Петров А.И. Техническая термодинамика и теплопередача МГТУ 2019

2.89 (Вариант 7) В металлическом баллоне объемом V находится газ при давлении по манометру p_m. Атмосферное давление окружающего воздуха по барометру равно p_s, при температуре t. Определить насколько изменится показание манометра, если окружающая атмосфера приобретет нормальные физические условия.

Данные для решения выбрать из табл. 1.

Таблица 1

V, л	p_m, кПа	p_s, мм рт. ст.	t, ºC	Газ	Химическая формула
74	1135	735	22	Сернистый газ	SO₂

Ответ: Δp_m=690 мм рт. ст.

Методические указания

8.23 Газ массой m при абсолютном давлении p₁ и температуре t₁ расширяется по изотерме. Объем газа увеличивается при этом в n раз. Определить удельный объем, абсолютное давление и абсолютную температуру газа до и после расширения, работу расширения и количество подведенной теплоты. Исходные данные выбрать из таблицы 2.

Таблица 2 – Исходные данные

Вариант	m, кг	p₁, бар	t₁, ºC	n=υ₂/υ₁	Газ
7	11	5,5	26	3,5	Кислород О₂

Методические указания

11.32 (Вариант 7) Смесь идеального газа массой m, заданная объемными долями и занимающая объем V₁, нагревается при постоянном давлении от температуры t₁ до температуры t₂, а затем охлаждается при постоянном объеме до исходной температуры t₁.

Определить конечное давление и объем смеси, работу расширения, подведенную теплоту и изменение энтропии m кг смеси. Указать, какое манометрическое давление будет иметь газовая смесь в конце изобарного нагрева и изохорного охлаждения, если приведенное к нулю ºC барометрическое давление равно p₀. Расчет проиллюстрировать изображением процессов в p-υ и T-s координатах. Задачу решать с учетом нелинейной зависимости теплоемкости газа от температуры. Данные для решения задачи выбрать из таблицы 3.

Таблица 3

V, м³	p₀, мм рт. ст.	m, кг	t₁, ºC	t₂, ºC
45	735	16	400	800

Продолжение таблицы 3

Объемная доля компонента газовой смеси, %
N₂	О₂	Водяной пар (Н₂О)	СО
15	45	20	20

Методические указания

14.61 Влажный пар с начальным давлением р₁ и степенью сухости х₁ вытекает через суживающееся сопло, имеющее площадь выходного сечения f, в атмосферу с давлением р₂.

Определить критическое давление, скорость истечения и секундный расход пара, если скоростной коэффициент сопла равен φ_ω. Скоростью пара на входе в сопло пренебречь.

Данные для решения задачи выбрать из таблицы 4.

Таблица 4

Вариант	р₁, МПа	х₁	р₂, МПа	f, мм²	φ_ω
7	1,9	0,84	0,17	46	0,92

i-s — диаграмма водяного пара с рассчитанным процессом прилагается к задаче

Методические указания

19.122 (Вариант 7) В первую ступень двухступенчатого компрессора засасывается V, м³/c воздуха при температуре всасывания t₁ и давлении р₁. Давление сжатого воздуха в ступенях р₂ и р₃.

Найти температуру и объем воздуха в конце сжатия в каждой ступени компрессора, а также мощность, затрачиваемую на получение сжатого воздуха при сжатии по трем процессам: по изотерме, по адиабате ( с показателем адиабаты k=1,4) и по политропе (с показателем политропы n=1,2). Определить степень повышения давления в каждой ступени. Изобразить процесс сжатия воздуха в компрессоре в pυ- и Ts — диаграммах.

Данные для решение задачи выбрать из таблицы 5.

Таблица 5 – Исходные данные

V, м³/c	t₁, ºC	р₁, МПа	р₂, МПа	р₃, МПа	Процесс сжатия
0,22	27	0,12	0,77	1,57	изотермический, политропный, адиабатный

Методические указания

15.48 (Вариант 5) РАСЧЕТ ГАЗОВОГО ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЦИКЛА

Сухой воздух массой 1 кг совершает прямой термодинамический цикл, состоящий из четырех последовательных термодинамических процессов. Данные, необходимые для расчета в зависимости от варианта, приведены в таблице заданий.

Таблица заданий

Заданные параметры характерных точек: р, МПа; υ, м³/кг; Т, ºС

р₁=0,1	T₁=273	р₂=0,5	T₃=473

Продолжение таблицы заданий

Типы процессов в цикле
Процесс 1-2	Процесс 2-3	Процесс 3-4	Процесс 4-1
политропа n=1,3	изобара	политропа n=1,3	изобара

Требуется:

1. Рассчитать давление р, удельный объем υ, температуру Т воздуха для основных точек цикла.

2. Для каждого из процессов определить значения показателей политропы n, теплоемкости c, вычислить изменение внутренней энергии Δu, энтальпии Δi, энтропии Δs, теплоту процесса q, работу процесса l, располагаемую работу l₀.

3. Определить суммарные количества подведенной q₁ и отведенной q₂ теплоты, работу цикла l_ц, термический КПД цикла η_t.

Построить цикл в координатах р-υ — и T-s, нанеся на диаграммы основные точки цикла и составляющие цикл процессы.

Методические указания

23.66 Определить коэффициент теплоотдачи α и количество переданной теплоты Q при течении жидкости в трубе диаметром d и длиной l со скоростью ω, при средней по длине температуре жидкости t_ж и средней по длине температуре стенки t_ст.

Исходные данные выбрать из таблицы 11.

Таблица 11

Вариант	d, мм	l, м	ω, м/c	t_ж, ºС	t_ст, ºС	Теплоноситель
7	85	6,5	1,8	160	100	Масло МК

Методические указания

23.67 Наружная поверхность горизонтальной стальной трубы, имеющая диаметр d, длину l и температуру t_ст, омывается газом (жидкостью) с температурой t_ж.

Определить коэффициент теплоотдачи α и количество тепла Q, передаваемое от тубы к газу (жидкости). Исходные данные выбрать из таблицы 12.

Таблица 12

Вариант	d, мм	l, м	t_ст, ºС	t_ж, ºС	Теплоноситель
7	75	1	160	60	Воздух

Методические указания

24.24 Определить средний коэффициент теплоотдачи от неподвижного сухого насыщенного пара к горизонтальной трубе и количество конденсата G на поверхности трубы диаметром d и длиной l, если давление пара p, а температура поверхности трубы t_c.

Исходные данные выбрать из таблицы 13.

Таблица 13

Вариант	d, мм	l, м	t_c, ºС	р, МПа
7	14	2,2	63,0	0,025

Ответ: α=10917 Вт/(м²·К), G=2,700 кг/c.

Методические указания

25.66 Между двумя поверхностями площадью F установлен экран. Коэффициенты излучения поверхностей C₁=C₂=C₃, а температуры поверхностей составляют t₁ и t₂. Определить тепловой поток до и после установки экрана, а также температуру экрана Т_э, и лучистый поток после установки n экранов. Исходные данные выбрать из таблицы 14.

Таблица 14

Вариант	t₁, ºC	t₂, ºC	F, м²	C₁, C₂, C₃, Вт/(м²·К⁴)	Количество экранов, n
7	570	270	17	5,3	4

Методические указания