Pismeni dio ispita iz Termodinamike I (Nauke o toplini I) Zagreb, 24. 02. 2005

1. ZADATAK U aluminijskom loncu mase 1 kg nalazi se 10 kg vode okolišne temperature 25 °C. U vodu se uroni 2 kg leda temperature -10 °C, a zatim se lonac stavi na grijalicu stalne temperature 350 °C i grije se sve dok lonac i njegov sadržaj ne poprime temperaturu 55 °C. Izračunajte gubitak rada u ovom procesu, ako se od topline koju grijalica preda, 20% izgubi u okoliš, a samo 80% se iskoristi za zagrijavanje lonca i sadržaja u njemu! Specifični toplinski kapacitet leda uzeti 2 kJ/(kgK), specifični toplinski kapacitet vode 4,187 kJ/(kgK) a toplinu taljenja leda 335 kJ/kg.

2. ZADATAK U mješalište dostrujavaju dvije struje dušika. Prva struja tlaka 5 bar i temperature 60 °C dostrujava brzinom 65 m/s. Druga struja tlaka 5,5 bar i temperature 80 °C dostrujava brzinom 50 m/s. Obje struje dostrujavaju u mješalište kroz cijevi promjera 100 mm. Ukupno se tijekom miješanja od mješališta rashladnom vodom u okoliš odvede 5 kW toplinskog toka. Dozvoljeno zagrijavanje rashladne vode je 5 °C. Mješavina tlaka 3 bar se iz mješališta odvodi pomoću cijevi promjera 200 mm. Stanje okoliša je normalno! Zanemarujući promjenu kinetičke i potencijalne energije plinskih struja potrebno je odrediti potrebnu količinu rashladne vode, ukupan gubitak snage u ovom procesu te brzinu mješavine na izlazu iz mješališta!

3. ZADATAK Kroz cijev promjera 200 mm struji 2400 kg/h vodene pare tlaka 8 bar brzinom 5 m/s i vodi se u grijalicu. Da bi u grijalici odavala toplinski tok pri temperaturi 120 °C, para se prigušuje u ventilu prije ulaska u grijalicu. Para u grijalici potpuno kondenzira i tim se toplinskim tokom zagrijava voda od 70 °C na 90 °C. Za koliko se smanji eksergija pare uslijed prigušenja, te koliki je gubitak snage zbog nepovratne izmjene topline? Okolišno stanje je normalno. Skica procesa u sT , i sh, -dijagramu! U sh, -dijagramu označiti eksergiju pare prije i nakon prigušenja!