Контрольная работа № 1

Задача 6

До какой температуры будет нагрет углекислый газ Решение задач по теплотехнике объемом Решение задач по теплотехнике, если сообщить ему теплоту Q при постоянном, абсолютном давлении? Начальная температура газа Решение задач по теплотехнике. Определить объем газа в конце процесса, а также удельные значения изменения внутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессе. Теплоемкость принять не зависящей от температуры.

Дано:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике МПа

Решение задач по теплотехнике МПа

Решение:

Определяем температуру конца процесса из формулы для количества теплоты в данном процессе:

Решение задач по теплотехнике

где: Решение задач по теплотехнике объем газа при нормальных условиях

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике — теплоемкость

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике для двухатомного газа

Решение задач по теплотехнике

Определяем объем газа в конце процесса:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Определяем работу процесса:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Определяем изменение внутренней энергии процесса:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Определяем изменение энтальпии

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике для двухатомного газа

Решение задач по теплотехнике

Определяем изменение энтропии

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Задача 16

Определить теоретическую скорость адиабатического истечения и массовый расход воздуха из сужающегося сопла площадью выходного сечения Решение задач по теплотехнике, если абсолютное давление перед соплом Решение задач по теплотехнике, а давление среды в которую вытекает воздух Решение задач по теплотехнике. Температура воздуха перед соплом Решение задач по теплотехнике. Скорость воздуха на входе в сопло и потерями на трение пренебречь. Будет ли полное расширение в сопле, если при прочих равных условиях давление за соплом понизится до 400 кПа? Как при этом изменится расход и скорость истечения воздуха?

Дано:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике МПа

Решение задач по теплотехнике МПа

Решение:

Записываем уравнение сплошности:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике— массовый расход газа кг/с;

Решение задач по теплотехнике — скорость потока в рассматриваемом сечении м/с.

Решение задач по теплотехнике

Так как

Решение задач по теплотехнике Решение задач по теплотехнике

применяем формулу:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике м/с.

Решение задач по теплотехнике кг/с

при понижении давление за до 400 кПа

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике кг/с

Расход и скорость газа в сопле увеличились

Задача 18

Влажный насыщенный водяной пар с начальным параметром Решение задач по теплотехнике, Решение задач по теплотехнике дросселируется до давления Решение задач по теплотехнике. Определить состояние пара в конце процесса дросселирования и его конечные параметры, а также изменение его внутренней энергии и энтропии. Условно изобразить процесс дросселирования на h-s диаграмме.

Дано:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Решение:

Используем для определения конечных параметров h-s диаграмму

Таблица результатов h – s диаграммы

Параметры

Р, МПа

t, К

Решение задач по теплотехнике

 h кДж/кг

S кДж/кг
1

5

263

0,038

2273

5,9
2

0,3

160

0,48

2273

6,17

Определяем изменение внутренней энергии

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Определяем изменение энтропии Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Задача 26

Одноступенчатый поршневой компрессор всасывает воздух в количестве V при давлении Решение задач по теплотехникеи Решение задач по теплотехникеи сжимает его до давления по манометру Решение задач по теплотехнике. Определить секундную работу сжатия и теоретическую мощность привода компрессора для случаев изотермического, адиабатного и политропного процессов (с показателем политропы n = 1,2) сжатия. Определить температуру воздуха в конце адиабатного и политропного сжатия. Сделать вывод по данным процесса.

Дано:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехникеМПа

Решение:

а) Изотермический процесс

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Работа изотермического процесса:

Решение задач по теплотехнике

Мощность:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехникеВт

б) Адиабатный Решение задач по теплотехнике при к = 1,4

Определяем температуру в конце сжатия

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехникеРешение задач по теплотехнике

Мощность:

Решение задач по теплотехникеВт

в) Политропный процесс n = 1,2

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехникеРешение задач по теплотехнике

Мощность:

Решение задач по теплотехникеВт

Решение задач по теплотехникеРешение задач по теплотехнике

Вывод: наибольшей работой сжатия при данных условиях обладает изотермический процесс и соответственно он будет наиболее выгодный.

Контрольная работа № 2

Задача 2

По данным тепловых измерений средний удельный тепловой поток через ограждение изотермического вагона при температуре наружного воздуха Решение задач по теплотехникеи температуру воздуха в вагоне Решение задач по теплотехнике составил q. На сколько процентов изменится количество тепла, поступающего в вагон за счет теплопередачи через ограждение, если на его поверхность наложить дополнительный слой изоляции из пиатерма толщиной Решение задач по теплотехнике и с коэффициентом теплопроводности Решение задач по теплотехнике?

Дано:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Решение:

Определяем из уравнения термическое сопротивление теплопередачи:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Так как в данном примере члены Решение задач по теплотехнике и Решение задач по теплотехнике постоянны выразим R

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Если на его поверхность наложить дополнительный слой изоляции из пиатерма, то

Решение задач по теплотехникеРешение задач по теплотехнике

Подставляем:

Решение задач по теплотехникеРешение задач по теплотехнике

Таким образом, количество тепла уменьшиться на

Решение задач по теплотехнике

Задача 12

По трубе диаметром Решение задач по теплотехникемм, течет вода со средней скоростью Решение задач по теплотехнике. Температура трубы на входе в трубу Решение задач по теплотехнике средняя температура внутренней поверхности трубы Решение задач по теплотехнике. На каком расстоянии от входа температура нагреваемой воды достигнет Решение задач по теплотехнике

Дано:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Решение:

Средняя разность температур Решение задач по теплотехнике

Если Решение задач по теплотехнике, тогда

Решение задач по теплотехнике .

Решение задач по теплотехнике

2. Движущая сила процесса теплопередачи:

Решение задач по теплотехнике°С

Физические константы нагреваемой жидкости:

Решение задач по теплотехнике — коэффициент теплопроводности

Решение задач по теплотехнике — коэффициент теплоемкости

Решение задач по теплотехнике — кинематический коэффициент вязкости

Решение задач по теплотехнике— динамический коэффициент вязкости

Определяем среднее значение конвективной передачи использую следующие зависимости:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

где: Решение задач по теплотехнике критерий Рейнольдса

Решение задач по теплотехнике — Критерий Прандтля

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике— коэффициент температуропроводности

Определяем Нуссельта

Решение задач по теплотехнике

Отсюда: Решение задач по теплотехнике

Удельная тепловая нагрузка со стороны нагреваемой жидкости

Решение задач по теплотехнике

Ориентировочная площадь поверхности теплообмена:

Решение задач по теплотехнике

Задаемся коэффициентом теплопередачи Решение задач по теплотехникеиз рядаРешение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Из формулы для поверхности теплообмена определяем длину трубы:

Решение задач по теплотехникем

Задача 19

Определить тепловой поток излучением и конвекцией от боковой поверхности цилиндра диаметром Решение задач по теплотехнике и длиной Решение задач по теплотехнике, со степенью черноты Решение задач по теплотехнике в окружающую среду имеющую температуру Решение задач по теплотехнике, если температура поверхности Решение задач по теплотехнике, а коэффициент теплопередачи конвекцией Решение задач по теплотехнике. Каково значение суммарного коэффициента теплопередачи?

Дано:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Решение:

Определяем тепловой поток конвекцией:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике

Определяем тепловой поток излучением:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике— излучательная способность абсолютно черного тела.

Решение задач по теплотехнике

Суммарного коэффициента теплопередачи определяется по формуле:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехникеРешение задач по теплотехнике

Задача 24

В пароводяном рекуперативном теплообменнике с площадью поверхности F вода нагревается насыщенным паром с абсолютным давлением р. Температура воды на входе Решение задач по теплотехнике, расход ее G = 1 кг/с. Определить конечную температуру нагрева воды Решение задач по теплотехнике, если коэффициент теплопередачи Решение задач по теплотехнике

Дано:

Решение задач по теплотехнике

Р = 0,6 МПа

Решение:

Уравнение теплового баланса:

Решение задач по теплотехнике

Определяем температурный напор по формуле:

Решение задач по теплотехнике

где Решение задач по теплотехнике = 1 для прямоточной и противоточной схеме

при давлении Р = 0,5 МПа температура греющего пара Решение задач по теплотехнике

Предварительно принимаем конечную температуру Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике°С

Решение задач по теплотехнике°С

Если Решение задач по теплотехнике, тогда

Решение задач по теплотехнике

3. Расход теплоты на нагрев:

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике кВт

Расход теплоты на нагрев:

Решение задач по теплотехнике

где: Решение задач по теплотехнике— теплоемкость воды.

Решение задач по теплотехникекВт

Разность большая принимаем Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике°С

Решение задач по теплотехнике

Решение задач по теплотехнике кВт

Решение задач по теплотехникекВт

Определяем разность найденных значений теплоты:

Решение задач по теплотехнике

Выбранная конечная температура верна: Решение задач по теплотехнике

16