Селянинов Ю.А Термодинамика и теплопередача Перм.гос.техн.ун-т. 2006
3.19 Газовая смесь массой m, имеющая начальную плотность 0,9 м³/кг, в ходе политропного процесса сжимается от давления 0,1 МПа до давления рк. При этом её температура достигает значения Тк.
Определить:
— удельную газовую постоянную смеси;
— показатель политропы сжатия;
— подводимую теплоту, изменение внутренней энергии и энтальпии, а также работу, совершенную газом;
— изобразить процесс сжатия на обобщенных p-υ и T-s диаграммах.
Принимаемые допущения:
— температурной зависимостью теплоемкости пренебречь;
— смесь считать идеальным двухатомным газом;
— контроль вычислений энергетических характеристик процесса выполнить по первому закону термодинамики.
Данные для расчета выбрать из таблицы 1.
Таблица 1
| Вариант | m, кг | рк, кПа | Состав смеси | tk, ºC | |||
| доли | Н2 | N2 | O2 | ||||
| 00 | 0,3 | 465 | массовые | 0,06 | 0,1 | 0,84 | 115 |
Варианты задачи: 01, 11, 12, 13, 16, 21, 22, 24, 33, 34, 36, 37, 41, 44, 50, 56, 61, 64, 74, 84, 86, 87, 88.
19.8 Произвести термодинамический расчет многоступенчатого поршневого компрессора, производящего G, кг/c сжатого до давления pk воздуха, если предельно допустимое повышение температуры газа в каждой ступени Δt, а сжатие происходит с показателем политропы n.
Состояние воздуха на входе в компрессор: р1=0,1 МПа; t1=27ºC. В промежуточных теплообменниках сжатый воздух охлаждается изобарно до первоначальной температуры t1.
Определить:
— количество ступеней компрессора:
— температуру воздуха после сжатия в каждой ступени;
— количество теплоты, отводимое в систему охлаждения цилиндров компрессора и в промежуточных теплообменниках;
— объемную производительность компрессора по входу и выходу.
Принимаемые допущения:
— компрессор считать идеальным, трением и вредным пространством пренебречь;
— степень повышения давления в каждой ступени компрессора считать одинаковыми.
Данные для расчета выбрать из таблицы 2.
Таблица 2
| Вариант | Δt, ºС | рк, МПа | n | G, кг/c |
| 00 | 80 | 6 | 1,15 | 0,65 |
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.
16.110 Рассчитать цикл теплового двигателя с максимальной температурой рабочего тела t3, в котором сжатие и расширение рабочего тела осуществляются по политропам с показателями n1 и n2 соответственно.
Определить:
— параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла;
— подведенную и отведенную теплоту;
— работу цикла и его КПД;
построить p-υ диаграмму цикла.
— В качестве рабочего тела рассматривать воздух, зависимостью его теплоемкости от температуры — пренебречь.
— Начальное состояние рабочего тела соответствует нормальным условиям.
— Тип цикла и данные для расчета выбрать из таблицы 3.
Таблица 3
| Вариант 81 | ||||
| Вид цикла | ε | t3, ºC | n1 | n2 |
| ДВС p=const (Дизеля) | 13 | 1000 | 1,30 | 1,27 |
26.64 По стальной трубе, с внешним диаметром dн и толщиной стенки δ течет вода, средняя температура которой tв. По внутренней (или наружной) поверхности труба покрыта слоем накипи λнак=0,8 Вт/(м·К), толщиной 2 мм. Снаружи трубопровод охлаждается воздухом с температурой tвоз при коэффициенте теплоотдачи α2. Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубопровода α1, коэффициент теплопроводности материала трубы λтр=28 Вт/(м·К).
Определить:
— коэффициент теплопередачи;
— погонный тепловой поток;
— температуры на поверхностях трубы и накипи;
построить график изменения температуры по толщине трубопровода.
— Тепловой режим считать стационарным.
— Лучистым теплообменом пренебречь.
Данные для расчета выбрать из таблицы 4.
Таблица 4
| Вариант | tв, ºС | dн, мм | δ, мм |
| 81 | 80 | 50 | 10 |
| Поверхность теплоизоляции |
tвоз, ºС | α1, Вт/(м2·К) | α2, Вт/(м2·К) |
| внутренняя | 250 | 1400 | 20 |
23.54 Определить потери теплоты в единицу времени с горизонтально (или вертикально) расположенной цилиндрической трубы диаметром d и длиной 2,5 м в окружающую среду, если температура стенки трубы tc, а температура воздуха tв.
— Для определения коэффициента теплоотдачи использовать критериальные уравнения теплоотдачи при поперечном обтекании.
— Теплофизические параметры воздуха рассчитывать с использованием линейной интерполяции по температуре.
— Лучистым теплообменом пренебречь.
— Данные для расчета выбрать из таблицы 5.
Таблица 5
| Вариант 81 | ||||
| tc, ºС | tв, ºС | d, мм | Ориентация
трубы |
Вид
конвекции |
| 240 | 20 | 300 | горизонтальная | вынужденная (10 м/c) |
