[vsesdal]
Количество страниц учебной работы: 11,4
Содержание:
“В-25
Задача 1.
Смесь, состоящая из кислорода О2 и азота N2 задана массовыми долями WO2 = 0,6 и WN2 = 0,4. Имея начальные параметры – давление Р1 = 0,5 МПА и температуру t1 = 90 0С, смесь расширяется адиабатно до объема V2 = 1,9 V1. Масса смеси равна 2 кг. Определить: газовую постоянную смеси, ее начальный V1 и конечный V2 объемы; конечные параметры Р2, Т2; изменение внутренней энергии; работу расширения.
Задача 2.
Рабочее тело (молекулярный кислород О2) совершает прямой термодинамический цикл, состоящий из следующих процессов: изобарного (1-2), изотермического (2-3), изобарного (3-4) и изохорного (4-1). В узловых точках цикла (1, 2, 3, 4) известны лишь некоторых параметров газа: P1 = 1∙105 Па; V1 = 1 м3/кг; V2 = 2 м3/кг; V3 = 3,8 м3/кг.
Определить:
Недостающие значения параметров состояния в узловых точках; полную работу цикла (как сумму работ составляющих его процессов); теплоту, подводимую к рабочему телу на стадии расширения; теплоту, отводимую от рабочего тела на стадии сжатия; КПД цикла. В системе координат P-V построить график цикла.
Задача 3.
Водяной пар с начальными параметрами Р1 = 5 МПА, х1 = 0,9 нагревается при постоянном давлении до температуры t2 = 460 0С, затем при постоянной энтальпии дросселируется до давления P3 = 1,2 МПа. При давлении Р3 пар поступает в сопло Лаваля, где расширяется при постоянной энтропии до давления Р4 = 5 кПа.
Используя iS-диаграмму пароводяной системы, определить: количество теплоты, подведенной к пару в процессе 1-2; изменение внутренней энергии и температуру t3 в процессе 2-3; конечные параметры пара: V4, P4, t4 и скорость W4 на выходе из сопла Лаваля.
Все процессы схематически изобразить на iS-диаграмме.
Задача 4.
По стальному каналу теплообменника, имеющему квадратное сечение, площадь которого равна S = 0,01 м2 с толщиной стенки δ1 = 1 см и теплопроводностью материала стенки λ1 = 40 Вт/(м∙К) движется поток горячего газа с температурой tГ = 1000 0С. Снаружи канал охлаждается потоком воды с температурой tВ = 94 0С. Коэффициенты теплоотдачи от газа к стенке и от стенки к воде равны соответственно αГ = 10 Вт/(м2∙К) и αВ = 985 Вт/(м2∙К).
Определить:
1) Коэффициент теплоотдачи К от газа к воде;
2) Тепловой поток от газа к воде Q, приходящийся на 1 м длины канала; температуры внутренней и наружной поверхностей стенки канала t1 и t2.
Определить также параметры К, Q, t1, t2 и t3 в случае, если наружная поверхность стенки покрыта слоем накипи толщиной δ2 = 2 мм и теплопроводностью λ2 = 0,8 Вт/(м∙К) (t3 – температура поверхности слоя накипи).
Задача 5.
Определить потери теплоты Q в единицу времени с 1 м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если температура стенки трубы tС = 230 0С, температура воздуха в окружающей среде tВ = 25 0С, а диаметр трубы равен d = 270 мм.
”
Учебная работа № 187248. Контрольная Теплотехника. Вариант 25
Выдержка из похожей работы
Теоретические основы теплотехники
…… Во-первых, термодинамика строится по дедуктивному
принципу, т. е. от общего к частному. Её основной особенностью являются два
закона (начала), установленных опытным путём. Первый из них представляет
специфическую форму закона сохранения и превращения энергии и имеет, поэтому
всеобщий характер, второй – устанавливает качественную направленность процессов,
осуществляемых в физических системах. С помощью математического аппарата
термодинамики получают соотношения, позволяющие решать конкретные задачи
(например, рассчитывать термодинамические процессы). Во-вторых, термодинамика
имеет дело только с макроскопическими величинами. Процессы здесь
рассматриваются как непрерывная последовательность состояний равновесия.
Термодинамика рассматривает равновесные процессы
и равновесные состояния, так как только равновесные состояния могут быть
описаны количественно с помощью уравнений состояния. Лишь равновесные процессы
изменения состояния термодинамической системы можно изображать графически.
Цель выполнения работы – закрепление и
углубление полученных знаний, ознакомление с необходимой справочной
литературой, государственными и отраслевыми стандартами, получение навыков
самостоятельного решения инженерных задач и технически грамотного изложения
пояснительной записки.
Расчеты в курсовой работе иллюстрированы
графиками и рисунками, рассмотрены газовые процессы, циклы, паросиловые
установки, а также циклы трансформаторного тепла.
1.
ГАЗОВЫЕ ПРОЦЕССЫ
физический термодинамический теплота
энергия
1.1 Задача 1
Газ с начальной температурой Т1 = 300
К и давлением р1 = 0.1 МПа политропно сжимается в компрессоре до
давления р2. Определить недостающие начальные параметры v1,
u1, h1, s1, конечные параметры T2,
v2, u2, h2, s2, тепло q1-2,
работу l1-2, изменение параметров в процессе ∆u1-2,
∆h1-2, ∆s1-2. Построить процесс в диаграммах
p, v и T, s (в масштабе).
Решение:
Для расчетов неизвестных параметров необходимо
рассчитать газовую постоянную. Газовая постоянная является индивидуальной для
каждого газа, то есть зависит от молекулярной массы газа и рассчитывается по
формуле:
(1.1)
где mсм – это
кажущаяся молекулярная масса, она зависит от пропорции компонентов, из которых
состоит смесь газа.
В данном случае имеется газ О2,
и для него газовая постоянная будет равна:
Так же понадобится для расчетов
изобарная (ср) и изохорная (сv) теплоемкости. Так как
данный газ О2 – двухатомный, следовательно изобарная теплоемкость
равна:
(1.2)
а изохорная теплоемкость равна:
(1.3)
Объем при нормальных условиях будет
равен:
(1.4)
Определение недостающих начальных
параметров.
Определим начальный объем v1
Из уравнения Клапейрона:
= RT, (1.5)
Для данного случая начальный объем
будет равен:
(1.6)
где R – газовая постоянная, кДж/кгК;
Т1 – начальная
температура, К;
р1 – начальное давление,
Па.
Найдём начальную внутреннюю энергию
u1.
Величина внутренней энергии газа
зависит как от скорости движения молекул и атомов, так и от расстояния между
ними. Скорость движения микрочастиц вещества зависит от температуры тела, а
силы взаимодействия между ними – от удельного объема. Поэтому внутреннюю
энергию можно представить в виде:
(1.7)
где сv – изохорная теплоемкость газа,
кДж/кгК;
Определим энтальпию h1 в начале
процесса.
Энтальпия газа так же, как и внутренняя энергия,
зависит только от температуры. Следовательно, энтальпия h1 в начале
процесса рассчитывается по формуле:
, (1.8)
где ср – изобарная теплоемкость газа,
кДж/кгК;
Вычислим энтропию s1 в
начале процесса.
В уравнении первого закона
термодинамики dq = du + pdv только du полным является дифференциалом внутренней
энергии u. Введением множителя 1/Т можно привести это уравнение к уравнению в
полных дифференциалах:
(1.9)
где ds – полный дифференциал параметра s, то
есть энтропии.
Для идеальных газов pv = RT, du = cvdT,
поэтому
. (1.10)…