‫אוניברסיטת תל‪-‬אביב‬
‫הפקולטה להנדסה‬
‫מס' ת‪.‬ז‪.‬‬
‫סמסטר ב' תשע"ז‬
‫בחינה לדוגמא ‪2‬‬
‫מועד המבחן‪--.--.-- :‬‬
‫משך המבחן‪ 3 :‬שעות‬
‫מבחן בקורס "תרמודינמיקה ‪0542-2600 "1‬‬
‫ מותר להשתמש ב‪ 4-‬דפי נוסחאות ובמחשבון‬‫ מותר להשתמש בטבלאות תרמודינמיות‬‫בהצלחה!‬‫=== יש להגדיר מערכת לפני ביצוע כל מאזן ===‬
‫===יש להסביר בבירור את שלבי הפתרון וכל הנחה שנעשתה ===‬
‫‪ 40) .1‬נקודות( שני מיכלים ‪ A‬ו‪ B-‬מבודדים מהסביבה ומחוברים ע''י קיר מוליך חום אידיאלי הדואג לטמפרטורה‬
‫אחידה ביניהם‪ .‬מיכל ‪ A‬המותאם עם בוכנה חסרת חיכוך‪ ,‬מכיל מסה ‪ mA‬של גז אידיאלי ב‪ T1-‬ו‪ .PA1-‬מיכל ‪B‬‬
‫מותאם עם בוכנה חסרת חיכוך מכיל מסה ‪ mB‬של אותו גז אידיאלי ב‪ T1-‬ו‪ .PB1-‬דוחסים את הגז במיכל ‪B‬‬
‫באיטיות עד ל‪ .PB2 -‬במשך כל התהליך המערכת ‪ A+B‬מבודדת תרמית מהסביבה )הקיר המוליך בין המיכלים‬
‫אינו נחשף לסביבה(‪ .‬נתונים ‪ Cp‬ו‪ Cv-‬קבועים‪ .‬יש לחשב את‪:‬‬
‫א‪ .‬הטמפרטורה הסופית והנפח הסופי בכל מיכל במונחים של נתוני הבעיה‪.‬‬
‫ב‪ .‬עבודת הגז במיכל ‪.A‬‬
‫ג‪.‬‬
‫עבודת הדחיסה במיכל ‪.B‬‬
‫ד‪ .‬החום שעבר בין המיכלים )ציינו כיוון המעבר(‪.‬‬
‫דחיסה‬
‫מיכל ‪B‬‬
‫גז אידיאלי‬
‫‪mB, T1, PB1,‬‬
‫‪PB2‬‬
‫מיכל ‪A‬‬
‫גז אידיאלי‬
‫‪mA, T1, PA1‬‬
‫קיר דק‬
‫מוליך חום‬
‫איור ‪ :1‬מערכת מיכלים עם בוכנה‪.‬‬
‫כל הזכויות שמורות ©‬
‫מבלי לפגוע באמור לעיל‪ ,‬אין להעתיק‪ ,‬לצלם‪ ,‬להקליט‪ ,‬לשדר‪ ,‬לאחסן במאגר מידע‪ ,‬בכל דרך שהיא‪ ,‬בין‬
‫מכנית ובין אלקטרונית או בכל דרך אחרת כל חלק שהוא מטופס הבחינה‪.‬‬
‫‪ 40) .2‬נקודות( במהלך עבודה תקינה של מחזור בריטון בעל חימום חוזר ההספק נטו הינו ‪ .20 MW‬במחזור זה‬
‫השסתום סגור ותהליכי המחזור הינם ‪ .1-2-3-4-5-7-1‬במקרה של תקלה בטורבינת הלחץ הגבוה המערכת‬
‫עוברת למצב עבודת חירום‪ ,‬השסתום נפתח וכל האוויר עובר דרכו ישירות לטורבינת הלחץ הנמוך ותהליכי‬
‫המחזור הינם ‪ .1-2-3-6-7-1‬ניתן להניח כי כל הרכיבים פועלים באופן אידיאלי‪ .‬יש לחשב את‪:‬‬
‫א‪ .‬נצילות המחזור עבור עבודה תקינה‪.‬‬
‫ב‪ .‬נצילות והספק המחזור כאשר הוא פועל במצב חירום‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫האנטרופיה שנוצרת )ליחידת זמן( כתוצאה מפעולת המחזור במצב חירום‪.‬‬
‫ד‪ .‬תארו את תהליכי שני המחזורים על גבי אותה דיאגראמת ‪.T-s‬‬
‫נתונים‪:‬‬
‫‪6‬‬
‫‪P1=100 kPa ,T1=300 K‬‬
‫‪5‬‬
‫‪P3=1.5 MPa ,T3=1200 K‬‬
‫טורבינת‬
‫לחץ נמוך ‪‬‬
‫בכניסה לטורבינת הלחץ הנמוך ‪P5=P6=500 kPa‬‬
‫לאחר חימום חוזר ‪T5=1000 K‬‬
‫שסתום‬
‫‪3‬‬
‫‪4‬‬
‫חימום חוזר‬
‫טורבינת‬
‫לחץ גבוה ‪‬‬
‫‪2‬‬
‫חימום‬
‫‪7‬‬
‫מדחס ‪‬‬
‫‪1‬‬
‫איור ‪ :2‬מחזור בריטון להפקת כוח‪.‬‬
‫‪ 20) .3‬נקודות( שני גושי ברזל )קיבול חום סגולי ‪ (C=0.45 kJ/kg-K‬בעלי מסה שווה של ‪ 10‬ק"ג‪ ,‬נמצאים תחילה‬
‫בטמפרטורה של ‪ .40oC‬משאבת חום מקבלת חום מגוש אחד ומוסרת חום לגוש השני‪ ,‬כמוראה באיור ‪ .3‬חשבו‬
‫את העבודה המינימאלית הדרושה כדי לייצור הפרש טמפרטורה של ‪ 100oC‬בין הגושים‪.‬‬
‫גוש ברזל‬
‫‪40oC‬‬
‫משאבת ‪Win‬‬
‫חום‬
‫גוש ברזל‬
‫‪40oC‬‬
‫איור ‪ :3‬משאבת חום הפועלת בין שני גושי ברזל‬
‫‪-2-‬‬