Архипова Л.М. Третьякова Н.Г. Теплофизика КемТИПП

2.82 Сжатый воздух в баллоне имеет температуру t₁ и избыточное давление p₁. Во время пожара температура воздуха в баллоне поднялась до t₂. Взорвется ли баллон, если известно, что при этой температуре он может выдержать избыточное давление не более р_кр ? Барометрическое давление равно р_атм=100 кПа. Данные для решения приведены в табл. 6.

Таблица 6

Вариант	t₁, ºC	р₁, МПа	t₂, ºC	р_кр, МПа
19	20	4,2	460	8,2

Ответ: баллон взорвется.

3.71 При обследовании одного из цехов лабораторный анализ показал содержание g % (или g/100 массовых доли) газа, способного воспламеняться в смеси с воздухом. Содержание воздуха в цехе (100-g) %. Известно что объём помещения V, температура 20 ºC, давление 760 мм рт. ст.

Определить: объемные доли и парциальные давления газа и воздуха; кажущуюся молекулярную массу и газовую постоянную смеси; массу взрывоопасного газа в смеси.

Необходимо выяснить, способна ли смесь воспламениться.

Данные для решения задачи приведены в табл. 7 и 8.

Таблица 7 и 8

Вариант 19
Газ	g, %	V, м³	Химическая формула	Концентрационный предел взрываемости смеси с воздухом, объемные доли, %
Формальдегид	8	35	НСНО	7,0-73,0

Ответ: r₁=0,08, r₂=0,92, р₁=8106 Па, р₂=93219 Па, R_см=286 Дж/(кг·К), m=42,3 кг, смесь способна воспламениться.

14.48 Водяной пар с давлением р₁ и степенью сухости х₁, нагревается при постоянном давлении до температуры t₂, затем дросселируется до давления p₃. При давлении p₃ пар попадает в сопло Лаваля, где расширяется до давления р₄=5 кПа. Площадь минимального сечения сопла f_мин.

Определить: количество теплоты, подведенной к пару в процессе 1-2; конечную температуру в процессе дросселирования 2-3; конечные параметры и скорость на выходе из сопла Лаваля; расход пара в процессе изоэнтропного истечения 3-4. Для решения использовать h,s — диаграмму водяного пара. Показать процессы в h,s — диаграмме.

Данные для решения задачи приведены в табл. 9.

Таблица 9

Вариант	р₁, МПа	х₁	t₂, ºC	р₃, МПа	f_мин, см²
19	2	0,8	480	0,4	20

Ответ: q_1-2=1004 кДж/кг, t₃=471 ºC, c=2199 м/c, р_кр=0,21 МПа, t_3кр=372 ºC, h_3кр=3218 кДж/кг, s_3кр=8,112 кДж/(кг·К), υ_3кр=1,413 м³/кг, m_кр=3,113 кг/c.

h,s — диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче

26.61 Стенка теплообменника из стали (λ_ст=49,0 Вт/(м·К)) толщиной 5 мм покрыта снаружи изоляцией толщиной 50 мм с коэффициентом теплопроводности λ_из. В теплообменнике находится теплоноситель с температурой t_ж1, температура наружного воздуха t_ж2. Коэффициенты теплоотдачи: со стороны теплоносителя α₁, со стороны воздуха α₂. Определить тепловой поток через 1 м² и температуры на поверхности стенки и изоляции.

Проанализировать влияние термических сопротивлений теплопроводности и теплоотдачи на потери теплоты.

Данные для решения задачи приведены в табл. 10.

Таблица 10

Вариант 19
Изоляция	λ_из, Вт/(м·К)	t_ж1, ºС	α₁, Вт/(м²·К)	t_ж2, ºС	α₂, Вт/(м²·К)
Шлаковата	0,046	200	1800	15	8

Ответ: q=154 Вт/м², t_ст1=199,91 ºС, t_ст2=199,88 ºС, t_ст3=32,49 ºС.

23.51 Стена высотой 4 м нагревается потоком воздуха. Температура стены t_c, воздуха t_ж.

Определить плотность теплового потока от воздуха к стене для случаев:

1) воздух движется свободно;

2) воздух движется со скоростью ω.

Данные для решения задачи приведены в табл. 11.

Таблица 11

Вариант	t_c, ºC	t_ж, ºC	ω, м/c
19	25	180	3

Ответ: 1) Q=1039 Вт/м²; 2) Q=512 Вт/м².

25.59 Для уменьшения теплового потока между нагретыми поверхностями и помещением устанавливают экран. Температура нагретой поверхности t₁, степень черноты ее ε₁. Степень черноты экрана ε_э. Температура стены в помещении t₂=25 ºC, степень черноты ее ε₂=0,7. Нагретую поверхность, экран и стену считать параллельными поверхностями. Определить тепловой поток при наличии экрана и при его отсутствии.

Данные для решения задачи приведены в табл. 12.

Таблица 12

Вариант	t₁, ºC	ε₁	ε_э
19	270	0,8	0,3

Ответ: Q₁=2689 Вт/м², Q₂=610 Вт/м².