Рудобашта С.П. Бабичева Е.Л. Теплотехника 2015
16.80 Для теоретического цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты определить параметры состояния р, υ, Т характерных точек цикла, полезную работу и термический КПД по заданным значениям начального давления р1 и температуры t1 степени сжатия ε, степени повышения давления λ и степени предварительного расширения ρ. Рабочим телом считать воздух, полагая теплоемкость его постоянной. Изобразить цикл ДВС в рυ- и Ts — диаграммах. Сравнить термический КПД цикла с термическим КПД цикла Карно, проведенного в том же интервале температур t1÷t4. Данные для решения задачи выбрать из табл. 1.
Ответить на вопрос:
1. Как влияют параметры цикла (ε, λ, ρ) на термический КПД?
Таблица 1
| Вариант | р1,кПа | t1, ºC | ε | λ | ρ |
| 00 | 95 | 40 | 16 | 1,5 | 1,5 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
19.121 Расход газа в поршневом одноступенчатом компрессоре составляет V1 при давлении р1=0,1 МПа и температуре t1. При сжатии температура газа повышается на 200 ºC. Сжатие происходит по политропе с показателем n. Определить конечное давление, работу сжатия и работу привода компрессора, количество отведенной теплоты, а также теоретическую мощность привода компрессора. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 2.
Указание. При расчете принять: k=cp/cυ=const
Таблица 2
| Вариант | V1, м³/мин | t1, ºC | Газ | n |
| 00 | 20 | 0 | Воздух | 1,35 |
Ответить на вопросы:
1. Как влияет показатель политропы на конечное давление при выбранном давлении р1 и фиксированных t1 и t2 (ответ иллюстрируйте в Ts — диаграмме)?
2. Чем ограничивается p2 в реальном компрессоре (кроме ограничения по максимальном допустимой конечной температуре)?
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
18.78 Показать сравнительным расчетом целесообразность применения пара высоких начальных параметров и низкого конечного давления на примере паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина, определив располагаемое теплопадение, термический КПД цикла и удельный расход пара для двух различных значений начальных и конечных параметров пара. Указать конечное значение степени сухости х2 (при давлении р2). Изобразить схему простейшей паросиловой установки и дать краткое описание ее работы.
Таблица 3
| Вариант | Параметры пара I варианта | Параметры пара II варианта | ||||
| р1, МПа | t1, ºC | р2, кПа | р1, МПа | t1, ºC | р2, кПа | |
| 00 | 1,5 | 250 | 80 | 8 | 480 | 3 |
Ответить на вопрос:
1 Какие существуют пути повышения экономичности цикла (помимо изменения начальных и конечных параметров пара)?
h-s — диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
23.26 Электрошина сечением 100×10 мм² и удельным сопротивлением ρ, установленная на ребро, охлаждается свободным потоком воздуха, температура которого tж. При установившейся электрической нагрузке температура электрошины не должна превышать 70 ºС. Вычислить коэффициент теплоотдачи α, величину теплового потока, теряемую в окружающую среду, если длина электрошины l, и допустимую силу тока.
Таблица 4
| Вариант | tж, ºC | ρ, Ом⸱мм²/м | l, м |
| 00 | 10 | 0,0283 | 1 |
Ответить на вопросы:
1 Укажите последовательность определения коэффициента теплоотдачи.
2 Как выбирают определяющий размер при расчете чисел подобия?
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
27.41 Определить поверхность нагрева стального рекуперативного воздушного теплообменника (толщина стенок δст=3 мм) при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей, если объемный расход воздуха при нормальных условиях Vн, средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности нагрева α1, от поверхности нагрева к воде α2=5000 Вт/(м²·К), начальные и конечные температуры воздуха и воды равны соответственно t′1, t″1, t′2 и t″2. Определить также расход воды G через теплообменник.
Изобразить график изменения температур теплоносителей для обеих схем при различных соотношениях их условных эквивалентов.
Указание: При решении задачи можно условно считать стенку плоской.
Таблица 6
| Вариант 00 | |||||
| 10-3Vн,м3/ч | α1,Вт/(м²⸱К) | t’1,°С | t»1,°С | t’2,°С | t»2,°С |
| 15 | 70 | 500 | 250 | 10 | 90 |
Ответить на вопросы:
1. Какая схема движения теплоносителя выгоднее?
2. Покажите (из рассмотрения формулы), какими способами можно увеличить коэффициент теплопередачи.
3. При каких значениях d2/d1 (близких к единице или гораздо больших единицы) цилиндрическую стенку можно в расчетах заменить без больших погрешностей плоской стенкой?
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
18.81 По заданному топливу и паропроизводительности D котельного агрегата выбрать тип топки и коэффициент избытка воздуха α. Рассчитать теоретически необходимое количество воздуха для горения 1 кг (1 м³) топлива, составить тепловой баланс котельного агрегата и определить его КПД (брутто). Рассчитать часовой расход натурального и условного топлива (непрерывной продувкой пренебречь). Вид топлива, давление рпп и температуру tпп перегретого пара, температуру питательной воды tпв и величину потерь теплоты с уходящими газами q2 принять по таблицы 3.
Указание. Состав топлива, рекомендации по выбору топки, величины отдельных членов теплового баланса взять из приложения, см. позиции 1-7.
Таблица 7
| Вариант 00 | |||||
| Тип топлива | D, т/ч | рпп, МПа | tпп, ºС | tпв, ºС | q2, % |
| Газ из газопровода «Саратов – Москва» | 9 | 1 | 260 | 110 | 6 |
Ответить на вопросы:
1 От чего зависит коэффициент избытка воздуха в топке αТ?
2 Как влияют на потерю теплоты с уходящими газами значения коэффициента избытка воздуха αух и температура уходящих газов tух?
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
18.83 Определить суммарное теплопотребление сельского поселка, расположенного в Московской области, состоящего из m малоэтажных жилых зданий, с объемом здания V и числом жителей в здании N. Суммарное теплопотребление коммунально-бытовых и производственных зданий Q∑к.б+пр.з животноводческой фермы Q∑ж.ф. Рассчитать максимальную теплопроизводительность котельной, выбрать тип и марку котлов и определить их количество. Данные для решения задачи выбрать из таблицы 8.
Ответить на вопросы:
1 В каких случаях экономически оправдано централизованное теплоснабжение?
2 Какими достоинствами и недостатками обладает открытая система горячего водоснабжения?
Таблица 8
| Вариант | m | V, м³ | N, чел | QΣж.ф, кВт | QΣк.б=пр.з, кВт |
| 00 | 4 | 2800 | 85 | 500 | 600 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
20.26 Определить кратность вентиляции и подобрать калориферную установку для калориферов КФБ для свинарника на n голов со средней массой m кг. Объем помещения для животных V м³. Расчетные параметры наружного воздуха: температура tнр, относительная влажность φн (таб. 9). Параметры внутреннего воздуха: tв=16 ºС, φв=75%. Допустимое содержание СО2 в помещении 2,5 л/м³. Коэффициент, учитывающий испарение влаги с мокрых поверхностей ξ=1,12. Расчетная температура наружного воздуха при проектировании вентиляции tнв=-23 ºС. Концентрация углекислоты в наружном воздухе 0,4 л/м³. Температура нагретого воздуха на выходе их из калорифера tк. Теплоноситель: перегретая вода, горячая с tг=150 ºС и обратная t0=70 ºC. Массовую скорость воздуха для калориферов принять равной 7-10 кг/(м²·с).
Таблица 9
| Вариант | n, голов | m, кг | V, м³ | tрн, ºС | φн, % | tк, ºС |
| 00 | 270 | 100 | 1500 | -28 | 78 | 10 |
Ответить на вопросы:
1 Что показывает кратность вентиляции?
2 Как увеличить коэффициент теплопередачи калориферов?
Hd — диаграмма влажного воздуха с рассчитанными процессами прилагается к задаче
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
20.25 Определить количество удаленной влаги W, потребное количество воздуха L и расход теплоты на сушку Q для конвективной зерносушилки производительностью G1s, если начальное значение относительной влажности зерна W01 и конечное W02, влагосодержание и температура воздуха на входе в сушилку d1 и t1, на выходе d2 и t2, температура наружного воздуха t0=15 ºC. Изобразить процесс сушки в Hd диаграмме.
Ответить на вопрос.
1 Как и почему процесс, изображающий в Hd диаграмме подготовку смеси продуктов сгорания с воздухом, отличается от изображения процесса нагревания атмосферного воздуха в калорифере?
Таблица 10
| Вариант | G1s, кг/ч | d1, кг/(кг с.в.) | t1, ºC | d2, кг/(кг с.в.) | t2, ºC | W01, % | W02, % |
| 00 | 800 | 0,004 | 178 | 0,044 | 55 | 18 | 13 |
Hd — диаграмма влажного воздуха с рассчитанными процессами прилагается к задаче
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
