[vsesdal]
Количество страниц учебной работы: 7,2
Содержание:
“ДИСЦИПЛИНА: ТЕПЛОТЕХНИКА
Выполните контрольную работу:
Задача № 1 (к теме 10 раздела 1)
Для теоретического цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты определить параметры состояния Р, v, Т характерных точек цикла, полезную работу и термический КПД по заданным значениям начального давления p1 и температуры t1 степени сжатия ε, степени повышения давления k и степени предварительного расширения ρ. Рабочим телом считать воздух, полагая теплоемкость его постоянной. Изобразить цикл ДВС в рv и Ts диаграммах. Сравнить термический КПД цикла с термическим КПД цикла Карно, проведенного в том же интервале температур t1-t4. Данные для решения задачи выбрать из таб. 1.
Данные: Р1= 98 кПа; t1= 30 °C; ε= 19; k= 1,7; ρ= 1,2.
Ответить на вопрос:
1. Как влияют параметры цикла (ε, k, ρ) на термический КПД?
Задача № 2 (к теме 11 раздела 1)
Расход газа в поршневом одноступенчатом компрессоре составляет V1 при давлении р1= 0,1 МПа и температуре t1. при сжатии температура газа повышается на 200°C. Сжатие происходит по политропе с показателем n. Определить конечное давление, работу сжатия и работу привода компрессора, количество отведенной теплоты, а также теоретическую мощность привода компрессора.
Указание: При расчете принять k= сv/сp= const.
Данные: V1= 25 м3/мин; t1= 7 °C; газ – Не; n= 1,50.
Ответить на вопросы:
1. Как влияет показатель политропы на конечное давление при выбранном давлении p1 и фиксированных t1 и t2 (ответ иллюстрируйте в Ts-диаграмме)?
2. Чем ограничивается р2 в реальном компрессоре (кроме ограничения по максимально допустимой конечной температуре)?
Задача № 3 (к 12 раздела 1.1)
Показать сравнительным расчетом целесообразность применения пара высоких начальных параметров и низкого конечного давления на примере паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина, определив располагаемое теплопадение, термический КПД цикла и удельных расход пара для двух различных значений начальных и конечных параметров пара. Указать конечное значение степени сухости x2 (при давлении пара p2). Изобразить схему простейшей паросиловой установки и дать краткое описание ее работы.
Указание. Задачу надо решать с помощью hs диаграммы.
Данные:
параметры для I варианта: Р1= 2,0 МПа; t= 300 °C; Р2= 70 кПа;
параметры для II варианта: Р1= 14,0 МПа; t= 560 °C; Р2= 4 кПа.
Ответить на вопрос:
1. Какие существуют пути повышения экономичности цикла (помимо изменения начальных и конечных параметров пара)?
Задача № 4 (к теме 3 раздела 2)
Электрошина сечением 100х10 мм2 и удельным сопротивлением ρ, установленная на ребро, охлаждается свободным потоком воздуха, температура которого tж. При установившейся электрической нагрузке температура электрошины не должна превышать 70 °C. Вычислить коэффициент теплоотдачи α, величину теплового потока, теряемую в окружающую среду, если длина электрошины l, и допустимую силу тока.
Указание. Для расчета коэффициента теплоотдачи в условиях естественной конвекции пользоваться зависимостью вида
.
Значения коэффициента В и показателя степени n, в зависимости от произведения Gr Pr приведены в таб. 1.
Таблица 1
Gr Pr Вертикальная поверхность Горизонтальная поверхность
103 – 109 > 109 103 – 103
B 0,76 0,15 0,50
n 1/4 1/3 1/4
Данные: tж= 12 °C; ρ= 0,0270 (ом мм2)/м; l= 8 м.
Задача № 5 (к теме 7 раздела 2)
Определить поверхность нагрева стального рекуперативного воздушного теплообменника (толщина стенок δст= 3 мм) при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей, если объемный расход воздуха при нормальных условиях Vн, средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности нагрева α1, от поверхности нагрева к воде α2= 5000 Вт/(м2 К), начальные и конечные температуры воздуха и воды равны соответственно , , и . Определить также расход воды G через теплообменник. Изобразить график изменения температур теплоносителей для обеих схем при различных соотношениях их условных эквивалентов.
Указание: При решении задачи можно условно считать стенку плоской.
Данные: 10-3Vн= 20 м3/ч; α1= 60 Вт/(м2 К); = 360 °С, = 130 °С, = 45 °С, = 120 °С.
Ответить на вопросы:
1. Какая схема движения теплоносителя выгоднее?
2. Покажите (из рассмотрения формулы), какими способами можно увеличить коэффициент теплопередачи.
3. При каких значениях d2/d1 (близких к единице или гораздо больших единицы) цилиндрическую стенку можно в расчетах заменить без больших погрешностей плоской стенкой?
Задача № 6 (к темам 2 – 4 раздела 3.1)
По заданному топливу (Кузнецкий уголь Д (длиннопламенный)) и паропроизводительности D котельного агрегата выбрать тип топки и коэффициент избытка воздуха αт. Рассчитать теоретически необходимое количество воздуха для горения 1 кг (1 м3) топлива, составить тепловой баланс котельного агрегата и определить его КПД (брутто). Рассчитать часовой расход натурального и условного топлива (непрерывной продувкой пренебречь). Вид топлива, давление рn.п и температуру tn.п перегретого пара, температуру питательной воды tn.в и величину потерь теплоты с уходящими газами q2.
Указание. Состав топлива, рекомендации по выбору топки, величины отдельных членов теплового баланса взять из приложения, см. позиции 1 – 7.
Давление: D= 20 т/ч; рn.п= 2,1 МПа; tn.п= 380 °C; tn.в= 100 °C; q2= 7,2 %.
Ответить на вопросы:
1. От чего зависит коэффициент избытка воздуха в топке αт?
2. Как влияют на потерю теплоты с уходящими газами значения коэффициента избытка воздуха αyx и температура уходящих газов tyx?
Задача № 7 (к разделам 3.1, 3.2, 3.4)
Определить суммарное теплопотребление сельского поселка, расположенного в Московской области, состоящего из т малоэтажных жилых зданий, с объемом здания V и числом жителей в здании N. Суммарное теплопотребление коммунально-бытовых и производственных зданий QΣк.б+пр.з животноводческой фермы QΣж.ф. Рассчитать максимальную теплопроизводительность котельной, выбрать тип и марку котлов и определить их количество.
Данные: m= 4; V= 2460 м3; N= 40 человек; QΣж.ф= 600 кВт; QΣк.б+пр.з= 700 кВт.
Ответить на вопросы:
1. В каких случаях экономически оправдано централизованное теплоснабжение?
2. Какими достоинствами и недостатками обладает открытая система горячего водоснабжения?
Задача № 8 (к теме 1, раздела 3.5)
Определить кратность вентиляции и подобрать калориферную установку для калориферов КФБ для свинарника на n голов со средней массой m кг. Объем помещения для животных V м3. Расчетные параметры наружного воздуха: температура , относительная влажность φн. Параметры внутреннего воздуха: tв= 16 °C, φв= 75 %. Допустимое содержание CO2 в помещении 2,5 л/м3. Коэффициент, учитывающий испарение влаги с мокрых поверхностей = 1,12. Расчетная температура наружного воздуха при проектировании вентиляции = –23 °С. Концентрация углекислоты в наружном воздухе 0,4 л/м3. Температура нагретого воздуха на выходе из калорифера tк. Теплоноситель: перегретая вода, горячая c tг= 150 °С и обратная tо= 70 °C. Массовую скорость воздуха для калориферов принять равной 7 – 10 кг/(м2 с).
Данные: n= 280 голов; m= 140 кг; V= 1600м3; = –33 °C, φн= 84 %; tк= 24 °C.
Ответить на вопросы:
1. Что показывает кратность вентиляции?
2. Как увеличить коэффициент теплопередачи калориферов?
Задача № 9 (к разделу 3.7)
Определить количество испаренной влаги W, потребное количество влажного воздуха L и расход теплоты на сушку Q для конвективной зерносушилки производительностью G1s, если начальное значение относительной влажности зерна W01 и конечное W02 влагосодержание и температура воздуха на входе в сушилку d1 и t1 на выходе d2, и t2, температура наружного воздуха tо = 15°С. Изобразить процесс сушки в Hd диаграмме.
Данные: G1s= 1000 кг/ч; d1 = 0,006 кг/(кг с.в.); t1= 175 °C; d2= 0,046 кг/(кг с.в.); t2= 60 °C; W01= 23 %; W02= 14 %.
Ответить на вопрос:
1. Как и почему процесс, изображающий в Hd диаграмме подготовку смеси продуктов сгорания с воздухом, отличается от изображения процесса нагревания атмосферного воздуха в калорифере?
”
Учебная работа № 187141. Контрольная Теплотехника 9 задач
Выдержка из похожей работы
Теплотехника
…..са газа:
ΔM
= M1 – M2 = 10,03
– 4,68
= 5,35
кг.
4. Плотность газа
ρ1
=
= 128,75 кг/м3.
5. Теплоемкость.
Если принять теплоемкость газа постоянной, то по
данным [Л. 2, стр. 38] для двухатомного газа:
Мольная теплоемкость при постоянном объеме
μcv
= 20,93 кДж/(кмоль∙К).
Массовая теплоемкость при постоянном объеме
cv = μcv
/μ
=
20,93 /29 = 0,722 кДж/(кг∙К).
Мольная теплоемкость при постоянном давлении
μcp
= 29,31 кДж/(кмоль∙К)
Массовая теплоемкость при постоянном давлении
cp = μcp
/μ = 29,31 /29 = 1,017 кДж/(кг∙К).
. Удельная внутренняя энергия газа:
u1 = cv∙T1
= 0,722∙298 = 215,2 кДж/кг.
Внутренняя энергия газа:
U1 = M1∙u1
= 10,03∙215,2 = 2158,46 кДж.
. Удельная энтальпия газа:
i1 = cp∙T1
= 1,017∙298 = 303,1 кДж/кг.
Энтальпия газа:
I1 = M1∙i1
= 10,03∙303,1 = 3040,09 кДж.
В п. 6 и 7 принято, что точка отсчета внутренней
энергии и энтальпии равна 0 К.
Дано:
Газ – Углекислый газ CO2.
Молекулярная масса 44 единицы. (12 + 16 х 2 = 44)
M = 24 кг.
n = 1,2.
p1 = 32 бар =
32∙.
p2 = 5 бар =
5∙.
t1 = 530 °C. T1 = 803 К.
Определить Δu, l, Δs, qs, qn.
Решение.
1. Адиабатный процесс расширения.
Адиабатный – это процесс, идущий без теплообмена
с окружающей средой. Газ совершает работу за счет внутренней энергии, то есть
при расширении газа его температура уменьшается.
Следовательно, теплота процесса qs
=0.
Показатель адиабаты для трехатомных газов k
= 1,29.
Конечная температура газа определяется по
формуле (91), [ Л. 2, стр. 85]:
803∙
Изменение внутренней энергии в
адиабатном процессе по формуле (101), [ Л. 2, стр. 86]:
Δu = cv∙() = 0,7938∙(529-) = – 217,3 кДж/кг.
Массовая теплоемкость двуокиси
углерода в процессе при постоянном объеме взята из табл. VII Приложения
[ Л. 2, стр. 320] при температуре 400 °С:
cv∙=
0,7938 кДж/(кг∙К).
Удельная работа газа в адиабатном
процессе:
l = – Δu = 217,3
кДж/кг.
Работа газа в адиабатном процессе:
L = l∙M = 217,3∙24
= 5215,2 кДж.
2. Политропный процесс расширения.
Политропный – это процесс, в котором параметры
газа изменяются по формуле:
p∙vn
= const. Yandex.RTB R-A-98177-2
(function(w, d, n, s, t) {
w[n] = w[n] || [];
w[n].push(function() {
Ya.Context.AdvManager.render({
blockId: “R-A-98177-2”,
renderTo: “yandex_rtb_R-A-98177-2”,
async: true
});
});
t = d.getElementsByTagName(“script”)[0];
s = d.createElement(“script”);
s.type = “text/javascript”;
s.src = “//an.yandex.ru/system/context.js”;
s.async = true;
t.parentNode.insertBefore(s, t);
})(this, this.document, “yandexContextAsyncCallbacks”);
Конечная температура газа определяется по
формуле (105), [ Л. 2, стр. 96]:
803∙
Изменение внутренней энергии в
политропном процессе находим по общей для всех процессов формуле (101), [ Л. 2,
стр. 86]:
Δu = cv∙() = 0,7938∙(589,3 – 803) = –
169,6 кДж/кг.
Для всей массы газа
ΔU = M∙Δu = 24∙(
– 169,6) = – 4070,4 кДж/кг.
Удельная работа газа в политропном
процессе по формуле (110), [ Л. 2, стр. 96]:
l =∙(803 – 589,3) = 201,95
кДж/кг.
Здесь R – газовая
постоянная двуокиси углерода, равная
,314/44 = 0,189 кДж/(кг∙К).
Работа газа L = l∙M = 201,95∙24
= 4846,8 кДж.
Теплота, подведенная к газу в
политропном процессе – формула (118), [ Л. 2, с. 97]:
Qn = M∙ 1832,05 кДж.
qn = Qn/ M = 1832,05
/24 = 76,34 кДж/кг.
Дано:
t0 = 30 °C.
φ…