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
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
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 | |
| 1 | 5 | 263 | 0,038 | 2273 | 5,9 |
| 2 | 0,3 | 160 | 0,48 | 2273 | 6,17 |
Определяем изменение внутренней энергии
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: на
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:
1. 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:
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:
1. Уравнение теплового баланса:
2. 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
°С
Если , тогда
3. Расход теплоты на нагрев:
кВт
4. Расход теплоты на нагрев:
где: - теплоемкость воды.
кВт
Разность большая принимаем
°С
кВт
кВт
Определяем разность найденных значений теплоты:
Выбранная конечная температура верна: