Боровиков Ю.С. Общая энергетика Томский политехнический университет 2013

19.45 Смесь газов с начальной температурой t₁=27 ºC сжимается в одноступенчатом поршневом компрессоре от давления р₁=0,1 МПа до давления р₂. Сжатие может проходить по изотерме, адиабате и политропе с показателем политропы n. Определить для каждого из трех процессов сжатия конечную температуру газа t₂, отведенное от смеси тепло Q, кВт, изменение внутренней энергии и энтропии смеси и теоретическую мощность компрессора, если его производительность G. Дать сводную таблицу и изображение процессов сжатия в p-V и T-s — диаграммах. Данные для решения задачи выбрать из таблицы 1.

Указание. Расчет провести без учета зависимости теплоемкости от температуры.

Ответить на вопросы.

1 В каком из процессов сжатия мощность, затрачиваемая на привод компрессора, будет больше?

2 Какое количество воды необходимо прокачивать через рубашку цилиндра при сжатии газа по изотерме и политропе, если температура воды при этом повышается на 20 ºC (или 20 K)?

3 Как численно изменится в вашем варианте задачи показатель адиабаты k=c_p/c_υ, если учесть зависимость теплоемкости газов от температуры.

Таблица 1

№ варианта	Состав смеси	Показатель политропы n	р₂, МПа	10^-3·G, кг/ч
4	6 кг N₂+4 кг СО	1,28	0,8	0,6

Варианты задачи: 1.

13.51 Водяной пар с начальным давлением р₁=10 МПа и степенью сухости х₁=0,95 поступает в пароперегреватель, где его температура повышается на Δt; после перегревателя пар изоэнтропно расширяется в турбине до давления p₂. Определить (по h-s-диаграмме) количество тепла (на 1 кг пара), подведенное в пароперегревателе, работу цикла Ренкина и степень сухости пара x₂ в конце расширения. Определить также термический КПД цикла и удельный расход пара. Определить работу цикла и конечную степень сухости, если после пароперегревателя пар дросселируется до давления p′₁.

Данные для решения задачи выбрать из таблицы 2.

Таблица 2

№ варианта	Δt, ºC	р₂, кПа	р′₁, МПа
4	230	3,5	2,5

Ответить на вопросы.

1 Как влияют начальные давление и температура перегретого пара, а также процесс дросселирования на величину конечной степени сухости пара?

2 Какое следует выбрать давление промежуточного перегрева в вашем варианте задачи, чтобы в конце расширения пар имел степень сухости x₂=0,95? (в этом случае температуру промежуточного перегрева следует принять на 30 ºC меньше начальной температуры t₂).

3 Как влияет промежуточный перегрев на конечную сухость пара?

Варианты задачи: 1.

26.21 По горизонтально расположенной стальной трубе [λ=20 Вт/(м·К)] со скоростью W₁ течет вода, имеющая температуру t_в. Снаружи труба охлаждается окружающим воздухом, температура которого t_возд, а давление 0,1 МПа. Определить коэффициенты теплоотдачи α₁ и α₂ соответственно от воды к стенке трубы и от стенки трубы к воздуху, коэффициент теплопередачи k и тепловой поток q_ц, отнесенные к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр равен d₁, внешний d₂. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 3.

Указание. Для определения α₂ принять в первом приближении температуру наружной поверхности трубы t₂, равной температуре воды t_в.

Ответить на вопросы:

1 Какой режим течения внутри трубы в вашем варианте задачи?

2 Какой режим движения окружающего воздуха?

3 Почему можно при расчете принять равенство температур t₂=t_в?

Таблица 3 — Исходные данные

№ варианта	t_в, ºС	W₁, м/c	t_возд, ºС	d₁, мм	d₂, мм
4	150	3,8	18	190	210

Варианты задачи: 1.