|
Содержание работы или список заданий
|
Контрольная работа №1
Задача 1. Произвести расчет термодинамических параметров газовой смеси, совершающей изобарное расширение до объема V2, если известны начальная температура t1, начальное давление P1 и масса смеси m.
Определить: газовую постоянную и кажущуюся молекулярную массу, начальный объем V1, основные параметры в конечном состоянии, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, теплоту и работу расширения в процессе 1-2.
Исходные данные для решения задачи приведены в таблицах 1, 2.
При определении молярной массы и газовой постоянной обратить внимание на способ задания смеси.
Теплоемкости компонентов смеси рассчитать с использованием закона Майера.
Для расчета параметров состояния использовать уравнение состояния идеального газа.
Правильность вычисления энергетических параметров контролировать по выполнению первого закона термодинамики.
Таблица 1
Средняя характеристика природного газа из магистральных газопроводов
Последняя
цифра номера по списку Состав газа по объему, % (остальное H2O)
СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 С5Н12 N2 CO2
6 90,3 2,8 1,1 0,30 0,65 4,2 0,3
Таблица 2
Последняя
цифра номера по списку P1 , МПа t1 , 0С Предпоследняя
цифра номера по списку m , кг = V2 /V1
6 7 90 2 4 4,5
Задача 2. Для технологических целей необходимо иметь G килограммов в секунду воздуха при давлении Pk.
Рассчитать идеальный многоступенчатый поршневой компрессор.
Определить:
- количество ступеней компрессора и степень повышения давления в каждой ступени;
- количество теплоты отведенной от воздуха в цилиндрах компрессора и в промежуточном холодильнике;
- конечную температуру и объемную производительность компрессора.
- изобразить цикл на рабочей диаграмме.
Давление воздуха на входе в первую ступень компрессора P1 = 0,1 МПа и температура t1 = 270С. Допустимое повышение температуры воздуха в каждой ступени Δt , показатель политропы сжатия n, конечное давление Pk и массовый расход воздуха G выбрать из таблицы 3.
При решении задачи трение и вредное пространство не учитывать.
Степень повышения давления в каждой ступени компрессора считать одинаковыми и привести в соответствие с допустимым повышением температуры Δt.
Процесс в промежуточном холодильнике считать изобарным охлаждением до начальной температуры t1.
Таблица 3
Последняя
цифра номера по списку t , С
Pк , МПа Предпоследняя
цифра номера по списку n G, кг/с
6 195 21 2 1,25 0,4
Задача 3. Рассчитать теоретический цикл двигателя внутреннего сгорания для привода компрессора из задачи 2, если известны степень сжатия , максимальная температура цикла t3 и механический КПД привода м. Определить:
параметры рабочего тела в характерных точках цикла;
подведенную и отведенную теплоту, работу и термический КПД цикла;
мощность двигателя и массовый расход рабочего тела;
построить цикл на рабочей диаграмме.
Тип двигателя и данные для расчета приведены в таблице 4.
При решении задачи в качестве рабочего тела взять воздух. Начальное состояние соответствует нормальным условиям. Теплоемкость воздуха принять не зависящей от температуры.
Расчет цикла произвести на 1 кг рабочего тела. Процессы сжатия 1-2 и расширения 3-4 считать адиабатными.
Мощность привода определить с учетом механического КПД.
Таблица 4
Последняя
цифра номера по списку
Вид цикла
Предпоследняя
цифра номера по списку
t3,0С
м
6 ГТУ (v=const)
2 750 0,85
Задача 4 Произвести расчет горения твердого топлива при коэффициенте
избытка воздуха α = 1,25.
Определить низшую и высшую теплоту сгорания, теоретический и действительный расходы воздуха, температуру горения и массовый состав продуктов сгорания.
Исходные данные для решения задачи приведены в таблице 5.
При решении задачи начальное состояние воздуха и топлива принять
нормальным.
Процесс горения считать изобарным. Теплоту сгорания считать по формуле Менделеева.
Определение температуры горения производить при помощи It-диаграммы, для построения которой предварительно вычислить энтальпии продуктов сгорания при температурах порядка 1500 и 20000С (без использования готовых таблиц энтальпий).
Таблица 5 Элементарный состав рабочей массы некоторых твердых топлив.
Последняя цифра шифра Бассейн,
месторождение Состав, %
Wp Ap Spk Spop Cp Hp Np Op
6 Ткибульский 13,0 27,0 0,7 0,6 45,4 3,5 0,9 8,9
Контрольная работа №2
Задача 1. По трубопроводу с внешним диаметром dн и толщиной стенки течет газ со средней температурой tГ . Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке 1. Снаружи трубопровод охлаждается водой со средней температурой tВ . Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде 2.
Определить коэффициент теплопередачи от газа к воде, погонный тепловой поток и температуры внутренней и наружной поверхностей трубы. Данные для решения задачи выбрать из таблицы 6.
Тепловой режим считать стационарным. Решение задачи базируется на теме «Теплопередача через цилиндрическую стенку».
Лучистым теплообменом пренебречь.
Таблица 6
Последняя
цифра номера по списку tГ , 0С d н , мм , мм
Предпоследняя
цифра номера по списку tВ , 0С
6 1100 160 10 2 80 52 4400
Задача 2. Определить потери теплоты в единицу времени с одного погонного метра горизонтально расположенной цилиндрической трубы диаметром d в окружающую среду, если температура стенки трубы tс , а температура воздуха tв.
Данные для решения приведены в таблице 7.
Коэффициент теплоотдачи определять из критериальных уравнений теплоотдачи при поперечном обтекании. Особое внимание обратить на вид конвекции, режим течения и определяющую температуру. Теплофизические параметры воздуха рассчитывать с использованием линейной интерполяции по температуре.
Лучистым теплообменом пренебречь.
Таблица 7
Последняя
цифра номера по списку tС , 0С tВ , 0С Предпоследняя
цифра номера по списку d н , мм Вид
конвекции
6 190 5 2 270 Смешанная ( 0,1м/с)
Задача 3 Подогретый до температуры t1 мазут перевозится в цистернах
диаметром d и длиной 10 метров со средней скоростью w при температуре наружного воздуха tв.
Рассчитать допустимое время транспортировки, за которое на стенке цистерны намерзает слой мазута толщиной 10 см. Определить количество теплоты, необходимое для разогрева замерзшего слоя до начальной температуры t1.
Исходные данные для решения задачи приведены в таблице 8.
Предполагается на цистерну набегает невозмущенный поток воздуха, а интенсивность охлаждения равномерно распределена по ее наружной поверхности. Коэффициент теплоотдачи рассчитывать по критериальному уравнению для пластины.
Конвективным теплообменом внутри цистерны пренебречь и считать, что теплота передается только путем теплопроводности.
Время промерзания определять из решения нестационарной задачи теплопроводности. Разогрев мазута рассчитывать по средней температуре замерзшего слоя.
Плотность мазута 911 кг/м3; теплопроводность 0,151 Вт/м/К; теплоемкость 1,645 кДж/кг*К. Температуру застывания мазута принять равной 150С. Теплоту фазового перехода принять равной нулю.
Таблица 8
Последняя цифра шифра t1,0C t,0C Предпоследняя
цифра шифра d, м W, км/ч
6 90 -45 2 1,2 40
Задача 4. Определить плотность лучистого теплового потока между двумя параллельно расположенными плоскими стенками, имеющими температуру t1 и t2 и степени черноты 1 и 2. Как изменится интенсивность теплообмена при установке экрана со степенью черноты э.
Исходные данные для решения задачи приведены в таблице 8.
Условия теплообмена считать стационарными. Теплопроводностью и конвективным теплообменом в зазоре между пластинами пренебречь.
В качестве экрана взять тонкий металлический лист.
Таблица 8
Последняя
цифра номера по списку 1
2
э
Предпоследняя
цифра номера по списку t1 , 0С t2 , 0С
6 0,80 0,54 0,030 2 300 25
|