaza u mješalište; c) gubitak snage u mješalištu; d) koliki bi bio gubitak snage da je mješalište prema okolišu toplinski neizolirano, ako je u

tom slučaju izlazna temperatura mješavine 20 °C. Stanje okoliša je normalno.

3. ZADATAK Amonijačni kompresorski rashladni uređaj s prigušnim ventilom radi između tlakova 13,508 i 2,3617 bar. Kompresor usisava suhozasićenu paru amonijaka. Uređaj je projektiran uz zahtjev da od robe u hladionici na sebe preuzme 50 kW toplinskog toka. Poznata je specifična entalpija amonijaka nakon izentropske kompresije i koja iznosi 1702 kJ/kg. Potrebno je izračunati: a) snagu kompresora u kW i protočnu masu amonijaka u kg/h. b) s kojim sadržajem pare x bi amonijak trebao napustiti kondenzator, da bi faktor hlađenja

uređaja bio jednak nuli? c) Ako bi se na izlazu iz kondenzatora, a prije prigušivanja na isparivački tlak, vrela

kapljevina pothladila za 5 °C, koliki bi onda bio faktor hlađenja procesa? Kao rashladni spremnik služi okoliš temperature 20 °C! Procese pod a), b) i c) prikazati u zajedničkim sT , i sh, -dijagramima!