1. ZADATAK: U standardnom Otto ciklusu sa zrakom maksimalna i minimalna temperatura iznose t3 = 1440 C i t1 = 23 C. Dovedena toplina u ciklusu je Qdo = 900 kJ. Potrebno je odrediti:

a) veličine stanja (tlak, temperaturu i volumen) u karakterističnim točkama ciklusab) kompresioni omjer

Zadano:t1 = 23 °C, T1 = 296,15 K t1 → mint3 = 1440 °C, T3 = 1713,15 K t3 → maxcp = 1,005 kJ/kgKcv = 0,718 kJ/kgKκ =1,4p1 = 1,01325 barQdo = 900 kJ

a) veličine stanja

b) kompresioni omjer

2. ZADATAK: Kod standardnog diesel ciklusa sa zrakom omjer adijabatske ekspanzije je e

= 7, dok je omjer adijabatske kompresije k = 13. Tlak i temperatura na početku procesa kompresije su p1 = 96 kN/m2 odnosno t1 = 43 C. Tlak na kraju adijabatske ekspanzije je p3 = 258 kN/m2. Potrebno je odrediti:

a) maksimalnu temperaturu ciklusab) srednji efektivni tlakc) termodinamičku iskoristivost ciklusa

Zadano:e = 7 R = 0,287 kJ/kg k = 13 cp = 1,005 kJ/kgp1 = 96 kN/m2 = 0,96 bar cv = 0,718 kJ/kgt1 = 43 C = 317,15 Kp3 = 258 kN/m2 = 2,58 barκ =1,4

a) maksimalna temperatura ciklusa

b) srednji efektivni tlak psref

c)termodinamička iskoristivost ciklusa

3. ZADATAK: Standardni diesel ciklus sa zrakom s dvostrukim izgaranjem ima kompresioni omjer k = 13. na početku kompresije su tlak, temperatura i volumen redom p1 = 0,93 bar, t1 =

15 C i V1 = 3,7 lit. Količina topline koja se dovodi tijekomciklusa je Qdo = 6,4 kJ, od koje se 1/3 dovodi uz konstantni volumen a ostatak uz konstantni tlak. Potrebno je odrediti:

a) veličine stanja (tlak, temperaturu i volumen) u karakterističnim točkama ciklusab) termodinamičku iskoristivost ciklusa

Zadano:k = 13 zrak:p1 = 0,93 bar κ=1,4t1 = 15 C → T1 = 288,15 K cp = 1,005 kJ/kgKV1 = V5 = 3,7 lit cv = 0,718 kJ/kgKQdo = 6,4 kJ

a) veličine stanja u karakterističnim točkama procesa

b) termodinamička iskoristivost

4. ZADATAK: Idealni Stirlingov ciklus sa zrakom, uz potpunu regeneraciju topline, ima na početku izotermalne kompresije tlak, volumen temperaturu redom p1 = 100 kN/m2, V1 = 0,04

m3 i t1 = 29 C. Minimalni volumen tijekom ciklusa je Vmin = 0,0045 m3, dok je maksimalna temperatura ciklusa tmax = 700 C. Potrebno je odrediti:

a) korisni radb) termodinamičku iskoristivostc) termodinamičku iskoristivost ako regeneracija nije uključena

Zadano:tmax = 700 °C → Tmax = T3 = T4 = 973,15 K zrak:p1 = 100 kN/m2 = 1,00 bar κ=1,4t1 = 29 C → T1 = T2 = 302,15 K cp = 1,005 kJ/kgKV1 = V4 = 0,04 m3 cv = 0,718 kJ/kgKVmin = V2 = V3 = 0,0045 m3

a) korisni rad

b) termodinamičku iskoristivost

5. ZADATAK: Kod regenerativnog Rankineovog ciklusa tlak i temperatura na ulazu u turbinu su p0 = 85 bar odnosno t0 = 515 C, dok je temperatura pri kojoj se odvija kondezacjia u kondezatoru tk = 20 C. Ciklus ima tri regenerativna predgrijača kondezata ( odnnosno

napojne vode): niskotlačni i visokotlačni površinski i mješanjem (otplinjač) između njih. U sva tri predgrijača realzira se isti prirast temperature kondezata odnosno nap. vode. Temperatura s kojom napojna voda napušta posljedni predgrijač je 65% temperature pri kojoj se odvija isparavanje u generatoru pare. Kondezat pare za predgrijavanje se iz niskotlačnog predgrijača s karakteristikom tNT = 4 C ubacuje u otplinjač pomoću pumpe, a iz visokotlačnog s karakteristikom tVT = -4 C preko prigušnice također u otplinjač. Uz unutarnju (izentropsku) iskoristivost t = 0,88 i mehaničku iskoristivost meh = 0,985 turbina razvija efektivnu snagu Pef = 55 MW. Potrebno je:

a) skicirati toplinsku shemu parno – turbinskog postrojenja i prikazati ciklus u T – s dijagramu

b) odrediti ukupnu količinu pare na ulazu u turbinu i količinu pare za neregulirana oduzimanja

c) odrediti termodinamičku iskoristivost ciklusa

Zadano:p0 = 85 bart0 = 515 C → T0 = 788,15tk=20ºCtNT = 4 CtVT = -4 Ct = 0,88meh = 0,985Pef = 55 MW

a) skicirati toplinsku shemu parno – turbinskog postrojenja i prikazati ciklus u T – s dijagramu

b) odrediti ukupnu količinu pare na ulazu u turbinu i količinu pare za neregulirana oduzimanja

iz h-s dijagrama za p0 = 85 bar t0 = 515°C→ h0 =3430 kJ/kg i s0 = 6,8 kJ/kgKza pk = 0,03166 bar tk = 20°C, s4

′ = 0,3669 kJ/kgK, s4′′ = 8,5561 kJ/kgK,

h4′ = 104,74kJ/kg, h4

′′ = 2546,4 kJ/kg-izentropski ekspandira kroz turbinus0 = s4 =6,8 kJ/kgK

6. ZADATAK: Parametri pare na ulazu u turbinu parno – turbinskog ciklusa s regenerativnim predgrijavanjem i međupregrijanjem pare su tlak i temperatura p0 = 85 bar odnosno t0 = 515 C, dok je tlak pri kojem se odvija kondezacija pare u kondezatoru pk = 0,065 bar. Međupregrijanje se izvodi pri tlaku pmeđ = 17,5 bar do temperature međupregrijanja tmeđ = 510 C. Turbina ima dva neregulirana oduzimanja kod tlakova p1,od = 5,0 bar i p2,od = 25 bar za površinske predgrijače kondezata sa karakteristikama t1 = 5 C i t2 = -5 C. Nastali kondezati u površinskim predgrijačima se pompama uvode u vod napojne vode iza pojedinog predgrijača. Unutarnje (izentropske) iskoristivosti visokotlačnog i niskotlačnog dijela turbine su t, VT = 0,88 i t, NT = 0,86. Unutarnja (izentropska) snaga turbine je Pt = 55 MW. Potrebno je :

a) skicirati toplinsku shemu parno – turbinskog postrojenja i prikazati ciklus u T – s dijagramu

b) odrediti ukupnu količinu pare na ulazu u turbinu i količinu pare za neregulirana oduzimanja

c) odrediti termodinamičku iskoristivost ciklusaZadano:p0 = 85 bart0 = 515 C → T0 = 788,15pk = 0,065 barpmeđ = 17,5 bartmeđ = 510 Cp1,od = 5,0 barp2,od = 25 bart1 = 5Ct2 = -5Ct, VT = 0,88t, NT = 0,86Pt = 55 MW

a) skicirati toplinsku shemu parno – turbinskog postrojenja i prikazati ciklus u T – s dijagramu

b) odrediti ukupnu količinu pare na ulazu u turbinu i količinu pare za neregulirana oduzimanja

h5 ≈ h7 i h8 ≈ h10

iz h-s dijagrama h0 =3430 kJ/kg i s0 = 6,8 kJ/kgKza pk = 0,065 bar tk = 39,03 °C, sk

′ = 0,5588 kJ/kgK, sk′′ = 8,2737 kJ/kgK,

hk′ = 163,28 kJ/kg, hk

′′ = 2571,8 kJ/kgp2,od = 35 bar → h1 = 3200 kJ/kgpmeđ = 17,5 bar, Tmeđ = 793,15 K → hmeđ = 3515 kJ/kg, smeđ = 7,56 kJ/kgKp1,od = 5,5 bar → h2 = 3135 kJ/kgza pk = 0,07 bar ( x= 0,907) → h3 = 2347,8kJ/kgh4 = 163,28kJ/kgtNT (pNT = 5,5 bar) = 155,345 °C → h6 = 655 kJ/kgΔtNT = 6 °C

→ h5 = 631,9 kJ/kgtVT = 242,54 °C

→ h8 = 1080 kJ/kgh9 = 1049,1 kJ/kgNT:

VT:

c) termodinamička iskoristivost

7. ZADATAK: Para se dovodi iz generatora pare u visokotlačni dio turbine s tlakom i temperaturom p0 = 85 bar odnosno t0 = 515 C, u kojem ekspandira uz unutarnju (izentropsku) iskoristivost t, VT = 0,89 do tlaka p1 = 12,5 bar. Dio pare u količini Dod =15 t/h se ovdje oduzima kao regulirano oduzimanje za tehnološke potrebe u procesnoj industriji. Ostatak pare dalje ekspandira u srednje tlačnom dijelu turbine uz unutarnje (izentropsku) iskoristivost t, ST

= 0,88 do tlaka potp = 4 bar gdje se dio pare oduzima za otplinjač. Nakon toga nereguliranog oduzimanja preostali dio pare ekspandira u niskotlačnom dijelu turbine uz unutarnju (izentropsku) iskoristivost t, NT = 0,88 do tlaka kondezacije koja se odvija pri temperaturi tk = 25 C. Kondezat reguliranog oduzimanja vraća se u otplinjač s temperaturom tpov = 3 C. Unutarnja (izentropska) snaga turbine je Pt = 55 MW. Potrebno je :

a) skicirati toplinsku shemu parno – turbinskog postrojenja i prikazati ciklus u T – s dijagramu

b) odrediti ukupnu količinu pare na ulazu u turbinu i količinu pare oduzete za otplinjač

c) odrediti termodinamičku iskoristivost ciklusaZadano:p0 = 85 bart0 = 515 C → T0 = 788,15 Kt, VT = 0,90p1 = 12,5 barDod =25 t/h=6,93kg/st, ST = 0,89potp = 5 bart, NT = 0,89tk = 25 Ctpov = 4 CPt = 60 MW

a) skicirati toplinsku shemu parno – turbinskog postrojenja i prikazati ciklus u T-S dijagramu

b) odrediti ukupnu količinu pare na ulazu u turbinu i količinu pare oduzete za otplinjač

za p0 i T0 → h,s dijagram ho = 3430 kJ/kgs0 = 6,8 kJ/kgK

za tk = 20 ºC h4 = 104,74 kJ/kgza t5 = 5 ºC h5 = 21,05 kJ/kgiz h – s dijagrama h1 = 2935 kJ/kg

h2 = 2695 kJ/kgh3 = 2035,5 kJ/kgh6 = 604,4 kJ/kg

Otplinjač

c) odrediti termodinamičku iskoristivost ciklusa

8. ZADATAK: Srednji promjer stupnja De Lavalover turbine je dsr = 1,0 m a broj okretaja n = 3000 min-1. Izentropski toplinski pad kojeg prerađuje stupanj je his = 70 kJ/kg, dok je brzina pare na ulazu u stupanj c0 = 90 m/s. Kut toka pare na izlazu iz statorskih lopatica je 1

= 13 . Koeficijenti brzina za statorsku i rotorsku rešetku su = 0,96 odnosno = 0,86. Para na ulazu u stupanj je upravo suhozasićena pri tlaku p0 = 5,75 bar. Maseni protok pare kroz stupanja uz puni privod je D = 12,5 kg/s. Debljine izlaznih bridova statorskih i rotorskih lopatica mogu se zanemariti. Potrebno je odrediti:

a) ulazni i izlazni trokut brzina za rotorsku rešetkub) specifični rad na obodu kolac) visine statorskih i rotorskih lopatica

Zadano:n = 3000 min-1 = 50 s-1

dsr = 1,0 mhis = 70 kJ/kgc0 = 90 m/s1 = 13 = 0,96 = 0,86D = 12,5 kg/sp0 = 5,75 bar

a) ulazni i izlazni trokut brzina za rotorsku rešetku

b) specifični rad na obodu kola

c) visine statorskih i rotorskih lopaticastator

suhozasićena para??????????

rotor

9. ZADATAK: Stupanj Parsonsove turbine koja se vrti s brojem okretaja n = 3000 min -1 ima srednji promjer dsr = 0,73 m. Izentropski toplinski pad stupnja je his = 40 kJ/kg, dok je brzina na ulazu u stupanj c0 = 65 m/s. Izlazni kut statorskih lopatica je 1 = 20 . Keficijenti brzina za statorske i rotorske lopatice su = = 0,91. Maseni protok kroz turbinu je D = 12,5 kg/s, dok je para na ulazu u stupanj upravo suhozasićena kod tlaka p = 6 bar. Debljine izlaznih bridova statorskih i rotorskih lopatica mogu se zanemariti. Potrebno je odrediti:

a) ulazni i izlazni trokut brzina za rotorsku rešetkub) karakteristiku stupnjac) specifični rad stupnjad) visine statorskih lopatica uz puni privod pare

Zadano:Parsonova turbina → R = 0,5n = 3000 min-1 = 50 s-1

dsr = 0,73 mhis = 40 kJ/kgc0 = 65 m/s1 = 20 = = 0,91D = 12,5 kg/sp = 6 bar

a) ulazni i izlazni trokut brzina za rotorsku rešetku

,

b) karakteristika stupnja

c) specifični rad stupnja

d) visine statorskih i rotorskih lopatica uz puni privod pareh0 = 2755,2a kJ/kg, s0 = s1 = s2 = 6,7555 kJ/kgKh1 = 2735 kJ/kg → v1 =0,38 m3/kg , h2 = 2720 kJ/kg → v2 =0,42 m3/kg

10. ZADATAK: Srednji promjer aksijalnog turbinskog stupnja s reaktivnošću R = 0,15 je dsr

= 0,73 m uz broj okretaja n = 3000 min-1. Izentropski toplinski pad stupnja je his = 60 kJ/kg, dok je brzina na ulazu u stupanj c0 = 65 m/s. Kut toka pare na izlazu iz statorskih lopatica je 1 = 13 . Koeficijent brzine za statorske lopatice je = 0,95, dok je za rotorske lopatice = 0,86. Maseni protok pare kroz stupanj je D = 13 kg/s, dok je para na ulazu u stupanj upravo suhozasićena kod tlaka p = 6 bar. Debljine izlaznih bridova statorskih i rotorskih lopatica mogu se zanemariti. Potrebno je odrediti:

a) ulazni i izlazni trokut brzina za rotorsku rešetkub) karakteristiku stupnjac) specifični rad stupnjad) visine statorskih lopatica uz puni privod pare

Zadano:R = 0,15n = 3000 min-1 = 50 s-1

dsr = 0,73 mhis = 60 kJ/kgc0 = 65 m/s1 = 13 = 0,95 = 0,87D = 13 kg/sp = 6 barc1a = c2a

a) ulazni i izlazni trokut brzina za rotorsku rešetku

b) karakteristika stupnja

c) specifični rad stupnja na obodu kola

d) visina statorskih i rotorskih lopatica uz puni privod pareh0 = 2755,5 kJ/kg, s0 = s1 = s2 = 6,7555 kJ/kgKh1 = 2735 kJ/kg → v1 =0,38 m3/kg , h2 = 2720 kJ/kg → v1 =0,42 m3/kg

11. ZADATAK: Kao regulacijski stupanj turbine iz 5. zadatka služi dvostupna Curtisova turbina čiji je srednji promjer dsr = 0,4 m i vrti se brojem okretaja n = 6000 min-1. Pri tome turbina radi uz optimalnu vrijednost karakteristike. Reaktivnost skretnih lopatica je RSL = 5 % a prvo i drugog rotora R1 = 4 % odnosno R2 = 5 %. Izlazni kutevi iz sapnica , 1. rotora, skretnih lopatica i drugog rotora redom su 11 = 13 , 11 = 17 , 12 = 20 , 12 = 34 . Koeficijent brzine za sapnice je s = = 0,97 dok je za ostale rešetke lopatica R1 = SL = R2

= = 0,89. Parcijalnost sapnica je , dok se debljina njihovih izlaznih bridova može zanemariti. Potrebno je odrediti:

a) ulazne i izlazne trokute brzina za obje rotorske rešetkeb) sile na rotorske rešetkec) snagu na obodu kolad) visinu sapnica

12. ZADATAK: Kod plinsko – turbinskog agregata instaliranog na brodu visokotlačni stupanj turbine pogoni kompresor a niskotlačni stupanj brodski vijak preko reduktora. Kompresioni omjer je k = 8, dok je maksimalna temperatura ciklusa t3 = 700 C. Unutarnje (izentropske) iskoristivosti kompresora te visokotlačnog i niskotlačnog stupnja plinske turbine su redom t, k = 0,88, t,VT = 0,90 i t,NT = 0,90. Mehaničke iskoristivosti kompresora i turbine su jednake i iznose meh = 0,98. Stanje zraka na usisu je tlak pa =1,01 bar i ta =25 C. Maseni protok zraka kroz agregat je mz = 65 kg/s (masa ubačenog goriva se može zanemariti). Potrebno je odrediti:

a) tlak između visoko i niskotlačnog turbinskog stupnjab) termodinamičku iskoristivost ciklusac) efektivnu snagu koja se predaje brodskom vijku

Zadano:k = 8t3 = 700 C → T3 = 973,15 Kt, k = 0,88t,VT = 0,90t,NT = 0,90meh = 0,98pa =1,01 barta =25 C → T1 = 298,15 Kmz = 65 kg/sa) tlak između visoko i niskotlačnog turbinskog stupnja

b) termodinamička iskoristivost ciklusa

c) efektivna snaga

13. ZADATAK: Kod plinsko – turbinske elektrane za pokrivanje vršnog opterećenja ukupni kompresioni omjer je k = 8 i realizira se redom u tri kompresione grupe (niskotlačnoj, srednjetlačnoj i visokotlačnoj) višestupnog aksijalnog turbokompresora. Temperatura zraka na ulazu u turbokompresor je tat = 27C, dok se potpunim međuhlađenjem pri idealnim međutlakovima zraku iza niskotlačne i srednjetlačne grupe snizuje temperatura. Tlak okoliša je pat = 1,01 bar. Visokotlačna turbina pogoni turbokompresor a niskotlačna električni generator. Temperatura plinova izgaranja na ulazu u visokotlačnu turbinu je t3 = 700 C, dok se međuizgaranjem na ulazu u niskotlačnu turbinu plinovima izgaranja povisuje temperatura na vrijednost t5 = 900 C. Plinovi izgaranja nakon niskotlačne turbine prolaze kroz izmjenjivač topline u kojem predaju toplinu komprimiranom zraku koji napušta kompresor, te s temperaturom t7 = 270 C izlaze u atmosferu. Izentropska iskoristivost pojedine kompresione grupe je t,k = 0,87, dok je ista za visokotlačnu turbinu t,VT = 0,89 i niskotlačnu turbinu t,NT = 0,88. Maseni protok zraka je mz = 70 kg/s, dok masu goriva ubačenu i komorama izgaranja možete zanemariti. Za proces kompresije treba uzeti cp = 1005 J/kgK i = 1,4 a za proces izgaranja i ekspanzije cp = 1150 J/kgK i = 1,333. Potrebno je odrediti:

a) unutarnju snagu postrojenjab) termodinamičku iskoristivost postrojenjac) omjer radovad) omjer temperatura izmjenjivača topline

Zadano:k = 8tat = 27C → T1 = 300,15 Kpat = 1,01 bart8 = 700 C → T8 = 973,15 Kt10 = 900 C → T10 = 1173,15 Kt12 = 280 C → T12 = 553,15 Kt,k = 0,88t,VT = 0,90

t,NT = 0,90mz = 70 kg/scp = 1005 J/kgK = 1,4cpg = 1150 J/kgK = 1,333

a) unutarnja snaga postrojenja

omjer tlakova za svaki stupanj

T1 = T3 = T5 i T2′ = T4′ = T6′

Rad visokotlačne turbine

b) termodinamičku iskoristivost postrojenja

c) omjer radova

omjer radova

d) omjer temperatura izmjenjivača topline

14. ZADATAK: Kombi postrojenje se sastoji od plinsko – turbinske i parno – turbinske jedinice. Ispušni plinovi iz otvorenog plinsko – turbinskog ciklusa se uvode u generator pare ciklusa parne turbine. U generatoru pare još dodatno izgara gorivo. Tlak i temperatura na ulazu u kompresor su p1 = 1,01 bar odnosno t1 = 15 C. Kompresioni omjer plinsko turbinske jedinice je k = 10, dok je maksimalna temperatura ciklusa t3 = 950 C. Dodatnim izgaranjem goriva u generatoru pare podiže se temperatura ispušnih plinova iz plinske temperature na temperaturu tul = 925 C a plinovi izgaranja napuštaju generator pare s temperaturom t iz = 150 C. Parametri pare na ulazu u turbinu su tlak p0 = 90 bar i temperatura t0 = 520 C, dok se kondezacija u kondezatoru odvija pri temperaturi kondezacije tk = 30 C. Unutarnje (izentropske) iskoristivosti turbokompresora, plinske i parne turbine su redom t,k = 0,89, t-gt

= 0,91 i t-st = 0,89. Kombi postrojenje treba imati ukupnu unutarnju snagu P t =95 MW. Za proces kompresije treba uzeti cp = 1005 J/kgK i = 1,4 a za proces izgaranja i ekspanzije cp = 1150 J/kgK i = 1,333. Potrebno je:

a) skicirati toplinsku shemu parno – turbinskog postrojenja i prikazati ciklus u T – s dijagramu

b) odrediti masene protoke plinova izgaranja (odnosno zraka) i parec) odrediti unutarnje snage plinske i parne turbined) odrediti termodinamičku iskoristivost ciklusa

Zadano:p1 = 1,01 bart1 = 15 C → T1 = 288,15 Kk = 10t3 = 950 C → T3 = 1223,15 Ktul = 925 C → Tul = 1198,15 Ktiz = 150 C → Tiz = 423,15 Kp0 = 90 bart0 = 520 Ctk = 30 Ct,k = 0,89t-gt = 0,91t-st = 0,89cp = 1005 J/kgK = 1,4cpg = 1150 J/kgK = 1,333Pt = 95 MW

a) skicirati toplinsku shemu parno – turbinskog postrojenja i prikazati ciklus u T – s

b,c) odrediti masene protoke plinova izgaranja (odnosno zraka) i pare i unutarnje snage plinske i parne turbine

Korisni rad plinsko turbinskog ciklusa

Toplina dovedena u komori izgaranja

Toplina dovedena u generatoru pare

Parno turbinski ciklustk = 30 C → Tk =303,15 Kp0 = 90 bart0 = 520 C → T0 = 793,15 K

skica

očitano iz h-s dijagrama h1 = 3435 kJ/kg s1 = s2 = 6,72 kJ/kgKočitano iz tablica h2

′ = 125,61 kJ/kg s2′ = 0,4364 kJ/kgK

h2′′ = 2555,5 kJ/kg s2

′′ = 8,4516 kJ/kgK

zanemarujemo rad napojne pumpe h3 ≈ h4

Rad parne turbine

Toplina predana s dimnim plinovima u generatoru pare

Toplina predana napojnoj vodi odnosno pari

d) odrediti termodinamičku iskoristivost ciklusa

15. ZADATAK: Jednocilindrični, jednoradni stapni kompresor čiji je broj okretaja n = 250 min-1 pogoni se elektromotorom snage Pem = 24 kW. Ukupna iskoristivost elektromotornog pogona između elektromotora i kompresora je ep = 0,87. Tlak i temperatura usisa su pu = 1 bar odnosno tu = 24 C. Zrak se komprimira na konačni tlak pk = 11 bar. Kompresioni prostor je x = 5,5 % radnog volumena. Promjer cilinda i hod stapa međusobno su jednaki. Eksponent politropske kompresije je np = 1,29. Za zrak uzeti individualnu plinsku konstantu R = 290 J/kgK. Potrebno je odrediti:

a) volumetričku iskoristivostb) izotermalnu iskoristivostc) promjer cilindra i hod stapad) slobodno istisnuti volumen kompresora

Zadano:n = 250 min-1

Pem = 24 kWep = 0,87pu = 1 bartu = 24 C → Tu = 297,15 Kpk = 11 barx = 5,5 %np = 1,29R = 290 J/kgKz = 1k = 1

a) volumetrička i izotermalna iskoristivost te promjer cilindra i hod stapa

izotermalna snaga

d) slobodno istisnuti volumen

16. ZADATAK: Dvostupni, dvoradni stapni kompresor ima promjer niskotlačnog cilinda D = 220 mm i hod stapa L = 225 mm. Broj okretaja kompresora je n = 7 min-1, dok je kompresioni prostor x = 7,5 % radnog volumena. Eksponent politropske kompresije je np = 1,27. Tlak i temperatura usisa su pu = 1 bar odnosno tu. Zrak se komprimira na konačni tlak pk = 825 kPa. Između stupnjeva je potpuno međuhlađenje pri idealnom međutlaku. Ukupna iskoristivost pogona je ep = 0,75. Za zrak uzeti individualnu plinsku konstantu R = 290 J/kgK. Potrebno je odrediti:

a) maseni protok zraka kroz kompresorb) snagu elektromotornog pogona

Zadano:D = 220 mmL = 225 mmn = 7 min-1

x = 7,5 %np = 1,27pu = 1 bar tu =13 °C → T1 = 286,15 Kpk = 825 kPa = 8,25 barep = 0,75R = 290 J/kgKz = 2k = 2a) maseni protok zraka kroz kompresor

potpuno međuhlađenje Tm' = T1

b) snaga elektromotornog pogona

17. ZADATAK: Trostupni, jednoradni stapni kompresor usisva količinu mz = 5,6 m3/min zraka pri tlaku i temperaturi usisa pu = 1 bar odnosno tu = 14 C. Zrak se komprimira na konačni tlak pk = 25 bar. Kompresor ima između stupnjeva međuhlađenje pri idealnom međutlaku na temperaturu thl = 28 C. Broj okretaja kompresora je n = 850 min-1, dok je kompresioni prostor x = 7 % radnog volumena. Eksponent politropske kompresije je np = 1,30. Za zrak uzmite individualnu plinsku konstantu R = 290 J/kgK. Potrebno je odrediti:

a) tlak između stupnjeva kompresora b) ukupni volumen svakog od cilindarac) snagu kompresora

Zadano:Vz = 5,6 m3/min k=1, z=3pu = 1 bartu = 14 C → Tu = 287,15 Kpk = 25 barthl = 28 C → Thl = 301,15 Kn = 850 min-1 = 14,16 s-1

x = 7 %np = 1,30R = 290 J/kgK

a,b) tlak između stupnjeva kompresora i ukupni volumen svakog od cilindara

usisani volumen po ciklusu

c) snaga kompresora

18. ZADATAK: Četverocilindrični, četverotaktni diesel motor ima promjer cilindra D = 200 mm i hod klipa H = 290 mm. Kod punog opterećenja pri broju okretaja n = 750 min -1

ostvaruje se srednji efektivni tlak na kočnici pSETK = 7,05 bar uz specifičnu potrošnju goriva spg = 0,270 kg/kWh. Na temelju analize ispušnih plinova ustanovljeno je da je omjer zrak/gorivo ra/f = 25,5:1. Stanje atmosfere je tlak i temperatura pa = 1,01 bar odnosno ta = 18 C, dok je donja ogrijevna moć goriva Hd = 44200 kJ/kg. Potrebno je odrediti:

a) termodinamičku iskoristivost na kočnici b) volumetričku iskoristivost motora

Zadano:D = 200 mm = 0,2 mH = 290 mm = 0,29 mn = 750 min-1 = 12,5 s-1

pSETK = 7,05 barspg = 0,270 kg/kWh ra/f = 25,5:1pa = 1,01 barta = 18 C → Ta = 291,15 KHd = 44200 kJ/kg

a) termodinamička iskoristivost na kočnici

b) volumetrička iskoristivost motora

19. ZADATAK: Dvocilindrični, četverotaktni motor na plin ima promjer cilindra D = 370 mm i hod klipa H = 580 mm.Kod broja okretaja n = 420 min -1 razvija okretni moment M = 5,20 kNm. Potrebno je odrediti:

a) snagu na kočnicib) srednji efektivni tlak na kočnici

Zadano:D = 370 mmH = 580 mm n = 420 min-1 = 7 s-1

M = 5,20 kNm

a) snaga na kočnici

b) srednji efektivni tlak na kočnici

20. ZADATAK: Tijekom testa četverotaktnog, benzinskog motora dobiveni su sljedeći rezultati: srednja vrijednost indikatorskog dijagrama hsr = 23 mm, konstanta opruge k = 29 kN/m2, radni volumen cilinda Vs = 14,75 lit, broj okretaja motora n = 7,6 s-1, opterećenje kočnice Gk = 82 kg, polumjer kočnice rk = 0,82 m, potrošnja goriva pg = 0,0045 kg/s, protok rashladne vode mv = 0,175 kg/s, temperatura rashladne vode na ulazu i izlazu iz košuljice motora tul = 40 C odnosno tiz = 79 C, toplina ispušnih plinova qp = 36 kJ/kg. Ogrijevna moć goriva Hd = 44000 kJ/kg a specifična toplina vode cw = 4,18 kJ/kgK. Potrebno je odrediti:

a) induciranu snagub) snagu na kočnicuc) energetsku bilancu motora

Zadano:hsr = 23 mmk = 28 kN/m2

Vs = 14,5 litn = 7,2 s-1

Gk = 80 kgrk = 0,8 mpg = 0,004 kg/smv = 0,17 kg/stul = 40 Ctiz = 79 Cqp = 36 kJ/kgHd = 44000 kJ/kg

cw = 4,18 kJ/kgK

b) snaga na kočnici

c)energetsku bilancu motora