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: наибольшей работой сжатия при данных условиях обладает изотермический процесс и соответственно он будет наиболее выгодный.
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:
|
