Решение задач по предмету Теплотехника на тему: Решение задач по теплотехнике

Задача 1. Произвести расчёт термодинамических параметров газовой смеси, совершающей изобарное расширение до объёма V2 = 4,5V1, если известны начальная температура t1 = 700C, начальное давление Р1 = 5 МПа и масса смеси m = 4 кг.
Определить газовую постоянную и кажущуюся молекулярную массу, начальный объём, основные параметры в конечном состоянии, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, теплоту и работу расширения в процессе 1-2.
Состав смеси: СН4 = 94,2; С2Н4 = 3,0; С3Н8 =0,9; СО2 = 0,3; С4Н10 = 0,17; С5Н12 = 0,22; N2 = 0,9; Н2О = 0,31.
Задача 2. Для технологических целей необходимо иметь G = 0,4 кг/с воздуха при давлении Рк. Рассчитать идеальный многоступенчатый поршневой компрессор. Определить:
- количество ступеней компрессора и степень повышения давления в каждой ступени;
- количество теплоты, отведённой от воздуха в цилиндрах компрессора и в промежуточном холодильнике;
- конечную температуру и объёмную производительность компрессора;
- изобразить цикл на рабочей диаграмме.
Давление воздуха на входе в первую ступень компрессора Р1 = 0,1 МПа и температуру t1 = 270С. Допустимое повышение температуры воздуха в каждой ступени ∆t = 1850C, показатель политропы сжатия n = 1,25, конечное давление Pk =19 МПа.

Задача 3. Рассчитать теоретический цикл двигателя внутреннего сгорания (цикл Отто) для привода компрессора из задачи 2, если известны степень сжатия ε = v1/v2 = 10, максимальная температура цикла t3 = 7500C, рабочее тело - воздух m = 1 кг.
Определить:
- параметры рабочего тела в характерных точках цикла;
- подведённую и отведённую теплоту, работу и термический КПД цикла;
- построить цикл на рабочей диаграмме.
Задача 4. По трубопроводу с внешним диаметром dH = 140 мм и толщиной стенки δ = 8 мм течёт газ со средней температурой tг = 11000С. Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке α1 = 52 Вт/(м2*К). Снаружи трубопровод охлаждается водой со средней температурой tB = 800C. Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде α2 = 4400 Вт/(м2*К).
Определить коэффициент теплопередачи от газа к воде, погонный тепловой поток и температуры внутренней и наружной поверхности трубы.
Задача 5. Определить потери теплоты в единицу времени с одного погонного метра горизонтально расположенной трубы диаметром dH =270 мм в окружающую среду, если температура стенки трубы tc = 2100C, а температура воздуха tB = 250C, скорость движения воздуха w = 0,1 м/с.