Контрольная работа по предмету Термогазодинамика на тему: 32 задачи по термодинамике и теплопередаче

Варианты 00, 18,62 контрольная 1 задачи №3,4, контрольная №2 задачи №3,4 вариант 01,19,31,61,91 контрольная 1 задачи №1,2, контрольная 2 задачи №1,2 Всего 32 задачи.br> 2.2. Техническая термодинамика
Задача 1. Считая теплоемкость идеального газа зависящей от температуры, определить: параметры газа в начальном и конечном состояниях, изменение внутренней энергии, теплоту, участвующую в процессе, и работу расширения. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл.2,1., зависимость величины теплоемкости от температуры приведена в приложении 1.
Таблица 2.1 Последняя цифра шифра Процесс t1,c t2,c Предпоследняя цифра шифра Газ Р1, МПа m, кг 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 Изохорный
Изобарный
Адиабатный
Изохорный
Изобарный
Адиабатный
Изохорный
Изобарный
Адиабатный
Изобарный 2400
2200
2000
1800
1600
1700
1900
2100
2300
1500 400
300
300
500
400
100
200
500
300
100 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 О2
N2
H2
N2
CO
CO2
N2
H2
O2
CO 1
4
2
3
5
6
8
10
12
7 2
5
10
4
6
8
3
12
7
9
Задача 2. Для теоретического цикла ГТУ с подводом теплоты при постоянном давлении определить параметры рабочего тела (воздуха) в характерных точках цикла, подведенную и отведенную теплоту, работу и термический к.п.д. цикла, если начальное давление р1 = 0,1 МПа, начальная температура t1 = 27,C, степень повышения давления в компрессоре , температура газа перед турбиной t3.
Таблица 2.2 Последняя цифра шифра Предпоследняя цифра шифра t1,c G, кг/с Последняя цифра шифра Предпоследняя цифра шифра t1,c G, кг/с 0
1
2
3
4 6
6,5
7
7,5
8 0
1
2
3
4 700
725
750
775
700 35
25
30
40
50 5
6
7
8
9 7,5
7
6,5
6
7 5
6
7
8
9 725
750
775
800
825 60
70
80
90
100
Определить теоретическую мощность ГТУ при заданном расходе воздуха G. Дать схему и цикл установки в pv- и Ts-диаграммах. Данные для решения задачи выбрать из табл. 2. Теплоемкость воздуха принять не зависящей от температуры.
Задача 3. Провести термодинамический расчет поршневого двигателя, работающего по циклу Дизеля, если начальный удельный объем газа 1; степень сжатия ; начальная температура сжатия t1; количество тепла, подводимое в цикле q1. Определить параметры состояния в крайних точках цикла. Энтальпию (h), внутреннюю энергию (U) определить относительно состояния газа при Т0 = 0 К, энтропию (S) — относительно состояния при условиях Т0 = 273 К, Р = 0,1 МПа. Построить цикл в pv- и Ts-координатах. Для каждого процесса определить работу, количество подведенного и отведенного тепла, изменение внутренней энергии, энтальпию и энтропию. Определить работу цикла, термический к.п.д. цикла. Рабочее тело - воздух, масса 1 кг. R = 0,287кДж/кгК; Ср = 1кДж/кгК. Данные к задаче выбрать из табл. 2.3.

Таблица 2.3
Последняя цифра шифра Предпоследняя цифра шифра Начальная температура сжатия, t1,c q1, кДж/кг 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 14
15
20
18
16
15
14
16
18
20 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 25
20
15
30
40
35
50
30
28
45 900
800
500
600
400
850
700
450
550
600


Задача 4. Определить конечное состояние газа, расширяющегося политропно от начального состояния с параметрами Р1, t1, изменение внутренней энергии, количество подведенной теплоты, полученную работу, если задан показатель политропы (n), конечное давление Р2. Показать процесс в pv- и Ts-координатах. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 2.4.



Таблица 2.4 Последняя цифра шифра Р1, МПа t1,c Р2, МПа n Предпоследняя цифра шифра Газ m, кг 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
5
6 100
70
110
120
80
90
130
150
200
250 0,1
0,5
1,0
1,5
0,5
1,2
1,5
0,2
2
3,5 1,2
1,5
1,4
1,1
1,3
1,2
1,4
1,6
1,2
1,5 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 О2
N2
CO N2
H2
О2
CO2
О2
CO
N2 1
2
3
4
5
6
8
2
5
3
2.3. Теория теплообмена
Задача 1. Плоская стальная стенка толщиной 1 (1 = 40 Вт/мК) с одной стороны омывается газами; при этом коэффициент теплоотдачи равен α¬1. С другой стороны стенка изолирована от окружающего воздуха плотно прилегающей к ней пластиной толщиной 2 (2 = 40 Вт/мК). Коэффициент теплоотдачи от пластины к воздуху равен α¬2. Определить тепловой поток q1 Вт/м2 и температуры t1, t2 и t3 поверхностей стенок, если температура продуктов сгорания tr, а воздуха - tв. Данные для решения задачи выбрать из табл. 2.5.
Таблица2.5 Последняя цифра шифра 1, мм α1, Вт/м2•К tr,c Предпоследняя цифра шифра 2, мм α¬2, Вт/м2•К tв,c 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 5
6
7
8
9
10
6
5
3
4 35
45
40
30
35
25
42
30
34
38 350
400
370
350
330
300
380
320
400
280 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
12
14
16
18
20
22
24
26
28 5
6
7
8
9
10
9
8
6
5 30
25
20
15
10
5
0
-5
-10
-20 Задача 2. Воздух течет внутри трубы, имея среднюю температуру tв, давление р1 = 1 МПа и скорость ω. Определить коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху (α1), а также удельный тепловой поток, отнесенный к 1м длины трубы, если внутренний диаметр трубы d1, толщина ее δ и теплопроводность 1 = 20 Вт/(м•К). Снаружи труба омывается горячими газами. Температура и коэффициент теплоотдачи горячих газов, омывающих трубу, соответственно равны tr¬, α¬2. Данные, необходимые для решения задачи выбрать из табл. 2.6. Физические параметры сухого воздуха для определения α1 взять из приложения 2.
Таблица 2.6 Последняя цифра шифра tr,c α¬2, Вт/м2•К ω, м/c Предпоследняя цифра шифра tв,c d1 δ мм 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 500
550
600
650
700
750
800
780
740
520 20
20
40
50
40
60
50
40
30
20 10
9
6
8
10
12
14
16
18
20 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 150
200
130
100
150
200
250
200
150
100 70
80
60
40
20
50
80
60
40
20 3
5
4
3
2
3
5
4
3
2 Задача 3. Стальной трубопровод диаметром с коэффициентом теплопроводности 1 покрыт изоляцией в 2 слоя одинаковой толщины δ2 = δ3 = 50 мм., причем первый слой имеет коэффициент теплопроводности 2, второй 3.
Таблица2.7 Последняя цифра шифра 1, Вт/м•К 2, Вт/м•К 3, Вт/м•К Предпоследняя цифра шифра t1,c t4,c 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 50
30
40
60
45
20
50
40
45
35 0,06
0,03
0,08
0,10
0,04
0,01
0,05
0,02
0,06
0,04 0,12
0,06
0,16
0,20
0,14
0,15
0,12
0,08
0,10
0,15 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 250
300
400
350
500
450
380
280
550
200 50
100
200
150
120
90
60
50
20
70 Определить потери теплоты через изоляцию с 1 м. трубы, если температура внутренней поверхности t1, а наружной поверхности изоляции t4. Определить температуру на границе соприкосновения слоев t3. Как изменится величина тепловых потерь с 1 м. трубопровода, если слой изоляции поменять местами, т.е. слой с большим коэффициентом  наложить непосредственно на поверхность трубы? Данные выбрать из табл. 2.7.
Задача 4. Определить потери теплоты в единицу времени с 1 м. длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если температура стенки трубы tc, температура воздуха в помещении tв, а диаметр трубы d. Степень черноты трубы Ec = 0,9. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл.2.8.
Таблица 2.8 Последняя цифра шифра d, мм Предпоследняя цифра шифра tc tв Последняя цифра шифра d, мм Предпоследняя цифра шифра tc tв c c 0
1
2
3
4 220
230
210
240
250 0
1
2
3
4 150
140
130
120
110 15
20
25
35
25 5
6
7
8
9 270
300
320
340
360 5
6
7
8
9 100
190
180
170
160 20
15
10
5
0