Часть 1. Теоретические основы теплотехники

Теплотехника

 

Методические указания

 

Составители:

Л.П. Артамонова,

Е.В. Дресвянникова

 

Ижевск 2007

УДК 621.1(076.1)

ББК 31.3я73-9

Т 34

 

 

Методические указания составлены в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утвержденного 17.03.2000 г.

Рассмотрены и рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, протокол №____от____________2007г.

 

Рецензент

В.А. Баженов – ст.преподаватель кафедры автоматизированного электропривода

 

Составители:

Л.П. Артамонова - к.э.н., доцент каф. электротехнологии с.-х. производства,

Е.В. Дресвянникова - ст.преподаватель каф. электротехнологии с.-х. производства.

 

Т34 Теплотехника: метод.указ. / Сост. Л.П. Артамонова, Е.В. Дресвянникова. –

Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2007. - 43 с.

 

 

Методические указания по выполнению контрольной работы с программой и вопросами к экзамену предназначены для студентов специальностей «Механизация сельского хозяйства», «Механизация переработки сельскохозяйственной продукции», «Технология обслуживания и ремонта машин».

 

 

УДК621.1 (076.1)

ББК 31.3я73-9

 

 

© ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2007

Содержание

 

Общие положения ……………………………………….………………………....4

Часть 1. Теоретические основы теплотехники

1.1 Техническая термодинамика………………………………..…………....5

1.2 Основы теории тепломассообмена……………………………..……..…6

Часть 2. Топливо и основы теории горения

2.1 Топливо……………………………..……………………………..………7

2.2 Теплоэнергетические установки…..……………………………………..7

Часть 3. Применение теплоты в сельском хозяйстве

3.1 Теплофизика сельскохозяйственных сооружений……………………...8

3.2 Системы отопления, вентиляции и кондиционирования………………8

3.3 Сушка продуктов сельскохозяйственного производства………………8

Вопросы для подготовки к экзамену ………………………………………….....9

Контрольная работа

Указания к выполнению контрольной работы ……………………………12

Варианты контрольной работы……………………………………………..13

Задание к выполнению контрольной работы…………………………........14

Контрольные вопросы…………………………………………………….…25

Решение задач. Примеры…………………………………………………...29

Литература …………………………………………………………………….……34

Приложение ……..…………………………………………………………….……35

 

 

Общие положения

Методические указания составлены в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования. Согласно учебному плану на изучение дисциплины «Теплотехника» по специальностям «Механизация сельского хозяйства», «Механизация переработки с.х. продукции», «Технология обслуживания и ремонта машин» отведено 110 часов, из них 64 часа лекции и практические занятия, 46 часов самостоятельная работа.

По дисциплине выполняется контрольная работа по индивидуальным заданиям, которые приведены в настоящих методических указаниях.

При изучении дисциплины студент овладевает теоретическими знаниями и практическими навыками по рациональному применению теплоты в сельском хозяйстве, экономии теплоты и топлива, эффективному использованию теплотехнического оборудования.

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

· конструкцию и основы эксплуатации теплотехнического оборудования, применяемого в сельском хозяйстве;

· теорию и расчеты процессов применения теплоты в сельском хозяйстве;

· средства и методы экономии теплоты и топлива, использование в сельском хозяйстве вторичных и возобновляемых источников энергии;

· методы проектирования устройств и установок теплоснабжения с.х. производства.

Студент должен уметь:

· составлять и решать задачи, связанные с проектированием, созданием, монтажом и эксплуатацией теплоэнергетических установок;

· самостоятельно принимать решения в области теплоснабжения с.х. производства;

· определять экономическую эффективность принятых решений.

Дисциплина «Теплотехника» состоит из трех частей:

1. Теоретические основы теплотехники.

2. Топливо и основы теории горения. Теплоэнергетические установки.

3. Применение теплоты в сельском хозяйстве.

Часть 1. Теоретические основы теплотехники

1.1 Техническая термодинамика

1.1.1 Основные понятия и определения

Основные понятия и определения. Предмет и метод термодинамики. Термодинамическая система. Термодинамическое состояние. Параметры состояния. Уравнение состояния идеального газа. Универсальная газовая постоянная. Термодинамический процесс.

Газовые смеси. Массовая, объемная и молярная доли компонентов газовой смеси. Парциальное давление. Закон Дальтона для газовых смесей. Газовая постоянная смеси. Кажущаяся молярная масса смеси.

Законы термодинамики

Первый закон термодинамики. Теплота. Работа расширения-сжатия. Внутренняя энергия. Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Теплоемкость. Энтальпия. Энтропия. Первый закон термодинамики через энтальпию.

Второй закон термодинамики. Принцип возрастания энтропии. Вечные двигатели первого и второго рода. Формулировка второго закона термодинамики.

Эксергия. Эксергический метод анализа термодинамических процессов.

Термодинамические процессы идеальных газов. Политропный процесс. Частные случаи политропного процесса: адиабатный, изохорный, изобарный и изотермический процессы. Методика исследования политропных процессов.

Реальные газы

Уравнение состояния реальных газов. Водяной пар. Процесс парообразования. Параметры состояния жидкости и пара. Изменение состояния пара. Процесс парообразования в PV-, Ts-, is-диаграммах.

Влажный воздух. Основные определения и характеристики. id-диаграмма. Процессы изменения состояния влажного воздуха, их изображение в id-диаграмме.

 

 

Основные понятия

Теплообмен. Способы передачи теплоты. Основные определения. Дифференциальные уравнения теплообмена: уравнение энергии, уравнение непрерывности, уравнение движения.

Теплопроводность

Основной закон теплопроводности (закон Фурье). Коэффициент теплопроводности. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Температуропроводность. Граничные условия. Теплопроводность плоской стенки, многослойной стенки, теплопроводность при наличии внутренних источников теплоты. Термические сопротивления. Теплопроводность при нестационарном режиме.

Конвективный теплообмен

Закон теплоотдачи (закон Ньютона-Рихмана). Коэффициент теплоотдачи. Гидравлический и тепловой пограничные слои. Дифференциальное уравнение теплоотдачи. Основы теории подобия. Свободная и вынужденная конвекции. Критериальные уравнения для свободной и вынужденной конвекции.

Лучистый теплообмен

Основные понятия, определения. Поглащательная, отражательная и пропускательная способность тела. Закон Стефана-Больцмана. Закон Планка. Закон Вина. Закон Кирхгофа.

Теплопередача

Сложный теплообмен. Уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопередачи. Тепловая изоляция. Расчет теплообменных аппаратов. Классификация. Основные положения теплового расчета. Уравнения теплового баланса. Средний температурный напор. Прямоточный и противоточный схемы движения теплоносителей.

Топливо

Состав и характеристики топлива. Твердое топливо. Жидкое топливо. Газообразное топливо. Кинетические основы процесса горения. Физическое представление о горении топлива. Способы сжигания топлива. Расчеты процессов горения.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Варианты контрольной работы

* **
	1, 14, 26, 39 45, 54 В1	2, 15, 27, 40 46, 55 В2	3, 16, 28, 41 47, 56 В3	4, 17, 29, 42 48, 57 В4	5, 18, 30, 43, 49, 58 В5	6, 19, 31, 44 50, 59 В6	7, 20, 32, 44 51, 60 В7	8, 21 33, 43 52, 61 В8	9, 22 34, 42 53, 62 В9	10, 23 35, 41 45, 63 В10
	11, 24 36, 42 46, 64 В11	12, 25, 37, 43 47, 65 В12	13, 23 38, 44 48, 66 В13	1, 25 35, 41 49, 67 В14	2, 24 33, 39 50, 68 В15	3, 14 31, 40 51, 69 В16	4, 15, 26, 43 52, 70 В17	5, 16 27, 42 53, 54 В18	6, 17 28, 41 45, 55 В19	7, 18 29, 40 46, 56 В20
	8, 19, 30, 42 47, 57 В22	9, 20 31, 43 48, 58 В23	10, 21 32, 40 49, 59 В24	11, 22 33, 44 50, 60 В25	12, 23 34, 39 51, 61 В26	13, 24 35, 40 52, 62 В27	1, 25 36, 41 53, 63 В28	2, 14, 37, 42 53, 64 В29	3, 15 38, 43 52, 65 В30	4, 16 26, 44 51, 66 В31
	5, 17, 27, 39 50, 67 В32	6, 18, 28, 40 49, 68 В33	7, 19, 29, 42 48, 69 В34	8, 20 30, 43 47, 70 В35	9, 21 31, 44 46, 54 В36	10, 22 32, 39 45, 55 В37	11, 23 33, 40 53, 56 В39	12, 24 34, 41 52, 57 В40	13, 25, 35, 39 51, 58 В41	1, 17, 36, 42 50, 59 В42
	2, 18 37, 44 49, 60 В43	3, 19, 38, 42 48, 61 В44	4, 20, 38, 40 47, 62 В45	5, 21 37, 39 46, 63 В46	6, 22 36, 41 45, 64 В47	7, 23 35, 44, 45, 65 В48	8, 24 34, 42 46, 66 В49	9, 25 33, 44 47, 67 В50	10, 14 32, 43 48, 68 В51	11, 15 31, 40, 49, 69 В52
	12, 16 30, 39 50, 70 В53	13, 25 29, 40 51, 54 В54	1, 24, 28, 41, 52, 55 В55	2, 23 27, 42, 53, 56 В56	3, 22 26, 43, 45, 57 В57	4, 21 28, 44, 46, 58 В58	5, 20 26, 40 47, 59 В59	6, 19 27, 39, 48, 60 В60	7, 18 28, 42, 49, 61 В61	8, 17 29, 44, 50, 62 В62
	9, 16 30, 42 51, 63 В63	10, 15 31, 39 53, 64 В64	11, 14 32, 443 52, 65 В65	12, 14 33, 42 45, 66 В66	13, 15 34, 42 46, 67 В67	1, 16, 35, 41 47, 68 В68	2, 17 36, 40 48, 69 В1	3, 18 37, 44 49, 70 В2	4, 19 38, 43 50, 54 В3	5, 20 26, 40 51, 55 В4
	6, 21 27, 39, 52, 56 В5	7, 22 28, 40, 53, 57 В6	8, 23 29, 44 52, 58 В7	9, 24 30, 42 45, 59 В8	10, 25 31, 40, 46, 60 В9	11, 25 32, 39, 47, 61 В10	12, 24 33, 44, 48, 62 В11	13, 23 34, 43, 49, 63 В12	1, 22, 35, 42, 50, 64 В13	2, 21 36, 40, 51, 65 В14
	3, 20 37, 42, 52, 66 В15	4, 19 38, 41, 53, 67 В16	5, 18, 30, 40, 45, 68 В17	6, 17 28, 39, 46, 69 В18	7, 16 27, 42, 47, 70 В19	8, 15 26, 43, 48, 54 В20	9, 14 31, 40, 49, 55 В21	10, 14 32, 41, 50, 56 В22	11, 15 33, 39, 51, 57 В23	12, 16 34, 40, 52, 58 В24
	13, 17 35, 41, 53, 59 В25	1, 18 36, 42, 45, 60 В26	2, 19 37, 43, 46, 61 В27	3, 20 38, 44, 47, 62 В28	4, 21 32, 43, 48, 63 В29	5, 22 33, 39, 49, 64 В33	6, 23 34, 40, 50, 65 В31	7, 24 35, 41, 51, 66 В32	8, 25 36, 42, 52, 67 В33	9, 14 37, 44, 53, 68 В34

Примечание:

* - последняя цифра зачетной книжки;

** - предпоследняя цифра зачетной книжки;

цифры в ячейках - номера задач;

В1-В68 - номер контрольного вопроса.

Задание к контрольной работе

Задачи

1. Температура комнаты была t₁ = 10°С. После того как печь натопили, температура в комнате поднялась до t₂ = 20 °С. Объем комнаты V= 50 м³, давление в ней Р = 97 кПа. Насколько изменилась масса воздуха, находящегося в комнате?

2. Баллон, содержащий азот при давлении Р₁= 1, 5*10⁷ Па и температуре t₁= 27 °С, имеет массу m₁= 97 кг. Когда часть азота была израсходована так, что при температуре t₂= -3º С давление в баллоне стало равным Р₂= 6*10⁶ Па, масса баллона с азотом стала равной m₂= 93, 5 кг. Какое количество азота осталось в баллоне?

3. Баллон кислорода емкостью 25 л находится под давлением 10 МПа при t₁=20⁰C. После израсходования части кислорода давление понизилось до 7 МПа, а температура упала до t₂=10⁰C. Определить массу израсходованного воздуха.

 

Рис.1 Рис.2

4. На РТ - диаграмме изображен замкнутый процесс, который совершает некоторая масса кислорода (рис.1). Известно, что максимальный объем, который занимал газ в этом процессе, V_max=16, 4 дм³. Определить массу газа и его объем в точке 1. Значения T₁, Т₂, P₁ и Р₂ указаны на рисунке.

5. На VТ -диаграмме изображен замкнутый процесс, который совершает некоторая масса азота (рис.2). Известно, что минимальное давление газа в этом процессе P_min=3*10⁵ Па. Определить массу газа и его давление в точке 1. Значения T₁, T₂, V₁ и V₂ указаны на рисунке.

6. Некоторая масса газа занимает объем V₁ при давлении p₁ и температуре T₁. Затем газ при постоянном объеме нагревают до температуры T₂= 2T₁; после этого происходит расширение газа при постоянном давлении до объема V₂= 4V₁. Из получившегося состояния газ возвращают в начальное (Р₁, V₁, T₁), причем так, что во время этого процесса PVⁿ = const . Определить показатель степени п .

7. 4 кг воздуха с начальным давлением р₁= 1, 2 МПа и начальной температурой

t₁= -10⁰С расширяется адиабатно до конечного давления р₂= 0, 2 МПа. Определить объем и температуру воздуха в конце сжатия, работу сжатия и изменение внутренней энергии, если показатель адиабаты k= 1, 4.

8. 1 кг воздуха с начальным давлением р₁= 0, 2 МПа и начальной температурой

t₁= 60⁰С сжимается политропно до конечной температуры t₂= 520⁰С. Определить работу сжатия, изменение внутренней энергии и количество отведенной теплоты от воздуха, если показатель политропы n= 1, 35.

9. В одноступенчатом компрессоре политропно сжимается воздух до конечного давления р₂ = 0, 6 МПа. Начальная температура воздуха t₁= 17⁰С и давление р₁= 0, 2 МПа. Определить конечную температуру воздуха и работу, затраченному на сжатие 1 кг воздуха, если показатель политропы n= 1, 25.

10. В одноступенчатом компрессоре сжимается адиабатно двуокись углерода до р₂= 0, 5 МПа. Начальная температура двуокиси углерода t₁= -5⁰С и давление р₁= 0, 1 МПа. Определить работу, затраченному на сжатие 1 кг двуокиси углерода и конечную температуру двуокиси углерода, если показатель адиабаты k= 1, 28.

11. В процессе политропного расширения воздуху сообщается 83, 7 кДж тепла. Найти изменение внутренней энергии воздуха и произведенную работу, если объем воздуха увеличился в 10 раз, а давление его уменьшилось в 8 раз.

12. 10 кг воздуха при давлении р₁=0, 12 МПа и температуре t₁=30⁰C сжимается изотермически, при этом в результате сжатия объем уменьшается в 2, 5 раза. Определить начальные и конечные параметры, количество теплоты, работу и изменение внутренней энергии.

13. При изотермическом сжатии 2, 1 м³ азота, взятого при р₁= 0, 1 МПа, от газа отводится 335 кДж теплоты. Найти конечные объем и давление и затраченную работу.

14. Перегретый водяной пар с начальным давлением р₁= 0, 1 МПа и начальной температурой t₁= 230⁰С сжимается изотермически до степени сухости х₂= 0, 85. Определить параметры пара в начальном и конечном состоянии, количество отведенной теплоты от пара, изменение внутренней энергии и работу сжатия. Изобразить тепловой процесс в is- диаграмме.

15. Водяной пар с начальным давлением р₁= 5 МПа и начальной температурой t₁= 350⁰С расширяется адиабатно до давления р₂= 0, 01 МПа. Определить параметры пара в начальном и конечном состоянии, количество отведенной теплоты от пара, изменение внутренней энергии и работу расширения. Изобразить тепловой процесс в is -диаграмме.

16. В пароперегреватель котельного агрегата поступает влажный пар в количестве 18 кг/с. Определить сообщаемое пару часовое количество теплоты Q, необходимое для перегрева пара до t = 560⁰С, если степень сухости пара перед входом в пароперегреватель х = 0, 98, а давление пара в пароперегревателе р= 12 МПа. Изобразить тепловой процесс в is -диаграмме.

17. Влажный пар с начальным давлением р₁= 6 МПа и степенью сухости х= 0, 9 расширяется изотермически до давления р₂= 0, 5 МПа. Определить параметры пара в начальном и конечном состояниях, изменение внутренней энергии, количество переданной теплоты пару и работу расширения. Изобразить тепловой процесс в is -диаграмме.

18. При помощи is -диаграммы определить теплоту парообразования r при абсолютном давлении р= 20 кГ/см². Сравнить результат с табличным значением.

19. Найти приращение энтропии 3 кг воздуха при: а) при нагревании его по изобаре от 0⁰С до 400⁰С; б) при нагревании его по изохоре.

20. Некоторое количество воздуха, имеющего при нормальных физических условиях объем 7 м³ расширяется с понижением температуры от 50⁰С до 20⁰С. Начальное давление равно 40 ат. Определить показатель политропы, работу расширения и изменение энтропии газа, если от него отведено в процессе 300 кДж теплоты.

21. Определить изменение энтропии 3 кг азота в политропном процессе при изменении температуры от 100⁰С до 300⁰С. Показатель политропы п = 1, 2.

22. Воздух, заключенный в баллон емкостью 0, 9 м³, выпускаютв атмосферу. Температураего вначале равна 27⁰С. Найти массу выпущенного воздуха, если начальное давление в баллоне составляло 9, 32 МПа, после выпуска – 4, 22 МПа, а температура воздуха понизилась до 17⁰С.

23. В цилиндре диаметром 0, 6 м содержится 0, 41 м ³ воздуха при р=0, 25 МПа и t₁=35⁰С. До какой температуры должен нагреваться воздух при постоянном давлении, чтобы движущийся без трения поршень поднялся на 0, 4 м?

24. В закрытом сосуде емкостью V= 0, 6 м³ содержится воздух при давлении р₁=0, 5 МПа и температуре t₁=20⁰С. В результате охлаждения сосуда воздух теряет 105 кДж теплоты. Определить какое давление и какая температура устанавливаются после этого в сосуде.

25. Компрессор подает сжатый воздух в резервуар, причем за время работы компрессора давление в резервуаре повышается от атмосферного до 0, 7МПа, а температура- от 20⁰С до 25⁰С. Объем резервуара 56 м³, барометрическое давление 100 кПа. Определить массу воздуха, поданного в резервуар.

26 . 1кг воздуха совершает цикл Карно между температурами 327⁰С и 27⁰С, наивысшее давление при этом составляет 2 МПа, а наинизшее- 0, 12 МПа. Определить параметры состояния воздуха в характерных точках, работу, термический КПД цикла и количество подведенной и отведенной теплоты.

27. Определить для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты параметры (p, υ, Т) в характерных для цикла точках, количество подведенной и отведенной теплоты, полезную работу и термический к.п.д. цикла, если начальное давление р₁= 0, 12 МПа, начальная температура t₁ = 25⁰С, степень сжатия ε = 18, степень повышения давления λ = 1, 5, степень предварительного расширения ρ = 1, 6 и показатель адиабаты k = 1, 4. Рабочее тело обладает свойствами воздуха. Изобразить цикл в рυ - диаграмме.

28. ГТУ работает по циклу с подводом теплоты при p=const, начальное состояние воздуха определяется давлением р_а = 1, 2 бар и температурой t = 30° С. Давление в камере сгорания равно Рс = Рг = 6 бар, степень предварительного расширения р=2, 04; количество подводимой теплоты q₁ = 500 кДж, а расход газа 1 кг/сек. Определить термический к. п. д. цикла, количество отводимой теплоты, параметры воздуха во всех точках цикла и теоретическую мощность ГТУ. Цикл представить на pv - и Ts -диаграммах.

29. Цикл ГТУ с подводом теплоты при р = const характеризуется температурами t₁ = 37°C и t₂ = 950°C; степень сжатия π =5, а начальное давление равно 1 ат. Сжатие воздуха производится осевым компрессором по адиабате. Определить работу компрессора, полную и полезную работу (работу цикла) турбины и термический к. п. д.

30. Сжатие воздуха в ГТУ производится осевым компрессором по политропе с показателем, равным 1, 5; степень сжатия ε = 6, воздух поступает в компрессор с давлением 0, 9 бар и с температурой -10° С. В камере сгорания температура воздуха повышается до 950° С, расширение газа в турбине происходит по политропе с показателем п = 1, 3. Определить работу компрессора, полную работу турбины и работу цикла; найти термический к. п. д. цикла.

31. В цикле поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при p=const начальное давление р₁= 0, 12 МПа, начальная температура t₁ = 10⁰С, степень сжатия ε = 12, степень предварительного расширения ρ = 2, 0 и показатель адиабаты k = 1, 4. Определить параметры (р, υ, Т) и характерные для цикла точки, количество подведенной и отведенной теплоты, полезную работу и термический к.п.д. цикла. Рабочее тело обладает свойствами воздуха. Изобразить цикл в рυ -диаграмме.

32. Двигатель работает по циклу с подводом теплоты в процессе при v-const. Начальная температура рабочего тела, обладающего свойствами воздуха t₁=20⁰C? Степень сжатия έ =4, 6. При сгорании выделяется энергия в количестве 900 кДж/кг. Определить термический КПД цикла.

33. Известно, что в цикле с подводом теплоты в процессе при р-const при начальных параметрах р₁=0, 0833 МПа и t₁=25⁰С подведенная теплота составляет 773 кДж/кг, έ =14. Требуется определить термический КПД и удельную полезную работу за цикл. Рабочее тело обладает свойствами воздуха.

34. Определить характер зависимости термического к. п. д. от степени сжатия ε для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом тепла при v =const, изменяя ε от 3 до 9. Показатель политропы n= 1, 3.

35. Рассчитать полезную работу, совершенную за цикл с подводом тепла в процессе v = const, если известно, что расход топлива составляет 44 г на 1 кг воздуха, ε = 6, теплота сгорания топлива Q^P_H = 29 260*10³ Дж/кг, k = 1, 37.

36. Для цикла с подводом тепла в процессе p = const определить полезную работу и термический к. п. д., если p₁ = 1 кГ/см²; t₁ = 60°C; ε = 14; k = 1, 4; ρ = 1, 67. Рабочее тело обладает свойствами воздуха.

37. Для цикла Дизеля, рабочее тело которого обладает свойствами воздуха, заданы температуры, соответствующие следующим точкам цикла: t₁ = 40°С; t₂ = 600°С; t₄ = 270°С. Определить термический к. п. д. и сравнить его с термическим к. п. д. цикла Карно в том же интервале температур.

38. Для цикла двигателя внутреннего сгорания с комбинированным подводом тепла расход топлива составляет 0, 035 кг на 1 кг рабочего тела. Начальные параметры: p₁ = 0, 882*10⁵ Н/м², t = 50° С. Степень сжатия ε =9. Максимальное давление в цикле 29, 4*10⁵ Н/м². Определить термический к. п. д. и долю тепла топлива, подведенного в процессе р = const. Теплота сгорания топлива Q^р_н = 29260 кДж/кг . Рабочее тело обладает свойствами воздуха.

39. Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина с начальным давлением пара р₁ = 5 МПа и температурой t₁ = 400⁰С. Определить удельный расход пара и термический к.п.д. цикла, если давление в конденсаторе р₂ = 4 кПа. Изобразите цикл в Тs -диаграмме.

40. Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина с начальным давлением пара р₁ = 2 МПа и температурой t₁ = 350⁰С и давлением в конденсаторе р₂ = 4кПа. Определить термический к.п.д. цикла, работу цикла. Изобразите цикл в Тs -диаграмме.

41. Отработавший в цилиндре высокого давления (ц.в.д.) турбины пар давления р_а = 15 кГ/см² направляется в промежуточный перегреватель. До какой температуры нужно перегреть пар в промежуточном пароперегревателе, чтобы при дальнейшем изоэнтропическом расширении пар при конечном давлении р₂ = 0, 04 кГ/см² имел бы сухость x₂ = 0, 9?

42. Рассчитать цикл Карно, который осуществляется насыщенным водяным паром. Сухой насыщенный пар при давлении р₁=2 МПа поступает в цилиндр паровой машины, где изоэнтропно расширяется до р₂ =0, 1 МПа, после чего поступает в теплообменник, там влажный пар частично конденсируется до тех пор, пока его энтропия не становится равной энтропии кипящей жидкости при р₁=2 МПа. Пароводяная смесь изоэнтропно сжимается компрессором до давления равного давлению р₁ и кипящая вода подается в котел, где она снова превращается в сухой насыщенный пар. Определить параметры во всех точках цикла, термический КПД цикла, полезную работу, подведенную и отведенную теплоту.

43. Определить зависимость термического к.п.д. паротурбинной установки от начальных параметров пара, если при начальных и конечных давлениях, равных соответственно p₁ = 30 кГ/см² и р₂ = 0, 04 кГ/см², пар перед турбиной: а) имеет сухость x = 0, 9, б) сухой насыщенный; в) перегретый до температуры 450° С.

44. Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина с начальными параметрами p₁ = 100 кГ/cm² и t = 530°C. Давление в конденсаторе р₂ = 0, 04кГ/см² . Определить термический к.п.д. установки и сравнить его с термическим к.п.д. цикла Карно в том же интервале температур. t

45. В камере хранения скоропортящегося сырья хлебозавода установлены плоские охлаждающие батареи, в которых циркулирует водный раствор хлорида натрия (рассол). Определить плотность теплового потока от воздуха к рассолу, если температура в холодильной камере t_к = 4⁰С, средняя температура рассола t_ж = -5⁰С, коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке батареи а₁ = 25 Вт/(м²·К), от рассола к стенке а₂ = 5000 Вт/(м²·К), коэффициент теплопроводности стальной стенки λ = 50Вт/(м²·К) и толщина стенки δ = 1, 5 мм.

46. Определить плотность теплового потока от воздуха к водному раствору хлорида кальция (рассолу), циркулирующему в плоской батарее камеры хранения скоропортящегося сырья хлебозавода, если стенка батареи покрылась слоем льда толщиной δ = 5 мм. Температура в холодильной камере t_к = 4⁰С, средняя температура рассола t_ж = -5⁰С, коэффициент теплоотдачи от воздуха ко льду а₁ = 10Вт/(м²·К), коэффициент теплоотдачи от рассола к стенке а₂ = 5000 Вт/(м²·К), коэффициент теплопроводности льда λ = 2, 25 Вт/(м²·К ), коэффициент теплопроводности стальной стенки λ ₁ = 32 Вт/(м²·К) и толщина стенки δ = 1, 5 мм.

47. Плоская кирпичная стенка хлебопекарной печи с одной стороны омывается продуктами сгорания топлива с температурой t₁ = 1300⁰С, а с другой – воздухом помещения с температурой t₂ = 20⁰С. Коэффициент теплоотдачи конвекцией равны соответственно а₁ = 150 Вт/(м²·К) и а₂ = 50 Вт/(м²·К). Коэффициент теплопроводности стенки λ = 0, 6 Вт/(м²·К), толщина стенки δ = 755 мм. Кроме теплоотдачи конвекцией со стороны продуктов сгорания на стенку падает лучистый тепловой поток, часть которого q_луч = 10³ Вт/м² поглощается поверхностью стенки. Определить плотность теплового потока, проходящего через стенку.

48. Какую среднюю температуру должен иметь пар в рубашке аппарата, чтобы при расходе теплоты на процесс Q = 180 кДж/с поддерживать температуру продукта t₂ = 90⁰С? Площади контакта стенок аппарата с продуктом и паром, находящимся в рубашке, F = 2 м². Толщина стальной стенки аппарата δ = 3 мм, коэффициент теплопроводности λ = 50 Вт/(м²·К), коэффициент теплоотдачи от пара к стенке а₁=10000 Вт/(м²·К) и коэффициент теплоотдачи от стенки к продукту

а₂ = 2000Вт/(м²·К).

49. Какую площадь оребрения нужно сделать, чтобы в 10 раз увеличить поток теплоты от горячей воды, проходящей в плоском нагревателе площадью F= 1 м² к воздуху помещения с температурой t₂= 20⁰С? Средняя температура горячей воды t₁ = 90⁰С, коэффициенты теплоотдачи к стенке нагревателя а₁ = 4000 Вт/(м²·К) и коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху помещения а₂ = 50 Вт/(м²·К), толщина стенки δ = 2 мм, коэффициент теплопроводности λ = 50 Вт/(м²·К) и коэффициент эффективности ребер равен 1.

50. Плоская тонкая пластина длиной l = 2, 5 м омывается потоком воздуха со скоростью w_x = 3 м/сек при температуре t_f = 20° С . Определить характер пограничного слоя и его толщину δ на расстоянии от передней кромки пластины x = 0, 2l; х =0, 5l и x = 1.

51. Гладкая плита длиной l= 1, 5 м ишириной h = 1 м обдувается продольным потоком воздуха со скоростью ω = 5 м/сек . Определить средний по длине коэффициент теплоотдачи и количество теплоты, отданное плитой воздуху, если температура поверхности плиты t = 110°С, а температура обдувающего потока воздуха t = 20° С.

52. Тонкая пластина длиной l = 2 м и шириной h = 0, 5 м с обеих сторон омывается продольным потоком воды со скоростью ω = 5 м/сек ; температура набегающего потока t = 10°С, средняя температура поверхности пластины t = 50°С. Определить средний по длине коэффициент теплоотдачи и количество теплоты, отдаваемое пластиной воде.

53. Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток на единицу длины в поперечном потоке воздуха для трубы диаметром d = 30 мм , если температура ее поверхности t_W = 80°C, температура воздуха t = 20° С и скорость ω = 5 м/сек .

54. Воздушная холодильная машина производит лед при температуре t= -3⁰С из воды с температурой t=10⁰С. Всасываемый в компрессор воздух имеет температуру t= -10⁰С, давление р= 0, 098 МПа и сжимается до давления р=0, 4 МПа. Затем воздух поступает в холодильник и там охлаждается до температуры t=20⁰С расход воздуха равен 1000 м³/час. Определить холодильный коэффициент, мощность, потребленную для привода компрессора и массу полученного льда.

55. Определить мощность двигателя холодильной машины, если температура охлаждаемого помещения t_охл = -10°С, окружающей среды t₀ = 25°С при хладопроизводительности 150 000 ккал/ч. Максимальное давление воздуха p₂ = 5 кГ/см², p₁ = 1 кГ/см². Представить цикл в Ts -диаграмме.

56. Компрессор аммиачной холодильной установки имеет теоретическую мощность 40 кВт . Из компрессора сухой насыщенный пар аммиака при температуре t₂ = 25°С направляется в конденсатор, после которого жидкость в дроссельном вентиле расширяется. Температура испарения аммиака в охлаждаемой среде t₁ = -10°С. Определить холодопроизводительность установки.

57. Сравнить холодопроизводительность, холодильный коэффициент и теоретическую мощность двигателя холодильной установки, работающей без переохлаждения, с установкой, где производится переохлаждение конденсата. Компрессор всасывает сухой насыщенный пар фреона-12 при температуре -10° С и сжимает его адиабатически до давления 5, 78 кГ/см² . Пройдя через конденсатор и переохладитель, пар превращается в жидкость с температурой t= 10°C. Холодопроизводительность Q_о=150 000 ккал/ч . Решить задачу, пользуясь диаграммой i-lg р.

58. Воздушная холодильная машина должна обеспечить температуру в охлаждаемом помещении t_охл = -5° С при температуре окружающей среды t_о = 20°С. Холодопроизводительность машины 200 000 ккал/ч . Давление воздуха на выходе из компрессора р₂ = 5 кГ/см²; в холодильной камере р₁ = 1 кГ/см². Определить мощность двигателя для привода машины, расход воздуха, холодильный коэффициент и количество тепла, передаваемое окружающей среде. Подсчитать холодильный коэффициент машины, работающей по циклу Карно в том же интервале температур. Представить цикл в Ts- диаграмме.

59. Воздушная холодильная установка имеет холодопроизводительность

12Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. III. ОСНОВЫ НОРМИРОВАННОГО КОРМЛЕНИЯ
2. III.1. Методологические основы классификации ландшафтов
3. IV. Территориальные основы местного самоуправления
4. PR-менеджмент: технологические основы
5. VI. Организационные основы местного самоуправления
6. VII. Экономические основы местного самоуправления
7. Беспорядок в диетологии. Часть 2
8. Биологические факторы почвообразования и органическая часть почвы
9. Болтовые соединения. Общая хар-ка и область применения. Основы расчета болтовых соединений.
10. В.Н. Татищев. Теоретико-методологические основы исторических взглядов. Движущие силы истории. Причины возникновения государств и формы государственного устройства. Периодизация всемирной истории.
11. Важнейшая часть нашего мировоззрения
12. Введение. Основы исторического знания