Общая энергетика (вариант 9)
Дата изготовления: ноябрь 2024 года.
Учебное заведение: неизвестно.
Всего 20 задач
Работа была успешно сдана - заказчик претензий не имел.
Задача 1.
Азот массой 1 кг при начальных параметрах p1 и t1 расширяется до давления p2 по изохоре, изобаре, изотерме, адиабате и политропе. Найти начальные и конечные параметры V1, V2, T2 и работу расширения l для указанных процессов. Изобразить процессы графически на pV-диаграмме и показать на ней работу. Принять показатель k= 1,41 (адиабаты); n=1,2 (политропы). Значения названных величин принять согласно выбранному варианту.
Вариант 9
p1,MПa 1,4
t1,oC 250
p2,MПа 0,3
Дано: m=1 кг p_1=1,4∙〖10〗^6 Па T_1=523 K p_2=0,3∙〖10〗^6 Па k=1,41 n=1,2
Найти: V_1 V_2 t_2 l
Задача 2.
Паросиловая установка работает по циклу Ренкина. Давление p1 температура t1 пара на входе в турбину и давление в конденсаторе pK приведены в таблице. Определить влажность пара за последней ступенью турбины и термический коэффициент полезного действия в идеальном цикле. Изобразить цикл в диаграммах pV, TS, iS. Каким образом можно уменьшить влажность пара за последней ступенью турбины?
Вариант 9
p1,MПa 12
t1,oC 550
pK, кПа 3
Дано: p_1=12 МПа t_1=550 0C p_K=3 кПа
Найти: φ_2 〖 η〗_t
Задача 3.
Определить скорость истечения водяного пара из сопла и изобразить процесс истечения в координатах iS, если заданы начальные значения давления p1, температуры t1 и давления за соплом p2, скоростной коэффициент φ. Скоростью пара на входе в сопло пренебречь. Критическое отношение давлений p2к/p1=0,546.
Вариант 9
p1, МПа 8,8
t1, 0C 500
p2, кПа 3
φ 0,97
Дано: p_1=8,8 МПа t_1=500 0C p_K=3 кПа φ=0,97 p2к/p1=0,546
Найти: w_суж
Задача 4.
Конденсационная электрическая станция имеет установленную мощность Р МВт и работает на топливе с тепловым эквивалентом Э. Число часов использования установленной мощности составляет Ту часов. Удельный расход условного топлива равен bykx кг/(кВт.ч). Расход электрической энергии на собственные нужды 5% от количества выработанной электроэнергии. Определить коэффициенты полезного действия станции брутто и нетто. Численные значения названных величин даны в таблице.
Вариант 9
P 900
Ту 6315
bykx 0,34
Э 0,97
Дано: P=900 МВт T_У=6315 час. b_kx^y=0,34 кг/(кВт.ч) Э=0,97
Найти: η_бр^КЭС η_нет^КЭС
Задача 5.
Теплоэлектроцентраль имеет установленную мощность Р МВт и работает на топливе с тепловым эквивалентом Э и коэффициентом использования установленной мощности kм. Удельный расход условного топлива на выработку 1 кВт.ч электроэнергии равен byэтец кг/(кВт.ч). Удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж теплоты равен byqтец кг/(МДж). Количество тепловой энергии, отпускаемой потребителям, составляет 70 % от количества выработанной электроэнергии. Определить коэффициент полезного действия станции брутто. Численные значения названных величин даны в таблице.
Вариант 9
P 200
kм 0,73
byэтэц 0,34
byqтэц 0,03
Э 0,97
Дано: P=200 МВт k_M=0,73 b_эТЭЦ^y=0,34 кг/(кВт.ч)
b_qТЭЦ^y=0,03 кг/МДж Э=0,97
Найти: η_ТЭЦбр
Задача 6.
Трубка из нержавеющей стали толщиной 5 мм обогревается электрическим током путем непосредственного включения в электрическую цепь. Вся теплота, выделяемая в стенке трубки, отводится через внутреннюю поверхность трубки. Вычислить объемную производительность источника теплоты и перепад температуры в стенке трубки, если по трубке проходит ток I А. Удельное сопротивление и коэффициент теплопроводности стали соответственно ρ=0,85 Ом·мм2/м, λ=18,6 Вт/(м·ºС). Задачу иллюстрировать графиком изменения температуры в слое материала.
Вариант 9
I, А 260
Дано: δ=0,005 м I=260 A ρ=0,85 Ом·мм2/м λ=18,6 Вт/(м·ºС).
Найти: q_V Δt
Задача 7.
Вычислить допустимую силу тока для медного провода толщиной δ1 мм, покрытого резиновой изоляцией δ2=1 мм, при условии, что максимальная температура на внутренней поверхности изоляции должна быть не более 60 °С, а на внешней – не более 40 °С. Коэффициент теплопроводности резины λ=0,15 Вт/(м·°С). Электрическое сопротивление медного провода Rl =0,005 Ом/м. Задачу иллюстрировать графиком изменения температуры в слоях материалов.
Вариант 9
δ1, мм 4
Дано: δ_1=4 мм δ_2=1 мм 〖 t〗_1=〖60〗^0C 〖 t〗_2=〖40〗^0C
R_l=0,005 Ом/м λ=0,15 Вт/(м·ºС)
Найти: I
Задача 8.
Определить температуру провода электрического нагревателя, если его диаметр и длина соответственно равны d=0,5 мм, l=2,5 м. Степень черноты поверхности провода α=0,9; а температура окружающей арматуры t ºС. Мощность, потребляемая электронагревателем, равна Р кВт. Конвективным теплообменом пренебречь.
Вариант 9
t, ºС 23
Р, кВт 1,0
Дано: d=5∙〖10〗^(-4) м l=2,5 м α_1=0,9 P=1000 Вт t_2= 〖23〗^0C
Найти: t_1
Задача 9.
Диаметр вольфрамовой спирали в лампе накаливания d мм, длина спирали l м. При включении лампы в сеть напряжением U=220 В, через спираль протекает ток I А. Найти температуру спирали при излучении лампой теплоты. Степень черноты вольфрамовой нити а=0,31.
Вариант 9
d, мм 0,06
l, м 7,5
I, А 1,2
Дано: d=6∙〖10〗^(-5) м l=7,5 м U=220 B I=1,2 A α=0,31
Найти: T
Задача 10.
Вычислить степень черноты вольфрамовой проволоки d=3 мм и длиной l=200 мм, если для поддержания температуры t1 ºС в муфельной печи тратится электрическая мощность Р Вт. Поверхность печи, в которую помещена проволока, велика по сравнению с поверхностью проволоки. Температура поверхности печи поддерживается постоянной и равной t2=20 ºС.
Вариант 9
t1, ºС 1850
Р, Вт 680
Дано: d=3∙〖10〗^(-3) м l=0,2 м t_1= 〖1850〗^0C P=680 Вт t_2= 〖20〗^0C
Найти: ε_1
Задача 11.
Электропровод диаметром d1 мм имеет температуру tст1 =70 °С и охлаждается потоком воздуха, который имеет температуру tж=15 ºС. Коэффициент теплоотдачи от поверхности провода воздуху α1 Вт/(м2·°С). Определить температуру стенки tст/1 которую будет иметь провод, если покрыть его каучуковой изоляцией, а силу тока в проводе оставить неизменной. Коэффициент теплопроводности каучука λи=0,15 Вт/(м·°С). Коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к воздуху αи=8 Вт/(м2·°С). Задачу иллюстрировать графиком изменения температуры в слоях материалов.
Вариант 9
d1, мм 1,0
α1, Вт/(м2·ºС) 20
Дано: d_1=1,0 мм 〖 t〗_CT1=〖70〗^0C 〖 t〗_Ж=〖15〗^0C
α_1=20 Вт/(м2·ºС) λ_И=0,15 Вт/(м·ºС) α_И=8 Вт/(м2·ºС)
Найти: t_CT1^/
Задача 12.
ТЭЦ отдает на производственные нужды предприятию Dпp кг/ч пара при p=0,7 МПа и x=0,95. Предприятие возвращает конденсат в количестве 60 % от Dпp при температуре tвозв.к=70 °С. Потери конденсата покрываются химически очищенной водой, имеющей температуру tхим=90 °С. Сколько кг топлива в час нужно было бы сжечь в топке парогенератора, работающего с КПД ηпр=0,80, если бы этот парогенератор специально вырабатывал пар для нужд предприятия и если теплота сгорания топлива Qнр =7165 ккал/кг? Задачу решить, используя h,s-диаграмму.
Вариант 9
Dпр, кг/ч 2090
Дано: D_пр =2090 кг/ч 〖D_конд =0,6∙D〗_пр p=0,7 МПа x=0,95
〖 t〗_возвк=〖70〗^0C 〖 t〗_хим=〖90〗^0C ηпр=0,80 Qнр =7165 ккал/кг
Найти: В
Задача 13.
По трубе диаметром d1/d2 мм движется сухой насыщенный водяной пар. Для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду трубу необходимо изолировать. Целесообразно ли использовать для изоляции асбест с λ=0,11 Вт/(м·°С), если коэффициент теплоотдачи с внешней поверхности изоляции в окружающую среду α Вт/(м2·°С).
Вариант 9
d1/d2, мм 40/43
α, Вт/(м2·ºС) 16
Дано: d_1/d_2 =40/43 λ=0,11 Вт/(м·°С) α=16 Вт/(м2·ºС)
Задача 14.
Вода со скоростью w м/с движется в трубке диаметром 15 мм и длиной 2 м. Температура стенки трубы tст=70 ºС. Какая температура будет на выходе из трубки, если на входе она имеет температуру tж ºС.
Вариант 9
ω, м/с 3,5
tж, ºС 5
Дано: w=3,5 м/с d=0,015 м l=2 м t_Ж1= 5^0 С t_СТ= 〖70〗^0 С
Найти: t_Ж2
Задача 15.
Железный электропровод диаметром d=10 мм охлаждается поперечным потоком воздуха, скорость и средняя температура которого соответственно равны ω м/с и tж ºС. Определить коэффициент теплоотдачи поверхности провода и допустимую силу тока в электропроводе при условии, что температура провода не должна превышать tст=95 ºС. Удельное сопротивление провода ρ=0,098 Ом·мм2/м.
Вариант 9
ω, м/с 9
tж, ºС 22
Дано: d=0,01 м w=9 м/c 〖 t〗_Ж=〖22〗^0C 〖 t〗_СТ=〖95〗^0C
ρ=0,098 Ом·мм2/м
Найти: α I
Задача 16.
Стенка из шлакобетона длиной 20 м, высотой 35 м и толщиной 0,5 м имеет теплопроводность λ Вт/(м·ºС). Температура на внутренней поверхности стенки t1 ºС, а на внешней – 10ºС. Определить плотность теплового потока и тепловой поток, а также количество теплоты, проникающей через стенку в сутки. Задачу иллюстрировать графиком изменения температуры в слое материала.
Вариант 9
t1, ºС 23
λ, Вт/(м·ºС) 0,97
Дано: l=20 м h=35 м δ=0,5 м 〖 t〗_1=〖23〗^0C 〖 t〗_2=〖10〗^0C
λ=0,97 Вт/(м·ºС)
Найти: q Q Q_сут
Задача 17.
Воздух в количестве 1 кг политропно расширяется от 12 до 2 атм., причем объем его увеличился в 4 раза; начальная температура воздуха равна t1 °C. Определить показатель политропы, начальный и конечный объемы, конечную температуру и работу расширения. Процесс расширения иллюстрировать в p-v и T-S диаграммах.
Вариант 9
t1, ºС 136
Дано: m=1 кг p_1=12∙〖10〗^5 Па p_2=2∙〖10〗^5 Па V_2/V_1 =4 T_1=409 K
Найти: 〖n V〗_1 V_2 T_2 l
Задача 18.
В машине вследствие плохой смазки происходит нагревание 200 кг стали на t ºС в течение τ мин. Определить вызванную этим потерю мощности машины. Теплоемкость стали принять равной 0,46 кДж/(кг·град).
Вариант 9
t, ºС 38
τ, мин. 18
Дано: m=200 кг Δt= 〖38〗^0 С τ=1080 c c=460 Дж/(кг·град)
Найти: P_ПОТ
Задача 19.
Воздух в количестве 6 м3 при давлении р1 бар и температуре t1=25ºС нагревается при постоянном давлении до t2 ºС. Определить количество подведенного к воздуху тепла, считая, что cрт=0,996 кДж/(кг·К).
Вариант 9
р1, бар 3,8
t2, ºС 210
Дано: V_1=6 м3 p= 3,8∙〖10〗^5 Па=const T_1= 298 К T_2= 483 К
〖 c〗_pm=996 Дж/(кг·К)
Найти: Q
Задача 20.
Рассчитать радиационный тепловой поток, испускаемый в пространство верхней поверхностью горизонтальной квадратной плоской пластины размерами 2×2 м с температурой t ºС и степенью черноты α.
Вариант 9
t, ºС 160
α 0,8
Дано: F=2∙2 м2 t= 〖160〗^0C α= 0,8
Найти: Q
