Долгополов Г.А. Техническая термодинамика и теплопередача
1.39 (Вариант 14) В помещении котельной установки (рисунок 1) барометр показывает давление рб, а манометр, установленный на барабане котла — давление рик. В находящемся снаружи конденсаторе вакуумметр показывает 570 мм р. с. В тепловую сеть вода отводится при избыточном давлении рис. Определить давления (истинные) в котле, конденсаторе и тепловой сети. Недостающие данные принять самостоятельно. Результаты представить в единицах СИ. Данные для своего варианта выбрать из таблиц 1 и 2.
Таблица 1 – Исходные данные
| рб, мм р. с. | рик, кг/см2 | рис, атм |
| 760 | 6 | 4,0 |
Ответ: рк=6,89 бар, ркон=0,25 бар, рс=5,07 бар.
1.40 (Вариант 1) Тепловая станция (рисунок 2) вырабатывает горячую воду с давлением рс в тепловой сети не менее 0,8 МПа. Падение давления в трубопроводе между паром в котле 4 и водой в тепловой сети 8 составляет Δр. Барометр 2 в помещении тепловой станции показывает давление рб. Определить минимально допустимое давление в котле рк. Результат представить в единицах СИ. Данные для своего варианта выбрать из таблиц 3 и 4.
Таблица 2 – Исходные данные
| Δр, бар | рб, мм р. с. |
| 11 | 737 |
Ответ: рк=19 бар, рик=18,02 бар.
2.65 (Вариант 14) В баллоне находился сжатый воздух при давлении 3 МПа. После использования этого воздуха давление в нём снизилось до р2. Определить объём израсходованного воздуха, если вместимость пускового баллона равна 200 литров, а температуры в баллоне составляли: первоначальная температура t1 и после использования воздуха — t2. Недостающие данные принять самостоятельно, а исходные данные взять из таблиц 5 и 6.
Таблица 3 – Исходные данные
| р2, МПа | t1, ºС | t2, ºС |
| 2,5 | 19 | 13 |
Ответ: Vв=826 л.
1.41 Манометр, установленный в жилой комнате на батарее отопления, показывает давление ри кг/см². Из сводки погоды известно, что атмосферное давление в этот момент составляет 747 мм ртутного столба. Определить абсолютное давление в батарее отопления. Исходные данные взять из таблицы 7.
Таблица 4 – Исходные данные
| Вариант | ри, кг/см2 |
| 1 | 8,5 |
Ответ: рс=9,52 кг/см².
2.66 Определить количество воздуха в помещении объёмом V, если температура в нём 0 ºC, а давление 760 мм р. с. Исходные данные взять из таблицы 8.
Таблица 5 – Исходные данные
| Вариант | V, м3 |
| 1 | 210 |
Ответ: М=272 кг.
3.59 (Вариант 14) Смесь газов, состоящая из азота и кислорода, имеет параметры состояния: температуру t1=100 ºC и давление р1=0,1 МПа. Состав смеси по вариантам задан в таблицах 9 и 10. Определить:
– массовый состав смеси;
– газовые постоянные компонентов и смеси;
– парциальные давления компонентов смеси.
Таблица 6 – Исходные данные
| MN2, кг | MО2, кг |
| 14 | 4,0 |
Ответ: gN2=0,78, gO2=0,22, Rсм=288,7 Дж/(кг·К), pN2=0,08 МПа, рО2=0,02 МПа.
7.31 (Вариант 14) Газ расширяется при давлении р до температуры t2. При этом его объём увеличивается от V1 до V2. Определить:
– температуру газа t1 в начале процесса расширения;
– подведённое количество теплоты Q;
– работу, совершённую в процессе L;
– изменение внутренней энергии ΔU;
– изменение энтальпии ΔH.
Таблица 7 – Исходные данные
| Газ | V1, м3 | V2, м3 | t2, ºС | р, МПа |
| О2 | 0,25 | 1,75 | 1450 | 0,28 |
Представить расширение газа в диаграмме p-V. Исходные данные для расчёта принять по варианту из таблиц 11 – 13.
Ответ: t1=-27 ºC, Q=1500 кДж, L=420 кДж, ΔU=1078 кДж, ΔН=1500 кДж.
19.106 (Вариант 14) В одном компрессоре воздух при сжатии не охлаждается (показатель политропы равен 1,4), а в другом компрессоре его охлаждение очень интенсивное (показатель политропы равен 1,1). В обоих компрессорах одинаковы начальная температура Т1 и степень повышения давления β (таблицы 14 и 15). Определить количественно более экономичный компрессор.
Таблица 8 – Исходные данные
| Т1, К | β |
| 280 | 6 |
Ответ: Δ=17%.
22.102 (Вариант 14) Стена наружного ограждения выполнена из слоя красного кирпича толщиной 250 мм. Температура наружного воздуха равна tн. Определить толщину слоя тепловой изоляции, нанесенной на наружную поверхность стены для того, чтобы температура воздуха внутри помещения равнялась 18 ºС. При этом удельный тепловой поток через ограждение не должен превышать 50 Вт/м². При решении задачи принять:
— теплопроводность кирпича 0,7 Вт/(м·К);
-коэффициент теплоотдачи от внутреннего воздуха к стене, согласно нормам, 8,7 Вт/(м²·К);
-коэффициент теплоотдачи от стены к наружному воздуху αн (из таблицы 16).
Таблица 9 – Исходные данные
| tн, ºС | αн, Вт/(м2·К) | Материал изоляции | |
| первый | второй | ||
| -26 | 9,0 | Земля влажная | Земля сухая |
Расчет произвести для двух различных материалов теплоизоляции согласно таблице 17, а их коэффициенты теплопроводности принять из таблицы 18. Начертить в масштабе графики изменения температуры по толщине рассматриваемой двухслойной стены для обоих вариантов теплоизоляции.
Ответ: а) δиз=0,195 м; б) δиз=0,041 м.
23.31 (Вариант 14) Для отопления помещения площадью 100 м² используется стальная горизонтальная труба диаметром d и длиной l. В трубу подается горячая вода, обеспечивающая обогрев помещения и температуры: на наружной поверхности трубы 70 ºC, в помещении 18 ºC и на внутренних стенах помещения 15 ºC. Теплофизические свойства воздуха составляют: теплопроводность 0,026 Вт/(м·К), кинематическая вязкость 15·10-6 м²/c, число Прандтля воздуха при температуре воздуха 0,703, а при температуре трубы 0,691. Степень черноты поверхности стальной трубы принять равной 0,8, а степень черноты стен 0,3. При расчете конвективной теплоотдачи рекомендуется воспользоваться уравнением подобия:
Nu=0,5(Gr·Prв)0,25(Prв/Prтр)0,2 (30)
Рассчитать конвективный, лучистый и полный тепловые потоки от трубы, а также оценить долю лучистой теплоотдачи при отоплении помещения. Данные для своего варианта выбрать из таблиц 19 и 20.
Таблица 10 – Исходные данные
| d, мм | l, м |
| 80 | 6 |
Ответ: Qк=534 Вт, Qл=464 Вт, Qсум=998 Вт, Δ=0,47.
