Филатов Г.П. Общая энергетика Томский политехнический университет 2016

19.130 (Вариант 16) 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 табл. 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 ºС(или 20 К)?

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

Таблица 1 – Исходные данные для решения задачи 1

Состав смеси	Показатель политропы n	р₂, МПа	10^-3·G, кг/ч
4 кг СО + 6 кг Н₂	1,3	1,0	0,4

Варианты задачи: 18.

18.113 (Вариант 16) 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 р₂. Определить (по h-s — диаграмме) количество тепла (на 1 кг пара), подведенное в пароперегревателе, работу цикла Ренкина и степень сухости пара х₂ 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 pV и Ts — диаграммах. Данные, необходимые для решения задачи выбрать, из табл. 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?

Таблица 2 – Исходные данные для решения задачи 2

Δt, ºC	р₂, кПа	р∗₁, МПа
260	4,0	2,0

h-s— диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче

26.74 (Вариант 16) 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 К 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 табл. 3.

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

Ответить на вопросы:
Какой режим течения внутри трубы в вашем варианте задачи?
Какой режим движения окружающего воздуха?
Почему можно при расчете принять равенство температур t₂=t_в?

Таблица 3 — Исходные данные для решения задачи 3

t_в, ºС	W₁, м/c	t_возд, ºС	d₁, мм	d₂, мм
180	2,3	16	180	200

Ответ: α₁=10091 Вт/(м²·К), α₂=7 Вт/(м²·К), К=1,4 Вт/(м²·К), q_ц=721 Вт/м.