Реферат: Решение задач по теплотехнике

Контрольная работа № 1

Задача 6

До какой температуры будет нагрет углекислый газ />объемом />, если сообщить ему теплоту Q при постоянном, абсолютном давлении? Начальная температура газа />. 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:

/>МПа

Решение:

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

где: />объем газа при нормальных условиях

/>— теплоемкость

/>для двухатомного газа

Определяем объем газа в конце процесса:

Определяем работу процесса:

Определяем изменение внутренней энергии процесса:

Определяем изменение энтальпии

/>для двухатомного газа

Определяем изменение энтропии

Задача 16

Определить теоретическую скорость адиабатического истечения и массовый расход воздуха из сужающегося сопла площадью выходного сечения />, если абсолютное давление перед соплом />, а давление среды в которую вытекает воздух />. Температура воздуха перед соплом />. 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:

/>МПа

Решение:

Записываем уравнение сплошности:

/>— массовый расход газа кг/с;

/>— скорость потока в рассматриваемом сечении м/с.

Так как

/>/>

применяем формулу:

/>м/с.

/>кг/с

при понижении давление за до 400 кПа

/>кг/с

Расход и скорость газа в сопле увеличились

Задача 18

Влажный насыщенный водяной пар с начальным параметром />, />дросселируется до давления />. 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:

Используем для определения конечных параметров h-s диаграмму

Таблица результатов h – s диаграммы

Параметры

Р, МПа

t, К

h кДж/кг

S кДж/кг

263

0,038

2273

5,9

0,3

160

0,48

2273

6,17

Определяем изменение внутренней энергии

--PAGE_BREAK--

Определяем изменение энтропии />

Задача 26

Одноступенчатый поршневой компрессор всасывает воздух в количестве V при давлении />и />и сжимает его до давления по манометру />. 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:

/>МПа

Решение:

а) Изотермический процесс

Работа изотермического процесса:

Мощность:

/>Вт

б) Адиабатный />при к = 1,4

Определяем температуру в конце сжатия

/>/>

Мощность:

/>Вт

в) Политропный процесс n = 1,2

/>/>

Мощность:

/>Вт

/>/>

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 />и температуру воздуха в вагоне />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 />и с коэффициентом теплопроводности />?

Дано:

Решение:

Определяем из уравнения термическое сопротивление теплопередачи:

Так как в данном примере члены />и />постоянны выразим R

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

/>/>

Подставляем:

/>/>

Таким образом, количество тепла уменьшиться на

Задача 12

По трубе диаметром />мм, течет вода со средней скоростью />. Температура трубы на входе в трубу />средняя температура внутренней поверхности трубы />. На каком расстоянии от входа температура нагреваемой воды достигнет/>

Дано:

Решение:

Средняя разность температур />

Если />, тогда

/>.

2. Движущая сила процесса теплопередачи:

/>°С

Физические константы нагреваемой жидкости:

/>— коэффициент теплопроводности

/>— коэффициент теплоемкости

/>— кинематический коэффициент вязкости

/>— динамический коэффициент вязкости

Определяем среднее значение конвективной передачи использую следующие зависимости:

продолжение
--PAGE_BREAK--

где: />критерий Рейнольдса

/>— Критерий Прандтля

/>— коэффициент температуропроводности

Определяем Нуссельта

Отсюда: />

Удельная тепловая нагрузка со стороны нагреваемой жидкости

Ориентировочная площадь поверхности теплообмена:

Задаемся коэффициентом теплопередачи />из ряда/>

Из формулы для поверхности теплообмена определяем длину трубы:

/>м

Задача 19

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

Дано:

Решение:

Определяем тепловой поток конвекцией:

Определяем тепловой поток излучением:

/>— излучательная способность абсолютно черного тела.

Суммарного коэффициента теплопередачи определяется по формуле:

/>/>

Задача 24

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

Дано:

Р = 0,6 МПа

Решение:

Уравнение теплового баланса:

Определяем температурный напор по формуле:

где />= 1 для прямоточной и противоточной схеме

при давлении Р = 0,5 МПа температура греющего пара />

Предварительно принимаем конечную температуру />

/>°С

Если />, тогда

3. Расход теплоты на нагрев:

/>кВт