Теплотехника 3 вариант

Две контрольные работы по теплотехнике 3 вариант (8 задач)

Контрольная работа № 1

Задача 1. Произвести расчет термодинамических параметров газовой смеси, совершающей изобарное расширение до объема V2, если известны начальная температура t1=60ºC, начальное давление Р1=4 МПа и масса mсм= 2 кг. Определить газовую постоянную и кажущуюся молекулярную массу, начальный объем V1, основные параметры в конечном состоянии, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, теплоту и работу расширения в процессе 1-2. При определении молярной массы и газовой постоянной обратить внимание на способ задания смеси. Теплоемкость компонентов смеси рассчитать с использованием закона Майера. Для расчета параметров состояния использовать уравнения состояния идеальных газов. - Правильность вычисления энергетических параметров контролировать по выполнению 1 закона термодинамики. Состав газовой смеси по объему: CH4=95,9%; C2H6=0,3 %; C3H8=0,1%; C4H10=0,01%; C5H12=0,1%; N2= 0,6%; CO2= 0,1 %; H2O = 2,89%; ρ=V2/V1=3,5

Задача 2. Для технологических целей необходимо иметь G кг воздуха в секунду при давлении р1. Рассчитать идеальный многоступенчатый поршневой компрессор. Определить количество ступеней компрессора и степень повышения давления в каждой ступени, количество теплоты, отведенной от воздуха в цилиндрах компрессора и в промежуточном холодильнике, конечную температуру и объемную производительность. Изобразить цикл на рабочей диаграмме. Давление воздуха на входе в первую ступень компрессора р1=0,1 МПа и температура t1=27°C. Допустимое повышение температуры воздуха в каждой ступени Δt=180°C; показатель политропы сжатия n=1,23; конечное давление воздуха рк=18 МПа; массовый расход воздуха G=0,2 кг/с. При решении задачи трение и вредное пространство не учитывать; степени повышения давления в каждой ступени компрессора считать одинаковыми и привести в соответствие с допустимым повышением температуры.

Задача 3. Рассчитать теоретический цикл двигателя внутреннего сгорания для привода компрессора из задачи 2, если известны степень сжатия π = 9 (степень повышения давления в компрессоре π), максимальная температура цикла t3 =1000 и механический КПД привода ηм =0,82.  Вид цикла ГТУ (p-const) Определить:

Параметры рабочего тела в характерных точках цикла

Подведенную и отведенную теплоту, работу и термический КПД цикла,

Мощность двигателя и массовый расход рабочего тела

Построить цикл на рабочей диаграмме.

Задача 4. Произвести расчет горения твердого топлива при коэффициенте избытка воздуха α=1,25. Определить низшую и высшую теплоту сгорания, теоретический и действительный расходы воздуха, температуру горения и массовый состав продуктов сгорания. Элементарный состав рабочей массы некоторых твердых топлив.

Печорский бассейн

Wp=5,5      Ap=23,6     Spk=0,8      Sopp=0,8     Cp=59,6     Hp=3,8       Np=1,3        Op=5,4

Контрольная работа№2

Задача №1. По трубопроводу с внешним диаметром dн =130мм, и толщиной стенки δ = 7 мм течет газ со средней температурой tr =1000°С. Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке α1=60. Снаружи трубопровод охлаждается водой со средней температурой tв= 60°С. Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде α2=4000. Определить коэффициент теплоотдачи от газа к воде, погонный тепловой поток и температуры внутренней и наружной поверхности трубы.

Задача №2. Определить потери теплоты в единицу времени с одного метра горизонтально расположенной трубы диаметром dн=250 мм. в окружающую среду, если температура стенки трубы tc=220°C, а температура воздуха tв=30°С. Вид конвекции свободная

Задача № 3. Подогретый до температуры t1 = 75⁰С мазут перевозится в цистернах диаметром d=1,0 м и длиной l=10 м со средней скоростью W= 30 км/час при температуре наружного воздуха tв = -30⁰С.

Рассчитать допустимое время транспортировки, за которое на стенке цистерны намерзнет слой мазута толщиной 10 см. Определить количество теплоты, необходимое для разогрева замершего слоя до начальной температуры.

Задача №4. Определить плотность лучистого теплового потока между двумя параллельно расположенными плоскими стенками, имеющими температуру t1=200°С и t2=15°С и степени черноты ε1=0,65 и ε2=0,48. Как изменится интенсивность теплообмена при установке экрана со степенью черноты εэ=0,045

Литература

1.    Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике. – М.: Машиностроение, 1973.

2.    Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. – М.: Высшая школа, 1969.

3.    Справочник конструктора печей прокатного производства. Под редакцией В.М.Тымчака.- М.: Металлургия, 1968.

4.    Панкратов Г.А. Сборник задач по теплотехнике. – М.: Высшая школа, 1986.