Общая энергетика (Вариант 6)

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 6

p1,MПa 0,9

t1,oC 160

p2,MПа 0,1

Дано: m=1 кг   p_1=0,9∙〖10〗^6 Па   T_1=433 K   p_2=0,1∙〖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 6

p1,MПa 9

t1,oC 500

pK, кПа 4

Дано: p_1=9 МПа      t_1=500 0C    p_K=4 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 6

p1, МПа 12,8

t1, 0C 565

p2, кПа 4

φ 0,96

Дано: p_1=12,8 МПа   t_1=565 0C   p_K=4 кПа   φ=0,96  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 6

P 48

Ту 6565

bykx 0,35

Э 0,59

Дано: P=48 МВт    T_У=6565 час.    b_kx^y=0,35 кг/(кВт.ч)    Э=0,59   

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 6

P 48

kм 0,65

byэтэц 0,35

byqтэц 0,03

Э 0,59

Дано: P=48 МВт      k_M=0,65     b_эТЭЦ^y=0,35 кг/(кВт.ч)  

 b_qТЭЦ^y=0,03 кг/МДж      Э=0,59   

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 6

I, А 230

Дано: δ=0,005 м   I=230 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 6

δ1, мм 1

Дано: δ_1=1 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 6

t, ºС 20

Р, кВт 0,7

Дано: d=5∙〖10〗^(-4) м   l=2,5 м  α_1=0,9   P=700 Вт   t_2= 〖20〗^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 6

d, мм 0,03

l, м 4,5

I, А 0,6

Дано:  d=3∙〖10〗^(-5) м    l=4,5 м    U=220 B   I=0,6 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 6

t1, ºС 1500

Р, Вт 235

Дано: d=3∙〖10〗^(-3) м   l=0,2 м   t_1= 〖1500〗^0C  P=235 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 6

d1, мм 3,0

α1, Вт/(м2·ºС) 17

Дано: d_1=3,0 мм    〖 t〗_CT1=〖70〗^0C   〖 t〗_Ж=〖15〗^0C  

 α_1=17 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 6

Dпр, кг/ч 2060

Дано: D_пр =2060 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 6

d1/d2, мм 30/32

α, Вт/(м2·ºС) 13

Дано: d_1/d_2 =30/32      λ=0,11 Вт/(м·°С)     α=13 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 6

w, м/с 2,0

tж, ºС 10

Дано: w=2,0 м/с  d=0,015 м   l=2 м    t_Ж1= 〖10〗^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 w 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 6

w, м/с 6

tж, ºС 19

Дано: d=0,01 м    w=6 м/c   〖 t〗_Ж=〖19〗^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 6

t1, ºС 20

λ, Вт/(м·ºС) 0,9

Дано: l=20 м    h=35 м     δ=0,5 м    〖 t〗_1=〖20〗^0C    〖 t〗_2=〖10〗^0C  

λ=0,9 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 6

t1, ºС 130

Дано: m=1 кг    p_1=12∙〖10〗^5 Па   p_2=2∙〖10〗^5 Па   V_2/V_1 =4   T_1=403 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 6

t, ºС 65

τ, мин. 45

Дано: m=200 кг   Δt= 〖65〗^0 С    τ=2700 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 6

р1, бар 5,0

t2, ºС 220

Дано: V_1=6 м3   p_1= 5,0∙〖10〗^5 Па=const    T_1= 298 К   T_2= 493 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 6

t, ºС 220

α 0,65

Дано: F=2∙2 м2   t= 〖220〗^0C    α= 0,65  

Найти: Q