Жуховицкий Д.Л. Контрольная работа по теплотехнике УлГТУ 1998
3.70 (Вариант 89) 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 1.1.
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=cp/cυ, если учесть зависимость теплоемкости газов от температуры.
Таблица 1
| Состав смеси | n | р2, МПа | 10-3·G, кг/ч |
| 5 кг N2+5 кг CO2 | 1,21 | 0,8 | 1,1 |
13.132 (Вариант 89) 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 р′1. Изобразить схему паротурбинной установки и цикл Ренкина в рV и Ts — диаграммах. Данные, необходимые для решения задачи выбрать, из таблицы 1.2.
Таблица 1.2
| Δt, ºС | р2, кПа | р′1, МПа |
| 290 | 4,0 | 1,2 |
Ответить на вопросы:
1 Как влияют начальные давление и температура перегретого пара, а также процесс дросселирования на величину конечной степени сухости пара х2?
2 Какое следует выбрать давление промежуточного перегрева в вашем варианте задачи, чтобы в конце расширения пар имел степень сухости х2=0,95? (в этом случае температуру промежуточного перегрева следует принять на 30 ºС меньше начальной температуры t2).
3 Как влияет промежуточный перегрев на конечную сухость пара?
h-s — диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче
Варианты задачи: 06.
21.127 (Вариант 89) В компрессор воздушной холодильной установки воздух поступает из холодильной камеры при давлении р1=0,1 МПа и температуре t1. После изоэнтропийного сжатия до давления р2=0,4 МПа воздух поступает в теплообменник, где при постоянном давлении его температура снижается до t3. Затем воздух поступает в детандер, где изоэнтропно расширяется до первоначального давления p1. После этого воздух снова возвращается в холодильную камеру, где при постоянном давлении p1 отнимает тепло от охлаждаемых тел и нагревается до температуры t1.
Определить: холодильный коэффициент; температуру воздуха, поступающего в холодильную камеру; количество тепла, передаваемое охлаждающей воде в теплообменнике (в киловаттах); расход воздуха и теоретическую потребную мощность, если холодопроизводительность установки Q. Расчет иллюстрировать принципиальной схемой установки и ее циклом pυ и Ts — диаграммах. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 1.3.
Таблица 1.3
| t1, ºC | t3, ºC | Q, кВт |
| -9 | 15 | 180 |
Варианты задачи: 06.
26.57 (Вариант 89) По горизонтально расположенной стальной трубе [λ=20 Вт/(м·К)] со скоростью W1 течет вода, имеющая температуру tв. Снаружи труба охлаждается окружающим воздухом, температура которого tвозд, 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 К и тепловой поток qц, отнесенные к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр равен d1, внешний d2. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 1.4.
Указание. Для определения α2 принять в первом приближении температуру наружной поверхности трубы t2, равной температуре воды tв.
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=tв?
Таблица 1.4 — Исходные данные
| tв, ºС | W1, м/c | tвозд, ºС | d1,, мм | d2,, мм |
| 220 | 4,4 | 2 | 110 | 130 |
Варианты задачи: 06.
27.52 (Вариант 89) Определить поверхность нагрева рекуперативного газовоздушного теплообменника при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей, если объемный расход нагреваемого воздуха при нормальных условиях Vн, средний коэффициент теплопередачи от продуктов сгорания к воздуху k, начальные и конечные температуры продуктов сгорания и воздуха соответственно равны t′1, t″1, t′2, t″2. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 1.5.
Кроме того, изобразите графики изменения температур теплоносителей для обоих случаев. Определите объемный расход продуктов сгорания для вашего варианта задачи, приняв их объемную теплоемкость при постоянном давлении ср=1,5 кДж/(м³·К).
Таблица 1.5
| V0·10-3, м3/час | k, Вт/(м2·К) | t′1, ºС | t″1, ºС | t′2, ºС | t″2, ºС |
| 10 | 27 | 800 | 600 | 32 | 500 |
Ответить на вопросы:
1. На какие группы делятся теплообменные аппараты? Привести примеры.
2. Какая величина называется водяным или условным эквивалентом? Как связаны между собой изменения температур теплоносителей и условные эквиваленты в теплообменниках?
3. Какая из схем теплообменного аппарата (прямоточная или противоточная) имеет меньшую поверхность и почему?
Варианты задачи: 06.
