Решение задач по предмету Теплотехника на тему: 4 задачи по теплофизике

Контрольная работа №1
(к разделу "Термодинамика")
Задача 1. Смесь, состоящая из m1 килограммов азота и m2 килограммов кислорода, имея начальные параметры – давление P1 = 5 МПа и температуру t1 = 27 оС, расширяется при постоянном давлении до объема V2 =  V1; затем смесь расширяется в процессе pVn = const до объема V3 = δ V2 .
О п р е д е л и т ь газовую постоянную смеси, начальный объем V1, параметры смеси – давление, температуру и объем в состояниях 2 и 3. Найти изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, теплоту и работу расширения в процессах 1-2 и 2-3. Построить процессы в рабочей и тепловой диаграммах. Исходные данные для решения задачи приведены в таблице 1.
o При определении молярной массы и газовой постоянной обратить внимание на способ задания смеси.
o Теплоемкости компонентов смеси рассчитать с использованием уравнения Майера.
o Для расчета параметров состояния использовать уравнение состояния идеального газа.
Таблица 1 Последняя цифра шифра m1 , кг m2, кг  = V2 /V1 Предпослед-няя цифра шифра n δ= V3 /V2 6 8 12 4 9 1,4 2,5
Задача 2. Рассчитать многоступенчатый поршневой компрессор для сжатия воздуха без учета трения и вредного пространства; о п р е д е л и т ь количество ступеней компрессора, степень повышения давления в каждой ступени, количество тепла, отведенное от воздуха в цилиндрах компрессора (при охлаждении до t1), и мощность на привод компрессора, если давление воздуха на входе в первую ступень Р1= 0,1 МПа, температура t1 = 27 оС . Допустимое повышение температуры в каждой ступени ∆t, показатель политропы сжатия n, расход воздуха G кг/с и конечное давление Рк выбрать из таблицы 2.
Таблица 2 Последняя цифра шифра ∆t1,С Рк, МПа Предпоследняя цифра шифра т G, кг/с 6 180 17 9 1,33 1,2
o При расчете по допустимым ∆t, как правило, получается число ступеней, не равное целому числу (например, 1,2, 3,6, 2,5), поэтому нужно принимать целое число (соответственно 2, 4, 3 ) и для ∆t, соответствующего целому числу ступеней проводить все расчеты. определении молярной массы и газовой постоянной обратить внимание на способ задания смеси.
o Задача 3
o Контрольная работа №2
o (к разделу "Основы тепломассообмена")
o Задача 1. По стальной трубе, внутренний и внешний диаметр которой соответственно d1 и d2 , а коэффициент теплопроводности 40 Вт/(м К), течет газ со средней температурой tг; коэффициент теплоотдачи от газа к стенке α1. Снаружи труба охлаждается водой со средней температурой tв; коэффициент теплоотдачи от стенки к воде α2. О п р е д е л и т ь коэффициент теплопередачи от газа к воде, тепловой поток на один метр длины трубы, температуры поверхностей трубы. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 6.
o Определить также температуру внешней поверхности трубы, если она покрылась слоем накипи толщиной 2 мм, коэффициент теплопроводности которой равен 0,8 Вт/(м К).
o Таблица 6 Последняя цифра шифра d1, мм d2, мм tг,оС Предпоследняя цифра шифра tв, оС α1 α2 Вт/(м2 К) 6 160 172 1300 9 170 30 6000 o
Задача 2. Определить потери теплоты в единицу времени с вертикально расположенной цилиндрической трубы диаметром d и длиной 2,5 м в окружающую среду, если температура стенки трубы tс , а температура воздуха tв. Данные для расчета выбрать из таблицы 7.
o Для определения коэффициента теплоотдачи изпользовать критериальные уравнения теплоотдачи при поперечном обтекании.
o Теплофизические параметры воздуха рассчитывать с использованием линейной интерполяции по температуре.
o Лучистым теплообменом пренебречь.
Таблица 7. Последняя цифра шифра tс , С tв , С Предпоследняя цифра шифра d, мм Ориентация
трубы Вид конвекции 6 190 5 9 330 вертикаль-ная свободная