Контрольная работа № 2

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: